小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)與施工分析

摘 要：灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要內(nèi)容，對(duì)于農(nóng)作物產(chǎn)量有著十分重大的影響，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定有著密切聯(lián)系。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)與施工的重視。文章就以小型灌區(qū)為例，對(duì)其農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)和施工展開分析，以為我國(guó)農(nóng)田水利建設(shè)提供有效參考，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：小型灌區(qū)；農(nóng)田水利渠道；設(shè)計(jì)；施工

農(nóng)田水利渠道是我國(guó)水利的重要組成部分，占據(jù)著相當(dāng)大的比重，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著極大作用。就當(dāng)前農(nóng)田水利渠道情況而言，由于技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)水平等因素的影響，存在渠道設(shè)計(jì)不規(guī)范、施工質(zhì)量差等問題，導(dǎo)致在使用過程中發(fā)生嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象，在一定程度上降低了農(nóng)田水利渠道的效益。對(duì)此，加強(qiáng)對(duì)小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)與施工的分析，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)的基本原則與內(nèi)容

1.1 設(shè)計(jì)基本原則

農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，需要考慮多方面因素，保證渠道綜合效益的最大化，在滿足農(nóng)田灌溉功能要求的基礎(chǔ)上，提高水利渠道的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，設(shè)計(jì)的基本原則包括：

首先，水資源使用效益最大化，盡量減少水資源浪費(fèi)問題，使水利渠道覆蓋的灌溉面積達(dá)到最大。

其次，渠道功能的多樣化，水利渠道除了能夠完成農(nóng)田灌溉外，還應(yīng)當(dāng)兼具生活用水、防洪和排澇等多種功能。

最后，渠道設(shè)計(jì)的實(shí)用性，在水利渠道設(shè)計(jì)中，要對(duì)小型灌區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行深入、詳細(xì)的了解，確保設(shè)計(jì)的水利渠道與當(dāng)?shù)匦枨笙喾?，具有良好?shí)用性。

1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容

在U型槽斷面設(shè)計(jì)中，首先，要確定渠道縱斷面的渠底、渠頂高程以及水位工程，其中，渠底高程由水位高程減去設(shè)計(jì)水深來得到，渠頂高程由水位高程與水位超高a相加來得到，水位高程是地面高程、灌溉水渠高h(yuǎn)與各級(jí)渠道坡降、長(zhǎng)度以及水頭損失之和；斗渠、支渠以及干渠的渠道流量設(shè)計(jì)為損耗流量、凈流量之和，需根據(jù)灌溉區(qū)面積和實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。

其次，在橫斷面尺寸設(shè)計(jì)中，流量應(yīng)根據(jù)均有流原理來計(jì)算，公式為Q=Av=AC■，其中，A、R、i分別表示過水?dāng)嗝婷娣e，水力半徑和渠道比降，其中，渠道必將對(duì)工程造價(jià)起著關(guān)鍵性作用，主要與邊坡系數(shù)、穩(wěn)定渠床寬深以及渠道糙率等有關(guān)[1]。

最后，在渠道斷寬深壁選擇時(shí)，應(yīng)滿足水利最優(yōu)的斷面寬深比：？茁0=2（■-m），式中m表示渠道垂直方向的投影長(zhǎng)度，是渠道邊坡系數(shù)的決定因素，與邊坡系數(shù)成反比例關(guān)系，同時(shí)，為保證渠床的穩(wěn)定，渠道流速Vd應(yīng)滿足：Vcd

2 小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道施工的流程與技術(shù)要點(diǎn)

就我國(guó)當(dāng)前小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道而言，采取的大多還是混凝土結(jié)構(gòu)，常見的有混凝土U型槽、現(xiàn)澆砼襯砌、漿砌石支砌，其施工流程與技術(shù)要點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾方面。

2.1 混凝土U型槽施工流程與技術(shù)要點(diǎn)

第一，U型槽預(yù)制的質(zhì)量控制，一是從機(jī)械設(shè)備和材料方面入手，選擇合適的、通過國(guó)家認(rèn)證的機(jī)械設(shè)備，比如LZYB-1；材料則應(yīng)根據(jù)小型灌區(qū)的氣候條件、水資源特點(diǎn)等情況來確定，保證預(yù)制U型槽性能良好。二是從U型槽的養(yǎng)護(hù)方面入手，做好防凍、保濕兩個(gè)方面工作，確保U型槽不會(huì)發(fā)生麻面、蜂窩或者變形等問題。

