高標準農田灌排渠道襯砌方案比選及斷面設計論述

馬騰飛

（益陽市農業項目事務中心，湖南 益陽 413000）

建設高標準農田從社會民生角度來看，有利于保障農業經濟發展，有利于保障糧食安全和食品安全；在一定程度上能夠加快農業綜合生產水平的提高，促進農民增收。從國家長遠發展角度看，建設高標準農田可加快實現農業現代化發展，助力鄉鎮振興，實現耕地高效利用和科學管理等目的。

農田水利在建設高標準農田的過程中扮演著重要的“角色”，灌排渠道建設作為農田水利基礎工程，其工程質量直接關系到高標準農田建設中灌溉排水的效果。為此，本文就渠道襯砌方案和渠道斷面優選進行簡單的論述。

1 工程概況

南縣位于湖南省北端，洞庭湖沖積平原腹地，隸屬于湖南省益陽市，為湖南省36 個邊境縣之一；全縣總面積1 321 km2，有耕地面積87.45 萬畝，其中水田面積67.35 萬畝、旱土面積20.10 萬畝，農田有效灌溉面積78.37 萬畝。南縣系農業縣，是全國商品糧基地縣之一，農田需水量大，高標準農田建設項目建設面廣點多。本文選取的項目區按水源共分為藕池河中支片和藕池河東支片2 個項目片，設計灌溉面積2.47 萬畝，其中水田2.174 萬畝、旱土0.296 萬畝，為了高效利用資金開展灌排渠道建設，進行襯砌方案的比選和改進斷面設計至關重要。

2 工程設計

2.1 基礎資料

根據調查，項目區水源以地表水為主，農業灌溉引水主要依靠涵閘和泵站。據統計，項目區內共有平塘44 處，有效庫容52.0 萬m3；引水涵閘7 處，設計引水流量0.86 m3/s；泵站45 處，設計裝機容量2 700 kW；灌排渠道78 條，總長約155.5 km。

2.2 渠道斷面設計

以設計條件下的水力要素作為設計渠道縱、橫斷面和渠系建筑物的依據，渠道斷面的水力要素采用明渠均勻流公式進行推算，同時要滿足水位控制的要求。

2.2.1 橫斷面設計

渠道橫斷面設計主要以設計條件下的水力要素作為設計渠道縱橫斷面和渠系建筑物的依據。渠道斷面的水力要素通常采用明渠均勻流公式進行推算，灌溉渠設計流量取灌溉流量，排澇渠道設計流量取排澇流量，計算公式如下：

式中 Q——渠道設計流量，灌溉流量或排澇流量（m3/s）；

ω——渠道過水斷面面積（m2）；

R——水力半徑（m）；

i——水力坡降；

C——謝才系數；

n——渠床糙率，混凝土襯砌渠道n取0.017。

2.2.2 縱斷面設計

在渠道斷面設計中，縱斷面不僅要滿足輸送設計流量的要求，還要滿足水位控制的要求。縱斷面設計主要是根據灌溉流量及水位要求確定渠道的控制高程，根據渠道縱坡推算水面線確定不同樁號處渠底高程、渠頂高程等。

為了滿足灌排要求，各級渠道入口處都應有足夠的水位。這個水位是根據灌溉面積上控制點的高程加上各種水頭損失，自下而上逐級推算出來的，水位計算公式為：

式中 B分——分水口要求的控制水位（m）；

A0——渠道灌溉范圍內的地面參考點的高程（m）；

h——所選參考點與該處末級固定渠道水面的高差，0.1～0.2 m；

l——各級渠道的長度（m）；

i——各級渠道的比降；

φ——水流通過渠系建筑物的水頭損失（m）。各級渠道的控制水位確定后，根據水面線計算成果及超高確定各樁號渠底及渠頂高程。

2.2.3 襯砌高度

根據《灌溉與排水工程設計準則》（GB 50288-2018）第6.4.8 條第6 點要求，渠道襯砌超高值可采用0.3～0.8 m，5 級渠道可適當減小，但不應小于0.1 m。根據《灌溉與排水工程設計準則》（GB 50288-2018），4級、5 級渠道岸頂超高可按下式計算確定：

