淺談小型農(nóng)田水利工程之灌渠的設(shè)計(jì)

劉風(fēng)龍

天津市靜?？h唐官屯鎮(zhèn)水利站 301608

摘要：小型農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的最基礎(chǔ)的條件，是實(shí)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，健全的農(nóng)田水利建設(shè)體系和完善的管理措施，將很大程度上緩解自然災(zāi)害給人民群眾生活帶來(lái)的不便，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失。本文闡述了灌渠的斷面設(shè)計(jì)，通過(guò)寧夏沙坡頭水利樞紐北干渠續(xù)建改造供水工程西夏渠二期渠斷面水力計(jì)算的實(shí)例，更好地了解灌渠設(shè)計(jì)的步驟。

關(guān)鍵詞：水利工程；灌渠設(shè)計(jì)

農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利體系的重要內(nèi)容，也是農(nóng)業(yè)水利體系各級(jí)水利網(wǎng)絡(luò)中最直接惠澤百姓，并和老百姓生活、農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，農(nóng)業(yè)水利工程對(duì)存蓄降雨、調(diào)劑用水、保障和促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。下面就小型農(nóng)田水利工程的灌渠設(shè)計(jì)進(jìn)行講解。

設(shè)計(jì)渠道，首先要確定渠道引水流量，然后進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)，包括橫斷面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)。接著畫斷面圖，計(jì)算工程量，打概算，最后就是寫初設(shè)報(bào)告。

1.渠道引水流量的確定

渠道引水流量是灌區(qū)農(nóng)田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。它與河源水量大小、灌區(qū)內(nèi)部的水源條件、灌區(qū)作物種類、種植面積、農(nóng)田土質(zhì)、灌水定額、灌區(qū)氣候、渠道長(zhǎng)短等因素有關(guān)。渠道引水量的計(jì)算：應(yīng)根據(jù)作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積，按照同一時(shí)期不同作物同時(shí)用水量最多的情況計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

Q=

渠系有效利用系數(shù)，是考慮渠道的滲漏和蒸發(fā)損失等因數(shù)的一個(gè)系數(shù)，一般干渠可采用 0.5～0.7；支渠采用 0.6～0.8；渠道襯砌時(shí)可提高到 0.8～0.9。

2.渠道設(shè)計(jì)

2.1 渠道水位高程的確定

渠道的水位高程，是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)地面參考點(diǎn)的高程和各級(jí)渠道的沿渠水頭損失確定的。沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過(guò)渠道建筑物的水頭損失。

2.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

渠道引水量確定后，即可進(jìn)行渠道斷面設(shè)計(jì)。渠道斷面采用的尺寸在流量一定時(shí)，它與流速、比降等因素有關(guān)。

①渠道比降及渠道流速。渠道比降取決于渠道土質(zhì)、水流泥沙含量和灌區(qū)地面的坡度。渠道比降大，則流速大，通過(guò)一定流量所需的斷面小，節(jié)省土石方量，水頭跌落快，渠系控制的灌溉面積減少，容易沖刷渠床；如渠道比降過(guò)緩，流速過(guò)小，又會(huì)使渠道淤積，渠道輸水能力降低。因此渠道比降過(guò)大或過(guò)小都是不適宜的。為避免深挖高填，選擇渠道比降時(shí)，最好能使渠道與渠線所經(jīng)過(guò)的地面坡度大致相適應(yīng)。當(dāng)渠線經(jīng)過(guò)的個(gè)別地段，地面坡度較陡，渠道比降不能適應(yīng)時(shí)，可采用跌水、陡坡等聯(lián)接建筑物調(diào)整渠道比降，使渠線的絕大部分能適應(yīng)地形，減少挖填工程量。一般渠道采用的比降范圍如下：干支渠：1/500～1/2500；斗渠：1/200～1/1500；引渠：按地形和流量確定。渠道流速應(yīng)小于渠道的最大允許不沖流速和大于允許不淤流速，以保證渠床穩(wěn)定。最小允許流速（即不淤流速），可根據(jù)渠道水流中泥沙的性質(zhì)按下式計(jì)算：。

②渠道邊坡。渠道通過(guò)巖石地段時(shí)，斷面可采用矩形，建在土基上的渠道多采用梯形斷面。渠道的邊坡一般用1∶m表示，1表示斜坡的垂直距離，m表示斜坡的水平距離叫邊坡系數(shù)。m越大邊坡越緩，m越小邊坡越陡，渠道斷面為矩形時(shí)m等于零。土渠邊坡應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定。土質(zhì)堅(jiān)硬邊坡可陡（m?。?，土質(zhì)松軟邊坡可緩（m大）。