第二，渠道放樣控制，在渠道放樣過程中，要將渠道中心線確定出來，然后在固定中心樁，再次對(duì)高程、比降進(jìn)行測(cè)量，最好確定水平桿位置。在各個(gè)放樣環(huán)節(jié)當(dāng)中，都需要進(jìn)行嚴(yán)格校對(duì)，保證各項(xiàng)放樣參數(shù)的偏差在允許范圍之內(nèi)，并做好標(biāo)樁間隔的控制，加強(qiáng)對(duì)渠底開挖深度的重視，避免開挖過度或者開挖不足等問題的發(fā)生。

第三，溝渠開挖控制，在溝渠開挖過程中，為保證溝渠開挖的質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照放樣的結(jié)果，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，根據(jù)土質(zhì)情況，選擇合適的開挖方法，做好各個(gè)渠段的土方開挖工作，所開挖的深度、寬度，以及坡度等都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

第四，U型槽的安裝技術(shù)，先在開挖的基槽中設(shè)置墊層，墊層要保證均勻、密實(shí)，質(zhì)量符合要求，墊層材料多為細(xì)石混凝土。然后，設(shè)置相應(yīng)的控制點(diǎn)，各控制點(diǎn)間隔距離以5-10m為宜，然后將預(yù)制的U型槽按照設(shè)計(jì)要求放入到控制點(diǎn)當(dāng)中。再次，按照從上游到下游的施工順序，逐步完成U型槽的安裝作業(yè)，U型槽彼此間應(yīng)留有20mm左右的縫隙，以確保后續(xù)勾縫作業(yè)的正常進(jìn)行。最后，在勾縫作業(yè)中，應(yīng)先使用1：2.5的水泥砂漿來涂刷，然后使用1：2的水泥漿抹光、壓平和填滿勾縫，保證勾縫施工質(zhì)量[2]。

第五，回填土施工技術(shù)，先要做好回填土質(zhì)量的控制，禁止使用含有大石塊、樹根或者雜草的土壤，保證回填土具有良好的緊密性和均勻性，提高回填的水平。然后，要對(duì)U型槽側(cè)墻、頂部位置進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，以便于回填土施工，使回填土起到更佳固定作用，并做好回填后的夯實(shí)工作。最后，在U型槽的回填土技術(shù)指標(biāo)上，側(cè)墻頂填土的高度要超出5-10cm，寬度要大于30cm。

第六，現(xiàn)澆混凝土壓頂技術(shù)要點(diǎn)，采取C20強(qiáng)度的預(yù)制混凝土空心壓條，具體的尺寸和孔徑需要結(jié)合U型槽來確定，能夠起到提高U型槽穩(wěn)定性的作用。

2.2 現(xiàn)澆砼襯砌施工流程與技術(shù)要點(diǎn)

第一，做好施工準(zhǔn)備工作。根據(jù)組織設(shè)計(jì)的要求，做好相應(yīng)的用電、用水和機(jī)械設(shè)備等的準(zhǔn)備，并設(shè)置必要的臨時(shí)性或永久性排水設(shè)施。

第二，土方工程施工。在襯砌渠道施工中，大多是新筑填方渠道，需要做好渠道放樣和土方回填施工，具體要點(diǎn)有：（1）渠道放樣要在土方施工前，先借助經(jīng)緯儀確定渠道中心控制線，設(shè)置中心樁，其在直線段和彎道處分別隔50m、5m設(shè)置一個(gè)，中心樁間距離誤差要<1/1000，閉合精度要在20mm以內(nèi)，臨時(shí)高程控制點(diǎn)間隔為200mm，最后放樣得到渠道底腳線和渠口線。（2）在土方回填施工中，首先，要做好渠床清理工作，將存在的腐質(zhì)土、淤泥、垃圾和樹根等全部清除干凈；然后，設(shè)計(jì)渠坡夯實(shí)厚度，在渠底角處和堤頂處分別向內(nèi)側(cè)水平夯實(shí)1.5m和1m；再次，采取分層開蹬夯實(shí)方法，每層鋪土要做到平整均勻，厚度要不能低于30cm，根據(jù)渠道土質(zhì)選擇合適的處理方法，保證土壤含水率的達(dá)標(biāo)，采用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，夯實(shí)遍數(shù)不能少于4次；最后，對(duì)渠坡進(jìn)行修正，根據(jù)人工掛線進(jìn)行精削，保證渠坡高程和表面平整度。

