U型渠道在農(nóng)田水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

摘要：農(nóng)田水利工程建設(shè)中的U型渠道，指的是設(shè)計(jì)為U字型的農(nóng)田灌溉專用水渠。此種形式的農(nóng)田灌溉水渠具有穩(wěn)定且高效的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐領(lǐng)域。近些年以來(lái)，國(guó)內(nèi)農(nóng)田水利工程的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，顯示出U型渠道結(jié)構(gòu)在我國(guó)現(xiàn)階段農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用價(jià)值所在。基于此，本文主要探討農(nóng)田水利工程中的U型渠道結(jié)構(gòu)特征及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，結(jié)合實(shí)際情況加以改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：U型渠道；農(nóng)田水利；工程建設(shè)；技術(shù)應(yīng)用

農(nóng)田水利工程的建設(shè)宗旨在于優(yōu)化配置水資源，確保農(nóng)田灌溉水源得到科學(xué)的分配與使用。與傳統(tǒng)的農(nóng)田灌溉渠道形式相比，采取U型渠道作為農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)方案更具可行性以及合理性，并能夠在根源上減少灌溉水資源的消耗。由此可見(jiàn)，如何充分利用U型渠道來(lái)發(fā)揮農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的最大化功能，應(yīng)成為農(nóng)田水利工程轉(zhuǎn)型完善中的關(guān)鍵所在。

1 U型渠道的特征及優(yōu)勢(shì)

1.1 特征

在現(xiàn)代農(nóng)田水利工程中，U型渠道具有特殊的外觀形狀，農(nóng)田灌溉渠道的主體部分呈現(xiàn)中間下凹的狀態(tài)，能夠很好導(dǎo)通水流。U型渠道屬于廣泛應(yīng)用的常見(jiàn)形式，其最重要的特征即為渠道底部的抗?jié)B性能更強(qiáng)，可適應(yīng)復(fù)雜多樣的地形區(qū)域。即便是在高寒地區(qū)等極端的氣候條件下，采用U型渠道的布置方案也可妥善解決農(nóng)田灌溉問(wèn)題。

1.2 優(yōu)勢(shì)

1.2.1 引導(dǎo)性好

U型渠道在引導(dǎo)水流的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，此種形式的灌溉渠道普遍具有良好的引導(dǎo)性。在特殊的水渠造型影響下，水資源就會(huì)流入指定的農(nóng)田區(qū)域，符合農(nóng)田精準(zhǔn)灌溉的內(nèi)在要求[1]。由此可見(jiàn)，能夠引導(dǎo)水流的U型渠道可在根本上避免水資源的損失或浪費(fèi)。水利工程的設(shè)計(jì)人員通過(guò)改造傳統(tǒng)的渠道形式，可保證水渠的線條流暢、結(jié)構(gòu)緊湊以及分布合理。即便是在丘陵或山地的特殊地形區(qū)，采用U型渠道的方案適用性也是值得肯定的。例如，崎嶇丘陵地區(qū)的農(nóng)作物種類特殊，農(nóng)業(yè)種植人員需要在考慮作物灌溉需求的前提下優(yōu)化分配水資源。在此情況下，修建農(nóng)田灌溉水渠的首選方案就是U型的灌溉渠道。

1.2.2 流通性強(qiáng)

水利渠道是否具備良好的輸水功能，直接關(guān)系到農(nóng)田水利工程的價(jià)值實(shí)現(xiàn)。相比而言，U型渠道在導(dǎo)通水流的過(guò)程中更加順暢，具有較強(qiáng)流通性的U型水渠可避免長(zhǎng)期滯留的泥沙淤積阻塞渠道，對(duì)于降低渠道堵塞的安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)揮了突出的作用，還可以滿足各種農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)需要[2]。例如在地勢(shì)崎嶇的丘陵地帶，具有良好導(dǎo)通性以及輸水性的U型灌溉渠道可以長(zhǎng)期予以使用，確保農(nóng)作物能夠獲得及時(shí)、充足的灌溉水源。不存在泥沙淤堵隱患的水利灌溉渠道可延長(zhǎng)壽命，因此在防范水利工程安全隱患的方面具有不可忽視的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1.2.3 節(jié)約水源

