農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)研究

[摘 要] 農(nóng)田水利工程是開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本保障，是實(shí)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要載體。健全農(nóng)田水利工程體系，完善農(nóng)田水利工程管理措施，是新形勢(shì)下農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。灌渠設(shè)計(jì)是農(nóng)田水利工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，如何提升灌渠設(shè)計(jì)效果，保證農(nóng)田水利工程的運(yùn)行實(shí)效，已成為業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。基于此，本文介紹農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)問題，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從渠道引水流量的確定等方面研究農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)的有效途徑。

[關(guān)鍵詞] 農(nóng)田水利;灌渠;工程設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] S277 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2019）18-121-2

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求不斷提高，對(duì)農(nóng)田水利工程提出了新的要求。農(nóng)田水利工程建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利體系的重要組成部分，在存蓄降水、灌溉用水等方面發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著密切關(guān)聯(lián)。農(nóng)田水利工程實(shí)踐中依舊存在著不同方面的問題，制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升，有待從設(shè)計(jì)層面予以優(yōu)化解決。

1 農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)問題

1.1 技術(shù)分析缺位

當(dāng)前，盡管在農(nóng)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(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。這種情況的長期存在，將會(huì)一定程度上影響農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的技術(shù)分析，難以保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成消極影響。尤其是灌溉工程技術(shù)分析不足，易導(dǎo)致照抄照搬其他規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案，不能夠立足不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求有針對(duì)性地設(shè)計(jì)灌溉工程[1]。同時(shí)，技術(shù)分析缺位還易造成項(xiàng)目成本高和工程造價(jià)管理失控。

1.2 與農(nóng)村發(fā)展協(xié)調(diào)效果不佳

農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)要與農(nóng)業(yè)農(nóng)村未來發(fā)展相協(xié)調(diào)，促進(jìn)二者和諧有序發(fā)展。但是，農(nóng)田水利灌渠設(shè)計(jì)實(shí)踐脫離農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，甚至與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相背離的現(xiàn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，難以迎合農(nóng)業(yè)發(fā)展的未來需求。長此以往，農(nóng)田水利灌渠的應(yīng)有效用得不到充分發(fā)揮，灌溉效率低下，灌溉水資源無功損耗問題凸顯，農(nóng)作物將因灌溉不足而長勢(shì)不佳，最終阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

1.3 設(shè)備與設(shè)施配備不足

農(nóng)田水利工程灌渠的相關(guān)設(shè)施設(shè)備是保證其正常運(yùn)行的基本保障。要根據(jù)農(nóng)田水利灌渠實(shí)際有效開展規(guī)劃設(shè)計(jì)，科學(xué)合理配備設(shè)施設(shè)備，為高效蓄水和灌溉提供便利條件。當(dāng)前，農(nóng)田水利灌渠運(yùn)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(yīng)設(shè)備設(shè)施配備不足所致。同時(shí)，部分配套設(shè)施設(shè)備維護(hù)管理不及時(shí)，措施不到位，造成設(shè)備設(shè)施陳舊老化無法正常運(yùn)行，難以發(fā)揮應(yīng)有效用[2]。

2 農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)的有效途徑

通常農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括渠道引水流量的確定、渠道斷面設(shè)計(jì)和防滲水渠建設(shè)等。

2.1 灌渠引水流量的確定

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

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

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

2.2 灌渠設(shè)計(jì)

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(qū)內(nèi)地面參考點(diǎn)的高程，以及各級(jí)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(shè)計(jì)。灌渠橫斷面的設(shè)計(jì)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(zhì)、水流泥沙含量和灌區(qū)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(duì)越小，可有效節(jié)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(yán)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(chǎn)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(wěn)固[4]。

②灌渠邊坡。灌渠經(jīng)過巖石地段時(shí)可選用矩形斷面，而在土質(zhì)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(shù)。邊坡系數(shù)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(yīng)以土壤性質(zhì)為參考，土質(zhì)堅(jiān)硬則可選擇較小邊坡系數(shù)，土質(zhì)松軟則可選擇較大邊坡系數(shù)。

③灌渠超高。為充分確保灌渠水流安全穩(wěn)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(jí)別、類型以及引水流量密切相關(guān)。

④灌渠頂寬。灌渠頂寬同樣要以渠岸及引水流量等數(shù)據(jù)為依據(jù)，可結(jié)合實(shí)際情況確定堤頂是否與道路配合設(shè)計(jì)。

2.3 防滲水渠的梯形襯砌設(shè)計(jì)施工

就襯砌而言，防滲灌渠的設(shè)計(jì)多采用梯形襯砌。因此，梯形襯砌已成為當(dāng)前農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)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(shí)通過挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備開展粗削坡，并通過人工進(jìn)行細(xì)化處理。處理過程要根據(jù)設(shè)計(jì)高程進(jìn)行平整。坡面修整完成后，要及時(shí)驗(yàn)收并鋪設(shè)砂礫墊層。砂礫料鋪設(shè)完成后，要用反鏟進(jìn)行粗削坡，并通過人工細(xì)化處理。坡面修整完成后，要通過平板振動(dòng)夯進(jìn)行夯實(shí)。夯實(shí)過程中要及時(shí)填平坑洼之處。

2.3.2 復(fù)合土工膜鋪設(shè)。

①施工流程。土工合成材料的施工流程為平整坡（底）面、復(fù)合土工膜鋪設(shè)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(shí)施過程中最關(guān)鍵的部分。混凝土襯砌完成后0.5 h內(nèi)，要及時(shí)進(jìn)行抹光作業(yè)。此項(xiàng)工作大都由人工完成，也可用抹平機(jī)進(jìn)行抹平，但抹平機(jī)抹平完成后還需要進(jìn)行人工補(bǔ)充。抹平的過程要保持表面的光滑平整，所以抹光作業(yè)過程中要具備較強(qiáng)的責(zé)任意識(shí)和質(zhì)量意識(shí)，避免因盲目追求工期提高抹平速度而降低實(shí)施質(zhì)量[5]。農(nóng)田水利灌渠主要用于農(nóng)田輸水和灌溉，水流的速度相對(duì)較緩，所以在設(shè)計(jì)灌渠混凝土厚度時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行，施工中對(duì)其厚度的掌控需要專人進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，以保證厚度始終控制在合理范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)厚度不合適等情況，要及時(shí)調(diào)整襯砌機(jī)高度，以最大限度地將誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。混凝土襯砌的厚度控制不僅關(guān)系渠道的施工質(zhì)量，還直接影響項(xiàng)目施工成本。

③止水縫的施工處理。在對(duì)梯形混凝土襯砌進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，對(duì)渠道止水縫的設(shè)計(jì)是一個(gè)極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在農(nóng)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(jìn)行嵌縫止水處理。其中，砌石部分用到的材料為瀝青板，在進(jìn)行砌石工序時(shí)通常被置于水渠中。在對(duì)止水縫進(jìn)行施工時(shí)，嵌縫和橡膠止水帶等施工流程要與混凝土澆筑工序同時(shí)開展，交叉施工。

3 結(jié)語

農(nóng)田水利工程的灌渠設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)人員要統(tǒng)籌考慮多方面影響要素，采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，以取得最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果。當(dāng)前，農(nóng)田水利工程灌渠設(shè)計(jì)的新理念、新技術(shù)和新方法層出不窮，設(shè)計(jì)人員要立足灌渠實(shí)際需求不斷學(xué)習(xí)掌握新技術(shù)，始終保持灌渠設(shè)計(jì)的高效優(yōu)化，為農(nóng)業(yè)灌溉生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

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