蒯山

【摘要】隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及社會(huì)地位的不斷提高，小型農(nóng)田水利工程也對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生著影響。農(nóng)田水利渠道的設(shè)計(jì)與施工是保證農(nóng)田產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)之一，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)農(nóng)田水利渠道，對(duì)提升小型農(nóng)田水利排、灌渠道功能來(lái)說(shuō)非常重要。小型農(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，大大提升了灌溉水源利用率。 鑒于此，本文針對(duì)小型農(nóng)田水利工程的渠道設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，希望對(duì)小型農(nóng)田水利工程施工發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田水利；渠道；設(shè)計(jì)；施工

一、我國(guó)小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計(jì)的基本原則

在進(jìn)行灌溉渠系規(guī)劃時(shí)，要與土地整理、水、田、林、路的規(guī)劃相結(jié)合，擴(kuò)大灌溉面積，充分利用現(xiàn)有的水土資源，最大限度地實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的完美結(jié)合。小型農(nóng)田水利渠道的規(guī)劃布置大多遵循以下基本設(shè)計(jì)原則：

（1）效益最大化原則。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。我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行需水量計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮到該地區(qū)在項(xiàng)目施工完成后，土地的利用方向，要考慮到水資源本身的平衡，因此，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行灌區(qū)續(xù)建和節(jié)水改造是十分必要的。

（2）采用支渠布置的設(shè)計(jì)原則。要根據(jù)具體地形具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)實(shí)際的地形地貌來(lái)設(shè)計(jì)干、支渠的布置方案。

（3）充分利用地形條件的原則。一般排水管道布置在低處，與其相對(duì)應(yīng)的灌溉渠道應(yīng)布置在高處，力求做到自流灌溉、排水，建成灌排水分開(kāi)，采用各自獨(dú)立的灌排兩套系統(tǒng)，遇到局部洼地或高地，可分別采取小片提灌（排）等措施處理，減少交叉建筑物，避免更多良田被占。

二、小型農(nóng)田水利的渠道設(shè)計(jì)

（1）渠道縱斷面設(shè)計(jì)與水位高程的確定

渠道縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)灌區(qū)地形圖，選和等高線平行線以確定其走向，再根據(jù)等高線走向、土質(zhì)情況、灌溉要求、水的流量綜合確定縱坡。按縱斷面中心線確定各樁點(diǎn)的渠底、渠頂及水位高程，其中渠底高程為水位高程與設(shè)計(jì)水深之差，渠頂高程為水位高程與渠道水位超高a之和；重點(diǎn)是確定渠道縱斷面水位高程為典型點(diǎn)地面高程、灌溉水渠高h(yuǎn)、各級(jí)渠道的長(zhǎng)度和坡降與水頭損失之和。在確定好渠道水位高程后，再根據(jù)所在灌溉區(qū)域的面積與實(shí)際情況計(jì)算斗渠、支渠與干渠等渠道設(shè)計(jì)損耗流量與凈流量之和，再計(jì)算U型槽縱坡降與槽內(nèi)過(guò)水流量，進(jìn)而確定U型槽空斷面規(guī)格尺寸。

（2）渠道橫斷面設(shè)計(jì)

小型農(nóng)田渠道橫斷面設(shè)計(jì)多選用矩形和U型斷面，一般情況下采用均勻流原理計(jì)算渠道橫斷面所用尺寸，即設(shè)計(jì)流量：

其中A為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，i為渠道比降，R為水力半徑。設(shè)計(jì)渠道時(shí)應(yīng)堅(jiān)持工程量小且投資少的原則，設(shè)計(jì)最佳水利斷面，而渠道比降的選擇是否合理直接影響到工程造價(jià)高低與控制面積大小，當(dāng)然也與渠道糙率、邊坡系數(shù)、穩(wěn)定渠床寬深及不沖與不淤流速有關(guān)。渠道比降是指在坡度均勻的渠段內(nèi)，兩端渠底高差和渠段間距離的比值，其大小取決于渠道土質(zhì)、泥沙含量和灌區(qū)地面的坡度，i越大，則v越大，使A減少，容易沖刷渠床；如i越小，使得v過(guò)小，會(huì)使渠道淤積，輸水能力降低；渠道比降的選擇。渠道邊坡系數(shù)即為邊坡水平方向投影長(zhǎng)度（用1表示）與垂直方向投影長(zhǎng)度（用m表示）比值；m越大則邊坡越緩，越小則邊坡越陡值要，m為零時(shí)渠道斷面為矩形；因此m值要根據(jù)渠床土壤地質(zhì)與渠道深度來(lái)確定。渠道斷面的寬深比的選擇既要滿足渠道水力最優(yōu)斷面寬深比：

