小型灌区农田水利渠道设计与施工分析

施以恒

（东至县水利局，安徽 池州 247200）

1 研究背景概述

作为农业大国，当前我国重点研究的一项重要课题就是如何利用新材料、新技术提高农业灌溉水平，推动我国农业发展迈向更高层次。水利渠道是农田灌区的重要组成部分，是影响农业灌溉效率的决定性因素，同时在一定程度上影响农田排涝效果。但是调查研究表明，当前我国灌区农田水利渠道建设情况却不够理想，存在较大的完善与提升空间。传统的水利渠道在设计上缺乏合理性，工程质量整体偏低，导致农业灌溉效益受到严重影响。在这种情况下，将从设计与施工两个环节入手，探讨我国小型灌区农田水利渠道的建设发展新途径[1]。

东至县位于八百里皖江南岸之首，跨长江平原区与皖南山区。境内山峦迭起，河系发达，丘陵、岗地、平原与湖泊交错分布，地形东高西低，全县现有中型水库1座、小 （1）型水库26座，小 （2） 型水库177座，小型灌区数量众多，现阶段已被大规模推广应用的灌溉渠道断面形式有：U型断面、矩形断面、梯形断面，通过对比分析可知，矩形混凝土防渗渠道具有断面规则、适用范围广、施工工艺简单、工期短、渠道渗漏少、使用年限长、便于管理等优点，广泛应用于农田水利基本建设之中，尤其适用于山区、耕地资源较紧缺的地区。主要研究矩形混凝土防渗渠道，为设计与施工提供理论支持[1]。

2 矩形混凝土渠道设计分析

2.1 设计原则

合理性、适宜性是渠道断面设计的重要前提。在开展渠道断面设计前，要对灌区农田流量情况进行实际考察，并通过合理计算确定所需满足的阈值。在完成目标灌溉面积测定前，针对当时当地的用水量情况进行持续调查，明确相应的灌溉用水系数，进而确定渠道断面设计相关参数，计算出相对准确的渠道实际流量。为保证渠道断面设计的适用性，要加强现场地质勘察工作力度，设计人员应充分考虑渠道承载压力，采取有效措施确保满足现场施工要求。

2.2 渠道流量推算

渠道的输水工作方式，分为续灌和轮灌两种，一般小型灌区采用轮灌方式。

根据《灌溉与排水工程设计规范》 （GB 50288—2018）可知，轮灌渠道的设计流量可按以下公式计算确定：

式中：Qn——轮灌渠道设计流量（m3/s）；N——渠道的轮灌组数；qs——设计灌水率；An——渠道轮灌组平均灌溉面积（ 100 hm2）；ηn——轮灌渠道至田间灌溉水利用系数。

2.3 渠道横断面设计

由于灌溉渠道实际计算过程中缺乏统一的流量计算公式，需要借助相应的水利系统标准构建一个相对规范、稳定的工程体系，为不同区域的农田水利渠道设计提供相应的纲领式指导。为保证渠道断面设计的适用性，要加强现场地质勘察工作力度，设计人员应充分考虑渠道承载压力，采取有效措施确保满足现场施工要求。

因此，灌溉渠道可以按照明渠均匀流进行设计[2]。

根据《小型水利手册》渠道横断面计算公式，

（1） 计算渠道水深：

式中：h——渠道水深 （m）；a—— 一般采用0.67；Q——渠道流量 （m3/s）；计算后h加0.15 m即为渠道内净高度。

（2） 计算宽深比：

式中：B——渠道宽深比；N——常数，一般采用0.28；

（3） 计算渠道宽度：

3 矩形混凝土渠道施工重要工序管控分析

3.1 施工准备

一是施工布置。在防渗渠道工程正式施工之前，前往工地现场展开详细调查，基于工地现状进行前期的施工布置，确保施工方案及施工组织设计的适应性。基于施工组织设计进行料场、设备机具的选择及水电线路布置，以此确保施工顺利开展。二是渠道放样。基于设计图纸将渠道中心控制线定出，可采用经纬仪作为设备仪器，每隔二十米设置一个中心桩，采用钢尺进行距离的测定与控制。对于各个桩点的高程则可运用水准仪测量，基于设计点与实测点高差开展填挖作业，并做好找平工作，确保其达到图纸的设计要求。对于渠道中心控制线要使用经纬仪进行复测，对于各个设计点的高程要使用水准仪复测。三是夯实基地。通常而言渠道多选在田间地头等位置布设，该地区由于土质松软，因此需要先将其中淤泥、树根等杂物清理干净在进行夯实，及时处理其中的墓穴及暗洞。使用蛙式打夯机作为夯实设备，并做好模板支护工作，合理控制土壤的含水量及压实度[3]。

3.2 模板安装固定

现浇混凝土渠道采用四面立模 （两边渠墙的内外侧），渠底渠墙一次浇筑成型。其模板采用木模板，需表面光洁平整，接缝密合。因渠墙和底板要求整体浇筑，现场多采用钢制焊架来固定模板。钢架的布设间距直接影响模板安装是否牢固，混凝土浇筑振捣时的侧向力会对模板产生扰动产生位移，为确保渠道外形尺寸顺直美观，平整度高，减少漏浆，应尽可能多的布置固定钢架。

3.3 混凝土运输

小型灌区渠道施工因受到交通条件的限制，一般都选择柴油三轮车从搅拌站运至现场，人工送料入仓。现场运输期间，要避免混凝土出现分离、初凝、严重泌水等问题，若运输距离较远，要在施工现场进行再次拌和，确保拌和均匀后才能使用。

3.4 混凝土浇筑

采取先打底、后打帮的方法开展混凝土浇筑施工，先在渠底浇筑混凝土，这部分混凝土初凝前需浇筑渠帮混凝土，与此同时做好振捣工作。若渠帮混凝土浇筑在渠底混凝土初凝后进行，在浇筑过程中就会扰动渠底混凝土导致其结构损坏。若因施工组织不当或技术限制无法连续浇筑混凝土，一旦混凝土浇筑间歇时间超出规范要求，先前浇筑的混凝土就会出现凝结，后续浇筑的混凝土则会对之前浇筑的混凝土造成破坏，此时需要结合实际情况将施工缝留出，并采用沥青麻丝作为材料填充其间。

3.5 混凝土养护

一般混凝土浇筑完成12～18 h后要及时养护，若施工过程中天气较为干燥、炎热，需要提前对混凝土进行养护。可以在混凝土表面覆盖再生布、草帘等进行遮挡，然后及时洒水养护，实际养护时间要保持在14天以上，在气候干燥、炎热的时间段，混凝土养护要保持在28天以上，如果混凝土浇筑的温度小于5 ℃，在现场浇筑完成后，要在浇筑面用草帘 （或麻袋） 遮盖保温[4]。

4 结语

作为农业系统的重要组成部分，小型灌区农田水利渠道建设直接影响到粮食生产。因此必须以严谨认真的态度开展小型灌区农田水利渠道的设计与施工工作，认真做好前期实地考察工作，设计出科学合理的水利渠道建设方案。在此基础上采取新技术、新手段、新工艺、新设备进行施工，确保小型灌区农田水利渠道建设施工质量，以此实现农业发展与农民增收。