U型渠道最為突出的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)約農(nóng)田灌溉的水資源，設(shè)計(jì)為U字型的灌溉渠道既能夠適應(yīng)小型水利工程，還能夠很好服務(wù)于大規(guī)模的水利工程。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的U型渠道在降低施工材料成本的同時(shí)，較好利用了機(jī)械化的水利施工設(shè)施條件，能夠達(dá)到加快工程進(jìn)度的良好效果[3]。從農(nóng)田水利工程的運(yùn)行穩(wěn)定性角度分析，U型渠道可確保工程機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行，增進(jìn)相關(guān)專業(yè)的施工人員協(xié)作，符合規(guī)模化與機(jī)械化水利施工作業(yè)的本質(zhì)要求。例如在干旱地區(qū)，農(nóng)田灌溉的水資源比較短缺，相關(guān)部門就需要引進(jìn)U型渠道作為保障，充分發(fā)揮新型農(nóng)田水利設(shè)施在調(diào)節(jié)蓄水能力方面的重要功能[4]。

2 U型渠道在農(nóng)田水利工程建設(shè)中的總體應(yīng)用原則

2.1 確保均勻有效灌溉

農(nóng)田水利工程的渠道灌溉基本要求就是均勻、有效，相關(guān)部門需要保證農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)設(shè)施與作物灌溉需求之間的高度吻合，采取“因地制宜”的水利渠道建設(shè)指導(dǎo)思想。為確保農(nóng)作物能夠得到均勻且有效的灌溉，最關(guān)鍵的就是要優(yōu)化灌溉渠道的走向及布局，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面考慮渠道所在地區(qū)的自然氣候及地形條件等影響要素，采取有效措施防止農(nóng)田灌溉渠道與既有的工程設(shè)施相互沖突。合理規(guī)劃農(nóng)田水利施工中的U型渠道走向，應(yīng)充分突出靈活性、前瞻性的理念，將農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定與安全置于首要的考慮地位。相關(guān)部門在考慮安全性指標(biāo)的前提下，應(yīng)采取合理優(yōu)化的技術(shù)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，切實(shí)維護(hù)渠道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，在最大程度上發(fā)揮水渠結(jié)構(gòu)的抗?jié)B、耐久等技術(shù)優(yōu)勢(shì)[5]。

2.2 優(yōu)化整體布局結(jié)構(gòu)

優(yōu)化U型水利渠道的整體布局方案，重點(diǎn)在于按照直線走向予以布置，并且盡可能縮短整個(gè)渠道的長(zhǎng)度。我國(guó)當(dāng)前時(shí)期的農(nóng)田灌溉水資源日益緊缺，決定了U型渠道的原有結(jié)構(gòu)布局仍需實(shí)現(xiàn)必要的調(diào)整，以期改善渠道本身的抗沖刷性能。為此，相關(guān)部門需安排專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)開(kāi)展前期調(diào)查作業(yè)，深入了解農(nóng)田水利工程所在區(qū)域的整體地形特征，如此才能達(dá)到因地制宜的U型渠道建設(shè)效果。具體應(yīng)當(dāng)采取靈活的渠道設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，在滿足作物灌溉要求的前提下縮短渠道本身的長(zhǎng)度，并結(jié)合區(qū)域地形特點(diǎn)選取平直的渠道結(jié)構(gòu)形式。

2.3 減少渠道之間交叉

農(nóng)田水利渠道如果與河流、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施之間存在交叉沖突，就會(huì)不利于水利渠道的價(jià)值實(shí)現(xiàn)。為避免U型渠道在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的沖突后果產(chǎn)生，水利工程的設(shè)計(jì)部門就要采取積極穩(wěn)妥的措施，確保渠道經(jīng)過(guò)地區(qū)的河道完整性。工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注意避讓既有的河道基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于渠道交叉點(diǎn)的所在位置應(yīng)當(dāng)予以合理設(shè)計(jì)，盡可能減少交叉點(diǎn)的數(shù)量。

