淺談小型農田水利渠設計與施工技術

蒯山

【摘要】隨著農業的快速發展以及社會地位的不斷提高，小型農田水利工程也對人們的生產生活產生著影響。農田水利渠道的設計與施工是保證農田產量的重要環節之一，合理規劃設計農田水利渠道，對提升小型農田水利排、灌渠道功能來說非常重要。小型農田水利渠道的設計與施工是保證水利工程灌溉效益的重要環節之一，大大提升了灌溉水源利用率。 鑒于此，本文針對小型農田水利工程的渠道設計與施工進行了全面詳細的探討，希望對小型農田水利工程施工發展做出貢獻。

【關鍵詞】農田水利；渠道；設計；施工

一、我國小型農田水利渠道設計的基本原則

在進行灌溉渠系規劃時，要與土地整理、水、田、林、路的規劃相結合，擴大灌溉面積，充分利用現有的水土資源，最大限度地實現社會效益和經濟效益的完美結合。小型農田水利渠道的規劃布置大多遵循以下基本設計原則：

（1）效益最大化原則。灌溉渠道在設計時要保證灌溉用水的單位水量能夠實現最大效益，也就是說要提高單位水量的灌溉面積與灌溉效果。我們在對其進行需水量計算時應考慮到該地區在項目施工完成后，土地的利用方向，要考慮到水資源本身的平衡，因此，對該地區進行灌區續建和節水改造是十分必要的。

（2）采用支渠布置的設計原則。要根據具體地形具體問題具體分析，根據實際的地形地貌來設計干、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，與其相對應的灌溉渠道應布置在高處，力求做到自流灌溉、排水，建成灌排水分開，采用各自獨立的灌排兩套系統，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、小型農田水利的渠道設計

（1）渠道縱斷面設計與水位高程的確定

渠道縱斷面設計應根據灌區地形圖，選和等高線平行線以確定其走向，再根據等高線走向、土質情況、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的渠底、渠頂及水位高程，其中渠底高程為水位高程與設計水深之差，渠頂高程為水位高程與渠道水位超高a之和；重點是確定渠道縱斷面水位高程為典型點地面高程、灌溉水渠高h、各級渠道的長度和坡降與水頭損失之和。在確定好渠道水位高程后，再根據所在灌溉區域的面積與實際情況計算斗渠、支渠與干渠等渠道設計損耗流量與凈流量之和，再計算U型槽縱坡降與槽內過水流量，進而確定U型槽空斷面規格尺寸。

（2）渠道橫斷面設計

小型農田渠道橫斷面設計多選用矩形和U型斷面，一般情況下采用均勻流原理計算渠道橫斷面所用尺寸，即設計流量：

其中A為過水斷面面積，i為渠道比降，R為水力半徑。設計渠道時應堅持工程量小且投資少的原則，設計最佳水利斷面，而渠道比降的選擇是否合理直接影響到工程造價高低與控制面積大小，當然也與渠道糙率、邊坡系數、穩定渠床寬深及不沖與不淤流速有關。渠道比降是指在坡度均勻的渠段內，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、泥沙含量和灌區地面的坡度，i越大，則v越大，使A減少，容易沖刷渠床；如i越小，使得v過小，會使渠道淤積，輸水能力降低；渠道比降的選擇。渠道邊坡系數即為邊坡水平方向投影長度（用1表示）與垂直方向投影長度（用m表示）比值；m越大則邊坡越緩，越小則邊坡越陡值要，m為零時渠道斷面為矩形；因此m值要根據渠床土壤地質與渠道深度來確定。渠道斷面的寬深比的選擇既要滿足渠道水力最優斷面寬深比：

為保證渠床穩定，渠道流速應滿足不沖、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計，土基渠道則用梯形斷面。若為土渠邊坡，應根據土壤性質決定渠道斷面形狀，其中土質堅硬邊坡可陡，土質松軟邊坡可緩。

