U型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉工程中的應(yīng)用

王一帆

（新疆庫車銅場水庫管理站）

0 前言

伴隨全球社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及全球人口的增多，全球水資源短缺現(xiàn)象較為嚴(yán)重。當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，處于平穩(wěn)發(fā)展階段，如何在資源短缺的嚴(yán)峻形勢下滿足社會生產(chǎn)生活的需求成為目前亟待解決的問題。其中農(nóng)業(yè)用水在中國占據(jù)主要比例，而農(nóng)田灌溉用水則是農(nóng)業(yè)用水的主要方面。在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中，農(nóng)業(yè)用水量伴隨農(nóng)業(yè)灌溉面積的擴(kuò)大呈現(xiàn)增長趨勢。通過研究水資源短缺的現(xiàn)狀下進(jìn)一步解決農(nóng)業(yè)發(fā)展，特別是農(nóng)田灌溉用水問題具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 小型農(nóng)田水利灌溉內(nèi)容概述

小型農(nóng)田水利工程是中國為促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動順利進(jìn)行的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施，在保障中國糧食安全以及社會穩(wěn)定發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用。所謂的小型農(nóng)田水利工程也被稱為小農(nóng)水，主要是通過興建多種農(nóng)田水利設(shè)施以及其他工程措施，以通過對農(nóng)田水資源情況以及地域水利條件的調(diào)節(jié)和改良，進(jìn)而滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的用水需求，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。常見的小型農(nóng)田水利工程包括小型灌溉區(qū)、小型水庫、蓄水池、引水工程、小型泵站等。其中農(nóng)田灌溉渠道是小型農(nóng)田水利工程中較為常見的一種，主要通過修建灌溉渠道等方式實(shí)現(xiàn)水資源的調(diào)配和利用，以為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供良好的生長條件。隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)以及農(nóng)田水利工程基礎(chǔ)設(shè)施的日漸完善，中國小型農(nóng)田水利灌溉取得較大發(fā)展。

在新疆農(nóng)田發(fā)展過程中，水利灌溉是農(nóng)田水利工程中的重要內(nèi)容。為了改善農(nóng)田生長作物發(fā)育環(huán)境、補(bǔ)充土壤水分，通常會修建一定的灌溉渠道等人工設(shè)施實(shí)現(xiàn)水資源的調(diào)配。隨著新疆農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)公共基礎(chǔ)設(shè)施的日漸完善，新疆現(xiàn)已具備基本的灌溉系統(tǒng)，并且在灌溉設(shè)施的修剪技術(shù)和方式上取得較大進(jìn)步。但在新疆小型農(nóng)田水利灌溉事業(yè)發(fā)展的過程中，常常會出現(xiàn)灌溉效率低、水資源利用率低以及水利灌溉渠道設(shè)計不合理等問題，這嚴(yán)重影響新疆農(nóng)田的可持續(xù)發(fā)展。正是基于當(dāng)前小型農(nóng)田水利灌溉發(fā)展中的這些問題，在水利灌溉設(shè)施設(shè)計建設(shè)的過程中，開始更多關(guān)注渠道的灌溉效率以及水資源的效率問題，尤其是如何在減少灌溉設(shè)施占地面積的同時提高渠道的使用率和利用效率。

2 U型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉渠道中優(yōu)勢分析

在新疆小型農(nóng)田水利工程發(fā)展中，水利渠道是其重要組成部分，尤其是在防滲、防洪排澇等方面的作用更加凸顯。不同設(shè)計理念的渠道在水資源利用方面以及農(nóng)田灌溉方面的作用發(fā)揮具有較大不同，經(jīng)過長期的理論實(shí)踐發(fā)展，U 型渠道是當(dāng)前新疆小型農(nóng)田水利灌溉渠道中使用較多的一種。U 型渠道之所以被得以廣泛使用，根源在于其所具有的其它種類渠道所不具備的優(yōu)勢。

U型渠道具有較強(qiáng)的輸水能力，能夠有效提升水資源利用率。所謂的U 型渠道，就是與字母U 形狀相似的反拱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常情況下能夠提高水質(zhì)的流動速度，同時借助一定的建筑材料能夠使其表面更加光滑，進(jìn)而減小糙率系數(shù)、增強(qiáng)水質(zhì)的流動性，這也決定了U型渠道具備更好的輸水能力。與此同時，U型渠道與其它類型的渠道相比，其更具有整體性，這決定了其在給農(nóng)田輸送水源的時候具有較強(qiáng)的防滲作用，能夠有效減少水源在輸送過程中的滲透率，以更好地提升水資源的利用效率。除此之外，通過借助數(shù)據(jù)模型等技術(shù)手段，不難發(fā)現(xiàn)U 型渠道在修建時能夠通過對渠道內(nèi)部面積的技術(shù)處理減小水流運(yùn)輸時的壓力，進(jìn)而使得水流速度變快，能夠保證水源及時有效進(jìn)行農(nóng)田的灌溉。

