農(nóng)業(yè)灌溉中U型渠道的應用研究

王金奇

（高臺縣六壩水管所，甘肅 高臺 734300）

U型渠道有著較強的耐用性、整體性等諸多特點，在中型農(nóng)田灌溉或小型農(nóng)田灌溉中發(fā)揮著巨大作用。在農(nóng)業(yè)灌溉實際應用時，U型渠道的構建和應用必須要充分考慮到農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域地表形態(tài)起伏的高低與險峻的態(tài)勢、灌溉區(qū)域地點高出海平面的垂直距離等各方面因素，如在干燥缺乏水分的地區(qū)設計渠道時，應對U型渠的外傾角進行合理調(diào)整，以降低水分蒸發(fā)，進而實現(xiàn)水資源的高效利用，持續(xù)推進農(nóng)業(yè)節(jié)水增效；在一些低溫環(huán)境的高原地區(qū)，應強化混凝土U型渠道斷面襯砌厚度，以提高其耐寒性、穩(wěn)定性，避免U型渠道在惡劣天氣下遭到嚴重破壞。

1 U型渠道的優(yōu)點

在我國農(nóng)田水利灌溉渠道中廣泛應用U型渠道，其原因在于U型渠道具有較高的輸水效率，可以實現(xiàn)全機械無人操作，U型渠道自身優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下4個方面。

（1）單位時間內(nèi)機組涵道通水量較大。在應用和設計U型渠道時，利用由水泥、細骨料、石灰和水配制而成水泥混合砂漿一次性澆筑的渠道底部，從理論上來說接近于過水斷面積與濕周之比最大的圓形，能夠實現(xiàn)單位時間內(nèi)機組涵道通水量最大的效果，具有較強的輸運能力，在實際農(nóng)業(yè)灌溉中可以有效確保農(nóng)業(yè)用水量。

（2）便于維護，防破壞能力強。將U型渠道和梯形渠道進行比較，前者由于在底部設計環(huán)節(jié)中與圓形較為接近，與后者底部平整的設計相比較，梯形渠道的實時流速要慢于U型渠道，U型渠道底部因為過水量多產(chǎn)生的大量沉淀物很容易被及時清理，因此對U型渠道底部產(chǎn)生腐蝕的幾率就較小，在日常管理中并不需要對U型渠道底部進行太過詳細的維護與保養(yǎng)，節(jié)省了大量的人力和物力。

（3）提升了節(jié)水能力，起到了增強減緩水資源蒸發(fā)的作用。與梯形渠道相比較，U型渠道外傾角度很窄，能夠節(jié)省占地面積，并且便于對灌溉渠道實施覆蓋，降低水分蒸發(fā)，在北方地區(qū)，尤其是西北內(nèi)陸灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)能夠實現(xiàn)較好的節(jié)水效果，對我國水資源做到全面把控。

（4）建造U型渠道的成本小，而且精準度高，有效降低施工難度，不僅可以使用整機重量≤13 T的履帶式或輪式挖掘機進行挖掘，還可以使用抗壓強度至少為7.5 MPa的水泥砂漿進行一次性澆灌成型，與人工挖掘相比較具有較高的精準度，與梯形渠道相比較具有較好的密封性，很少會出現(xiàn)因為施工原因發(fā)生滲透的問題。在灌注時，U型渠道有效提高了工時利用率，節(jié)省了人工成本，而且修繕建筑的速度也非?？?，平均一個施工工人在一天內(nèi)就能完成10～20 m。而灌注原料抗壓強度為7.5 MPa的水泥砂漿也有著較強耐久性的優(yōu)點，具有耐溫、耐腐蝕、耐壓和抗凍等特點，使農(nóng)業(yè)水利灌溉設施得以高效運作，提升了農(nóng)業(yè)灌溉渠道的質(zhì)量，更具穩(wěn)定性，這也直接決定了農(nóng)業(yè)灌溉中U型渠道具有便于維護、防破壞能力強的優(yōu)勢。綜合以上論述，在我國農(nóng)業(yè)灌溉中，與梯形渠、矩形渠等類型渠道相比較，U型渠道的實際應用范圍較廣，呈現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢對當前我國農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展來說也更為突出[1]。

2 U型渠道的組成部分

U型渠在形狀上可以分為4部分，即渠道底部的圓弧部分、渠道兩端的斜直部分、渠道頂端的水平保護部分以及土堤，如圖1所示。

值得注意的是，U型渠槽壁厚度的大小應按照U型渠斷面、施工方法、混凝土標號和土體作用在U型渠道上的力等而定。輸水相關要求能夠決定其過水面，二者之間的關系式如圖2所示。

3 U型渠道施工注意事項

在建造U型渠道的前期，應做好以下兩方面的工作：

（1）對渠網(wǎng)進行精準測量，進而找出最合適的路線建造U型渠道，實現(xiàn)相互調(diào)水。

（2）開展定線測量工作。在建造U型渠道前期，定線測量是非常重要的環(huán)節(jié)，其目的是對即將要建造U型渠道進行精準定線，以確定最適合建造U型渠道的線路。在建造U型渠道時，應嚴格按照設計方案進行施工，同時對建造的各個部分進行認真檢查和仔細核對，核對的內(nèi)容包含U型渠道的位置、絕對高程、坡度等[2]。填方工程施工是U型渠道施工環(huán)節(jié)中的主體工程，不同型的U型渠道，土堤也呈現(xiàn)不同的高度，這是為了防止一定時段內(nèi)降落到地面的雨水深度過大時將較多的地下水吸滲到渠道混凝土內(nèi)，出現(xiàn)凍脹破壞的現(xiàn)象，對渠道的使用年限造成嚴重影響[3]。

