農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)中的渠道設(shè)計(jì)與施工管理分析

摘要：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)田水利工程作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對(duì)于提高農(nóng)田灌溉效率、保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。渠道作為農(nóng)田水利工程中的核心構(gòu)件，其設(shè)計(jì)與施工管理直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。本文旨在系統(tǒng)分析農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)中的渠道設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工管理策略，為農(nóng)田水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；工程設(shè)計(jì)；渠道設(shè)計(jì)；施工管理

渠道設(shè)計(jì)是農(nóng)田水利工程規(guī)劃中的首要環(huán)節(jié)，不僅要求滿足農(nóng)田灌溉的基本需求，還要綜合考慮地形地貌、水文地質(zhì)、氣候條件等多種自然因素，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、農(nóng)民用水習(xí)慣等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。施工管理則是確保渠道設(shè)計(jì)得以準(zhǔn)確實(shí)施、工程質(zhì)量得以有效控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在渠道施工過(guò)程中，需要精心組織施工力量，合理安排施工進(jìn)度，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保渠道結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定、耐久可靠。

1 農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)中的渠道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

1.1.1 矩形和U型斷面選擇

渠道橫斷面形狀的選擇需綜合考慮水流特性、地質(zhì)條件、施工難度及成本等因素。矩形斷面適用于地勢(shì)平坦、土質(zhì)堅(jiān)硬且需較大流量的區(qū)域，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，但易產(chǎn)生側(cè)蝕和淤積。相比之下，U型斷面因其良好的水力性能和自凈能力，在農(nóng)田水利中更為常見(jiàn)。U型斷面能夠減少水流對(duì)渠壁的沖刷，降低維護(hù)成本，且其底部為圓弧狀，有利于水流平穩(wěn)過(guò)渡，減少水頭損失。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體條件選擇斷面形狀，并確定合適的寬度和深度，以滿足灌溉需求并降低建設(shè)成本。具體選擇時(shí)，可依據(jù)流量Q、流速v、水力半徑R等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如，對(duì)于U型渠道，其水力半徑R可通過(guò)公式R=A/P計(jì)算，其中A為渠道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，P為濕周。通過(guò)比較不同斷面形狀下的水力特性（如流速分布、水頭損失等），選擇最優(yōu)斷面形狀[1]。

1.1.2 渠道比降與邊坡系數(shù)設(shè)計(jì)

渠道比降（即渠道底坡）是渠道設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直接影響水流速度和渠道穩(wěn)定性。比降過(guò)大易導(dǎo)致水流速度過(guò)快，增加水頭損失和渠道沖刷風(fēng)險(xiǎn)；比降過(guò)小則可能導(dǎo)致水流緩慢，影響灌溉效率。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)地形條件、土壤類(lèi)型、水流特性等因素綜合考慮，確定合適的比降值。邊坡系數(shù)設(shè)計(jì)則關(guān)乎渠道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。邊坡過(guò)陡易導(dǎo)致土壤失穩(wěn)，引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；邊坡過(guò)緩則可能增加占地面積和施工成本。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過(guò)地質(zhì)勘探和力學(xué)分析，確定合理的邊坡系數(shù)，確保渠道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)可行。

1.2 渠道縱斷面設(shè)計(jì)與水位高程的確定

1.2.1 渠道水位高程的確定

渠道水位高程的確定需綜合考慮灌溉需求、地形條件、水源水位及排水要求等因素。首先，應(yīng)根據(jù)農(nóng)田灌溉面積、作物需水量及灌溉制度，計(jì)算出渠道所需的總流量。然后，結(jié)合地形圖和水源水位資料，確定渠道起點(diǎn)和終點(diǎn)的水位高程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需考慮渠道沿程的水頭損失（如摩擦損失、局部損失等），以確保渠道內(nèi)水流能夠順利到達(dá)灌溉區(qū)域。具體計(jì)算時(shí)，可采用伯努利方程或能量方程來(lái)求解渠道沿程的水位變化。同時(shí)，還需考慮渠道沿線的地面高程變化，確保渠道水位與地面高程相協(xié)調(diào)，避免產(chǎn)生淹沒(méi)問(wèn)題。

