灌區(qū)渠道襯砌方案選擇及斷面設計

孫克儉

[摘要]灌區(qū)農業(yè)綜合開發(fā)是國家支持農業(yè)發(fā)展的重要手段，是鞏固和加強農業(yè)基礎地位、提高農業(yè)綜合生產能力的有效措施。灌區(qū)渠道襯砌要綜合考慮防滲材料、設計型式、防滲效果、工程造價及便于管理等因素，選擇渠道襯砌型式，通過合理設計縱橫斷面，滿足百姓用水要求。

[關鍵詞]梯型渠道;灌區(qū);襯砌;防滲;斷面設計

[中圖分類號]S27[文獻標識碼]A

1 前言

渠道是灌區(qū)農田灌溉的主要輸水方式。傳統的土渠輸水滲漏損失大，據測算，灌區(qū)渠系滲漏損失約占灌區(qū)輸水量的50%～60%，是灌溉水損失的主要方面。因此，大力發(fā)展渠道防滲技術，減少渠道輸水損失，是緩解灌區(qū)水資源短缺的重要途徑，是發(fā)展節(jié)水農業(yè)不可缺少的技術措施。渠系防滲不僅可以顯著地提高渠系水利用系數，減少渠水滲漏，節(jié)約大量灌溉用水，而且可以保持渠道過水斷面邊坡穩(wěn)定，提高渠道輸水安全保證率，提高渠道抗沖能力，增加輸水能力，縮短灌水周期。此外渠道防滲還有利于防止渠道邊坡滑動，減少渠道淤積，防止雜草叢生，節(jié)約維修費用，降低灌溉成本等附加效益。

2 灌區(qū)干支渠渠道襯砌型式選擇

根據工程實際狀況，干支渠渠道襯砌防滲有以下幾種方式：梯型渠道膜料防滲、梯型渠道砼護坡防滲、管道工程、矩形渠道設計。

第一種方案：梯型渠道膜料防滲。采用寬幅聚乙烯復合土工膜作為膜料防滲層，上面鋪50cm厚粘土層，由于渠基為土基，故不設過渡層，膜料防滲體采用埋鋪式。該方案優(yōu)點是防滲能力強，質輕，運輸方便;缺點是占地較多，且允許流速較小。

第二種方案：梯型渠道砼護坡防滲。采用現澆C20素混凝土或者預制C20混凝土空心板作為防滲體，擬定底板、邊坡襯砌厚度，下鋪設砂墊層找平基礎面。該方案優(yōu)點是防滲，抗沖性能好，耐久性強、適應性強。

第三種方案：管道工程。配水管材及其規(guī)格，應根據設計內徑、設計內水壓力、敷設方式、外部荷載、地形、地質、施工和材料供應等條件綜合考慮，結合當地已建供水工程的情況，配水管材可以采用PE管、鋼管、砼管，管道埋于地面以下70cm，不占用耕地，但由于灌區(qū)干渠流量較大，采用管道時所需管徑較大，成本較高且灌區(qū)現狀均有現狀明渠，適用性較低。

根據上面所述方案，通過表1分析比較，最終確定襯砌型式。

（1）三種方案相比較，混凝土襯砌防滲方案較膜料防滲方案投資略高，但混凝土襯砌防滲經久耐用。 管道工程投資最高，經濟性較差。（2）混凝土襯砌防滲運行管理方便，運行費用低。管道運行管理更方便，但維修較困難。（3）混凝土襯砌防滲輸水速度快，縮短了灌水周期，提高了灌溉效益。（4）混凝土襯砌防滲糙率系數小，可提高渠道的輸水能力，減小渠道的斷面尺寸。綜合比較考慮確定選用梯型渠道C20砼護坡。

3 渠道斷面設計

3.1 干支渠渠道縱坡及邊坡確定

渠底比降的選擇是否合理，關系到渠道輸水能力、自流分水水位、渠道的穩(wěn)定和工程造價等問題。根據渠道沿線的地面坡度、下級渠道進水口的水位要求、渠床糙率、設計流量大小等因素綜合選取最優(yōu)渠底比降。

渠道內邊坡系數主要根據土體穩(wěn)定條件，土質的特性而確定。由于設計大多是對現有灌區(qū)進行續(xù)建與改造，干支渠均已是成型渠道，渠道的縱坡受現有渠系建筑物的限制，不宜做大的改變，故渠道縱坡主要是以原設計縱坡為主，局部可作適當調整，渠道邊坡均依據實際情況不得陡于為1：1.5。

3.2 梯型渠道橫斷面設計

根據《灌溉排水工程設計規(guī)范（GB50288-2018）》，渠道橫斷面設計應滿足渠邊坡穩(wěn)定和沖淤平衡，有足夠的輸水能力，并結合上下游水面銜接，工程造價合理。

計算采用設計流量按均勻流公式計算，公式如下：

式中：W-過水斷面面積，m2;

R-水力半徑，m; I-縱坡比降;

C-謝才系數;N-渠道糙率系數，砼渠取0.017。

渠道橫斷面依據設計流量、水力條件和經濟實用等因素推出其渠深、開口寬，渠道名稱、斷面形式及具體尺寸。

3.3 ? ?渠道岸頂超高與岸頂寬度

根據規(guī)范，渠道堤頂超高為加大設計流量水深至堤頂的距離，按以下公式計算：

Fb=+0.2，渠高H=h設+Fb

式中：Fb-渠道堤頂超高，m;

h-加大流量渠道水深，m;

h設-設計水深，m。

根據規(guī)范，萬畝以上灌區(qū)干、支渠堤頂寬度不應小于2m，應充分考慮到渠道的現狀及交通要求，選取堤頂寬度。

4 結語

渠道襯砌方案是灌區(qū)設計最主要的內容，通過方案比選襯砌型式以達到節(jié)約用水，提高灌溉效率，方便管理的目的。通過分析干支渠采用梯型渠道是比較合適的。梯型渠道斷面設計由渠道縱坡比降、邊坡系數、過流量、岸頂超高與岸頂寬度決定，設計斷面合理與否關系到百姓的用水需求。

[參考文獻]

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