馬騰飛

（益陽市農(nóng)業(yè)項(xiàng)目事務(wù)中心，湖南 益陽 413000）

建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田從社會(huì)民生角度來看，有利于保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有利于保障糧食安全和食品安全；在一定程度上能夠加快農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)水平的提高，促進(jìn)農(nóng)民增收。從國家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度看，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田可加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，助力鄉(xiāng)鎮(zhèn)振興，實(shí)現(xiàn)耕地高效利用和科學(xué)管理等目的。

農(nóng)田水利在建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的過程中扮演著重要的“角色”，灌排渠道建設(shè)作為農(nóng)田水利基礎(chǔ)工程，其工程質(zhì)量直接關(guān)系到高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中灌溉排水的效果。為此，本文就渠道襯砌方案和渠道斷面優(yōu)選進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述。

1 工程概況

南縣位于湖南省北端，洞庭湖沖積平原腹地，隸屬于湖南省益陽市，為湖南省36 個(gè)邊境縣之一；全縣總面積1 321 km2，有耕地面積87.45 萬畝，其中水田面積67.35 萬畝、旱土面積20.10 萬畝，農(nóng)田有效灌溉面積78.37 萬畝。南縣系農(nóng)業(yè)縣，是全國商品糧基地縣之一，農(nóng)田需水量大，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)面廣點(diǎn)多。本文選取的項(xiàng)目區(qū)按水源共分為藕池河中支片和藕池河?xùn)|支片2 個(gè)項(xiàng)目片，設(shè)計(jì)灌溉面積2.47 萬畝，其中水田2.174 萬畝、旱土0.296 萬畝，為了高效利用資金開展灌排渠道建設(shè)，進(jìn)行襯砌方案的比選和改進(jìn)斷面設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)資料

根據(jù)調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)水源以地表水為主，農(nóng)業(yè)灌溉引水主要依靠涵閘和泵站。據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)共有平塘44 處，有效庫容52.0 萬m3；引水涵閘7 處，設(shè)計(jì)引水流量0.86 m3/s；泵站45 處，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量2 700 kW；灌排渠道78 條，總長(zhǎng)約155.5 km。

2.2 渠道斷面設(shè)計(jì)

以設(shè)計(jì)條件下的水力要素作為設(shè)計(jì)渠道縱、橫斷面和渠系建筑物的依據(jù)，渠道斷面的水力要素采用明渠均勻流公式進(jìn)行推算，同時(shí)要滿足水位控制的要求。

2.2.1 橫斷面設(shè)計(jì)

渠道橫斷面設(shè)計(jì)主要以設(shè)計(jì)條件下的水力要素作為設(shè)計(jì)渠道縱橫斷面和渠系建筑物的依據(jù)。渠道斷面的水力要素通常采用明渠均勻流公式進(jìn)行推算，灌溉渠設(shè)計(jì)流量取灌溉流量，排澇渠道設(shè)計(jì)流量取排澇流量，計(jì)算公式如下：

式中 Q——渠道設(shè)計(jì)流量，灌溉流量或排澇流量（m3/s）；

ω——渠道過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；

R——水力半徑（m）；

i——水力坡降；

C——謝才系數(shù)；

n——渠床糙率，混凝土襯砌渠道n取0.017。

2.2.2 縱斷面設(shè)計(jì)

在渠道斷面設(shè)計(jì)中，縱斷面不僅要滿足輸送設(shè)計(jì)流量的要求，還要滿足水位控制的要求?？v斷面設(shè)計(jì)主要是根據(jù)灌溉流量及水位要求確定渠道的控制高程，根據(jù)渠道縱坡推算水面線確定不同樁號(hào)處渠底高程、渠頂高程等。

為了滿足灌排要求，各級(jí)渠道入口處都應(yīng)有足夠的水位。這個(gè)水位是根據(jù)灌溉面積上控制點(diǎn)的高程加上各種水頭損失，自下而上逐級(jí)推算出來的，水位計(jì)算公式為：

式中 B分——分水口要求的控制水位（m）；

A0——渠道灌溉范圍內(nèi)的地面參考點(diǎn)的高程（m）；

h——所選參考點(diǎn)與該處末級(jí)固定渠道水面的高差，0.1～0.2 m；

l——各級(jí)渠道的長(zhǎng)度（m）；

i——各級(jí)渠道的比降；

φ——水流通過渠系建筑物的水頭損失（m）。各級(jí)渠道的控制水位確定后，根據(jù)水面線計(jì)算成果及超高確定各樁號(hào)渠底及渠頂高程。

2.2.3 襯砌高度

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》（GB 50288-2018）第6.4.8 條第6 點(diǎn)要求，渠道襯砌超高值可采用0.3～0.8 m，5 級(jí)渠道可適當(dāng)減小，但不應(yīng)小于0.1 m。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》（GB 50288-2018），4級(jí)、5 級(jí)渠道岸頂超高可按下式計(jì)算確定：