3 U型渠道在農(nóng)田水利工程建設(shè)中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

3.1 土方開(kāi)挖技術(shù)

U型渠道的土方施工前提在于現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，農(nóng)田水利工程的技術(shù)人員應(yīng)重視前期勘測(cè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格依據(jù)水利施工的圖紙方案進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。具體應(yīng)當(dāng)結(jié)合U型渠道的所在區(qū)域基本地形條件，做到準(zhǔn)確標(biāo)定渠道各節(jié)點(diǎn)的位置及標(biāo)高。相關(guān)部門還要利用自動(dòng)化的工程測(cè)量設(shè)備，對(duì)于渠道橫斷面的高程參數(shù)進(jìn)行反復(fù)核實(shí)。

開(kāi)挖渠道土方的主要工具就是機(jī)械化的大型挖掘設(shè)備，水利施工單位目前可采用自動(dòng)化的挖掘機(jī)作為輔助[6]。水利施工部門在正式進(jìn)入開(kāi)挖土方的操作步驟之前，首先應(yīng)當(dāng)安排專業(yè)人員測(cè)量開(kāi)挖深度及寬度，依據(jù)渠道設(shè)計(jì)圖紙予以操作。在開(kāi)挖作業(yè)階段，應(yīng)重視防止土方超挖的后果出現(xiàn)，農(nóng)田水利施工人員應(yīng)采取行之有效的預(yù)防或應(yīng)對(duì)措施。在回填土方的施工階段，應(yīng)避免出現(xiàn)回填土體的沉降情況，施工人員需要利用機(jī)械化的壓路機(jī)進(jìn)行分層壓實(shí)，直至地表土層達(dá)到堅(jiān)固度的要求。

3.2 混凝土材料配比技術(shù)

U型渠道主要由混凝土材料組成，如何確保混凝土材料的配比符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)成為當(dāng)前時(shí)期農(nóng)田水利施工中的關(guān)鍵問(wèn)題。預(yù)制混凝土U型槽需要采用指定的成型構(gòu)件以及機(jī)械設(shè)備，目前常用的主要有LZYB-1型的渠道槽體，農(nóng)田水利工程的施工單位應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選取最適宜的U型槽規(guī)格。在此基礎(chǔ)上，水利工程的技術(shù)人員需要根據(jù)農(nóng)田水利渠道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)水平、水泥砂石材料的實(shí)際情況等因素，嚴(yán)格落實(shí)混凝土配比試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的配比數(shù)據(jù)來(lái)提供施工指導(dǎo)。

對(duì)于農(nóng)田水利工程而言，U型槽的預(yù)制施工應(yīng)包括砂石材料準(zhǔn)備、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)與拆模等步驟，具體需要在砼達(dá)到指定強(qiáng)度之后才能夠拆除模板，并且在施工完成后的24 h內(nèi)進(jìn)行灑水保養(yǎng)作業(yè)。配制以及澆筑混凝土的著眼點(diǎn)就是防止砼表面發(fā)生泌水，水利施工人員應(yīng)當(dāng)定時(shí)觀察砼結(jié)構(gòu)的表面情況，如察覺(jué)砼表面出現(xiàn)異常則需立即給予處理。水利工程的施工班組還要妥善做好砼表面的保濕操作，避免渠道出現(xiàn)混凝土裂縫，延長(zhǎng)農(nóng)田水利工程中的渠道使用壽命。例如，某些混凝土結(jié)構(gòu)在過(guò)度加入減水劑或者外加劑的情況下，混凝土渠道的表面結(jié)構(gòu)就容易出現(xiàn)收縮，在此時(shí)就需要技術(shù)人員采取相應(yīng)的補(bǔ)救方案。

3.3 槽體安裝技術(shù)

