在農(nóng)業(yè)灌溉中U型渠道的具體應用

王亞輝，彭 鵬

(河南省陸渾水庫管理局，河南 洛陽 471000)

0 引言

從古至今，人工開鑿的水道在農(nóng)業(yè)灌溉中總是起著舉足輕重的作用。隨著我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，以灌溉為目的的人工渠道出現(xiàn)了較為多樣的形態(tài)，如梯形渠道、U型渠道等。在這之中，大量實踐活動產(chǎn)生的依據(jù)可以表明：相對于其他種類渠道而言，U型渠道具有耐用性、便捷性等多種特點，在中小型農(nóng)田灌溉中能夠獲得相對廣泛的作用。在農(nóng)業(yè)灌溉的具體應用中，U型渠道的建造和使用需要對灌溉區(qū)域的地形、地勢、海拔、氣溫等多種因素進行綜合考慮，如沙漠、戈壁等干燥地區(qū)在實際設計渠道時需要適當改變U型渠的外傾角度來減少水分的蒸發(fā)量，提高水資源的利用率，節(jié)約用水；而在高緯度地帶和高原地區(qū)等低溫環(huán)境下則需要適當增加U型渠壁的混凝土襯砌厚度來增加抗寒性和穩(wěn)定性，以防止渠道在極端天氣下被破壞。

1 U型渠道的具體優(yōu)點

U型渠道目前之所以在我國各地被廣泛使用，與其輸水效率高、可全機械自動化操作的優(yōu)點密不可分。U型渠道的具體優(yōu)點如下。

(1)過水能力大。在U型灌溉渠道的應用和設計中，利用水泥砂漿一次性澆筑的U型渠道底部在理論上近似于水力半徑最大的圓形，可以達到過水能力最大的效果，輸運沙石的能力強，在實際灌溉中能夠保證農(nóng)業(yè)用水量。

(2)易于維護，且不容易被破壞。與傳統(tǒng)的梯形渠道相比，U型渠道由于其底部的近圓形設計，相比于梯形渠道底部平整的設計，U型渠道的實時流速相對而言會更快，底部由于過水而產(chǎn)生的沉淀物更容易被清理，而且不容易對U型渠底部進行腐蝕，這就能在一定程度上減少維護與保養(yǎng)的人力與物力。

(3)節(jié)水能力較強，水資源不易蒸發(fā)。由于U型渠道渠口外傾角度較梯形渠道而言相對較窄，較梯形渠道渠口節(jié)省用地，且方便對灌溉渠道進行覆蓋，減少灌溉用水的蒸發(fā)量，在我國北方大部分地區(qū)特別是西北農(nóng)業(yè)區(qū)可以達到良好的節(jié)水效果，可對水資源進行精準把控。

(4)建造成本低、建造精度高，施工難度相對而言較低，可使用小型挖掘機與模具進行挖掘，使用M7.5的水泥砂漿一次灌注成型，精準度較人工挖渠高，且與梯形渠道相比不留縫隙，極少因施工原因出現(xiàn)滲漏情況。在灌注的過程中U型渠道較為節(jié)省人工，且修筑速度快，平均每個工人在一個工作日之內就可以完成10～20 m左右。而作為灌注原料之一的M7.5水泥也具有強度大、耐久高的優(yōu)勢，具有抗凍、耐壓、不易腐蝕、不易變形等特點。能夠保證農(nóng)業(yè)水利設施良好運作，提高灌溉渠道質量，增加其穩(wěn)定性，這就決定了U型渠道具有便于維護與不易損壞的優(yōu)勢。

因此，綜上所述，在農(nóng)業(yè)灌溉的過程中，U型渠道較其他類型渠道而言能夠應用的范圍更加寬廣，優(yōu)點對于目前的農(nóng)業(yè)發(fā)展而言也更加突出。

2 U型渠道在灌溉中的應用效果

在實際灌溉過程中，為提高U型渠的灌溉效率，增強U型渠的使用壽命與質量，可以將U型渠的人工操作應用階段細化分成兩個子階段，即前期安裝階段和后期維護階段。

2.1 U型渠前期安裝階段

在前期U型渠的施工規(guī)劃設計過程中，需要考慮到兩個問題，一個是灌溉地區(qū)的地理位置條件與氣候條件；另一個是該灌溉區(qū)域的設計規(guī)劃問題。