三、小型農田水利渠道的施工

（1）混凝土預制U型槽

U型槽應用于小型農田水利渠道施工的第一步，便是預制混凝土U型槽，預制所使用的機械設備應是經國家認證的構件成型設備，較為常見的就是型號為LZYB-1的成型設備。該設備制作流程簡單、成本投入低，在混凝土U型槽的預制上有著極大的優勢。而常用的U型槽規格則包括四種，分別是UD60、UD50、UD40以及UD30，每條U型槽0.5米長，3.5至4厘米的壁厚。其次便是實施混凝土配比的試驗。以小型農田水利渠道設計的標準與要求、技術水平以及水泥砂石料為依據，進行該工程的混凝土配比試驗。最后采取的混凝土配比為：C20強度等級，普通硅酸鹽32.5級水泥，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的中粗砂細度，10至25毫米的卵石粒徑。由于工程所在地的骨料級配不能符合設計的標準要求，故適當在其中摻入早強減水劑與粉煤灰。然后就是對預制U型槽的養護工作，在其生產24小時后對其進行養護，特別要注意的是防凍與保濕過程，除了其強度應達到設計標準之外，還應保證其表面光滑平直。

（2）U型槽的施工安裝

首先，根據設計文件提供的測量成果進行施工放線，然后進行土方的開挖和回填，回填到堤頂高程后再用挖掘機進行基槽的開挖，挖掘機開挖時預留一定的保護層，最后精確放線，人工修整成型。U型槽的運輸主要采用人工配合機械裝卸，拖拉機運輸并小心存放至已開挖好的施工渠段。由于U形槽由曲面組成，構件較薄，以致于裝卸運輸過程中受力不均勻，容易造成構件的斷裂和損壞，因此，尤其要注意減少搬運過程中的構件損耗。

其次，混凝土U型槽安裝前，在檢查完溝槽開挖的成型斷面后，按設計高程從下游向上游鋪砌。在施工完好的基槽面上，在基槽一側每隔20m設置高程控制樁，兩樁之間應帶有控制線，以控制U型渠的平面與側邊，將砼U型槽置于基槽后，再以控制線為基準，水平尺橫向校正平面，以校正砼U型渠側面，經檢查符合要求后在兩側實施回填土固定，其接頭處還須留設30mm寬的縫隙，按此鋪設一段時間后，待U型槽沉降穩定后再校正，之后用水泥砂漿勾縫至灌實，抹平。勾縫后加強養護，專人負責，保持濕潤。

再次，U型槽鋪設應緊貼于墊層上，自下游使接頭面向上游按正確的軸線和坡度鋪設，鋪設過程中要保持槽體受力均勻，內壁齊平、平順，當坡度較大時可取跌坎過渡；還要盡可能使軸線取直，在相鄰U型槽間預留1.5-2.0cm寬度以備勾縫，對于U型槽，可采用套接水泥砂漿填塞接縫時，以保證其穩固而不漏水。對于放水口及節制閘應按設計圖紙進行施工，嚴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、現澆砼等壓頂形式，按設計尺寸要求進行施工，以保證其穩固，注意磚砌壓頂應進行水泥砂漿處理。

最后，在養護時在U型槽基槽底嚴格按照設計高程開挖，兩側溝槽開挖略寬于結構尺寸10-15cm，U型槽安裝后兩側同時對稱分層回填，嚴格控制分層厚度，采用自制木夯人工夯實。砂漿面上覆蓋濕草簾，在養護過程中勤灑水，保持砂漿面濕潤狀態。

四、結語

綜上所述，針對我國眾多的小型農田水利渠道工程來說， 我國農田灌溉的水利渠道設計與施工問題，是保證我國農田水利工程效益的基礎與前提，合理、科學的農田水利渠道工程規劃與設計，以及其施工規范性與有效性的保證，對于提高農田水利灌溉效益有著積極的現實意義。此外，混凝土U型水利渠道在我國農業水利建設中有著較大的發展空間，對于我國小型農田水利渠道的施工質量有著良好的保證作用，從而對我國農業經濟的發展起著良好的作用。