農(nóng)田水利中斗渠設(shè)計(jì)流量與橫斷面形式確定的研究

魏長(zhǎng)磊

【摘要】隨著農(nóng)田水利工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，斗渠作為農(nóng)田水利工程中的重要部分，其重要性也越來(lái)越高。本文結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)農(nóng)田水利中斗渠的設(shè)計(jì)流量計(jì)算與橫斷面形式確定進(jìn)行了研究與分析。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田水利工程；斗渠設(shè)計(jì)流量；橫斷面形式

在農(nóng)田水利工程要求不斷的今天，想要滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需求，必須對(duì)斗渠設(shè)計(jì)進(jìn)行更加嚴(yán)格的要求，而設(shè)計(jì)流量與橫斷面形式作為斗渠設(shè)計(jì)的前提條件，其在設(shè)計(jì)過(guò)程中的計(jì)算與確定更是水利工程建設(shè)的重中之重。

一、農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中斗渠設(shè)計(jì)流量的計(jì)算

在農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，影響斗渠設(shè)計(jì)流量的因素有很多，如農(nóng)作物的灌溉制度、種植面積、各類(lèi)農(nóng)作物的種植比例等等，這些因素的變化都能夠?qū)Χ非脑O(shè)計(jì)流量造成一定的影響，因此對(duì)于斗渠設(shè)計(jì)流量的計(jì)算也必須對(duì)這些因素考慮，做好各類(lèi)因素的數(shù)據(jù)調(diào)查、收集工作，從而為計(jì)算提供準(zhǔn)確、詳細(xì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，想要得到明確的斗渠設(shè)計(jì)流量，首先要確定灌溉區(qū)域內(nèi)的灌溉水有效利用系數(shù)以及灌水率，之后再通過(guò)相關(guān)公式得出準(zhǔn)確的斗渠設(shè)計(jì)流量，以提高農(nóng)田水利工程渠道規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性。

灌水率是指灌溉區(qū)域內(nèi)單位灌溉面積上所需灌溉的凈流量，這一數(shù)據(jù)的計(jì)算需要明確作物灌溉制度、農(nóng)作物種植比例以及灌溉的持續(xù)時(shí)間。這里以某地區(qū)水利工程設(shè)計(jì)為例，該地區(qū)主要種植的農(nóng)作物有玉米、春小麥、棉花等作物，其中玉米的種植比例為6.9%，春小麥的種植比例為50.6%，而棉花的種植比例33.5，其他各類(lèi)農(nóng)作物的種植比例為9.0%，三種主要農(nóng)作物的灌溉持續(xù)時(shí)間均為播種前16天以及播種后農(nóng)作物生長(zhǎng)期內(nèi)11天。此外根據(jù)對(duì)各類(lèi)農(nóng)作物灌溉制度的分析，可以確定農(nóng)作物的灌溉定額，其中春小麥和玉米每667m2所需的水量為300m3，而，棉花每6672所需的水量則為310m2。由此可根據(jù)灌水率公式Q=αm/8.64得出每種農(nóng)作物的灌水率，在這一公式中Q表示農(nóng)作物的灌水率，α表示灌水定額，而T 則表示灌溉的持續(xù)時(shí)間。最終得出的灌水率如下圖。

