淺談小型農(nóng)田水利渠設(shè)計與施工技術(shù)

蒯山

【摘要】隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及社會地位的不斷提高，小型農(nóng)田水利工程也對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著影響。農(nóng)田水利渠道的設(shè)計與施工是保證農(nóng)田產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)之一，合理規(guī)劃設(shè)計農(nóng)田水利渠道，對提升小型農(nóng)田水利排、灌渠道功能來說非常重要。小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計與施工是保證水利工程灌溉效益的重要環(huán)節(jié)之一，大大提升了灌溉水源利用率。 鑒于此，本文針對小型農(nóng)田水利工程的渠道設(shè)計與施工進行了全面詳細的探討，希望對小型農(nóng)田水利工程施工發(fā)展做出貢獻。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田水利；渠道；設(shè)計；施工

一、我國小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計的基本原則

在進行灌溉渠系規(guī)劃時，要與土地整理、水、田、林、路的規(guī)劃相結(jié)合，擴大灌溉面積，充分利用現(xiàn)有的水土資源，最大限度地實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的完美結(jié)合。小型農(nóng)田水利渠道的規(guī)劃布置大多遵循以下基本設(shè)計原則：

（1）效益最大化原則。灌溉渠道在設(shè)計時要保證灌溉用水的單位水量能夠?qū)崿F(xiàn)最大效益，也就是說要提高單位水量的灌溉面積與灌溉效果。我們在對其進行需水量計算時應(yīng)考慮到該地區(qū)在項目施工完成后，土地的利用方向，要考慮到水資源本身的平衡，因此，對該地區(qū)進行灌區(qū)續(xù)建和節(jié)水改造是十分必要的。

（2）采用支渠布置的設(shè)計原則。要根據(jù)具體地形具體問題具體分析，根據(jù)實際的地形地貌來設(shè)計干、支渠的布置方案。

（3）充分利用地形條件的原則。一般排水管道布置在低處，與其相對應(yīng)的灌溉渠道應(yīng)布置在高處，力求做到自流灌溉、排水，建成灌排水分開，采用各自獨立的灌排兩套系統(tǒng)，遇到局部洼地或高地，可分別采取小片提灌（排）等措施處理，減少交叉建筑物，避免更多良田被占。

二、小型農(nóng)田水利的渠道設(shè)計

（1）渠道縱斷面設(shè)計與水位高程的確定

渠道縱斷面設(shè)計應(yīng)根據(jù)灌區(qū)地形圖，選和等高線平行線以確定其走向，再根據(jù)等高線走向、土質(zhì)情況、灌溉要求、水的流量綜合確定縱坡。按縱斷面中心線確定各樁點的渠底、渠頂及水位高程，其中渠底高程為水位高程與設(shè)計水深之差，渠頂高程為水位高程與渠道水位超高a之和；重點是確定渠道縱斷面水位高程為典型點地面高程、灌溉水渠高h、各級渠道的長度和坡降與水頭損失之和。在確定好渠道水位高程后，再根據(jù)所在灌溉區(qū)域的面積與實際情況計算斗渠、支渠與干渠等渠道設(shè)計損耗流量與凈流量之和，再計算U型槽縱坡降與槽內(nèi)過水流量，進而確定U型槽空斷面規(guī)格尺寸。

（2）渠道橫斷面設(shè)計

小型農(nóng)田渠道橫斷面設(shè)計多選用矩形和U型斷面，一般情況下采用均勻流原理計算渠道橫斷面所用尺寸，即設(shè)計流量：

其中A為過水斷面面積，i為渠道比降，R為水力半徑。設(shè)計渠道時應(yīng)堅持工程量小且投資少的原則，設(shè)計最佳水利斷面，而渠道比降的選擇是否合理直接影響到工程造價高低與控制面積大小，當然也與渠道糙率、邊坡系數(shù)、穩(wěn)定渠床寬深及不沖與不淤流速有關(guān)。渠道比降是指在坡度均勻的渠段內(nèi)，兩端渠底高差和渠段間距離的比值，其大小取決于渠道土質(zhì)、泥沙含量和灌區(qū)地面的坡度，i越大，則v越大，使A減少，容易沖刷渠床；如i越小，使得v過小，會使渠道淤積，輸水能力降低；渠道比降的選擇。渠道邊坡系數(shù)即為邊坡水平方向投影長度（用1表示）與垂直方向投影長度（用m表示）比值；m越大則邊坡越緩，越小則邊坡越陡值要，m為零時渠道斷面為矩形；因此m值要根據(jù)渠床土壤地質(zhì)與渠道深度來確定。渠道斷面的寬深比的選擇既要滿足渠道水力最優(yōu)斷面寬深比：

為保證渠床穩(wěn)定，渠道流速應(yīng)滿足不沖、不淤。要求：

其中vcd為不沖流速，vcs為不淤流速。巖石地段渠道可采用矩形斷面設(shè)計，土基渠道則用梯形斷面。若為土渠邊坡，應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定渠道斷面形狀，其中土質(zhì)堅硬邊坡可陡，土質(zhì)松軟邊坡可緩。