式中 Fb——渠道岸頂超高（m）；

hb——渠道通過加大流量時的水深（m）。

項目區灌排渠橫斷面設計成果如表1 所示。

表1 灌溉渠道斷面及襯砌設計成果表

2.3 渠道襯砌方案

本次設計擬對29 條24.884 km 灌排渠道進行襯砌改造處理，其中灌溉渠道22 條20.573 km，排澇渠道7條4.311 km。灌溉和排澇渠道應滿足設計灌溉和排澇流量過流要求。

2.3.1 襯砌方案比選

1）現澆混凝土襯砌：采用混凝土直接澆筑，施工快速，適宜于各種灌排渠道，需整體立模，造價相對較高。

2）預制混凝土空心板襯砌：采用預制構件，適宜于邊坡較陡的大斷面渠道，安裝方便，造價相對較便宜。

3）自嵌式擋墻襯砌：施工簡便、干壘式擋墻的施工只是單獨作業的重復，不需要技術工，也不要支撐，也不必在養護上花費時間，全部作業可在填土一側進行，可以大大縮短工期，但造價相對較高。

4）預制U 型槽襯砌：混凝土預制構件，成品拼接安裝，施工簡單。

5）漿砌石襯砌：漿砌石擋墻是一種傳統安全的岸坡加固技術，抗沖刷能力強、穩定性好、使用壽命長、施工工藝成熟、施工質量便于控制，但造價相對較高。

6）生態扣板襯砌：生態扣板襯砌是一種兼顧實用與生態的襯砌形式，適用于現階段的灌溉渠道。

各類型襯砌方案施工效果如圖1 所示。

圖1 各類型襯砌方案施工效果圖

2.3.2 襯砌方案

根據項目區加工廠、道路運輸和水電供應等施工條件實際情況及方案適用情況比較分析，為使施工過程更簡便，在不影響工程性能的前提下，本次擬對10條渠道（共計長7.483 km）采用C25 預制混凝土U 型槽襯砌，護砌厚度為0.05 m，底設0.1 m 厚C15 底板或C20 現澆混凝土阻滑坎，護坡頂設0.2 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖2。

圖2 C25 預制混凝土U 型槽襯砌渠道橫斷面圖（QP04 示意）

為實現快速施工，對12 條渠道（共計長12.083 km）邊坡采用現澆C20 混凝土襯砌，襯砌厚度為0.08 m，邊坡坡比為1∶1～1∶1.2，渠道護坡底設0.35 m×0.40 m（寬×高）C20 混凝土阻滑坎，護坡頂設0.3 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖3。

圖3 現澆混凝土襯砌渠道橫斷面圖（QG01 示意）

為兼顧實用與生態方面的要求，對7 條渠道（共計長5.318 km）邊坡采用生態扣板護坡，護砌厚度為0.08 m，邊坡坡比為1∶1～1∶1.2，護坡底設0.35 m×0.40 m（寬×高）C20 混凝土阻滑坎，護坡頂設0.3 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖4。

圖4 生態扣板襯砌渠道橫斷面圖（QG12 示意）

3 結 語

渠道襯砌的方式包括現澆混凝土襯砌、預制空心板襯砌、自嵌式擋墻襯砌、預制U 型槽襯砌、漿砌石襯砌、生態扣板襯砌和生態雙八字襯砌等形式。其中現澆混凝土襯砌由于采用混凝土直接澆筑，施工快速，適宜于各種灌排渠道，目前使用最為廣泛；預制U 型槽襯砌成品拼接安裝，施工簡單；生態扣板襯砌是一種兼顧實用與生態的襯砌型式，適用于現階段的灌溉渠道。通過本項目實際應用對灌排渠道各種襯砌形式和縱、橫斷面設計進行簡單論述，以期為類似工程的建設提供一定的參照。