叶云涛

（广东惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州 516000）

在水利设计标准下，实现灌溉效益最大化已经成为水库渠道设计的重点内容，在当前水资源日益紧张的大环境下，基于水利设计标准做好水库渠道设计更具有实际意义。但是在实际上，水库渠道设计并不是一蹴而就的，其中涉及到很多内容，并且不同参数都会对渠道设计的最终质量产生影响，应被重点关注。

1 水利设计标准对水库渠道设计的影响

在水利设计标准下，水库渠道设计有了具体的要求，就是要实现灌溉效益最大化，而这一点主要集中体现在三个方面：①渠道设计应该与预期目标结合在一起，从农业灌溉、生活用水等多个角度进行分析，确保设计方案的合理性[1]。②水库设计应该以当地水利规划为核心，所以水库渠道应该在不影响当地自然生态平衡的基础上合理使用水资源，提高水库本身的环境效益。③水库渠道并不是单一的，而是要与当地的实际情况相结合，例如与当地的防洪体系衔接在一起，确保可以通过渠道设计来有效解决当地洪涝问题[2]。

综上所述，水利设计标准对水渠渠道设计的影响是多方面的，这也决定了在水库渠道设计中必须要充分考虑多方面要素，以便让水库渠道发挥应有的作用。

2 案例简介

某水库位于当地西侧，距县城4.3 km，附近有省道穿越，因此工程对外交通方便。该河流全流域面积336.2 km2，河流长度402.1 km，多年平均径流量17735×104m3。

在水库渠道设计前，相关人员对水库周围的地质条件进行勘察，该水库渠道沿线基础为石基、土基，其中石基主要分布在顺岩层走向与倾向方向的山脚位置，土基主要分布于台地、洼地与成片的耕地位置。地质勘察结果显示，当地主要岩层为砂页岩、白云岩、页岩、泥灰岩等，其中渠道线的60%为硬岩，40%为软岩。

3 水库渠道设计

3.1 渠道线路布置

根据水库设计标准，在该水库渠道设计过程中的渠道线路布置思路为：①尽可能布置在灌区的脊线位置，争取获得最理想的自流灌溉面积；②渠道线路应该尽可能的避开不良地质，来达到保证水流效果、降低造价的目的；③尽量保证渠道线路与河流、公路等正交，这样才能有效控制渠系建筑物长度；④渠道线路设计与当地防洪系统相结合。

因此根据上述思路，该水库在渠道设计中，渠道线路的布置主要是在依靠现有设施的基础上完成的，尤其是在跨越公路时，充分利用了公路桥涵，并且在满足当地农业生产要求的基础上，尽可能的使用了倒虹管来获取更理想的经济效益。

3.2 确定渠道流量

该水库的灌溉面积为0.775×104hm2，根据水利设计标准的相关要求，超过万亩灌溉面积的渠道应该采用连续灌渠道的标准进行设计，并通过增加系数选取要求的方法，确定渠道的加大流量系数。因此在该水利工程中，其最小流量被严格控制在设计水深的70%范围内，所以在具体操作中，需要严格按照水文提供的不同渠道引用流量来确定加大流量、最小流量等，保证渠道流量水平理想。对该水库的不同桩号观测点的流量情况进行统计，相关资料见表1。

表1 渠道流量结果资料表 单位：m3/s

3.3 纵坡与糙率设计

在该水利工程项目中，根据水利设计标准，在渠道横断面设计过程中需要考虑到灌面分布高程的问题，因此在纵坡设计阶段，需要严格按照工程规模来确定走向高程。根据这种要求，本文在灌区渠道设计中，重点关注以下内容：①纵坡尽可能放缓，来达到控制水头损失的目的，并考虑渠尾的灌溉需求；②对于地形坡度相对陡峭的渠段，在纵坡设计中需要做好放陡并控制开挖量。

基于上述要求，并在考虑技术、经济条件的基础上，再加之本水利工程的灌区渠道为清水渠道（清水渠道容易出现冲刷现象）[3]，针对这种情况，在设计阶段将比降控制在理想水平下，考虑工程量做好逐级规划。综合上述考虑，本次工程中的干渠纵坡为1/2000，支渠纵坡为1/1000与1/2000两种规格，均采用混凝土防渗的方法，渠道糙率系数为0.015。

3.4 渠道不冲流速设计

在本项目中，渠道按加大流量设计计算要求，将流速控制在0.915 m/s～1.025 m/s的范围内，且不冲流速设计满足《灌溉与排水工程设计规范》的相关要求。同时根据该设计规范，本次水库渠道设计中的连续渠道最低控制水位根据最小流量标准来确定，且渠道中最小水深应该大于等于设计水深的70%，并根据“最小流量演算渠道的不淤流速”的要求计算。因此基于上述条件，再考虑到本渠道为清水渠道，采用混凝土防渗方法，所以在不冲流速设计中，确定流速大于等于0.5 m/s，且不同渠道的具体流速参数都有具体的要求。

3.5 渠道断面设计

考虑到本水库的灌区特征，再加之上文对渠道具体参数的设计，因此在渠道断面设计中，采用矩形断面的方法，根据水利设计标准的相关内容，对其中的关键参数进行确定。

渠道均匀流量确定：

式中：Q代表渠道的设计流量，m3/s；C代表谢才系数；R代表水力半径，m；i代表渠道纵坡；A代表渠道过水断面面积，m2；n代表渠道的糙率系数，根据上文取值为0.015。

在渠道设计阶段，超高根据《灌溉与排水工程设计规范》的相关内容，在加大流量30%后的水深1/4加上0.2 m得出。

在原材料选择过程中，尽可能保留渠道沿线的地质特征，因此可以使用天然建筑材料。所以在渠道设计阶段，设计人员根据土基段、墙体、底板特征，采用C15毛石砼砌筑方法，并具有一定的防渗效果；在岩基段施工阶段，采用F50W4混凝土（200 mm）衬护，并且在渠道每隔8.0m位置或者基础发生改变的情况下设置一条横向缝。

3.6 渠道陡坡地段处理

在渠道设计中，针对坡度对渠道的影响，若采用传统的渠道设计方法会增加工程量，水流量效果无法得到保证。针对此种情况，结合本水库的地形特征，采取针对性的设计方案：（1）由于本水库的干渠设计确定渠顶宽为0.4 m，在这种规格下若出现陡坡，则渠道外侧无法通行，会增加渠道管理难度。针对此类地形，在渠道设计中采用C25钢筋砼盖板覆盖的方法，不仅能够满足人员通行与后期管理的要求，也能避免坡面物体坠落而破坏渠道的问题。（2）对于土基段渠道设计，若边坡较高，则采用贴坡式M7.5浆砌石挡墙护坡，其坡度要求为0.7～0.75，厚度为35 cm～40 cm，在墙后增设φ50排水孔。

4 结论

在水库渠道设计中，水利设计标准发挥着重要作用，本文案例的渠道设计充分结合项目所处环境，并依照水利设计标准确定了其中的关键内容，达到了提高渠道设计质量的目的。由此可见，在未来水库渠道设计中，需要充分考虑水利设计标准的要求，充分、切实保证水库渠道设计质量。