第三，做好材料的控制，現(xiàn)澆砼襯砌需要的材料有水泥、砂、碎石和外加劑等，材料質(zhì)量對(duì)渠道質(zhì)量有著直接的影響。在材料選擇中，水泥應(yīng)具有一定的抗凍能力，通常采用325或425標(biāo)號(hào)的普通硅酸鹽水泥；砂的要求為耐久性好、顆粒潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬，含泥量和含水率應(yīng)分別小于3%和4%；碎石的直徑應(yīng)在1-4cm以內(nèi)，級(jí)配良好，超徑含量和遜徑含量分別要控制在15%與10%以內(nèi)，針片狀碎石含量也不能超過10%；外加劑主要是為了提高渠道的抗?jié)B和抗凍能力，常用的有M型減水劑、PC-2型引氣劑等。此外，還需要做好配合比控制，保證現(xiàn)澆砼的強(qiáng)度、抗?jié)B和抗凍能力達(dá)到相應(yīng)要求，其中，水灰比不能超過0.6，砼坍落度在1-3cm以內(nèi)[3]。

第四，砼澆筑施工。在砼澆筑前，需要先做好模板制作和安裝，保證模板表面平整、無雜物，連接無縫隙，在渠道縱向、寬度方向以及對(duì)角線上的誤差要分別控制在10mm、20mm、10mm以內(nèi)。在砼澆筑過程中，先對(duì)渠床進(jìn)行濕潤(rùn)，避免澆筑砼發(fā)生水分流失，表面形成裂紋，保證澆筑過程的連續(xù)性，人工平倉(cāng)，然后使用平板振動(dòng)器按從上往下的順序進(jìn)行振搗；在振搗完成后，進(jìn)行磨平處理，直到表面有水泥漿泛出為止，最后人工壓光處理。在模板拆除時(shí)，要保證砼已經(jīng)有足夠強(qiáng)度，并在拆模后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間要超過2周。

2.3 漿砌石支砌施工流程與技術(shù)要點(diǎn)

首先，土方開挖施工。在土方開挖施工中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的邊坡標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，根據(jù)施工區(qū)域地質(zhì)情況，選擇合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)，比如打樁、支擋土板和臨時(shí)支撐等，避免發(fā)生塌方事故；同時(shí)，還需要做好施工監(jiān)測(cè)，對(duì)開挖平面標(biāo)高、尺寸進(jìn)行校正，預(yù)防超欠挖問題。

其次，漿砌石施工。在漿砌石施工中，先要做好石料的選擇，石料應(yīng)當(dāng)堅(jiān)實(shí)、無裂紋或風(fēng)化剝落層，并做好石料表面的清潔，保證無水銹、污垢等雜質(zhì)。然后，在砌筑前，需要先在基礎(chǔ)面上鋪設(shè)一層稠砂漿，厚度約為3-5cm，為漿砌石提供良好基礎(chǔ)。在砌筑時(shí)，要對(duì)石料進(jìn)行濕潤(rùn)處理，保證粘結(jié)的良好，采用的砌筑方法通常為坐漿法，采取分層砌筑的方式，砌筑的順序?yàn)榻鞘?面石-腹石。其中，角石的作用是確定渠道開始位置，要選用較為方正的石料，在試放與修鑿后，在進(jìn)行鋪灰安砌；面石厚度與角石相近，要保持外露面的平整，在砌筑時(shí)，也需要先進(jìn)行試放與修鑿，再行砂漿鋪灰，安放面石后要擠緊灰漿；腹石通常選用體積較小的石塊，采取分層填筑的方式，在填筑前要先行座漿的鋪設(shè)，第一層腹石應(yīng)當(dāng)大面朝下，石料間縫隙應(yīng)用灰漿填滿1/3-1/2后，再采用適當(dāng)?shù)氖?，用錘敲擊擠入灰縫當(dāng)中。

3 結(jié)束語

綜上所述，水利渠道對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要作用，我省小型灌區(qū)眾多，為保持農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，必須加強(qiáng)對(duì)型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)的重視。在小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道中，要根據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)原則，提高設(shè)計(jì)水平，并做好施工各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證施工質(zhì)量，從而有效提高農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)和施工整體效果，提升渠道的綜合效益。

參考文獻(xiàn)

[1]左令中.小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)與施工分析[J].農(nóng)技服務(wù)，2014，7：139.

[2]楊 .探析小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計(jì)與施工問題[J].低碳世界，2014，17：120-121.

[3]師李軍.分析小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)與施工[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，10：231-232.

作者簡(jiǎn)介：馬永宏（1980，10-），男，云南石林人，本科，中職，主要從事農(nóng)田水利工程勘測(cè)設(shè)計(jì)和農(nóng)田水利建設(shè)及施工管理工作。