砼U型渠槽特點及在湑惠渠灌區末級渠道的應用探討

陳自勇

[摘要]本文就砼U型渠道的特點進行論述，分析其在灌區末級渠道防滲襯砌中應用的優缺點，結合實際工作經驗，探討其適合推廣的理由。

[關鍵詞]砼U型渠道 特點 推廣應用 探討

一、灌區現狀

湑惠渠灌區自1948年建成通水受益，迄今已運行了60余載，灌區處于漢江沖積平原一二級階地上，漢江、渭水河、汶川河、溢水河四河環繞，輕壤土、沙壤土占到總面積的70%左右，由于渠道及建筑物運行年久，老化失修，特別是斗渠以下的末級渠系，由于資金匱乏，大多還是土渠沒有得到襯砌，在全灌區1826km的末級渠道中，至今仍是土渠運行的有1424km，占78%，已襯砌的渠道402km看中，失修的233.8km，占已襯砌的58%，致使雜草叢生，破爛不堪，沿程輸水損失大。據灌區實測資料顯示，末級渠道每公里輸水損失：重壤8%，輕壤15%，沙壤達到27%，大量渠水滲漏，導致最后的“一公里”沒有得到改善，造成農民用水困難，嚴重制約著灌區農民脫貧致富和糧食生產。由于我們是老灌區舊渠道，加之改造渠道占地難以解決，因此，大多都采用U型設計過水斷面，有漿砌塊石u型、預制砼U型、現澆砼U型，襯砌中，現澆砼U型渠道占到襯砌種類的70%以上。經多年通水運行表明，砼U型渠道近似水力最佳斷面，水力半徑大，流速較快，具有防滲效果好、輸水能力強、抗凍脹、節省渠道占地等優點的一種節水灌溉工程技術，因而推廣有很大的價值，很適合在灌區渠道更新改造中推廣使用。

二、砼U型渠道的特點

（1）砼U型渠道的結構特點：砼U型渠槽是一個反拱結構，整體性強、不易破壞、濕周短、水力半徑大。u型渠道渠底圓弧夾角以152-156°為宜，兩側外傾12-14°，渠深與圓弧直徑1：1，砼厚度4-10cm。特殊地區外傾角度可適當調整。

（2）砼u型渠道節水效益高：主要是防滲效果好。據我們實測資料顯示，一般土渠渠道水利用系數為0.7-0.9，渠系水利用系數僅為0.4-0.6，即從渠首引進的水量有一半左右在輸送過程中損失掉了。其利用系數低原因固然有管理上的因數，但主要原因還是渠道沿途的大量滲漏造成的。經對東干11斗襯砌前后測試，該斗渠灌溉面積1560畝，平均年灌溉定額600m3/畝，斗以下渠系水利用系數在0.95左右，而襯砌前的土渠渠系水利用系數為0.79。渠道輸水到田間（以斗口計量），年需輸水量約98.5萬m³，而未襯砌的土渠年需輸水量約118.5萬m³，這就是說，該渠道襯砌前有20.0萬m³的水滲漏掉了。按這樣測算，我灌區有16.12萬畝灌溉面積，就斗渠以下末級渠道滲漏浪費的水量超過2067萬m³，相當把一座中型水庫的水量損失掉了，滲漏掉的水可灌溉農田超過3.3萬畝。這說明了砼U型渠道襯砌節水效果顯著。因此，推廣農業節水灌溉技術，加強灌區用水管理，提高灌溉用水效率，需要我們高度重視，也是我們水利部門為農業節水灌溉應做出努力。

（3）砼U型渠道輸水能力強：砼U型渠道表面光滑、糙率小、流態好、輸水能力強。渠道在相同比降的情況下，砼U型渠道流速可達1.1m/s左右，而梯形土渠僅為0.6m/s。梯形土渠糙率值為0.025，砼U型渠道糙率值為0.016左右，采用砼u型渠道襯砌后，使流速加快，輸沙能力增強。解決了渠道輸水不暢的難題。

（4）砼U型渠道省工、省料、節地：一是砼U型渠道省工：在東支三斗施工中，砼U型渠道一個技工每個工作日可襯砌砼U型渠道10-20m，完成砼量1.5-2.0m³。二是砼U型渠道節省材料，建設1km D60的u型砼渠道，用砼量96m³，而建設同樣過水量的砼梯形渠道需砼132m³，建設砼U型渠道比砼梯形渠道可節約投資1萬元左右。三是由于砼u型渠道上口縮進，減少渠道占地，1km的砼U型渠可節約土地0.7畝以上。

（5）砼U型渠道壽命長：砼U型渠道抗外力性能好，能減少或避免地基外力、凍脹破壞。U型渠道下部的半圓渠槽，處于穩定狀態，上部直線段土壤側壓力也小。砼砌體下部為反拱，整體性好，在地基土壤凍脹力作用下，能適應整體上抬，能充分利用砼良好的抗壓性能。

（6）后期清淤費用省便于管理：由于u型渠道下部為半圓曲線，符合水流自然特性，近似最佳水力斷面，它沒有梯形斷面坡腳的死角，流速分布均勻，無渦流、回流等現象，很少有淤積，沒有淤積就不會生長雜草，清淤過程中，一般每公里年節省勞動力60-70%以上，因而受到廣大農民群眾和灌區管理人員的歡迎。

三、砼U型渠道建設投資與效益分析

砼U型渠道建設根據應用情況調查分析，東干11斗灌溉面積1560畝，共有斗、分、引渠道10km左右，年均引水量98.5萬m³，渠道砼U型襯砌投資30萬元，其中材料費、運輸費約19萬元，人工費11萬元。渠道襯砌后每年減少滲漏水量20.0萬m³，不計算增產值，省下的水可灌溉其它地方的農田，節省水費成本0.89萬元（陜南目前水費是按畝計征，成本沒到位，正在搞重點斗按量計費試點，這里按現行水價28元/畝年核算）。砼U型渠道使用壽命在30年以上，還能減少渠道占地1km在0.7畝以上。

四、砼U型渠道在灌區的應用

預制施工的優點是：預制件易于控制，能減少施工和行水的矛盾，在渠道行水期進行預制，停水期突擊安裝，這樣，可避免水泥庫存期長、對標號降低問題。缺點是預制件搬動費力費工、運輸中易損壞，預制安裝工序多，一般用工比現澆要多2070，特別是安裝時與土基結合不好，板后會留有空隙，即是采用灌沙。現澆砼能避免上述缺點，但施工期限常受到行水和施工道路、場地的限制，因地制宜。我灌區在總結兩種方法優缺點的基礎上，多推廣采用砼U型現澆襯砌，效果比較滿意。

五、結論

砼U型渠道襯砌，是節水灌溉中一項重要防滲工程，目前，我灌區主要采用人工襯砌砼u型渠道，然而，砼U型渠道襯砌機械施工技術已得到我們普遍關注，重視該項目的推廣，我們也到搞得好的兄弟灌區進行了參觀學習，正在積極運籌之中，2011年湑惠渠中型灌區節水改造項目即將啟動，我將對砼U型渠道襯砌，深入調查研究。使砼U型渠道襯砌在渭惠渠灌區發揮更大的作用。