胡 濱

（陜西華地勘察設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司 陜西 西安 710065）

1 引言

隨著農(nóng)業(yè)灌溉用水日趨緊張，缺水會(huì)成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。解決區(qū)域用水的緊張局面成為當(dāng)前必須重視的一個(gè)問(wèn)題，與此同時(shí)，不少的節(jié)水措施被提出并應(yīng)用于節(jié)水，但效果并不明顯。在國(guó)家的扶持下，不少地區(qū)加大了渠道工程建設(shè)，用以緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水的供需，以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。在節(jié)水灌溉方面，混凝土U型渠道的防滲性效果好，同時(shí)它具有很好的輸水能力，不會(huì)導(dǎo)致大量水的流失，且修建渠道需要的占地面積小，所以成為了一種比較好的節(jié)水灌溉設(shè)施。由研究人員得到的數(shù)據(jù)可知：如果利用連續(xù)澆筑混凝土工藝，不但其操作方便,同時(shí)修建渠道的施工速度會(huì)提升，而且修建的渠道的質(zhì)量好，有利于在各個(gè)地區(qū)推廣，有利于長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。

2 U型渠道的優(yōu)點(diǎn)

2.1 輸水能力強(qiáng)

由于混凝土U型渠道表面光滑、糙率系數(shù)小、流態(tài)好，所以其輸水能力強(qiáng)，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以得到，在相同的外界條件下，U型渠道流速比梯形土渠中的水流速度大。這主要是因?yàn)樘菪瓮燎诼手当然炷罸型渠道糙率值大得多。由于糙率值小，水流在渠道中行進(jìn)時(shí)受到的阻力就小，流速便加快了。同時(shí)由于糙率值小，U型渠道輸沙的能力也得到了增強(qiáng)。

2.2 U型渠道省工、省料、節(jié)省渠道占地

U型渠道的優(yōu)點(diǎn)是水流的流速快，水流通過(guò)的斷面面積比較小。隨著高科技的發(fā)展，修建U型渠道可以利用機(jī)械來(lái)施工，這主要的原因在于：①利用機(jī)械來(lái)修建渠道施工效率高；②機(jī)械施工相對(duì)于民工的修建速度更快，同時(shí)質(zhì)量也比民工修建的要好。U型渠道相對(duì)于其他的渠道而言，在一定程度上可以很好地節(jié)省材料，如建設(shè)1km的U型渠道會(huì)比建設(shè)同長(zhǎng)度的其他渠道造價(jià)低30%左右。

2.3 良好的防滲效果

由于U型渠道具有良好的整體性，所以在運(yùn)輸水的時(shí)候，具有良好的防滲效果,不會(huì)導(dǎo)致大量水的浪費(fèi)。要達(dá)到良好的防滲效果，需要對(duì)渠道內(nèi)部進(jìn)行襯砌，同時(shí)襯砌的另外一個(gè)原因在于襯砌后的渠道內(nèi)表阻止水流運(yùn)輸?shù)牧Ω?，水流的速度更快。中?guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著水源的不斷減少，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉已成為當(dāng)前國(guó)家必須十分注重的一個(gè)問(wèn)題，許多研究人員已經(jīng)對(duì)節(jié)水灌溉進(jìn)行了相應(yīng)的研究分析。

2.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

U型渠道顧名思義其形狀好比一個(gè)“U”，所以其是反拱結(jié)構(gòu),。由相關(guān)人員的研究數(shù)據(jù)表明，在修建U型渠道時(shí)，如果把渠底圓弧夾角修建為150°左右，兩側(cè)外傾的角度為14°，混凝土的厚度大致在4mm～10mm左右時(shí)，其渠道會(huì)具有更好的運(yùn)輸水的效果。但是上述所說(shuō)的尺寸，也需要根據(jù)不同地方來(lái)定，比如有些地方，在修建混凝土U型渠道時(shí)，其外傾角采用18°左右時(shí)會(huì)收到不錯(cuò)的效益。

3 U型渠道的構(gòu)造

U型渠從形狀上可以分為以下幾個(gè)部分：①底端的圓弧段；②兩側(cè)的斜直段；③頂部的水平保護(hù)段；④土堤。如圖1。

需要注意的是槽壁的厚度應(yīng)該根據(jù)斷面的大小、施工方式、混凝土標(biāo)號(hào)以及土壓力等而定。

U形渠道的過(guò)水面是由輸水的要求決定的，它們之間存在如下的關(guān)系式：

式中，W——流過(guò)渠槽的水流量（m3/s）；

P——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；

R——水力半徑（m）；

i——渠槽比降；

C——流速系數(shù)；

n——流速的糙率。

壁厚、渠道的型號(hào)以及兩翼地伸出長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)關(guān)系如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)關(guān)系