4 農(nóng)業(yè)灌溉中U型渠道實施階段

在農(nóng)業(yè)灌溉中應用U型渠道，可以避免渠道水量出現(xiàn)滲漏而造成不必要的損失，能夠有效提升灌溉渠系的凈流量和毛流量之比，實現(xiàn)節(jié)水增效。在實際農(nóng)業(yè)灌溉過程中，為了有效提升灌溉水利用效率，延長U型渠道的使用年限，提高質(zhì)量，可以把人工操作應用分為前期安裝和后期維護兩部分。

4.1 前期安裝實施階段

在施工前的規(guī)劃與設計中，應綜合考慮以下兩方面問題：

（1）灌溉區(qū)實際地理位置及當?shù)貧夂驐l件。

（2）灌溉區(qū)規(guī)劃與設計方面。

首先，在布置安排和設計U型渠時應綜合考慮當?shù)氐膶嶋H情況，盡量以實際測量為準。灌溉區(qū)域的極端高溫、極端低溫、極端干旱、極端降水等類型的天氣狀況和當?shù)囟⑾膬杉酒骄鶜鉁囟紝型渠道的使用年限造成了一定的影響，對灌溉區(qū)域的基本情況進行全面考慮之后，可以在U型渠施工過程中合理調(diào)整U型渠口的外傾角度。如果U型渠口的外傾角度太小，雖然降低了施工難度，但是一旦極端天氣頻繁出現(xiàn)就會使渠道出現(xiàn)凍脹破壞現(xiàn)象，嚴重時會造成整個襯砌直線段崩塌的危險，對當?shù)氐墓喔然顒訋韲乐赜绊憽睦碚摲矫鎭碚f，U型渠口的外傾角度越大，U型渠道在使用時就會越加穩(wěn)定，但是U型渠口的外傾角度越大，施工難度和用地面積就會增加，很難控制U型渠口表面的平整性。因此，在操作中應大力開展實地測量工作，對農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)的真實情況進行全面分析，進而確保U型渠道的高效使用。在施工階段，應對其兩旁的土方護坡土壤緊實度予以高度重視，如在我國水土流失較嚴重的華北丘陵地區(qū)、黃土高原地區(qū)等，應充分考慮這些地區(qū)的土質(zhì)問題，確保U型渠道不會受到土壤松散的問題而遭到嚴重損毀。在U型渠道規(guī)劃和設計過程中，應對灌溉區(qū)域土質(zhì)中的有機物含量進行準確測量，并應對有機物含量和一些其他雜質(zhì)含量有效控制在特定范圍內(nèi)[3]。

在U型渠道的規(guī)劃和設計過程中，應對其鋪設的線路做全面規(guī)劃。在U型渠道規(guī)劃中為了能夠更好地控制成本，應遵循“兩點之間直線的距離最近”的原則對鋪設線路展開相應設計，盡量對其進行截彎取直，在確保合理灌溉的基礎上，將水流在單位時間內(nèi)流過的距離控制在較快的水平上，遵循這樣的原則，可以根據(jù)灌溉區(qū)的地形特征、地勢特征對其進行合理設計。值得注意的是，在設計U型渠時，鋪設時應避免與一些基礎設施交錯，這樣的規(guī)劃設計是為了能夠有效降低U型渠道繞行系數(shù)，改善可達性，確保U型渠道平直，使水流流速達到穩(wěn)定的狀態(tài)，同時還降低了U型渠道被外力破壞的程度，提高了自身的耐用性[4]。

4.2 后期維護實施階段

綜合U型渠道自身特點，由于U型渠道是一次性灌注形成的渠道，其質(zhì)量更高，不僅具有良好的灌溉效果，也節(jié)約了后期維護費用。但這并不能說明U型渠道的修建就是修建一次就可以永遠安逸、不再費力了，在基礎維護過程中仍然需要投入大量的人工，開展相關檢查和維護工作。U型渠道維護工作人員應定期對其施工質(zhì)量與工程施工的合理性進行仔細檢查與全面測試，避免因為天氣氣溫太高、太低或者一些其他情況造成U型渠道發(fā)生嚴重損傷。同時，U型渠道維護工作人員還應在春、夏兩季，尤其是經(jīng)常發(fā)生洪澇的地區(qū)定期對分派給自己區(qū)域內(nèi)的U型渠道進行維護，對防洪、排除積水等功能進行嚴格檢查，檢查人員一旦發(fā)現(xiàn)渠道出現(xiàn)磨損、破損等危害U型渠道自身性能的問題，應第一時間采取相應的措施進行修復，做好處理工作，以保證農(nóng)業(yè)灌溉能夠順利運行，為農(nóng)作物的種植和良好生長提供重要的水源保障，只有有效提升水分利用率，才能確保農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅度提高。

5 結束語

對農(nóng)業(yè)灌溉中U型渠道的應用過程進行深入探究我們不難發(fā)現(xiàn)，U型渠道與梯形渠道、矩形渠道等不同種類的渠道相比較具有明顯優(yōu)勢，在我國很多農(nóng)業(yè)灌溉中發(fā)揮了重要作用。值得注意的是，在建設U型渠道時應在反復考察后開展灌注修建，在開始建造前應對農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)進行大量的實地考察，科學規(guī)劃線路，綜合考量不同的因素，并結合現(xiàn)有數(shù)據(jù)對原料、外傾角度等方面做相應的調(diào)整。在后期維護工作中，應加大對U型渠道的巡查工作，增強防護，對防洪、清除淤垢等方面給予高度重視，在實際工作中如發(fā)生渠道凍脹、破裂，應第一時間采取措施進行處理，確保農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域正常用水。