為保證渠床穩(wěn)定，渠道流速應(yīng)滿足不沖、不淤。要求：

其中vcd為不沖流速，vcs為不淤流速。巖石地段渠道可采用矩形斷面設(shè)計(jì)，土基渠道則用梯形斷面。若為土渠邊坡，應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定渠道斷面形狀，其中土質(zhì)堅(jiān)硬邊坡可陡，土質(zhì)松軟邊坡可緩。

三、小型農(nóng)田水利渠道的施工

（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。

（2）U型槽的施工安裝

首先，根據(jù)設(shè)計(jì)文件提供的測(cè)量成果進(jìn)行施工放線，然后進(jìn)行土方的開(kāi)挖和回填，回填到堤頂高程后再用挖掘機(jī)進(jìn)行基槽的開(kāi)挖，挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)預(yù)留一定的保護(hù)層，最后精確放線，人工修整成型。U型槽的運(yùn)輸主要采用人工配合機(jī)械裝卸，拖拉機(jī)運(yùn)輸并小心存放至已開(kāi)挖好的施工渠段。由于U形槽由曲面組成，構(gòu)件較薄，以致于裝卸運(yùn)輸過(guò)程中受力不均勻，容易造成構(gòu)件的斷裂和損壞，因此，尤其要注意減少搬運(yùn)過(guò)程中的構(gòu)件損耗。

其次，混凝土U型槽安裝前，在檢查完溝槽開(kāi)挖的成型斷面后，按設(shè)計(jì)高程從下游向上游鋪砌。在施工完好的基槽面上，在基槽一側(cè)每隔20m設(shè)置高程控制樁，兩樁之間應(yīng)帶有控制線，以控制U型渠的平面與側(cè)邊，將砼U型槽置于基槽后，再以控制線為基準(zhǔn)，水平尺橫向校正平面，以校正砼U型渠側(cè)面，經(jīng)檢查符合要求后在兩側(cè)實(shí)施回填土固定，其接頭處還須留設(shè)30mm寬的縫隙，按此鋪設(shè)一段時(shí)間后，待U型槽沉降穩(wěn)定后再校正，之后用水泥砂漿勾縫至灌實(shí)，抹平。勾縫后加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，專人負(fù)責(zé)，保持濕潤(rùn)。

再次，U型槽鋪設(shè)應(yīng)緊貼于墊層上，自下游使接頭面向上游按正確的軸線和坡度鋪設(shè)，鋪設(shè)過(guò)程中要保持槽體受力均勻，內(nèi)壁齊平、平順，當(dāng)坡度較大時(shí)可取跌坎過(guò)渡；還要盡可能使軸線取直，在相鄰U型槽間預(yù)留1.5-2.0cm寬度以備勾縫，對(duì)于U型槽，可采用套接水泥砂漿填塞接縫時(shí)，以保證其穩(wěn)固而不漏水。對(duì)于放水口及節(jié)制閘應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制好放水口高程以滿足排灌需要。最后的壓頂施工可采用磚砌、漿砌、現(xiàn)澆砼等壓頂形式，按設(shè)計(jì)尺寸要求進(jìn)行施工，以保證其穩(wěn)固，注意磚砌壓頂應(yīng)進(jìn)行水泥砂漿處理。

最后，在養(yǎng)護(hù)時(shí)在U型槽基槽底嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)高程開(kāi)挖，兩側(cè)溝槽開(kāi)挖略寬于結(jié)構(gòu)尺寸10-15cm，U型槽安裝后兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱分層回填，嚴(yán)格控制分層厚度，采用自制木夯人工夯實(shí)。砂漿面上覆蓋濕草簾，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中勤灑水，保持砂漿面濕潤(rùn)狀態(tài)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)我國(guó)眾多的小型農(nóng)田水利渠道工程來(lái)說(shuō)， 我國(guó)農(nóng)田灌溉的水利渠道設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題，是保證我國(guó)農(nóng)田水利工程效益的基礎(chǔ)與前提，合理、科學(xué)的農(nóng)田水利渠道工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)，以及其施工規(guī)范性與有效性的保證，對(duì)于提高農(nóng)田水利灌溉效益有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。此外，混凝土U型水利渠道在我國(guó)農(nóng)業(yè)水利建設(shè)中有著較大的發(fā)展空間，對(duì)于我國(guó)小型農(nóng)田水利渠道的施工質(zhì)量有著良好的保證作用，從而對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著良好的作用。