式中 Fb——渠道岸頂超高（m）；

hb——渠道通過加大流量時(shí)的水深（m）。

項(xiàng)目區(qū)灌排渠橫斷面設(shè)計(jì)成果如表1 所示。

表1 灌溉渠道斷面及襯砌設(shè)計(jì)成果表

2.3 渠道襯砌方案

本次設(shè)計(jì)擬對(duì)29 條24.884 km 灌排渠道進(jìn)行襯砌改造處理，其中灌溉渠道22 條20.573 km，排澇渠道7條4.311 km。灌溉和排澇渠道應(yīng)滿足設(shè)計(jì)灌溉和排澇流量過流要求。

2.3.1 襯砌方案比選

1）現(xiàn)澆混凝土襯砌：采用混凝土直接澆筑，施工快速，適宜于各種灌排渠道，需整體立模，造價(jià)相對(duì)較高。

2）預(yù)制混凝土空心板襯砌：采用預(yù)制構(gòu)件，適宜于邊坡較陡的大斷面渠道，安裝方便，造價(jià)相對(duì)較便宜。

3）自嵌式擋墻襯砌：施工簡(jiǎn)便、干壘式擋墻的施工只是單獨(dú)作業(yè)的重復(fù)，不需要技術(shù)工，也不要支撐，也不必在養(yǎng)護(hù)上花費(fèi)時(shí)間，全部作業(yè)可在填土一側(cè)進(jìn)行，可以大大縮短工期，但造價(jià)相對(duì)較高。

4）預(yù)制U 型槽襯砌：混凝土預(yù)制構(gòu)件，成品拼接安裝，施工簡(jiǎn)單。

5）漿砌石襯砌：漿砌石擋墻是一種傳統(tǒng)安全的岸坡加固技術(shù)，抗沖刷能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、施工工藝成熟、施工質(zhì)量便于控制，但造價(jià)相對(duì)較高。

6）生態(tài)扣板襯砌：生態(tài)扣板襯砌是一種兼顧實(shí)用與生態(tài)的襯砌形式，適用于現(xiàn)階段的灌溉渠道。

各類型襯砌方案施工效果如圖1 所示。

圖1 各類型襯砌方案施工效果圖

2.3.2 襯砌方案

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)加工廠、道路運(yùn)輸和水電供應(yīng)等施工條件實(shí)際情況及方案適用情況比較分析，為使施工過程更簡(jiǎn)便，在不影響工程性能的前提下，本次擬對(duì)10條渠道（共計(jì)長(zhǎng)7.483 km）采用C25 預(yù)制混凝土U 型槽襯砌，護(hù)砌厚度為0.05 m，底設(shè)0.1 m 厚C15 底板或C20 現(xiàn)澆混凝土阻滑坎，護(hù)坡頂設(shè)0.2 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖2。

圖2 C25 預(yù)制混凝土U 型槽襯砌渠道橫斷面圖（QP04 示意）

為實(shí)現(xiàn)快速施工，對(duì)12 條渠道（共計(jì)長(zhǎng)12.083 km）邊坡采用現(xiàn)澆C20 混凝土襯砌，襯砌厚度為0.08 m，邊坡坡比為1∶1～1∶1.2，渠道護(hù)坡底設(shè)0.35 m×0.40 m（寬×高）C20 混凝土阻滑坎，護(hù)坡頂設(shè)0.3 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖3。

圖3 現(xiàn)澆混凝土襯砌渠道橫斷面圖（QG01 示意）

為兼顧實(shí)用與生態(tài)方面的要求，對(duì)7 條渠道（共計(jì)長(zhǎng)5.318 km）邊坡采用生態(tài)扣板護(hù)坡，護(hù)砌厚度為0.08 m，邊坡坡比為1∶1～1∶1.2，護(hù)坡底設(shè)0.35 m×0.40 m（寬×高）C20 混凝土阻滑坎，護(hù)坡頂設(shè)0.3 m×0.15 m（寬×高）C20 混凝土壓頂。見圖4。

圖4 生態(tài)扣板襯砌渠道橫斷面圖（QG12 示意）

3 結(jié) 語

渠道襯砌的方式包括現(xiàn)澆混凝土襯砌、預(yù)制空心板襯砌、自嵌式擋墻襯砌、預(yù)制U 型槽襯砌、漿砌石襯砌、生態(tài)扣板襯砌和生態(tài)雙八字襯砌等形式。其中現(xiàn)澆混凝土襯砌由于采用混凝土直接澆筑，施工快速，適宜于各種灌排渠道，目前使用最為廣泛；預(yù)制U 型槽襯砌成品拼接安裝，施工簡(jiǎn)單；生態(tài)扣板襯砌是一種兼顧實(shí)用與生態(tài)的襯砌型式，適用于現(xiàn)階段的灌溉渠道。通過本項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用對(duì)灌排渠道各種襯砌形式和縱、橫斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單論述，以期為類似工程的建設(shè)提供一定的參照。