灌溉水有效利用系數(shù)是指在灌溉區(qū)域內(nèi)，單位灌溉面積在去除深層滲漏等流失水量后的實(shí)際有效利用水量與渠道總輸水量之比，由于水利工程的渠道分為襯砌渠道與未襯砌渠道兩種，而兩種渠道的水量流失情況又有所不同，因此在計(jì)算灌溉水有效利用系數(shù)時(shí)需要區(qū)別開(kāi)來(lái)進(jìn)行分別計(jì)算各自的單位長(zhǎng)度渠道水量損失率。同時(shí)想要確定這一數(shù)據(jù)，需要先明確土壤的透水性、渠道凈流量等數(shù)據(jù)。此外很多渠道由襯砌渠道與未襯砌渠道共同組成，因此還需確定襯砌渠道長(zhǎng)度。其中襯砌渠道的單位長(zhǎng)度內(nèi)渠道水量損失率計(jì)算公式為O=K/Qm，而未襯砌渠道的單位長(zhǎng)度內(nèi)渠道水量損失率計(jì)算公式為O1=E1O，在公式中，單位長(zhǎng)度內(nèi)渠道水量損失率為O、O1，而Q為渠道凈流量，K為土壤透水性系數(shù)、m為土壤透水性指數(shù)。而在得到灌水率與灌溉水有效利用系數(shù)后，則可根據(jù)公式V=Q·A/O，其中O為灌溉水有效利用系數(shù)，Q為灌水率，A為渠道控制區(qū)域內(nèi)的灌溉面積。在確定應(yīng)設(shè)計(jì)流量后，還應(yīng)參照渠道設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，根據(jù)實(shí)際情況確定是否需要加大流量。

二、農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中橫斷面形式的確定

（一）橫斷面形式的選擇

在農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，斗渠橫斷面的形式一般以U型橫斷面與梯型橫斷面兩種最為常見(jiàn)，此外還有矩形、拋物線形斷面、圓形斷面、復(fù)式斷面等多種形式，但適用范圍相對(duì)較小，如復(fù)式斷面適用于流量較大的渠道中。在U型與梯形兩種斷面形式中，梯形斷面的占地面積較小、施工工藝與流程比較簡(jiǎn)單，可靠性也比較高，因此最為常見(jiàn)。而U型斷面則具有渠道水損失率低、穩(wěn)定性與耐久性好、運(yùn)送能力較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠防止地基破壞、泥沙淤積等情況的發(fā)生。在具體的渠道設(shè)計(jì)中，可根據(jù)實(shí)際需求與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行具體選擇。

（二）斗渠的布置

斗渠的布置需要根據(jù)支渠的具體布置情況而定，同時(shí)在不同的地形內(nèi)也有著不同的布置形式。首先，在平原地區(qū)內(nèi)，斗渠應(yīng)最好垂直于支渠，而各支渠同樣也需要布置成互相垂直的渠道。其次在丘陵地區(qū)中，渠道周?chē)鷧^(qū)域的地面天然坡度一般在1/10～1/200之間，若支渠與等高線平行，且坡面較長(zhǎng)時(shí)，斗渠可垂直等高線布置，或是在斗渠上直接開(kāi)設(shè)臨時(shí)的順渠。而如果支渠一側(cè)或兩側(cè)為窄長(zhǎng)的斜坡時(shí)，則可以平行于支渠布置。最后在原、坡結(jié)合的地區(qū)內(nèi)，由于地勢(shì)情況比較復(fù)雜，因此斗渠的布置大多數(shù)都需要堅(jiān)持垂直等高線的原則。

（三）渠道系統(tǒng)的布置

通常情況下，渠道灌溉系統(tǒng)都會(huì)由輸水渠道、田間工程、渠系建筑物以及排水系統(tǒng)四部分構(gòu)成。渠道系統(tǒng)的布置不僅要符合灌區(qū)總體設(shè)計(jì)和灌溉標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)還要將各級(jí)渠道布置在各自控制范圍內(nèi)較高地帶，以實(shí)現(xiàn)灌溉面積的最大化。同時(shí)，支渠間的距離應(yīng)在3KM為宜，渠道的布置路線不僅要考慮等高線，同時(shí)也要與道路相結(jié)合。此外，還要做好泵站的規(guī)劃工作以及對(duì)田間工程中各項(xiàng)設(shè)備的充分利用。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，在農(nóng)田水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，選擇合適的橫斷面形式，計(jì)算出準(zhǔn)確的斗渠流量都是十分重要的，想要提高水利工程的穩(wěn)定性與功能性，設(shè)計(jì)過(guò)程中還需對(duì)此給予充分的重視。

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