③渠道超高。為保證行水安全，渠堤頂應(yīng)高出渠道最高水位一個(gè)高度△H，叫做渠道的超高。它與渠道級(jí)別、流量有關(guān)。

④渠堤頂寬。渠堤頂寬應(yīng)按照渠岸高度及流量大小而定，如堤頂不結(jié)合道路，堤頂寬可按下表選用。如渠堤與道路結(jié)合，道路一側(cè)的堤頂寬，應(yīng)按交通要求修筑。汽車路面寬度可采用5米；田間干道可采用1.5～2.0米。

2.3渠堤頂寬及其構(gòu)造

渠堤寬度根據(jù)交通和運(yùn)行管理、施工、穩(wěn)定等要求綜合分析確定。對(duì)于挖方段，有交通一側(cè)堤頂寬采用5.0m，另一側(cè)為2.0m；對(duì)于填方段，有交通要求的一側(cè)按6.0m設(shè)置，另一側(cè)為4.0m。針對(duì)干渠的實(shí)際，將右側(cè)渠堤按交通要求對(duì)待。有交通一側(cè)的渠堤采用碎石路面結(jié)構(gòu)，碎石路面寬度4.0m，厚度15cm。

考慮到與現(xiàn)狀道路的連接，黃羊?yàn)B(yǎng)殖場(chǎng)西側(cè)干渠左堤在54+625～55+449段寬度調(diào)整為6m，并鋪設(shè)4.0m寬碎石路面。二期干渠須從閩寧鎮(zhèn)中部通過(guò)，為方便渠堤兩側(cè)居民的出行，在樁號(hào)49+551～53+162段左堤鋪設(shè)15cm厚碎石路面。

2.4 渠床糙率

渠床糙率與渠道土壤、地質(zhì)條件、施工質(zhì)量及維修養(yǎng)護(hù)有關(guān)，還與通過(guò)渠道的流量、含沙量等因素有關(guān)。本次設(shè)計(jì)渠床糙率主要根據(jù)《灌溉排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》建議的不同性質(zhì)渠床糙率表以及寧夏引黃灌區(qū)同類工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，綜合分析確定。對(duì)于全斷面砼預(yù)制板砌護(hù)渠道，取n=0.017。

3 渠道縱斷面設(shè)計(jì)

渠道縱斷面設(shè)計(jì)，一般是與橫斷面設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。它包括：沿渠地面高程線、渠道正常水位線、渠道最低水位線、渠底高程線以及渠道堤頂高程線、分水口位置以及渠道建筑物設(shè)置等的內(nèi)容。渠道的縱斷面設(shè)計(jì)圖，首先是根據(jù)渠道的平面布置圖，按不同里程相應(yīng)的地面高程，在縱斷面圖上繪出地面高程線。然后參照水源或上一級(jí)渠道水位高程、沿渠底面坡降、各分水點(diǎn)所要求的水位高程，根據(jù)一定的比降（指渠底比降，與水力計(jì)算中所采用的水力比降i相同），繪出正常水位線。有了正常水位線，便可根據(jù)渠道的正常，繪出渠底高程線，接著按最小水深、加大水深和渠道超高，平行于渠底線向上繪出最低水位線、加大水位線和堤頂高程線。在滿足下一級(jí)渠道分水點(diǎn)所要求的水位高程前提下，在上一級(jí)渠道的地面坡度很陡或有突變之處，可以結(jié)合綜合利用的需要，具體選擇跌水和陡坡，并確定其高差及位置。上一級(jí)渠道向旁側(cè)分出水量時(shí)，除應(yīng)保證在正常流量下順利向下級(jí)配水外，還必須保證在最小流量時(shí)，也能滿足下級(jí)渠道引水的要求，這樣往往就需要修建節(jié)制閘。渠水通過(guò)沿渠的節(jié)制閘及其他渠道建筑物（如渡槽、倒虹管、涵洞等）的水頭損失，必須加以估算，并表達(dá)在縱斷面圖上。

4 結(jié)語(yǔ)

在灌渠的設(shè)計(jì)中，過(guò)水?dāng)嗝娉叽绲拇_定，主要是合理選定渠道斷面的邊坡、渠底底寬b、渠中水深h和超高ΔH。這些關(guān)系到灌溉效益、工程造價(jià)等問(wèn)題，所以一定要深入現(xiàn)場(chǎng)，充分了解原始資料，才能計(jì)算出精確的引水流量，進(jìn)行合理的斷面設(shè)計(jì)。