4 U型渠道的土方施工步驟與技術(shù)要求

4.1 U型渠道的土方施工

在施工中需要注意的是：①要對(duì)U型渠道的軸線、邊線及高程進(jìn)行控制，則需要進(jìn)行放樣，放樣的目的在于保證渠道的軸線、邊線符合建設(shè)設(shè)計(jì)的要求，而且能對(duì)開(kāi)挖高程進(jìn)行控制；②在進(jìn)行土方開(kāi)挖時(shí)，要合理地設(shè)計(jì)渠底高程以及坡度，同時(shí)在設(shè)計(jì)高程和邊坡坡度時(shí)也要根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)的情況而定；③在對(duì)要建設(shè)U型渠道進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖時(shí)，為了防止在開(kāi)挖的時(shí)候擾動(dòng)了設(shè)計(jì)標(biāo)高以下的原狀土，可以在設(shè)計(jì)標(biāo)高上方保留一定厚度的原狀土，這些原狀土只能由人工來(lái)清理；④在對(duì)放水口及節(jié)制閘進(jìn)行施工時(shí)，必須嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)圖紙上的標(biāo)注來(lái)施工。同時(shí)在修建U型板放水口時(shí)，需要考慮灌溉的具體要求，根據(jù)不同的要求來(lái)設(shè)計(jì)、修建放水口，以便滿足不同的排水要求。

4.2 技術(shù)要求

在修建U型渠道之前，需要做的工作有：①需要先進(jìn)行渠網(wǎng)測(cè)量，以便找到最好的路線來(lái)修建渠道，同時(shí)也為了能夠相互調(diào)水；②進(jìn)行定線測(cè)量。定線測(cè)量是修建U型渠道之前很重要的階段，目的是對(duì)要修建的渠道進(jìn)行定線，即確定那條線路更適合修建渠道。

在修建渠道的過(guò)程中，必須嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)修建，同時(shí)需要對(duì)修建的部分進(jìn)行檢查和核對(duì)，核對(duì)的內(nèi)容有渠道的位置、高程、坡度的大小等。

填方是U型渠道施工的主體工程，對(duì)于不同型的U型渠道，土堤高度是不同的，主要是為了避免降雨量大的時(shí)候?qū)⒋罅康牡叵滤鼭B于混凝土內(nèi)，造成凍脹破壞，影響渠道的使用壽命。對(duì)渠道進(jìn)行填方需要注意的幾個(gè)方面是：①在進(jìn)行填方前，需要先清除渠道邊的雜草等；②要先把基礎(chǔ)壓實(shí)后，再進(jìn)行分層填土，每填一層土都需要把土壓實(shí)，同時(shí)用于填土的土料中不應(yīng)該含有雜草、磚瓦塊等，應(yīng)在指定地點(diǎn)取土。

5 U型渠道的防滲

對(duì)于不同的施工場(chǎng)地應(yīng)選擇不同的施工方法。如對(duì)于砂壤土開(kāi)槽成型的施工場(chǎng)地，最好是選用機(jī)械現(xiàn)澆的方法。采用機(jī)械現(xiàn)澆的方法可以使襯砌接縫少，也可以在一定程度上提高渠道的抗凍害能力，同時(shí)還使得修建的渠道的密實(shí)度增大，減少渠道本身存在的空隙，進(jìn)而提高渠道的防滲性。

為了提高防滲性，也可以采用預(yù)制裝配好了的U型渠道，這是因?yàn)轭A(yù)制裝配式的渠道受氣候條件的影響較少，可以在一定程度上減少施工與行水之間的矛盾。

6 U型渠道的防凍措施

為了防止U型渠道在氣溫降低的時(shí)發(fā)生縱向凍裂，需要注意的地方是：①防滲渠兩側(cè)培土的寬度不能太多，具體的寬度需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況來(lái)定；②在修建好的渠道的兩側(cè)可以修建與地平一樣高的防凍溝；③在對(duì)防滲渠進(jìn)行澆制時(shí)，可以將防滲渠高度的三分之一高出地面，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行一定量的培土，這些培土可以對(duì)渠道進(jìn)行一定的保護(hù)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文就U型渠道的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、土方施工步驟與技術(shù)要求以及防滲做了比較詳細(xì)地闡述。U型渠道能夠提高現(xiàn)有水利工程的效益，提高渠系水利用系數(shù)，達(dá)到節(jié)約用水的目的,因而在節(jié)水灌溉中得到了廣泛應(yīng)用。陜西水利

[1］馬孝義.節(jié)水灌溉新技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：106-112.

[2］郭元裕.農(nóng)田水利學(xué)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1997：122-132.

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