1.2.2 損耗流量與凈流量計(jì)算

在渠道運(yùn)行過(guò)程中，由于滲漏、蒸發(fā)、植物吸收等因素，會(huì)有一部分水量損失掉。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需準(zhǔn)確計(jì)算損耗流量，以確保渠道能夠提供足夠的灌溉水量。損耗流量的計(jì)算可通過(guò)實(shí)地觀測(cè)、經(jīng)驗(yàn)公式或模型模擬等方法進(jìn)行。同時(shí)，還需考慮不同季節(jié)、不同天氣條件下的損耗差異，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性。凈流量則是指渠道實(shí)際用于灌溉的水量。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)農(nóng)田灌溉需求、作物生長(zhǎng)周期及灌溉制度等因素，確定合理的凈流量值。通過(guò)合理調(diào)配水源、優(yōu)化渠道布局和減少損耗等措施，提高凈流量的利用率和灌溉效率。

1.2.3 U型槽縱坡降與槽內(nèi)過(guò)水流量計(jì)算

對(duì)于采用U型槽作為襯砌材料的渠道，其縱坡降和槽內(nèi)過(guò)水流量的計(jì)算尤為重要?？v坡降的設(shè)計(jì)需考慮水流速度、渠道穩(wěn)定性及施工難度等因素。一般來(lái)說(shuō)，縱坡降應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，以確保水流平穩(wěn)且渠道結(jié)構(gòu)安全。槽內(nèi)過(guò)水流量的計(jì)算則可通過(guò)流量公式進(jìn)行。對(duì)于U型槽渠道，其過(guò)水流量Q可通過(guò)公式Q=Av計(jì)算，其中A為槽內(nèi)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，v為流速。在設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)灌溉需求、水源條件及渠道特性等因素，確定合適的流量值，并通過(guò)調(diào)整槽寬、槽深及底坡等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，還需考慮槽內(nèi)水流的水力特性（如流速分布、水頭損失等），以確保渠道運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

2 農(nóng)田水利渠道施工要點(diǎn)

2.1 混凝土預(yù)制U型槽

2.1.1 預(yù)制設(shè)備選擇與混凝土配比試驗(yàn)

混凝土預(yù)制U型槽的質(zhì)量直接關(guān)系到渠道的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。因此，在選擇預(yù)制設(shè)備時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的設(shè)備。同時(shí)，設(shè)備應(yīng)具備良好的攪拌系統(tǒng)、成型系統(tǒng)和養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，以確保U型槽的幾何尺寸準(zhǔn)確、表面光滑且內(nèi)部密實(shí)。混凝土配比試驗(yàn)是預(yù)制U型槽前的關(guān)鍵步驟。通過(guò)試驗(yàn)，可以確定最佳的混凝土配合比，包括水泥用量、水用量、砂率、骨料種類(lèi)及摻和料等。試驗(yàn)應(yīng)遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)或響應(yīng)面法等方法，以優(yōu)化混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能[2]。例如，對(duì)于C30強(qiáng)度的混凝土，其典型配合比可能為水泥：水∶砂∶石子=1∶0.4∶1.5∶2.5（具體比例需根據(jù)試驗(yàn)確定）。在配比確定后，應(yīng)進(jìn)行試塊制作和性能測(cè)試，以驗(yàn)證配比的合理性和可靠性。

2.1.2 預(yù)制U型槽的養(yǎng)護(hù)

預(yù)制U型槽的養(yǎng)護(hù)是確保其質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)應(yīng)在U型槽脫模后立即進(jìn)行，并持續(xù)至混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)保持U型槽表面濕潤(rùn)，避免水分過(guò)快蒸發(fā)導(dǎo)致干縮裂縫。同時(shí)，應(yīng)采取措施防止U型槽受到陽(yáng)光直射、風(fēng)吹雨打等不利環(huán)境因素的影響。養(yǎng)護(hù)方法可采用覆蓋保濕、灑水養(yǎng)護(hù)或蒸汽養(yǎng)護(hù)等。對(duì)于覆蓋保濕，可使用濕布、塑料薄膜或草簾等材料覆蓋U型槽表面；對(duì)于灑水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)定期向U型槽表面灑水，保持其濕潤(rùn)狀態(tài)；對(duì)于蒸汽養(yǎng)護(hù)，則需使用專(zhuān)業(yè)的蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備，通過(guò)加熱和加濕來(lái)加速混凝土的硬化過(guò)程。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不少于14 d，具體應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況和環(huán)境條件來(lái)確定。

