灌區(qū)渠道襯砌方案選擇及斷面設(shè)計(jì)

孫克儉

[摘要]灌區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)是國(guó)家支持農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段，是鞏固和加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的有效措施。灌區(qū)渠道襯砌要綜合考慮防滲材料、設(shè)計(jì)型式、防滲效果、工程造價(jià)及便于管理等因素，選擇渠道襯砌型式，通過合理設(shè)計(jì)縱橫斷面，滿足百姓用水要求。

[關(guān)鍵詞]梯型渠道;灌區(qū);襯砌;防滲;斷面設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]S27[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 前言

渠道是灌區(qū)農(nóng)田灌溉的主要輸水方式。傳統(tǒng)的土渠輸水滲漏損失大，據(jù)測(cè)算，灌區(qū)渠系滲漏損失約占灌區(qū)輸水量的50%～60%，是灌溉水損失的主要方面。因此，大力發(fā)展渠道防滲技術(shù)，減少渠道輸水損失，是緩解灌區(qū)水資源短缺的重要途徑，是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不可缺少的技術(shù)措施。渠系防滲不僅可以顯著地提高渠系水利用系數(shù)，減少渠水滲漏，節(jié)約大量灌溉用水，而且可以保持渠道過水?dāng)嗝孢吰路€(wěn)定，提高渠道輸水安全保證率，提高渠道抗沖能力，增加輸水能力，縮短灌水周期。此外渠道防滲還有利于防止渠道邊坡滑動(dòng)，減少渠道淤積，防止雜草叢生，節(jié)約維修費(fèi)用，降低灌溉成本等附加效益。

2 灌區(qū)干支渠渠道襯砌型式選擇

根據(jù)工程實(shí)際狀況，干支渠渠道襯砌防滲有以下幾種方式：梯型渠道膜料防滲、梯型渠道砼護(hù)坡防滲、管道工程、矩形渠道設(shè)計(jì)。

第一種方案：梯型渠道膜料防滲。采用寬幅聚乙烯復(fù)合土工膜作為膜料防滲層，上面鋪50cm厚粘土層，由于渠基為土基，故不設(shè)過渡層，膜料防滲體采用埋鋪式。該方案優(yōu)點(diǎn)是防滲能力強(qiáng)，質(zhì)輕，運(yùn)輸方便;缺點(diǎn)是占地較多，且允許流速較小。

第二種方案：梯型渠道砼護(hù)坡防滲。采用現(xiàn)澆C20素混凝土或者預(yù)制C20混凝土空心板作為防滲體，擬定底板、邊坡襯砌厚度，下鋪設(shè)砂墊層找平基礎(chǔ)面。該方案優(yōu)點(diǎn)是防滲，抗沖性能好，耐久性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)。

第三種方案：管道工程。配水管材及其規(guī)格，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)徑、設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力、敷設(shè)方式、外部荷載、地形、地質(zhì)、施工和材料供應(yīng)等條件綜合考慮，結(jié)合當(dāng)?shù)匾呀ü┧こ痰那闆r，配水管材可以采用PE管、鋼管、砼管，管道埋于地面以下70cm，不占用耕地，但由于灌區(qū)干渠流量較大，采用管道時(shí)所需管徑較大，成本較高且灌區(qū)現(xiàn)狀均有現(xiàn)狀明渠，適用性較低。

根據(jù)上面所述方案，通過表1分析比較，最終確定襯砌型式。

（1）三種方案相比較，混凝土襯砌防滲方案較膜料防滲方案投資略高，但混凝土襯砌防滲經(jīng)久耐用。 管道工程投資最高，經(jīng)濟(jì)性較差。（2）混凝土襯砌防滲運(yùn)行管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低。管道運(yùn)行管理更方便，但維修較困難。（3）混凝土襯砌防滲輸水速度快，縮短了灌水周期，提高了灌溉效益。（4）混凝土襯砌防滲糙率系數(shù)小，可提高渠道的輸水能力，減小渠道的斷面尺寸。綜合比較考慮確定選用梯型渠道C20砼護(hù)坡。

3 渠道斷面設(shè)計(jì)

3.1 干支渠渠道縱坡及邊坡確定

渠底比降的選擇是否合理，關(guān)系到渠道輸水能力、自流分水水位、渠道的穩(wěn)定和工程造價(jià)等問題。根據(jù)渠道沿線的地面坡度、下級(jí)渠道進(jìn)水口的水位要求、渠床糙率、設(shè)計(jì)流量大小等因素綜合選取最優(yōu)渠底比降。

渠道內(nèi)邊坡系數(shù)主要根據(jù)土體穩(wěn)定條件，土質(zhì)的特性而確定。由于設(shè)計(jì)大多是對(duì)現(xiàn)有灌區(qū)進(jìn)行續(xù)建與改造，干支渠均已是成型渠道，渠道的縱坡受現(xiàn)有渠系建筑物的限制，不宜做大的改變，故渠道縱坡主要是以原設(shè)計(jì)縱坡為主，局部可作適當(dāng)調(diào)整，渠道邊坡均依據(jù)實(shí)際情況不得陡于為1：1.5。

3.2 梯型渠道橫斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)《灌溉排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50288-2018）》，渠道橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足渠邊坡穩(wěn)定和沖淤平衡，有足夠的輸水能力，并結(jié)合上下游水面銜接，工程造價(jià)合理。

計(jì)算采用設(shè)計(jì)流量按均勻流公式計(jì)算，公式如下：

式中：W-過水?dāng)嗝婷娣e，m2;

R-水力半徑，m; I-縱坡比降;

C-謝才系數(shù);N-渠道糙率系數(shù)，砼渠取0.017。

渠道橫斷面依據(jù)設(shè)計(jì)流量、水力條件和經(jīng)濟(jì)實(shí)用等因素推出其渠深、開口寬，渠道名稱、斷面形式及具體尺寸。

3.3 ? ?渠道岸頂超高與岸頂寬度

根據(jù)規(guī)范，渠道堤頂超高為加大設(shè)計(jì)流量水深至堤頂?shù)木嚯x，按以下公式計(jì)算：

Fb=+0.2，渠高H=h設(shè)+Fb

式中：Fb-渠道堤頂超高，m;

h-加大流量渠道水深，m;

h設(shè)-設(shè)計(jì)水深，m。

根據(jù)規(guī)范，萬畝以上灌區(qū)干、支渠堤頂寬度不應(yīng)小于2m，應(yīng)充分考慮到渠道的現(xiàn)狀及交通要求，選取堤頂寬度。

4 結(jié)語(yǔ)

渠道襯砌方案是灌區(qū)設(shè)計(jì)最主要的內(nèi)容，通過方案比選襯砌型式以達(dá)到節(jié)約用水，提高灌溉效率，方便管理的目的。通過分析干支渠采用梯型渠道是比較合適的。梯型渠道斷面設(shè)計(jì)由渠道縱坡比降、邊坡系數(shù)、過流量、岸頂超高與岸頂寬度決定，設(shè)計(jì)斷面合理與否關(guān)系到百姓的用水需求。

[參考文獻(xiàn)]

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