小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道設計與施工分析

施以恒

（東至縣水利局，安徽 池州 247200）

1 研究背景概述

作為農(nóng)業(yè)大國，當前我國重點研究的一項重要課題就是如何利用新材料、新技術(shù)提高農(nóng)業(yè)灌溉水平，推動我國農(nóng)業(yè)發(fā)展邁向更高層次。水利渠道是農(nóng)田灌區(qū)的重要組成部分，是影響農(nóng)業(yè)灌溉效率的決定性因素，同時在一定程度上影響農(nóng)田排澇效果。但是調(diào)查研究表明，當前我國灌區(qū)農(nóng)田水利渠道建設情況卻不夠理想，存在較大的完善與提升空間。傳統(tǒng)的水利渠道在設計上缺乏合理性，工程質(zhì)量整體偏低，導致農(nóng)業(yè)灌溉效益受到嚴重影響。在這種情況下，將從設計與施工兩個環(huán)節(jié)入手，探討我國小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的建設發(fā)展新途徑[1]。

東至縣位于八百里皖江南岸之首，跨長江平原區(qū)與皖南山區(qū)。境內(nèi)山巒迭起，河系發(fā)達，丘陵、崗地、平原與湖泊交錯分布，地形東高西低，全縣現(xiàn)有中型水庫1座、小 （1）型水庫26座，小 （2） 型水庫177座，小型灌區(qū)數(shù)量眾多，現(xiàn)階段已被大規(guī)模推廣應用的灌溉渠道斷面形式有：U型斷面、矩形斷面、梯形斷面，通過對比分析可知，矩形混凝土防滲渠道具有斷面規(guī)則、適用范圍廣、施工工藝簡單、工期短、渠道滲漏少、使用年限長、便于管理等優(yōu)點，廣泛應用于農(nóng)田水利基本建設之中，尤其適用于山區(qū)、耕地資源較緊缺的地區(qū)。主要研究矩形混凝土防滲渠道，為設計與施工提供理論支持[1]。

2 矩形混凝土渠道設計分析

2.1 設計原則

合理性、適宜性是渠道斷面設計的重要前提。在開展渠道斷面設計前，要對灌區(qū)農(nóng)田流量情況進行實際考察，并通過合理計算確定所需滿足的閾值。在完成目標灌溉面積測定前，針對當時當?shù)氐挠盟壳闆r進行持續(xù)調(diào)查，明確相應的灌溉用水系數(shù)，進而確定渠道斷面設計相關(guān)參數(shù)，計算出相對準確的渠道實際流量。為保證渠道斷面設計的適用性，要加強現(xiàn)場地質(zhì)勘察工作力度，設計人員應充分考慮渠道承載壓力，采取有效措施確保滿足現(xiàn)場施工要求。

2.2 渠道流量推算

渠道的輸水工作方式，分為續(xù)灌和輪灌兩種，一般小型灌區(qū)采用輪灌方式。

根據(jù)《灌溉與排水工程設計規(guī)范》 （GB 50288—2018）可知，輪灌渠道的設計流量可按以下公式計算確定：

式中：Qn——輪灌渠道設計流量（m3/s）；N——渠道的輪灌組數(shù)；qs——設計灌水率；An——渠道輪灌組平均灌溉面積（ 100 hm2）；ηn——輪灌渠道至田間灌溉水利用系數(shù)。

2.3 渠道橫斷面設計

由于灌溉渠道實際計算過程中缺乏統(tǒng)一的流量計算公式，需要借助相應的水利系統(tǒng)標準構(gòu)建一個相對規(guī)范、穩(wěn)定的工程體系，為不同區(qū)域的農(nóng)田水利渠道設計提供相應的綱領式指導。為保證渠道斷面設計的適用性，要加強現(xiàn)場地質(zhì)勘察工作力度，設計人員應充分考慮渠道承載壓力，采取有效措施確保滿足現(xiàn)場施工要求。