2.2 U型槽的施工安裝

2.2.1 施工放線、土方開(kāi)挖與回填

施工放線是U型槽安裝的第一步，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，準(zhǔn)確放出渠道中心線和U型槽安裝位置線。放線時(shí)，應(yīng)使用精度高的測(cè)量?jī)x器，如全站儀、GPS等，并確保放線誤差在允許范圍內(nèi)。土方開(kāi)挖應(yīng)根據(jù)放線結(jié)果進(jìn)行，開(kāi)挖深度、寬度和坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)采取措施防止土壤坍塌和水土流失，如設(shè)置支撐、排水等。開(kāi)挖完成后，應(yīng)對(duì)渠底進(jìn)行清平處理，確保渠底平整、無(wú)雜物?；靥顒t應(yīng)在U型槽安裝完成后進(jìn)行，回填材料應(yīng)選用符合要求的土壤或砂石，并分層夯實(shí)?；靥顣r(shí)，應(yīng)確?；靥畈牧厦軐?shí)、無(wú)空洞，且與原土壤結(jié)合良好。回填高度和寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，以確保渠道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2.2.2 U型槽運(yùn)輸與安裝

U型槽的運(yùn)輸應(yīng)使用專(zhuān)門(mén)的運(yùn)輸工具或設(shè)備，如平板車(chē)、吊車(chē)等。在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)采取措施防止U型槽受損或變形，如設(shè)置支撐、綁扎等。同時(shí)，應(yīng)確保運(yùn)輸路線暢通無(wú)阻，避免碰撞和顛簸。安裝時(shí)，應(yīng)使用專(zhuān)業(yè)的安裝工具或設(shè)備，如吊車(chē)、滑輪組等。安裝前，應(yīng)對(duì)U型槽進(jìn)行檢查，確保其質(zhì)量符合要求且無(wú)損傷。安裝時(shí)，應(yīng)按照放線結(jié)果和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行定位和調(diào)整，確保U型槽的幾何尺寸和位置準(zhǔn)確。同時(shí)，應(yīng)采取措施防止U型槽在安裝過(guò)程中移動(dòng)或傾斜[3]。安裝完成后，應(yīng)對(duì)U型槽進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，確保其安裝質(zhì)量符合要求。對(duì)于不符合要求的部分，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整改和處理。

2.2.3 接頭處理與養(yǎng)護(hù)

U型槽的接頭處理是確保其連續(xù)性和密封性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接頭處理應(yīng)采用專(zhuān)用的接頭材料或密封膠，如橡膠墊、塑料膜、聚氨酯密封膠等。接頭材料應(yīng)具有良好的彈性、密封性和耐久性，能夠適應(yīng)渠道內(nèi)水流的變化和外部環(huán)境的影響。接頭處理前，應(yīng)對(duì)U型槽接頭部位進(jìn)行清理和干燥處理，確保無(wú)雜物和水分。然后，按照設(shè)計(jì)要求將接頭材料粘貼或嵌入接頭部位，并壓實(shí)和固定。接頭處理后，應(yīng)進(jìn)行檢查和測(cè)試，確保其密封性和穩(wěn)定性符合要求。養(yǎng)護(hù)則應(yīng)在接頭處理完成后進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)方法同U型槽的養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)特別注意接頭部位的保濕和防裂處理，以確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)定期對(duì)渠道進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和隱患。

3 農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)中的施工管理

3.1 精細(xì)化的施工組織設(shè)計(jì)

施工組織設(shè)計(jì)是施工管理的基石，需確保施工的高效與有序。首先，制定詳細(xì)施工方案，包括施工流程、工藝選擇及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制，明確各環(huán)節(jié)的操作步驟和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。例如，對(duì)于渠道開(kāi)挖，規(guī)定采用分層開(kāi)挖法，每層深度不超過(guò)0.5 m，以確保土層穩(wěn)定。其次，合理配置施工資源，根據(jù)工程量計(jì)算，配置施工人員120名，挖掘機(jī)8臺(tái)，自卸車(chē)15輛，以及全站儀、水準(zhǔn)儀等精密測(cè)量設(shè)備各2臺(tái)，確保施工能力與任務(wù)需求相匹配。

