蒯山

【摘要】随着农业的快速发展以及社会地位的不断提高，小型农田水利工程也对人们的生产生活产生着影响。农田水利渠道的设计与施工是保证农田产量的重要环节之一，合理规划设计农田水利渠道，对提升小型农田水利排、灌渠道功能来说非常重要。小型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，大大提升了灌溉水源利用率。 鉴于此，本文针对小型农田水利工程的渠道设计与施工进行了全面详细的探讨，希望对小型农田水利工程施工发展做出贡献。

【关键词】农田水利；渠道；设计；施工

一、我国小型农田水利渠道设计的基本原则

在进行灌溉渠系规划时，要与土地整理、水、田、林、路的规划相结合，扩大灌溉面积，充分利用现有的水土资源，最大限度地实现社会效益和经济效益的完美结合。小型农田水利渠道的规划布置大多遵循以下基本设计原则：

（1）效益最大化原则。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。我们在对其进行需水量计算时应考虑到该地区在项目施工完成后，土地的利用方向，要考虑到水资源本身的平衡，因此，对该地区进行灌区续建和节水改造是十分必要的。

（2）采用支渠布置的设计原则。要根据具体地形具体问题具体分析，根据实际的地形地貌来设计干、支渠的布置方案。

（3）充分利用地形条件的原则。一般排水管道布置在低处，与其相对应的灌溉渠道应布置在高处，力求做到自流灌溉、排水，建成灌排水分开，采用各自独立的灌排两套系统，遇到局部洼地或高地，可分别采取小片提灌（排）等措施处理，减少交叉建筑物，避免更多良田被占。

二、小型农田水利的渠道设计

（1）渠道纵断面设计与水位高程的确定

渠道纵断面设计应根据灌区地形图，选和等高线平行线以确定其走向，再根据等高线走向、土质情况、灌溉要求、水的流量综合确定纵坡。按纵断面中心线确定各桩点的渠底、渠顶及水位高程，其中渠底高程为水位高程与设计水深之差，渠顶高程为水位高程与渠道水位超高a之和；重点是确定渠道纵断面水位高程为典型点地面高程、灌溉水渠高h、各级渠道的长度和坡降与水头损失之和。在确定好渠道水位高程后，再根据所在灌溉区域的面积与实际情况计算斗渠、支渠与干渠等渠道设计损耗流量与净流量之和，再计算U型槽纵坡降与槽内过水流量，进而确定U型槽空断面规格尺寸。

（2）渠道横断面设计

小型农田渠道横断面设计多选用矩形和U型断面，一般情况下采用均匀流原理计算渠道横断面所用尺寸，即设计流量：

其中A为过水断面面积，i为渠道比降，R为水力半径。设计渠道时应坚持工程量小且投资少的原则，设计最佳水利断面，而渠道比降的选择是否合理直接影响到工程造价高低与控制面积大小，当然也与渠道糙率、边坡系数、稳定渠床宽深及不冲与不淤流速有关。渠道比降是指在坡度均匀的渠段内，两端渠底高差和渠段间距离的比值，其大小取决于渠道土质、泥沙含量和灌区地面的坡度，i越大，则v越大，使A减少，容易冲刷渠床；如i越小，使得v过小，会使渠道淤积，输水能力降低；渠道比降的选择。渠道边坡系数即为边坡水平方向投影长度（用1表示）与垂直方向投影长度（用m表示）比值；m越大则边坡越缓，越小则边坡越陡值要，m为零时渠道断面为矩形；因此m值要根据渠床土壤地质与渠道深度来确定。渠道断面的宽深比的选择既要满足渠道水力最优断面宽深比：

为保证渠床稳定，渠道流速应满足不冲、不淤。要求：

其中vcd为不冲流速，vcs为不淤流速。岩石地段渠道可采用矩形断面设计，土基渠道则用梯形断面。若为土渠边坡，应根据土壤性质决定渠道断面形状，其中土质坚硬边坡可陡，土质松软边坡可缓。

三、小型农田水利渠道的施工

（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。

（2）U型槽的施工安装

首先，根据设计文件提供的测量成果进行施工放线，然后进行土方的开挖和回填，回填到堤顶高程后再用挖掘机进行基槽的开挖，挖掘机开挖时预留一定的保护层，最后精确放线，人工修整成型。U型槽的运输主要采用人工配合机械装卸，拖拉机运输并小心存放至已开挖好的施工渠段。由于U形槽由曲面组成，构件较薄，以致于装卸运输过程中受力不均匀，容易造成构件的断裂和损坏，因此，尤其要注意减少搬运过程中的构件损耗。

其次，混凝土U型槽安装前，在检查完沟槽开挖的成型断面后，按设计高程从下游向上游铺砌。在施工完好的基槽面上，在基槽一侧每隔20m设置高程控制桩，两桩之间应带有控制线，以控制U型渠的平面与侧边，将砼U型槽置于基槽后，再以控制线为基准，水平尺横向校正平面，以校正砼U型渠侧面，经检查符合要求后在两侧实施回填土固定，其接头处还须留设30mm宽的缝隙，按此铺设一段时间后，待U型槽沉降稳定后再校正，之后用水泥砂浆勾缝至灌实，抹平。勾缝后加强养护，专人负责，保持湿润。

再次，U型槽铺设应紧贴于垫层上，自下游使接头面向上游按正确的轴线和坡度铺设，铺设过程中要保持槽体受力均匀，内壁齐平、平顺，当坡度较大时可取跌坎过渡；还要尽可能使轴线取直，在相邻U型槽间预留1.5-2.0cm宽度以备勾缝，对于U型槽，可采用套接水泥砂浆填塞接缝时，以保证其稳固而不漏水。对于放水口及节制闸应按设计图纸进行施工，严格控制好放水口高程以满足排灌需要。最后的压顶施工可采用砖砌、浆砌、现浇砼等压顶形式，按设计尺寸要求进行施工，以保证其稳固，注意砖砌压顶应进行水泥砂浆处理。

最后，在养护时在U型槽基槽底严格按照设计高程开挖，两侧沟槽開挖略宽于结构尺寸10-15cm，U型槽安装后两侧同时对称分层回填，严格控制分层厚度，采用自制木夯人工夯实。砂浆面上覆盖湿草帘，在养护过程中勤洒水，保持砂浆面湿润状态。

四、结语

综上所述，针对我国众多的小型农田水利渠道工程来说， 我国农田灌溉的水利渠道设计与施工问题，是保证我国农田水利工程效益的基础与前提，合理、科学的农田水利渠道工程规划与设计，以及其施工规范性与有效性的保证，对于提高农田水利灌溉效益有着积极的现实意义。此外，混凝土U型水利渠道在我国农业水利建设中有着较大的发展空间，对于我国小型农田水利渠道的施工质量有着良好的保证作用，从而对我国农业经济的发展起着良好的作用。