砼U 型渠道在现代农业节水灌溉中的应用

卢雨生

（光山县龙山水管局，河南 光山465450）

砼U 型渠道是目前公认的具有防渗效果好、 输水能力强、 抗冻胀、节省渠道占地等优点的一种节水灌溉设施[1]，但人工施工非常困难,质量无法保证。 近几年经过水利技术人员多年的实践和推广,砼U型渠道施工水平得到了进一步提高,尤其是砼U 型防渗渠道施工成套机械产业化开发的研究和推广,使砼U 型渠道施工速度快,且砼质量高,适合我国国情,便于推广使用。

1 砼U 型砼渠道的结构特点

砼U 型渠道是反拱结构,抗冻能力强,不易破坏。 U 型渠道渠底圆弧夹角以152-156°为宜,两侧外倾12-14°,渠深与圆弧直径1∶1,砼厚度4-10cm。特殊地区外倾角度可适当调整,如新疆戈壁滩开发灌区,砼U 型渠道外倾角以18℃为宜;青海省海西高寒地区,则需适当增加砼衬砌厚度,以增加抗冻胀能力。

2 砼U 型渠道优点

2.1 砼U 型渠道防渗效果好

砼U 型渠道整体性强、防渗效果好,衬砌的渠道斗以下渠系利用系数在0.99 左右,而未衬砌的土渠利用系数还达不到0.8。农业节水灌溉已引起各级领导和水管部门的重视,从各个方面筹集资金,加大节水工程投资,在灌区建设砼U 型防渗渠道,推广先进的灌溉技术,加强灌区用水管理,提高灌溉用水效率,各级水利部门为农业节水灌溉做出很大努力并收到了良好的效果。如光山县寨河镇自2010 年至2012 年连续三个年度实施砼U 型渠道衬砌完成后,农民浇666.67m2的土地能少出水费5 元,全镇逾133.33hm2的土地每年就能省水费2 万多元,达到“五省两增一减少”的目的,即省水、省时、省劳、省钱、省地，增产、增收，群众用水纠纷少。

2.2 砼U 型渠道输水能力强

砼U 型渠道表面光滑、糙率小、流态好、输水能力强,渠道流速在1.2m/s 左右, 而相同比降的梯形土渠仅为0.6m/s。 梯形土渠糙率值为0.025,砼U 型渠道糙率值为0.013 左右,使流速加快,输水能力增强。如光山县北部寨河镇农田水利项目中灌区采用砼U 型渠道,避免了多泥沙引水渠道淤积问题和因渠道杂草丛生,水流不畅,采用砼U 型渠道后解决了渠道输水的难题。

2.3 砼U 型渠道省工、省料,节省渠道占地

砼U 型渠道流速快,过水断面小。 采用机械施工工效高,速度快,质量好,人均每个工作日可衬砌砼U 型渠道10-20m,完成砼量1.5-2.0m3。砼U 型渠道节省材料,如建设1km D60U 型渠道用砼量96m3,而建设同样过水量的梯形渠道需砼132m3, 建设砼U 型渠道比砼梯形渠道可节约投资1 万元左右,可减少渠道占地0.2hm2以上。 砼U 型渠道使用寿命长, 在河南省北部安阳地区于1999 年建设的砼U 型渠道至今运行良好,无冻胀破坏现象,而同时建设的梯形渠道不到10 年就部分或全部损坏。

3 U 型槽的制作与安装

3.1 U 型槽的制作

一是，制作要求。 根据设计流量确定U 型渠槽断面尺寸。 混凝土配合比、 外加剂合理选择是影响U 型渠槽成型与质量的主要因素,混凝土要采用425 号普通硅酸盐水泥,砼的配合比应满足强度、抗冻、抗渗及和易性要求。 要根据砂浆自身含水量严格控制水灰比,其允许值要控制在0.60-0.65。砼的坍落度控制在1-3 cm。低温季节或天气湿润时,坍落度可适当减小。高温季节或较干燥天气时,坍落度宜适当增大。二是，混凝土拌合。 使用搅拌机拌合,拌合均匀后,先立边挡架,浇筑底部中间部分,再立内模架,安设弧面部分模板,两边同时浇筑,最后立直立段模板直至顶部。三是，养护。为了使混凝土正常硬化和防止其干缩裂缝,应特别注意养护工作。 正常气温下,混凝土浇筑后12 h 左右开始养护,养护时间不少于14 d。