三、小型農(nóng)田水利渠道的施工

（1）混凝土預(yù)制U型槽

U型槽應(yīng)用于小型農(nóng)田水利渠道施工的第一步，便是預(yù)制混凝土U型槽，預(yù)制所使用的機械設(shè)備應(yīng)是經(jīng)國家認證的構(gòu)件成型設(shè)備，較為常見的就是型號為LZYB-1的成型設(shè)備。該設(shè)備制作流程簡單、成本投入低，在混凝土U型槽的預(yù)制上有著極大的優(yōu)勢。而常用的U型槽規(guī)格則包括四種，分別是UD60、UD50、UD40以及UD30，每條U型槽0.5米長，3.5至4厘米的壁厚。其次便是實施混凝土配比的試驗。以小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計的標準與要求、技術(shù)水平以及水泥砂石料為依據(jù)，進行該工程的混凝土配比試驗。最后采取的混凝土配比為：C20強度等級，普通硅酸鹽32.5級水泥，卵石、砂、水泥比為2.06∶1.55∶1，0.45至0.5的水灰比，2.5至3.5的中粗砂細度，10至25毫米的卵石粒徑。由于工程所在地的骨料級配不能符合設(shè)計的標準要求，故適當在其中摻入早強減水劑與粉煤灰。然后就是對預(yù)制U型槽的養(yǎng)護工作，在其生產(chǎn)24小時后對其進行養(yǎng)護，特別要注意的是防凍與保濕過程，除了其強度應(yīng)達到設(shè)計標準之外，還應(yīng)保證其表面光滑平直。

（2）U型槽的施工安裝

首先，根據(jù)設(shè)計文件提供的測量成果進行施工放線，然后進行土方的開挖和回填，回填到堤頂高程后再用挖掘機進行基槽的開挖，挖掘機開挖時預(yù)留一定的保護層，最后精確放線，人工修整成型。U型槽的運輸主要采用人工配合機械裝卸，拖拉機運輸并小心存放至已開挖好的施工渠段。由于U形槽由曲面組成，構(gòu)件較薄，以致于裝卸運輸過程中受力不均勻，容易造成構(gòu)件的斷裂和損壞，因此，尤其要注意減少搬運過程中的構(gòu)件損耗。

其次，混凝土U型槽安裝前，在檢查完溝槽開挖的成型斷面后，按設(shè)計高程從下游向上游鋪砌。在施工完好的基槽面上，在基槽一側(cè)每隔20m設(shè)置高程控制樁，兩樁之間應(yīng)帶有控制線，以控制U型渠的平面與側(cè)邊，將砼U型槽置于基槽后，再以控制線為基準，水平尺橫向校正平面，以校正砼U型渠側(cè)面，經(jīng)檢查符合要求后在兩側(cè)實施回填土固定，其接頭處還須留設(shè)30mm寬的縫隙，按此鋪設(shè)一段時間后，待U型槽沉降穩(wěn)定后再校正，之后用水泥砂漿勾縫至灌實，抹平。勾縫后加強養(yǎng)護，專人負責，保持濕潤。

再次，U型槽鋪設(shè)應(yīng)緊貼于墊層上，自下游使接頭面向上游按正確的軸線和坡度鋪設(shè)，鋪設(shè)過程中要保持槽體受力均勻，內(nèi)壁齊平、平順，當坡度較大時可取跌坎過渡；還要盡可能使軸線取直，在相鄰U型槽間預(yù)留1.5-2.0cm寬度以備勾縫，對于U型槽，可采用套接水泥砂漿填塞接縫時，以保證其穩(wěn)固而不漏水。對于放水口及節(jié)制閘應(yīng)按設(shè)計圖紙進行施工，嚴格控制好放水口高程以滿足排灌需要。最后的壓頂施工可采用磚砌、漿砌、現(xiàn)澆砼等壓頂形式，按設(shè)計尺寸要求進行施工，以保證其穩(wěn)固，注意磚砌壓頂應(yīng)進行水泥砂漿處理。

最后，在養(yǎng)護時在U型槽基槽底嚴格按照設(shè)計高程開挖，兩側(cè)溝槽開挖略寬于結(jié)構(gòu)尺寸10-15cm，U型槽安裝后兩側(cè)同時對稱分層回填，嚴格控制分層厚度，采用自制木夯人工夯實。砂漿面上覆蓋濕草簾，在養(yǎng)護過程中勤灑水，保持砂漿面濕潤狀態(tài)。

四、結(jié)語

綜上所述，針對我國眾多的小型農(nóng)田水利渠道工程來說， 我國農(nóng)田灌溉的水利渠道設(shè)計與施工問題，是保證我國農(nóng)田水利工程效益的基礎(chǔ)與前提，合理、科學的農(nóng)田水利渠道工程規(guī)劃與設(shè)計，以及其施工規(guī)范性與有效性的保證，對于提高農(nóng)田水利灌溉效益有著積極的現(xiàn)實意義。此外，混凝土U型水利渠道在我國農(nóng)業(yè)水利建設(shè)中有著較大的發(fā)展空間，對于我國小型農(nóng)田水利渠道的施工質(zhì)量有著良好的保證作用，從而對我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展起著良好的作用。