浅谈小型农田水利渠道工程设计

张其生

【摘 要】农田水利工程的设计整个过程中具有举足轻重的作用，所以科学地设计和合理地进行施工是保证农田灌溉顺利进行的一个根本保障。文章结合工程实例对农田水利渠道工程的设计及施工进行了探讨。

【关键词】农田水利；灌溉渠；设计

1.引言

随着社会经济的快速发展，如何利用新技术、新材料使我国农业经济提升一个新的台阶，是我国目前着力研究发展的重要课题之一。而对于农田来说，其中的水利渠道是至关重要的组成部分，它不仅能够保证农业灌溉能够最为科学、合理，而且对于排涝等都有着相当积极的意义。然而目前的农田水利渠道建设情况却不容乐观，一些年久失修、设计布置不合理的传统水利渠道仍然占了我国农田水利渠道的绝大多数。因此我们应从设计入手，将科学、合理的水利渠道施工应用于我国农田之中。

2.农田水利渠道设计原则

在进行灌溉渠系规划时，要把当地的国土整治，水、田、林、路的规划密切结合，同时还要考虑其他用水部门如发电、人畜饮水的需要，全面安排，统筹兼顾，做到科学合理，便于管理，充分利用水土资源，扩大灌溉面积，最大限度地实现经济效益和社会效益的完美结合。其规划布置一般应遵循下述基本原则：

（1）灌溉渠道在设计时要保证灌溉用水的单位水量能够实现最大效益，也就是说要提高单位水量的灌溉面积与灌溉效果。

（2）灌溉渠道要与防洪、除涝、排渍、航运、水电以及城市的工业生产、居民生活用水相结合，符合城市发展的要求，使干旱和洪涝灾害能够得到综合治理。

（3）灌溉渠道设计要在保持灌溉区域水资源平衡的基础上，对灌溉效益进行分析，然后选定合适的灌溉渠道设计方案。

（4）对灌区的水资源进行开发利用要符合灌区所在流域的水利规划方案，并且要以满足灌区的生态环境保护为原则，以当地的实际状况为基准，对灌区的地表水和地下水进行综合利用；同时蓄水、引水和排水相结合，渠道，沟渠，水塘、水库等多个储水措施以及其他合理的方式进行联合利用，对灌区所拥有的水资源进行充分利用，提高水的利用率，扩大灌溉面积。

3.水利渠道设计的主要内容

流量为灌溉渠道设计中的一项重要因素。因此，对灌溉渠道的流量进行准确计算和求解对整个灌溉渠道设计具有重要意义。通过对灌溉渠道设计规范的深入研究以及实践经验的总结，我们可以了解到，灌溉渠道设计中流量的计算主要按照以下公式进行：

Q=QI+Q2

Q1=p·A

在公式中，我们假定灌溉渠道设计中的流量为O，单位为（m31D，假定渠道输水损失和灌区灌水损失的流量为Q.，单位为（m ），假定渠道在输送水的过程中的流量损失为Q：，单位与Q.相同，P为灌溉渠道设计灌水率，单位为[m/（s·hm2）1，灌溉渠道所能控制的净灌溉面积为A，单位为（hm ）。然后我们可以知道，灌溉渠道的设计流量等于未计渠道输水损

失、田间灌水损失的流量与输水过程中渠道流量损失之和，即Q=0 +Q ，而Q。则等于灌溉渠道设计的灌水率与灌溉渠道所能够控制的净灌溉面积之和，即Q。=p+A。

通过对灌溉渠道的渗水损失计算，我们了解到灌溉渠道在实施后，通过对其渗水量的观测，可以求得灌溉渠道所产生的渗水损失。但是，在灌溉渠道的设计阶段，我们通常都是根据实践经验总结出的公式进行该项指标的计算。计算公式如下：灌溉渠道在灌溉过程中所损失的流量：（灌溉渠道每公里灌水的流量损失/1000）·灌溉渠道的总长度，其中灌溉渠道每公里灌水损失流量的单位为（L/（s·km），而灌溉渠道的长度单位为米。

然而，在实际应用中，会有很多因素对灌溉渠道的设计产生影响，需要进行相应的调整。例如，如果临时需要扩大灌溉面积，或者遭遇严重干旱时，所设计出的灌溉渠道要能够保证大流量的水能够安全通过，所以，在灌溉渠道的设计过程中，就要对流量的求解进行考虑，并适当的考虑加大流量。根据灌溉渠道的设计经验和规范，加大灌溉渠道的设计流量要以原始流量设计为基础，并以灌区的气候、地质状况为基准，来选取一个适当的流量加大系数，进而保证灌溉渠道的稳定性。

此外，灌溉渠道还是连接水源地与灌区的重要枢纽，对能够进入灌溉区域中的水量具有重要影响。所以，我们在保证灌区所需水量能够通过灌溉渠道的同时，还应保证灌溉渠道的运行质量能够有较大程度的提高。一般来说，对灌溉渠道的运行质量进行等级评定所产生的综合指标就是渠系水利用系数与渠道的水利用系数等。因此，在进行灌溉渠道设计时，要充分保证灌溉渠道的施工质量，运用科学、合理的管理方法对灌溉渠道进行管理与利用，提高灌溉渠道的运行水平是保证灌溉渠道能够充分发挥其作用的关键。