農(nóng)田水利工程中的U型渠道槽體安裝步驟非常關(guān)鍵，U型槽的安裝施工效果直接關(guān)系到整個(gè)水利工程的使用價(jià)值實(shí)現(xiàn)。具體在U型槽的安裝施工階段，技術(shù)人員需根據(jù)施工方案予以測(cè)量放線，然后進(jìn)入開(kāi)挖、回填土方的步驟，確保土方回填至堤頂?shù)牟课弧Ｊ┕と藛T需借助挖掘機(jī)來(lái)實(shí)施基槽的開(kāi)挖作業(yè)，并應(yīng)當(dāng)在運(yùn)輸土方時(shí)盡可能減少對(duì)于U型槽結(jié)構(gòu)件的碰撞損壞風(fēng)險(xiǎn)。施工人員應(yīng)詳細(xì)檢查基槽成型的斷面部位，按照從下至上的基本順序鋪砌混凝土；并應(yīng)當(dāng)控制在15 m左右的高程控制樁布置間隔，保證渠道側(cè)邊以及平面結(jié)構(gòu)的光滑與完整。

安裝混凝土U型槽的重點(diǎn)在于將砼U型槽放置于基槽的適當(dāng)部位，并經(jīng)過(guò)校正平面和側(cè)面的尺寸與位置，才能夠進(jìn)行回填土的固定操作，施工人員需要在鋪設(shè)槽體完成后的指定時(shí)間內(nèi)，對(duì)于原有的槽體予以加固處理。將U型槽緊貼在墊層之上進(jìn)行鋪設(shè)，借助水泥砂漿將U型槽的接縫填埋平整，以此保證U型渠道的穩(wěn)固，有效防止槽體存在滲漏風(fēng)險(xiǎn)。在放水口以及節(jié)制閘的施工階段，關(guān)鍵是要采用磚砌或者澆筑等施工方法，旨在確保U型渠道的整體結(jié)構(gòu)滿足安全性的基本要求。在槽體施工完畢之后需要對(duì)其進(jìn)行全方位的養(yǎng)護(hù)，襯砌混凝土的保養(yǎng)時(shí)間至少為半個(gè)月。如果遇到氣候干旱的情況，則需采用覆蓋混凝土表層的保護(hù)方式，施工單位需盡可能避免在溫度過(guò)低的情況下從事襯砌作業(yè)。

3.4 后續(xù)處理技術(shù)

農(nóng)田水利工程的U型渠道在施工完成之后，水利施工部門還要妥善采取后續(xù)的處理措施。U型渠道的施工后期處理措施集中體現(xiàn)在降低水分的滲透率，水利施工人員需要借助塑料薄膜等設(shè)施，避免渠道底部等關(guān)鍵部位形成滲漏點(diǎn)。為降低水分在渠道底部的滲透率，重點(diǎn)就是要定期維護(hù)并且檢查灌溉渠道的結(jié)構(gòu)完整度，水利工程的施工部門應(yīng)妥善處理渠道滲漏的問(wèn)題，加強(qiáng)各專業(yè)技術(shù)人員之間的配合。

安裝U型渠道的防滲配套設(shè)施，可在根源上消除渠道滲漏的常見(jiàn)安全隱患。通常情況下，農(nóng)田水利建設(shè)施工中的防滲配套設(shè)施應(yīng)包括量水堰、控制閘門等，充分利用人工智能的技術(shù)手段來(lái)預(yù)測(cè)渠道滲漏風(fēng)險(xiǎn)。農(nóng)田水利施工人員在全面清理施工場(chǎng)地的垃圾與雜物基礎(chǔ)上，還要配合市政部門修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的交通道路及其綠化設(shè)施，力求降低水利工程修建作業(yè)造成的生態(tài)破壞影響。相關(guān)負(fù)責(zé)部門還需主動(dòng)溝通當(dāng)?shù)卮迕瘢瑺?zhēng)取贏得村民對(duì)于渠道修建作業(yè)的協(xié)助與配合，更好滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。