3.2 U 型槽的安装

3.2.1 U 型槽挖填

一是，基础土方挖填。渠槽断面应挖成U 型,土方开挖前要先放开挖线,按开挖线进行开挖,尽量避免超挖。有条件的可采用挖土机、U 型开渠机等机械开挖基槽。 但机械开挖以后,仍要辅以人工进行最后的检查和修整。 二是，渠槽处理。 基础土壤密实度是U 型槽寿命长短重要因素。 有的渠段 渠床土壤较松软,为防止透水、湿陷或不均匀沉陷,开挖时可预留厚20-30cm 的土,衬砌施工前必须进行渠床土层压实处理。压实程度一般要求达到最佳密实度的0.95 左右。过田地段要加渠底垫层,尽量避免渠内水位低于田面水位和渠水倒流现象。

3.2.2 U 型槽安装

一是，浇筑垫层。 在开挖成型的基槽上,浇1 层宽20cm、厚4cm 的细石混凝土作垫层。 垫层厚度要均匀,要经振捣或夯击使其压实。 二是，安装。 在安装过程中,应按设计比降,每隔10m 定1 个控制点,并在控制点安装1 块U 型槽。槽底高程符合比降在此高程的要求。然后从渠首至渠尾逐块进行安装。 每10m 要预留3-4cm 伸缩缝,用沥青或沥青砂浆填充,用小铁抹子压实抹光。 三是，接头缝口处理。 U 型槽接头缝口是整条渠道的薄弱部位,渠槽在运行中出现渗漏或位移现象均发生在接缝上,因此缝口处理是安装关键。 在填缝前,要将缝内土和其他杂物清除干净,并洒水充分湿润,然后用水泥砂浆填满接缝,将其压实后覆盖草帘或草袋洒水养护。 接缝要平整、光滑、无裂缝。

4 U 型渠道管护

管理养护的任务是维护衬砌工程的完整,进行合理地运用,发挥并扩大其效益,延长使用年限,保证行水安全。 同时,要验证原衬砌工程设计、施工的正确性,检验质量的好坏,为以后工作积累经验和资料。渠道在运用中，特别是早期运用，必须按养护段的范围，成立巡渠队,分段包干,昼夜巡查,并做好抢险准备。 在放水前后均应检查衬砌混凝土是否有剥落或裂缝破坏；伸缩缝是否完好；缝下有无淘刷；基础有无沉陷、冻胀和洞穴隐患；渠槽内有无堆积物；有无冲刷、淤积等。放水期间应检查：水流是否平顺、均匀、有无壅水现象;渠槽两岸有无重大变形(如塌岸、裂缝等)情况；填方外坡是否有渗水、浸湿等现象，冬季放水是否有冰凌拥阻现象。 对检查发现的严重病害或险工，应及时寻找原因和组织人力进行修补。 对于安全输水影响不大的问题，可在每年季节性整修中进行，并详细记载整修处理过程的情况。 渠道两岸坡顶平台的截水沟或排水沟、纳水口等防洪设施,应修好并保持畅通，以免暴雨时地面径流灌入或淘空衬砌基础而造成破坏。混凝土衬砌板和伸缩缝的裂缝是衬砌渠道渗漏的主要通道,也是造成衬砌板破坏的主要原因之一。 故对伸缩缝和裂缝的维修养护和处理更要认真对待。 每年利用渠道停水间隙对渠道进行全面检查和整修。

5 砼U 型渠道建设投资与效益分析

砼U 型渠道建设根据各地应用情况调查分析,一条面积133.3hm2地的斗渠，共有斗、农、毛渠道10km 左右,每年灌地约266.7hm2，年引水总量40 万m3，10km 渠道衬砌后需投资20 万元,其中材料费、运输费约15 万元，人工费5 万元。 渠道衬砌后每年减少渗漏水量8 万m3，价值2 万元，不计算增产值,仅省下的水费10 年即可收回工程投资，而砼U 型渠道使用寿命在30 年以上，还能减少渠道占地逾2hm2。 从投资效益上看非常有利，但更重要的是既节省了水，多浇了地，又增加了农民收入，社会效益更大。

6 砼U 型防渗渠道建设的推广

砼U 型渠道是节水灌溉中一项重要防渗工程,是提高现有水利工程的效益,提高渠水利用系数,节约用水时效较快的重要途径。 砼U 型渠道施工技术得到水利部、河南省水利厅和各级水利管理部门领导的支持，并非常重视该项目的研究和推广，并积极筹集资金,对灌区更新改造加大对渠道防渗工程的投入，为减轻灌区农民水费负担，缓解灌区农业灌溉用水矛盾起到显着效益。

［1］李国安,建功.渠道防渗工程技术[M].中国水利水电出版社,1998.

［2］汪志农,灌溉排水工程学[M].中国农业出版社,2000.

［3］吴普特,牛文全,郝宏科.现代高效节水灌溉设施[M].化学工业出版社,2002.