4.农田水利渠道设计在实际中的应用实例分析

某地区小型农田水利工程建设于1968年6月，受制于建设时的技术与经济条件，其建设标准较低，多数为土渠且年代久远，严重存在渗漏、倒塌、淤塞等问题，其水源可利用系数仅0.3 至0.5。因此对于水利渠道进行合理裁弯，使得渠线保持平顺是小型农田水利渠道设计的原则。

4.1 U 型槽断面规格设计

应以工程项目所在灌溉区域的实际情况、灌溉面积为依据，将斗渠、支渠、干渠等渠道的设计流量计算出来，即损耗流量与净流量之和。而后根据所得到的设计流量值对U型槽内空断面尺寸进一步确定，而直接决定内空断面尺寸的则是U 型槽内的纵坡降与槽内过水流量，最后就能够计算出合理的U型槽断面规格。U型槽相关构件参数，即表1。

U 型槽渠道构件输水能力及参数1/1000 n=0.014

4.2 小型农田水利渠道施工

4.2.1 混凝土预制U 型槽

U型槽应用于小型农田水利渠道施工的第一步，便是预制混凝土U型槽，预制所使用的机械设备应是经国家认证的构件成型设备，较为常见的就是型号为LZYB- 1 的成型设备。该设备制作流程简单、成本投入低，在混凝土U型槽的预制上有着极大的优势。而常用的U型槽规格则包括四种，分别是UD60、UD50、UD40 以及UD30，每条U型槽0.5 米长，3.5 至4 厘米的壁厚。其次便是实施混凝土配比的试验。以小型农田水利渠道设计的标准与要求、技术水平以及水泥砂石料为依据，进行该工程的混凝土配比试验。最后采取的混凝土配比为：C20 强度等级，普通硅酸盐32.5 级水泥，卵石、砂、水泥比为2.06∶1.55∶1，0.45 至0.5 的水灰比，2.5 至3.5 的中粗砂细度，10 至25 毫米的卵石粒径。由于工程所在地的骨料级配不能符合设计的标准要求，故适当在其中掺入早强减水剂与粉煤灰。然后就是对预制U型槽的养护工作，在其生产24 小时后对其进行养护，特别要注意的是防冻与保湿过程，除了其强度应达到设计标准之外，还应保证其表面光滑平直，无麻面蜂窝与变形问题。

4.2.2 U 型槽的施工安装

（1）基础挖填

应先放样开挖线于开挖土方之前，然后以开挖线为基准实施开挖作业，防止超挖现象出现。在进行填土横直时则应注意其顶面的平整度，进而使U型基槽挖掘的准确性得以保证。完成挖填土方后，人工抬运制成的U型槽于土渠中以作样板之用，其放置间距为20 米，并以这些样块作为基准，在两个断面之间拉线自上而下对基槽断面进行修整。一般情况下，土槽的上口宽相较于普通构件要宽约2 厘米。

（2）U型槽的安装

完成基槽的开挖成型后，将C15 强度等级的细石混凝土浇于槽内，其厚度为5 厘米，宽则为U型槽半径的一半，以作垫层之用，要保证所浇垫层的厚度均匀。在安装过程中，按所设计的比降，间隔5 至10 米便设置控制点一个，同时将一块U型槽安装于控制点处，其槽底高程应符合设计要求。随后便自下游向上游的U型槽安装施工，U型槽相邻间隙应留有20 毫米的宽度，以留作勾缝之用。本工程勾缝流程为，1∶2.5 的水泥砂浆先进行涂刷，再使用1∶2 的泥浆对勾缝进行抹光、压平、填满处理。除此之外，建议每间隔5 米设置沥青麻丝伸缩缝。

（3）回填土

U型槽顶部与侧墙的回填土施工之前应进行微调，并保证回填后夯实。回填的泥土必须紧密，严禁出现大石、树根与杂草。应保证侧墙填土的宽度超过30 厘米，侧墙顶的填土超出5 至10 厘米。

（4）混凝土现浇压顶

U型槽的使用寿命取决于混凝土压顶的质量，通常情况下使用的施工技术为现浇压顶技术，这样就能够将U型槽稳定性的问题进行解决。本工程混凝土现浇压顶所使用的是预制混凝土空心压条，强度等级为C20，其尺寸为孔径60 毫米，断面120×120 毫米。

5.结语

综上所述，农田水利渠道的设计与施工是保证水利工程灌溉效益的重要环节之一，合理规划设计水利渠道并根据设计方案付诸施工，对于提升灌溉水源利用率来说是非常重要的。为了保证农田灌溉的安全和顺利进行，相关人员一定要保证设计和施工过程的重要环节，为我国的农业建设提供更好的条件和基础。

参考文献：

[1] 何少艺.农田水利学[M].北京：中国水利水电出版社，2010（12）.

[2] 俞先法，俞先伟，梁民阳.灌溉渠道设计中有关问题的探讨[M].浙江水利科技，2002.