淺談小型農(nóng)田水利渠道工程設(shè)計(jì)

張其生

【摘 要】農(nóng)田水利工程的設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中具有舉足輕重的作用，所以科學(xué)地設(shè)計(jì)和合理地進(jìn)行施工是保證農(nóng)田灌溉順利進(jìn)行的一個(gè)根本保障。文章結(jié)合工程實(shí)例對(duì)農(nóng)田水利渠道工程的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田水利；灌溉渠；設(shè)計(jì)

1.引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，如何利用新技術(shù)、新材料使我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提升一個(gè)新的臺(tái)階，是我國(guó)目前著力研究發(fā)展的重要課題之一。而對(duì)于農(nóng)田來(lái)說(shuō)，其中的水利渠道是至關(guān)重要的組成部分，它不僅能夠保證農(nóng)業(yè)灌溉能夠最為科學(xué)、合理，而且對(duì)于排澇等都有著相當(dāng)積極的意義。然而目前的農(nóng)田水利渠道建設(shè)情況卻不容樂(lè)觀，一些年久失修、設(shè)計(jì)布置不合理的傳統(tǒng)水利渠道仍然占了我國(guó)農(nóng)田水利渠道的絕大多數(shù)。因此我們應(yīng)從設(shè)計(jì)入手，將科學(xué)、合理的水利渠道施工應(yīng)用于我國(guó)農(nóng)田之中。

2.農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行灌溉渠系規(guī)劃時(shí)，要把當(dāng)?shù)氐膰?guó)土整治，水、田、林、路的規(guī)劃密切結(jié)合，同時(shí)還要考慮其他用水部門如發(fā)電、人畜飲水的需要，全面安排，統(tǒng)籌兼顧，做到科學(xué)合理，便于管理，充分利用水土資源，擴(kuò)大灌溉面積，最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的完美結(jié)合。其規(guī)劃布置一般應(yīng)遵循下述基本原則：

（1）灌溉渠道在設(shè)計(jì)時(shí)要保證灌溉用水的單位水量能夠?qū)崿F(xiàn)最大效益，也就是說(shuō)要提高單位水量的灌溉面積與灌溉效果。

（2）灌溉渠道要與防洪、除澇、排漬、航運(yùn)、水電以及城市的工業(yè)生產(chǎn)、居民生活用水相結(jié)合，符合城市發(fā)展的要求，使干旱和洪澇災(zāi)害能夠得到綜合治理。

（3）灌溉渠道設(shè)計(jì)要在保持灌溉區(qū)域水資源平衡的基礎(chǔ)上，對(duì)灌溉效益進(jìn)行分析，然后選定合適的灌溉渠道設(shè)計(jì)方案。

（4）對(duì)灌區(qū)的水資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用要符合灌區(qū)所在流域的水利規(guī)劃方案，并且要以滿足灌區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)為原則，以當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況為基準(zhǔn)，對(duì)灌區(qū)的地表水和地下水進(jìn)行綜合利用；同時(shí)蓄水、引水和排水相結(jié)合，渠道，溝渠，水塘、水庫(kù)等多個(gè)儲(chǔ)水措施以及其他合理的方式進(jìn)行聯(lián)合利用，對(duì)灌區(qū)所擁有的水資源進(jìn)行充分利用，提高水的利用率，擴(kuò)大灌溉面積。

3.水利渠道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

流量為灌溉渠道設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要因素。因此，對(duì)灌溉渠道的流量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和求解對(duì)整個(gè)灌溉渠道設(shè)計(jì)具有重要意義。通過(guò)對(duì)灌溉渠道設(shè)計(jì)規(guī)范的深入研究以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，我們可以了解到，灌溉渠道設(shè)計(jì)中流量的計(jì)算主要按照以下公式進(jìn)行：

Q=QI+Q2

Q1=p·A

在公式中，我們假定灌溉渠道設(shè)計(jì)中的流量為O，單位為（m31D，假定渠道輸水損失和灌區(qū)灌水損失的流量為Q.，單位為（m ），假定渠道在輸送水的過(guò)程中的流量損失為Q：，單位與Q.相同，P為灌溉渠道設(shè)計(jì)灌水率，單位為[m/（s·hm2）1，灌溉渠道所能控制的凈灌溉面積為A，單位為（hm ）。然后我們可以知道，灌溉渠道的設(shè)計(jì)流量等于未計(jì)渠道輸水損

失、田間灌水損失的流量與輸水過(guò)程中渠道流量損失之和，即Q=0 +Q ，而Q。則等于灌溉渠道設(shè)計(jì)的灌水率與灌溉渠道所能夠控制的凈灌溉面積之和，即Q。=p+A。