U型渠的鋪設和設計需要考慮到該地區(qū)的實際情況，并最好以實際測量為主。其中灌溉地區(qū)的極端天氣狀況與該地區(qū)冬季、夏季平均氣溫在一定程度上決定了該地區(qū)鋪設的U型渠道的使用壽命，在綜合考慮該地區(qū)的基本情況后可在建造U型渠時對渠口的外傾角度進行改造。如果外傾角度過小，雖然施工較為簡單，但在極端天氣下渠道就容易產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，嚴重情況下可能導致整段襯砌直線段崩塌，從而嚴重影響該地區(qū)的灌溉活動。理論上而言外傾角度越大，渠道在使用過程中也就越穩(wěn)定，但是其施工難度、占地面積也會越大，表面的平整性也難以控制，所以，在實際操作過程中必須要去實地測量、分析灌溉區(qū)域的實際情況以保證U型渠能夠正常使用。在進行施工的過程中，需要注意U型渠兩側的土方護坡土質的緊實程度，如在黃土高原等水土流失嚴重的地區(qū)需要注意該地區(qū)的土壤質量，保證U型渠在使用階段不會因周邊土壤過于松散而損毀。在規(guī)劃設計階段應嚴格測量灌溉地區(qū)土壤內有機物的含量。有機物含量與其余雜質含量應該控制在一定范圍之內。

在規(guī)劃設計方面，在對U型渠進行建造時，需要對U型渠的鋪設線路進行一個整體的規(guī)劃。其中在規(guī)劃的過程中為保證成本，需要遵守“兩點之間直線距離最短”的基本原則對線路進行基礎設計，盡可能對U型渠道進行“裁彎取直”，在保證有效灌溉的同時，將水流的流速控制在一個較快的水平上。在遵守這一原則的基礎之上，可以就灌溉區(qū)域的原本地形地勢特征，如平原、丘陵、山地等基礎地形對U型渠道進行設計。其中在設計的過程中，U型渠道的鋪設應當盡量避免與已有或者規(guī)劃中的道路、房屋、河流、樹木等基礎設施交錯，這樣設計一是為了減少渠道繞行的次數(shù)保證渠道平直，穩(wěn)定水流流速；二是在一定程度上能夠保證U型渠道受到的外力破壞程度更小，增加U型渠的耐用性。

2.2 后期維護階段

U型渠本身具有結實耐用、受環(huán)境影響小等特點，在后期維護階段需要的人力物力相對較少，維護成本在同類型渠道中較低。投資成本低就決定了其具有良好的中低端市場，這也是U型渠道在中小型農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域能夠得到廣泛應用的原因之一。從U型渠本身來看，由于是一次性灌注而成的渠道，質量相對較好，能夠在起到較好的灌溉效果的同時節(jié)省一定維護的費用。但這并不代表修建U型渠是一勞永逸的行為，在U型渠的基礎維護階段仍需要投入相對應的一組或多組人工對灌溉區(qū)域的U型渠道進行定期巡邏、檢查與維護。其中維護人員需要定期對U型渠道的施工質量或者工程的合理性進行檢查與測試，以防出現(xiàn)由于氣溫過高、過低或其他情況導致U型渠出現(xiàn)不可逆損傷。在此同時，在春季、夏季，尤其是洪澇頻發(fā)的南部地區(qū)，維護人員要定期對U型渠道進行防洪、排澇、清淤等方面的檢查，如果在這一階段發(fā)現(xiàn)U型渠道存在磨損、損壞、侵蝕等現(xiàn)象，應及時針對出現(xiàn)的問題進行修復和處理，確保農(nóng)業(yè)灌溉正常運作，為農(nóng)作物的種植提供水源保障。

3 結語

對U型渠道在實際應用過程的探究中可以得出，U型渠較其他渠道而言具有相對較好的優(yōu)勢，在目前我國大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉中能夠起到相當重要的作用，但在建設U型渠的過程中不能僅僅按照固有的模板，應在經(jīng)過反復考察的情況下進行灌注修建。在建造之前一定要提前在灌溉區(qū)域進行實地考察，并對U型渠的線路進行規(guī)劃，綜合地形、地勢、氣溫、水流等因素進行綜合考量，在這一基礎上根據(jù)已有數(shù)據(jù)對U型渠原料、外傾角度與混凝土襯砌厚度進行基于實踐考量方面的調整。在U型渠的后期維護方面，需要投入一定量的人工對渠道進行巡查與防護，注重U型渠的防洪、排澇、清淤方面的問題，如果在實際操作過程中遇到U型渠出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象或破裂現(xiàn)象，需及時處理，保障灌溉區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉和其他方面的用水正常進行。