3.2 嚴(yán)格的施工進(jìn)度控制

在農(nóng)田水利工程的施工過(guò)程中，進(jìn)度控制不僅是確保項(xiàng)目按時(shí)交付的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是優(yōu)化資源配置、提升整體效率的重要手段。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，創(chuàng)新性地采用了甘特圖與網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)相結(jié)合的方式，來(lái)全面規(guī)劃并管理施工進(jìn)度。首先，根據(jù)工程整體需求，精心制定了總進(jìn)度計(jì)劃，明確各階段的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和預(yù)期完成時(shí)間。隨后，為了進(jìn)一步細(xì)化管理，又將總計(jì)劃分解為月度、周度的細(xì)分計(jì)劃，確保每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都能緊密銜接，無(wú)縫對(duì)接。在實(shí)際施工過(guò)程中，堅(jiān)持定期召開(kāi)進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì)議，這已成為管理進(jìn)度的重要機(jī)制。會(huì)議不僅用于回顧上周或上月的施工進(jìn)度，更重要的是，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決施工中出現(xiàn)的進(jìn)度偏差。例如，面對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的天氣因素，如雨天影響土方作業(yè)，會(huì)立即根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整作業(yè)順序，合理調(diào)配資源，增加晴天時(shí)的施工強(qiáng)度，從而確?？傮w進(jìn)度不受任何外界因素的干擾，始終保持穩(wěn)步推進(jìn)。

3.3 全面質(zhì)量控制體系

質(zhì)量控制是農(nóng)田水利工程的生命線，它直接關(guān)系到工程的持久性和使用效果。因此，在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，始終嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，特別是像《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》這樣的權(quán)威文件，確保每一個(gè)施工參數(shù)都準(zhǔn)確無(wú)誤，符合行業(yè)規(guī)范。為了實(shí)施全過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控，特別設(shè)置了專(zhuān)職質(zhì)檢員，他們將對(duì)原材料、施工過(guò)程以及成品進(jìn)行100%的嚴(yán)格檢驗(yàn)。以混凝土強(qiáng)度測(cè)試為例，規(guī)定每批混凝土至少取樣3組進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，確保每一批混凝土的強(qiáng)度都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，對(duì)于在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的任何質(zhì)量問(wèn)題，都堅(jiān)決實(shí)行“發(fā)現(xiàn)即改，改后必驗(yàn)”的原則，確保每一個(gè)問(wèn)題都能得到及時(shí)、有效的解決，并形成閉環(huán)管理，這種全面且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量控制體系，為農(nóng)田水利工程的品質(zhì)提供了堅(jiān)實(shí)的保障[4]。

3.4 系統(tǒng)化的安全管理

安全管理是施工順利進(jìn)行的前提。建立施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，安裝攝像頭全覆蓋，配合定期安全巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正違章行為。同時(shí)，加強(qiáng)施工人員安全教育，每年至少組織4次安全教育培訓(xùn)，包括安全操作規(guī)程、應(yīng)急處理等內(nèi)容，確保每位員工持證上崗。通過(guò)設(shè)立安全警示標(biāo)志、配備個(gè)人防護(hù)裝備等措施，有效降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 綠色環(huán)境保護(hù)措施

環(huán)境保護(hù)是施工不可忽視的責(zé)任。嚴(yán)格遵守國(guó)家環(huán)保法規(guī)，如《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》及地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，施工前進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估。施工中，采取生態(tài)友好型施工方法，如使用低噪音、低排放的施工機(jī)械，設(shè)置沉淀池處理施工廢水，減少對(duì)周邊環(huán)境的干擾。對(duì)于施工區(qū)域的植被，采取“避讓+恢復(fù)”策略，施工結(jié)束后進(jìn)行植被補(bǔ)植，恢復(fù)生態(tài)原貌，確保施工活動(dòng)與自然和諧共生。詳細(xì)施工管理流程如圖1所示。

圖1 施工管理流程

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)中的渠道設(shè)計(jì)與施工管理是確保工程質(zhì)量、提升灌溉效率、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了保障農(nóng)田灌溉的順利有效開(kāi)展，更好地促進(jìn)農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，必須確保農(nóng)業(yè)水利工程中“農(nóng)田灌溉基本保障”的渠道系統(tǒng)的運(yùn)行效率與質(zhì)量；良好的渠道規(guī)劃設(shè)計(jì)和優(yōu)質(zhì)的施工直接影響著所設(shè)計(jì)的渠道灌溉系統(tǒng)是否更加完善、安全、

合理。

參考文獻(xiàn)

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