通過(guò)對(duì)灌溉渠道的滲水損失計(jì)算，我們了解到灌溉渠道在實(shí)施后，通過(guò)對(duì)其滲水量的觀測(cè)，可以求得灌溉渠道所產(chǎn)生的滲水損失。但是，在灌溉渠道的設(shè)計(jì)階段，我們通常都是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的公式進(jìn)行該項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算。計(jì)算公式如下：灌溉渠道在灌溉過(guò)程中所損失的流量：（灌溉渠道每公里灌水的流量損失/1000）·灌溉渠道的總長(zhǎng)度，其中灌溉渠道每公里灌水損失流量的單位為（L/（s·km），而灌溉渠道的長(zhǎng)度單位為米。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)有很多因素對(duì)灌溉渠道的設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如，如果臨時(shí)需要擴(kuò)大灌溉面積，或者遭遇嚴(yán)重干旱時(shí)，所設(shè)計(jì)出的灌溉渠道要能夠保證大流量的水能夠安全通過(guò)，所以，在灌溉渠道的設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要對(duì)流量的求解進(jìn)行考慮，并適當(dāng)?shù)目紤]加大流量。根據(jù)灌溉渠道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范，加大灌溉渠道的設(shè)計(jì)流量要以原始流量設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，并以灌區(qū)的氣候、地質(zhì)狀況為基準(zhǔn)，來(lái)選取一個(gè)適當(dāng)?shù)牧髁考哟笙禂?shù)，進(jìn)而保證灌溉渠道的穩(wěn)定性。

此外，灌溉渠道還是連接水源地與灌區(qū)的重要樞紐，對(duì)能夠進(jìn)入灌溉區(qū)域中的水量具有重要影響。所以，我們?cè)诒ＷC灌區(qū)所需水量能夠通過(guò)灌溉渠道的同時(shí)，還應(yīng)保證灌溉渠道的運(yùn)行質(zhì)量能夠有較大程度的提高。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)灌溉渠道的運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行等級(jí)評(píng)定所產(chǎn)生的綜合指標(biāo)就是渠系水利用系數(shù)與渠道的水利用系數(shù)等。因此，在進(jìn)行灌溉渠道設(shè)計(jì)時(shí)，要充分保證灌溉渠道的施工質(zhì)量，運(yùn)用科學(xué)、合理的管理方法對(duì)灌溉渠道進(jìn)行管理與利用，提高灌溉渠道的運(yùn)行水平是保證灌溉渠道能夠充分發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。

4.農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)在實(shí)際中的應(yīng)用實(shí)例分析

某地區(qū)小型農(nóng)田水利工程建設(shè)于1968年6月，受制于建設(shè)時(shí)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，多數(shù)為土渠且年代久遠(yuǎn)，嚴(yán)重存在滲漏、倒塌、淤塞等問(wèn)題，其水源可利用系數(shù)僅0.3 至0.5。因此對(duì)于水利渠道進(jìn)行合理裁彎，使得渠線保持平順是小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)的原則。

4.1 U 型槽斷面規(guī)格設(shè)計(jì)

應(yīng)以工程項(xiàng)目所在灌溉區(qū)域的實(shí)際情況、灌溉面積為依據(jù)，將斗渠、支渠、干渠等渠道的設(shè)計(jì)流量計(jì)算出來(lái)，即損耗流量與凈流量之和。而后根據(jù)所得到的設(shè)計(jì)流量值對(duì)U型槽內(nèi)空斷面尺寸進(jìn)一步確定，而直接決定內(nèi)空斷面尺寸的則是U 型槽內(nèi)的縱坡降與槽內(nèi)過(guò)水流量，最后就能夠計(jì)算出合理的U型槽斷面規(guī)格。U型槽相關(guān)構(gòu)件參數(shù)，即表1。