與其它渠道相比，U 型渠道占地面積較小，能夠較大程度提高農(nóng)田土地的使用率。U 型渠道與其它類型渠道在修建時能夠有效減少人工材料的使用，并且受結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同，其占地面積相對較小。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，建設(shè)1 km 的U 型渠道能夠比建設(shè)相同長度的其它構(gòu)造的渠道造價低30%，這足以說明U型渠道在農(nóng)田水利工程建設(shè)中的優(yōu)勢。與此同時，隨著技術(shù)科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步，U 型渠道的建設(shè)能夠使用機(jī)械手段修建，進(jìn)而大大縮減人工費(fèi)用、提高水利工程修建速度。在水利灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的使用過程中，不難發(fā)現(xiàn)U型渠道的使用壽命和使用效率相對較高。在水利灌溉渠道過程中遇到渠道堵塞、淤泥等問題，U 型渠道相對更加容易疏通和維護(hù)使用。除此之外，U 型渠道在水力條件、抗凍能力以及外形美觀等方面都優(yōu)于其它構(gòu)造的灌溉渠道。

3 U型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉渠道中的應(yīng)用探究

盡管U 型渠道相交其它構(gòu)造的渠道而言，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。但在實(shí)際的應(yīng)用發(fā)展中，由于U 型渠道的斷面不同，U 型渠道也具有不同的類型，且在實(shí)際的應(yīng)用中表現(xiàn)出來的效果也不盡相同。為了讓U 型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉渠道建設(shè)中能夠充分兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，需要針對不同灌溉類型的農(nóng)田進(jìn)行分類探討。

圓弧斜邊型U 型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉渠道中的應(yīng)用。所謂圓弧斜邊型U 型渠道主要是指其底部為半圓形或者弧形，并且在渠道上不具有一定傾角的直線段的斷面形式。這種U型渠道的優(yōu)勢在于其修建斷面與水力最優(yōu)斷面較為接近，因而具有較強(qiáng)的輸水、輸沙能力，并且其占據(jù)耕地面積相對較小，能夠最大程度減少對農(nóng)田土地的使用。與此同時，圓弧斜邊型U型渠道在建設(shè)過程中組裝速度較快，能夠在有效節(jié)約建設(shè)時間的基礎(chǔ)上節(jié)約建筑材料。這種類型的U 型渠道通常可以被用在泥沙含量大、水量充足的地區(qū)，能夠減少泥沙淤積造成的灌溉渠道堵塞情況的發(fā)生。除此之外，鑒于圓弧斜邊型U型渠道在修建時其整體性相對較好，這使得其抗凍脹破壞的性能較好，能夠在地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)廣泛使用。

拋物線形U 型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用。所謂的拋物線形U型渠道，顧名思義是因?yàn)槠湫螤钕駫佄锞€。者正是由于像拋物線的這種特點(diǎn)使得這種U 型渠道能夠具備較強(qiáng)的連續(xù)性，能夠在模具制造以及施工現(xiàn)場中簡單地計算和質(zhì)量控制。與此同時，與其它類型的U 型渠道相比，其具有較強(qiáng)的受力能力，能夠抵御較強(qiáng)的外部水壓力。其作為U型渠道的一種，因而也具有U 型渠道具備的優(yōu)勢，具備較好的輸沙能力和過水能力，并且在強(qiáng)大的輸水過程中抵抗較強(qiáng)的沖刷力。通過對拋物線形U形渠道的優(yōu)勢深入分析，以及根據(jù)現(xiàn)實(shí)的工程需要，這種U型渠道常常在水利水電渠道輸水工程以及水流較急的地區(qū)廣泛使用。

懸鏈線形斷面U 型渠道在小型農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用。與上述兩種類型的U 型渠道相比，其具有受力條件較好的優(yōu)勢。在中國部分地區(qū)修建農(nóng)田水利灌溉渠道時，對施工渠道的深度有嚴(yán)格要求，甚至部分地區(qū)要求不能對農(nóng)田灌溉渠道進(jìn)行深挖。這就需要在選用U型渠道時，選擇灌溉渠道深度不大又能滿足過水流量的渠道斷面。懸鏈線形斷面U 型渠道則適用于深度不大，且地區(qū)水量較好的農(nóng)田灌溉渠道修建。但在修建的過程中需要關(guān)注到這種類型渠道的水面寬度，不能過寬以影響耕地面積的使用，甚至降低水利灌溉渠道的綜合效益。因此，懸鏈線形斷面U 型渠道雖然具有施工簡單、斷面線性連續(xù)性好的優(yōu)勢，但在小型農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)中要慎重使用。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)田水利灌溉渠道作為新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在保障農(nóng)業(yè)安全發(fā)展、維護(hù)國家糧食安全、社會和諧穩(wěn)定等方面發(fā)揮重要作用。U 型渠道是當(dāng)前新疆建設(shè)小型農(nóng)田水利灌溉渠道中被廣泛使用的渠道類型，其與其它構(gòu)造類型的渠道相比具有不可比擬的優(yōu)勢。因此，在修建農(nóng)田水利灌溉渠道中，要將這種優(yōu)勢發(fā)揮到極致，以在保障農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)的前提下最大限度提高水資源利用率。