農田水利工程灌渠設計研究

[摘 要] 農田水利工程是開展農業生產的基本保障，是實施農業可持續發展的重要載體。健全農田水利工程體系，完善農田水利工程管理措施，是新形勢下農業發展的必由之路。灌渠設計是農田水利工程建設的重要環節，如何提升灌渠設計效果，保證農田水利工程的運行實效，已成為業內廣泛關注的焦點問題之一。基于此，本文介紹農田水利灌溉工程規劃設計問題，結合實踐經驗，從渠道引水流量的確定等方面研究農田水利工程灌渠設計的有效途徑。

[關鍵詞] 農田水利;灌渠;工程設計

[中圖分類號] S277 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2019）18-121-2

當前，農業生產進入新的發展時期，農業生產需求不斷提高，對農田水利工程提出了新的要求。農田水利工程建設是農業水利體系的重要組成部分，在存蓄降水、灌溉用水等方面發揮著極為關鍵的作用，與農業生產有著密切關聯。農田水利工程實踐中依舊存在著不同方面的問題，制約著農業生產效率的提升，有待從設計層面予以優化解決。

1 農田水利灌溉工程規劃設計問題

1.1 技術分析缺位

當前，盡管在農田水利灌溉工程中投入了大量資金，但由于工程量大、需求激增，依舊存在資金不足的短板，制約著農田水利灌溉工程的設計與優化。這種情況的長期存在，將會一定程度上影響農田水利灌溉工程規劃設計中的技術分析，難以保障農業生產的持續穩定發展，對農業經濟發展造成消極影響。尤其是灌溉工程技術分析不足，易導致照抄照搬其他規劃和設計方案，不能夠立足不同農業生產實際需求有針對性地設計灌溉工程[1]。同時，技術分析缺位還易造成項目成本高和工程造價管理失控。

1.2 與農村發展協調效果不佳

農田水利工程灌渠設計要與農業農村未來發展相協調，促進二者和諧有序發展。但是，農田水利灌渠設計實踐脫離農業生產實際，甚至與農業生產實際相背離的現象依舊普遍存在，造成灌渠工程使用壽命不足，僅能單純滿足眼前農業生產需求，難以迎合農業發展的未來需求。長此以往，農田水利灌渠的應有效用得不到充分發揮，灌溉效率低下，灌溉水資源無功損耗問題凸顯，農作物將因灌溉不足而長勢不佳，最終阻礙農業生產發展。

1.3 設備與設施配備不足

農田水利工程灌渠的相關設施設備是保證其正常運行的基本保障。要根據農田水利灌渠實際有效開展規劃設計，科學合理配備設施設備，為高效蓄水和灌溉提供便利條件。當前，農田水利灌渠運行不暢，灌溉水資源利用率低，甚至灌溉用水量不足，在很大程度上是由相應設備設施配備不足所致。同時，部分配套設施設備維護管理不及時，措施不到位，造成設備設施陳舊老化無法正常運行，難以發揮應有效用[2]。

2 農田水利工程灌渠設計的有效途徑

通常農田水利工程灌渠設計的主要內容包括渠道引水流量的確定、渠道斷面設計和防滲水渠建設等。

2.1 灌渠引水流量的確定

灌渠引水流量是指農田灌溉徑流量與渠道損失流量之和。灌渠引水流量是一個變量，與水源大小、農田作物、灌溉覆蓋面、農田土質以及氣候等多方面因素密切相關。引水流量要根據不同作物的灌溉實際需求、農田灌溉規模大小以及不同農田作物的不同用水量進行綜合確定。通常，灌渠引水流量的計算方法為：

Q=灌水定額（m3/667 m2）×面積（即多少個667 m2）×灌溉天數×24 h×灌渠有效利用系數" " " " " " " " " " " " " " " "（1）

其中，灌渠有效利用系數為變量，需要根據灌渠滲漏、蒸發損耗以及渠道類型等因素綜合確定[3]。

2.2 灌渠設計

2.2.1 灌渠水位高程的確定。灌渠的水位高程要充分考慮灌區內地面參考點的高程，以及各級不同渠道的沿渠水頭損失等因素。其中，沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過渠道建筑物的水頭損失。

2.2.2 灌渠橫斷面設計。灌渠橫斷面的設計要立足灌渠引水流量。通常條件下，灌渠引水流量一定，灌渠橫斷面大小的決定因素在于水流流速及比降等。

①灌渠比降及渠道流速。灌渠比降取決于灌渠土質、水流泥沙含量和灌區地面坡度。灌渠比降越大，水流流速越快，通過特定流量的斷面相對越小，可有效節省土方工程量，水頭跌落快，灌渠灌溉覆蓋范圍較小，水流沖刷嚴重;而灌渠比降越小，水流流速越緩，避免了渠床沖刷，但渠底易產生淤積，將降低灌渠水流通過能力。通常，不同類型的灌渠所采用的比降大小有所差異。灌渠流速要控制在最大允許不沖流速及允許不淤流速之間，以確保渠底穩固[4]。