因此，灌溉渠道可以按照明渠均勻流進行設計[2]。

根據(jù)《小型水利手冊》渠道橫斷面計算公式，

（1） 計算渠道水深：

式中：h——渠道水深 （m）；a—— 一般采用0.67；Q——渠道流量 （m3/s）；計算后h加0.15 m即為渠道內(nèi)凈高度。

（2） 計算寬深比：

式中：B——渠道寬深比；N——常數(shù)，一般采用0.28；

（3） 計算渠道寬度：

3 矩形混凝土渠道施工重要工序管控分析

3.1 施工準備

一是施工布置。在防滲渠道工程正式施工之前，前往工地現(xiàn)場展開詳細調(diào)查，基于工地現(xiàn)狀進行前期的施工布置，確保施工方案及施工組織設計的適應性?；谑┕そM織設計進行料場、設備機具的選擇及水電線路布置，以此確保施工順利開展。二是渠道放樣。基于設計圖紙將渠道中心控制線定出，可采用經(jīng)緯儀作為設備儀器，每隔二十米設置一個中心樁，采用鋼尺進行距離的測定與控制。對于各個樁點的高程則可運用水準儀測量，基于設計點與實測點高差開展填挖作業(yè)，并做好找平工作，確保其達到圖紙的設計要求。對于渠道中心控制線要使用經(jīng)緯儀進行復測，對于各個設計點的高程要使用水準儀復測。三是夯實基地。通常而言渠道多選在田間地頭等位置布設，該地區(qū)由于土質(zhì)松軟，因此需要先將其中淤泥、樹根等雜物清理干凈在進行夯實，及時處理其中的墓穴及暗洞。使用蛙式打夯機作為夯實設備，并做好模板支護工作，合理控制土壤的含水量及壓實度[3]。

3.2 模板安裝固定

現(xiàn)澆混凝土渠道采用四面立模 （兩邊渠墻的內(nèi)外側(cè)），渠底渠墻一次澆筑成型。其模板采用木模板，需表面光潔平整，接縫密合。因渠墻和底板要求整體澆筑，現(xiàn)場多采用鋼制焊架來固定模板。鋼架的布設間距直接影響模板安裝是否牢固，混凝土澆筑振搗時的側(cè)向力會對模板產(chǎn)生擾動產(chǎn)生位移，為確保渠道外形尺寸順直美觀，平整度高，減少漏漿，應盡可能多的布置固定鋼架。

3.3 混凝土運輸

小型灌區(qū)渠道施工因受到交通條件的限制，一般都選擇柴油三輪車從攪拌站運至現(xiàn)場，人工送料入倉?，F(xiàn)場運輸期間，要避免混凝土出現(xiàn)分離、初凝、嚴重泌水等問題，若運輸距離較遠，要在施工現(xiàn)場進行再次拌和，確保拌和均勻后才能使用。

3.4 混凝土澆筑

采取先打底、后打幫的方法開展混凝土澆筑施工，先在渠底澆筑混凝土，這部分混凝土初凝前需澆筑渠幫混凝土，與此同時做好振搗工作。若渠幫混凝土澆筑在渠底混凝土初凝后進行，在澆筑過程中就會擾動渠底混凝土導致其結(jié)構(gòu)損壞。若因施工組織不當或技術(shù)限制無法連續(xù)澆筑混凝土，一旦混凝土澆筑間歇時間超出規(guī)范要求，先前澆筑的混凝土就會出現(xiàn)凝結(jié)，后續(xù)澆筑的混凝土則會對之前澆筑的混凝土造成破壞，此時需要結(jié)合實際情況將施工縫留出，并采用瀝青麻絲作為材料填充其間。

3.5 混凝土養(yǎng)護

一般混凝土澆筑完成12～18 h后要及時養(yǎng)護，若施工過程中天氣較為干燥、炎熱，需要提前對混凝土進行養(yǎng)護?？梢栽诨炷帘砻娓采w再生布、草簾等進行遮擋，然后及時灑水養(yǎng)護，實際養(yǎng)護時間要保持在14天以上，在氣候干燥、炎熱的時間段，混凝土養(yǎng)護要保持在28天以上，如果混凝土澆筑的溫度小于5 ℃，在現(xiàn)場澆筑完成后，要在澆筑面用草簾 （或麻袋） 遮蓋保溫[4]。

4 結(jié)語

作為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分，小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道建設直接影響到糧食生產(chǎn)。因此必須以嚴謹認真的態(tài)度開展小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道的設計與施工工作，認真做好前期實地考察工作，設計出科學合理的水利渠道建設方案。在此基礎上采取新技術(shù)、新手段、新工藝、新設備進行施工，確保小型灌區(qū)農(nóng)田水利渠道建設施工質(zhì)量，以此實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展與農(nóng)民增收。