4 U型渠道在農(nóng)田水利工程建設(shè)中的應(yīng)用成效

4.1 可降低水源消耗

降低水資源的消耗比率，應(yīng)成為優(yōu)化農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)程中的突出問(wèn)題。U型渠道相比于傳統(tǒng)的灌溉水渠結(jié)構(gòu)而言，其能夠在更長(zhǎng)的時(shí)間里保證水流通暢，同時(shí)具備優(yōu)良的抗?jié)B性能，因此在節(jié)約農(nóng)田灌溉用水方面發(fā)揮不可忽視的作用。目前國(guó)內(nèi)已有很多地區(qū)正在積極引進(jìn)U型渠道結(jié)構(gòu)，相關(guān)部門采取集中改造原有農(nóng)田水利渠道的做法，切實(shí)減輕農(nóng)業(yè)灌溉水源的供給壓力，達(dá)到緩解干旱地區(qū)灌溉水源短缺現(xiàn)狀的目標(biāo)。現(xiàn)階段的水利工程設(shè)計(jì)部門已經(jīng)能夠利用BIM的建模技術(shù)工具，在構(gòu)建一體化、動(dòng)態(tài)化模型的基礎(chǔ)上改進(jìn)傳統(tǒng)的渠道設(shè)計(jì)方案，以期達(dá)到降低水資源消耗的良好效果。

4.2 可改善經(jīng)濟(jì)效益

農(nóng)田水利設(shè)施屬于非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，農(nóng)田水利灌溉設(shè)施既要發(fā)揮最優(yōu)的社會(huì)效益及生態(tài)效益，又要充分重視工程經(jīng)濟(jì)效益的改善。但是長(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)部門片面重視農(nóng)田灌溉設(shè)施的社會(huì)效益實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致其忽視了U型渠道的良好成本效益，對(duì)于上述做法亟待予以轉(zhuǎn)變。U型渠道具有簡(jiǎn)單、清晰的布局結(jié)構(gòu)，可在最大程度上減輕水渠施工以及養(yǎng)護(hù)階段的投入成本。當(dāng)前時(shí)期國(guó)內(nèi)的小型農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施亟待實(shí)現(xiàn)改造，采用U型渠道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更能提升工程的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，并能夠起到優(yōu)化農(nóng)田配水方案的作用，有效避免了農(nóng)田灌溉資源的浪費(fèi)。從以上角度進(jìn)行分析，可見(jiàn)U型渠道的推廣采用有助于水利工程的成本效益獲得顯著提高，符合綠色節(jié)能的水利工程改造理念。

4.3 可簡(jiǎn)化施工流程

U型渠道的施工流程簡(jiǎn)單，通常能夠限定在3個(gè)月以內(nèi)的工期。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)的U型渠道整體外形更加美觀，可在節(jié)約農(nóng)田水利工程資源的同時(shí)減輕施工作業(yè)的負(fù)擔(dān)，體現(xiàn)出農(nóng)田水利施工技術(shù)創(chuàng)新的必要性。具有良好的實(shí)用性、美觀度以及耐久性的U型渠道結(jié)構(gòu)目前已成為重要的工程景觀，彰顯可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)友好等水利工程的綠色施工理念。U型渠道的線路整體長(zhǎng)度較短，可顯著減少傳輸水資源全過(guò)程中的損耗。設(shè)計(jì)為直線走向的U型灌溉渠道還能切實(shí)減少水流帶來(lái)的沖擊阻力影響，保證水流的快速平穩(wěn)流動(dòng)，減輕水利施工單位的工程養(yǎng)護(hù)負(fù)擔(dān)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)田水利工程的U型渠道不僅可以更好地引導(dǎo)水流，還能夠明顯改善灌區(qū)水利渠道的流通性，客觀上體現(xiàn)了U型渠道作為水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要作用。具體在修建農(nóng)田水利工程U型灌溉渠道的實(shí)踐中，相關(guān)部門應(yīng)明確農(nóng)田灌溉的基本需求因素，采取因地制宜的指導(dǎo)理念優(yōu)化渠道布局結(jié)構(gòu)。發(fā)揮U型渠道在工程實(shí)踐領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，還要落實(shí)在土方開(kāi)挖、混凝土澆筑、后續(xù)處理等步驟階段，農(nóng)田水利施工部門需要密切重視U型渠道的養(yǎng)護(hù)與管理。

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