U 型槽渠道構(gòu)件輸水能力及參數(shù)1/1000 n=0.014

4.2 小型農(nóng)田水利渠道施工

4.2.1 混凝土預(yù)制U 型槽

U型槽應(yīng)用于小型農(nóng)田水利渠道施工的第一步，便是預(yù)制混凝土U型槽，預(yù)制所使用的機(jī)械設(shè)備應(yīng)是經(jīng)國(guó)家認(rèn)證的構(gòu)件成型設(shè)備，較為常見(jiàn)的就是型號(hào)為L(zhǎng)ZYB- 1 的成型設(shè)備。該設(shè)備制作流程簡(jiǎn)單、成本投入低，在混凝土U型槽的預(yù)制上有著極大的優(yōu)勢(shì)。而常用的U型槽規(guī)格則包括四種，分別是UD60、UD50、UD40 以及UD30，每條U型槽0.5 米長(zhǎng)，3.5 至4 厘米的壁厚。其次便是實(shí)施混凝土配比的試驗(yàn)。以小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與要求、技術(shù)水平以及水泥砂石料為依據(jù)，進(jìn)行該工程的混凝土配比試驗(yàn)。最后采取的混凝土配比為：C20 強(qiáng)度等級(jí)，普通硅酸鹽32.5 級(jí)水泥，卵石、砂、水泥比為2.06∶1.55∶1，0.45 至0.5 的水灰比，2.5 至3.5 的中粗砂細(xì)度，10 至25 毫米的卵石粒徑。由于工程所在地的骨料級(jí)配不能符合設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，故適當(dāng)在其中摻入早強(qiáng)減水劑與粉煤灰。然后就是對(duì)預(yù)制U型槽的養(yǎng)護(hù)工作，在其生產(chǎn)24 小時(shí)后對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，特別要注意的是防凍與保濕過(guò)程，除了其強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之外，還應(yīng)保證其表面光滑平直，無(wú)麻面蜂窩與變形問(wèn)題。

4.2.2 U 型槽的施工安裝

（1）基礎(chǔ)挖填

應(yīng)先放樣開(kāi)挖線于開(kāi)挖土方之前，然后以開(kāi)挖線為基準(zhǔn)實(shí)施開(kāi)挖作業(yè)，防止超挖現(xiàn)象出現(xiàn)。在進(jìn)行填土橫直時(shí)則應(yīng)注意其頂面的平整度，進(jìn)而使U型基槽挖掘的準(zhǔn)確性得以保證。完成挖填土方后，人工抬運(yùn)制成的U型槽于土渠中以作樣板之用，其放置間距為20 米，并以這些樣塊作為基準(zhǔn)，在兩個(gè)斷面之間拉線自上而下對(duì)基槽斷面進(jìn)行修整。一般情況下，土槽的上口寬相較于普通構(gòu)件要寬約2 厘米。

（2）U型槽的安裝

完成基槽的開(kāi)挖成型后，將C15 強(qiáng)度等級(jí)的細(xì)石混凝土澆于槽內(nèi)，其厚度為5 厘米，寬則為U型槽半徑的一半，以作墊層之用，要保證所澆墊層的厚度均勻。在安裝過(guò)程中，按所設(shè)計(jì)的比降，間隔5 至10 米便設(shè)置控制點(diǎn)一個(gè)，同時(shí)將一塊U型槽安裝于控制點(diǎn)處，其槽底高程應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。隨后便自下游向上游的U型槽安裝施工，U型槽相鄰間隙應(yīng)留有20 毫米的寬度，以留作勾縫之用。本工程勾縫流程為，1∶2.5 的水泥砂漿先進(jìn)行涂刷，再使用1∶2 的泥漿對(duì)勾縫進(jìn)行抹光、壓平、填滿處理。除此之外，建議每間隔5 米設(shè)置瀝青麻絲伸縮縫。

（3）回填土

U型槽頂部與側(cè)墻的回填土施工之前應(yīng)進(jìn)行微調(diào)，并保證回填后夯實(shí)。回填的泥土必須緊密，嚴(yán)禁出現(xiàn)大石、樹(shù)根與雜草。應(yīng)保證側(cè)墻填土的寬度超過(guò)30 厘米，側(cè)墻頂?shù)奶钔脸? 至10 厘米。

（4）混凝土現(xiàn)澆壓頂

U型槽的使用壽命取決于混凝土壓頂?shù)馁|(zhì)量，通常情況下使用的施工技術(shù)為現(xiàn)澆壓頂技術(shù)，這樣就能夠?qū)型槽穩(wěn)定性的問(wèn)題進(jìn)行解決。本工程混凝土現(xiàn)澆壓頂所使用的是預(yù)制混凝土空心壓條，強(qiáng)度等級(jí)為C20，其尺寸為孔徑60 毫米，斷面120×120 毫米。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)田水利渠道的設(shè)計(jì)與施工是保證水利工程灌溉效益的重要環(huán)節(jié)之一，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)水利渠道并根據(jù)設(shè)計(jì)方案付諸施工，對(duì)于提升灌溉水源利用率來(lái)說(shuō)是非常重要的。為了保證農(nóng)田灌溉的安全和順利進(jìn)行，相關(guān)人員一定要保證設(shè)計(jì)和施工過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)建設(shè)提供更好的條件和基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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