②灌渠邊坡。灌渠經過巖石地段時可選用矩形斷面，而在土質地段則宜選擇梯形斷面。通常，灌渠邊坡用1/n表示，1代表邊坡的垂直距離，n表示斜坡的水平距離即邊坡系數。邊坡系數越大，代表灌渠邊坡越緩;反之，邊坡越陡，如果斷面為矩形，則n值為0。灌渠邊坡應以土壤性質為參考，土質堅硬則可選擇較小邊坡系數，土質松軟則可選擇較大邊坡系數。

③灌渠超高。為充分確保灌渠水流安全穩定，灌渠堤頂要高出灌渠最高水位一定距離，即灌渠超高，其與灌渠級別、類型以及引水流量密切相關。

④灌渠頂寬。灌渠頂寬同樣要以渠岸及引水流量等數據為依據，可結合實際情況確定堤頂是否與道路配合設計。

2.3 防滲水渠的梯形襯砌設計施工

就襯砌而言，防滲灌渠的設計多采用梯形襯砌。因此，梯形襯砌已成為當前農田水利工程灌渠設計普遍采用的形式。

2.3.1 砂礫墊層施工。灌渠黏性土斜墻填筑后，要及時通過挖掘機等機械設備開展粗削坡，并通過人工進行細化處理。處理過程要根據設計高程進行平整。坡面修整完成后，要及時驗收并鋪設砂礫墊層。砂礫料鋪設完成后，要用反鏟進行粗削坡，并通過人工細化處理。坡面修整完成后，要通過平板振動夯進行夯實。夯實過程中要及時填平坑洼之處。

2.3.2 復合土工膜鋪設。

①施工流程。土工合成材料的施工流程為平整坡（底）面、復合土工膜鋪設和混凝土澆筑。

②平整度和厚度的控制。平整度的控制是襯砌實施過程中最關鍵的部分。混凝土襯砌完成后0.5 h內，要及時進行抹光作業。此項工作大都由人工完成，也可用抹平機進行抹平，但抹平機抹平完成后還需要進行人工補充。抹平的過程要保持表面的光滑平整，所以抹光作業過程中要具備較強的責任意識和質量意識，避免因盲目追求工期提高抹平速度而降低實施質量[5]。農田水利灌渠主要用于農田輸水和灌溉，水流的速度相對較緩，所以在設計灌渠混凝土厚度時要根據實際需要進行，施工中對其厚度的掌控需要專人進行動態測量，以保證厚度始終控制在合理范圍內。如果發現厚度不合適等情況，要及時調整襯砌機高度，以最大限度地將誤差控制在標準范圍內。混凝土襯砌的厚度控制不僅關系渠道的施工質量，還直接影響項目施工成本。

③止水縫的施工處理。在對梯形混凝土襯砌進行設計施工時，對渠道止水縫的設計是一個極為關鍵的環節。在農田水利工程灌渠工程上，止水縫采用651型的橡膠止水帶、瀝青板和聚氯乙烯膠泥進行嵌縫止水處理。其中，砌石部分用到的材料為瀝青板，在進行砌石工序時通常被置于水渠中。在對止水縫進行施工時，嵌縫和橡膠止水帶等施工流程要與混凝土澆筑工序同時開展，交叉施工。

3 結語

農田水利工程的灌渠設計是一項綜合性較強的設計工作。設計人員要統籌考慮多方面影響要素，采取科學合理的設計方法，以取得最優的設計效果。當前，農田水利工程灌渠設計的新理念、新技術和新方法層出不窮，設計人員要立足灌渠實際需求不斷學習掌握新技術，始終保持灌渠設計的高效優化，為農業灌溉生產提供堅實的技術保障。

參考文獻

[1]郭艷珍.農田水利工程灌渠優化設計的重要性及對策[J].建材與裝飾，2018（46）：271-272.

[2]蔡勇.農田水利工程灌渠設計分析[J].河南科技，2018（31）：76-77.

[3]溫旭啟.農田水利灌渠設計與節水管理[J].黑龍江科學，2018（12）：142-143.

[4]柯新梅.農田水利工程高效節水灌溉發展思路[J].農業科技與信息，2019（15）：100-101.

[5]王樂.農田水利工程灌渠的設計分析[J].河南水利與南水北調，2019（5）：21-22.