灌区渠道衬砌方案选择及断面设计

2019-09-01孙克俭

农村经济与科技 2019年5期

关键词：防渗

孙克俭

[摘要]灌区农业综合开发是国家支持农业发展的重要手段，是巩固和加强农业基础地位、提高农业综合生产能力的有效措施。灌区渠道衬砌要综合考虑防渗材料、设计型式、防渗效果、工程造价及便于管理等因素，选择渠道衬砌型式，通过合理设计纵横断面，满足百姓用水要求。

[关键词]梯型渠道;灌区;衬砌;防渗;断面设计

[中图分类号]S27[文献标识码]A

1 前言

渠道是灌区农田灌溉的主要输水方式。传统的土渠输水渗漏损失大，据测算，灌区渠系渗漏损失约占灌区输水量的50%～60%，是灌溉水损失的主要方面。因此，大力发展渠道防渗技术，减少渠道输水损失，是缓解灌区水资源短缺的重要途径，是发展节水农业不可缺少的技术措施。渠系防渗不仅可以显著地提高渠系水利用系数，减少渠水渗漏，节约大量灌溉用水，而且可以保持渠道过水断面边坡稳定，提高渠道输水安全保证率，提高渠道抗冲能力，增加输水能力，缩短灌水周期。此外渠道防渗还有利于防止渠道边坡滑动，减少渠道淤积，防止杂草丛生，节约维修费用，降低灌溉成本等附加效益。

2 灌区干支渠渠道衬砌型式选择

根据工程实际状况，干支渠渠道衬砌防渗有以下几种方式：梯型渠道膜料防渗、梯型渠道砼护坡防渗、管道工程、矩形渠道设计。

第一种方案：梯型渠道膜料防渗。采用宽幅聚乙烯复合土工膜作为膜料防渗层，上面铺50cm厚粘土层，由于渠基为土基，故不设过渡层，膜料防渗体采用埋铺式。该方案优点是防渗能力强，质轻，运输方便;缺点是占地较多，且允许流速较小。

第二种方案：梯型渠道砼护坡防渗。采用现浇C20素混凝土或者预制C20混凝土空心板作为防渗体，拟定底板、边坡衬砌厚度，下铺设砂垫层找平基础面。该方案优点是防渗，抗冲性能好，耐久性强、适应性强。

第三种方案：管道工程。配水管材及其规格，应根据设计内径、设计内水压力、敷设方式、外部荷载、地形、地质、施工和材料供应等条件综合考虑，结合当地已建供水工程的情况，配水管材可以采用PE管、钢管、砼管，管道埋于地面以下70cm，不占用耕地，但由于灌区干渠流量较大，采用管道时所需管径较大，成本较高且灌区现状均有现状明渠，适用性较低。

根据上面所述方案，通过表1分析比较，最终确定衬砌型式。

（1）三种方案相比较，混凝土衬砌防渗方案较膜料防渗方案投资略高，但混凝土衬砌防渗经久耐用。管道工程投资最高，经济性较差。（2）混凝土衬砌防渗运行管理方便，运行费用低。管道运行管理更方便，但维修较困难。（3）混凝土衬砌防渗输水速度快，缩短了灌水周期，提高了灌溉效益。（4）混凝土衬砌防渗糙率系数小，可提高渠道的输水能力，减小渠道的断面尺寸。综合比较考虑确定选用梯型渠道C20砼护坡。

3 渠道断面设计

3.1 干支渠渠道纵坡及边坡确定

渠底比降的选择是否合理，关系到渠道输水能力、自流分水水位、渠道的稳定和工程造价等问题。根据渠道沿线的地面坡度、下级渠道进水口的水位要求、渠床糙率、设计流量大小等因素综合选取最优渠底比降。

渠道内边坡系数主要根据土体稳定条件，土质的特性而确定。由于设计大多是对现有灌区进行续建与改造，干支渠均已是成型渠道，渠道的纵坡受现有渠系建筑物的限制，不宜做大的改变，故渠道纵坡主要是以原设计纵坡为主，局部可作适当调整，渠道边坡均依据实际情况不得陡于为1：1.5。

3.2 梯型渠道横断面设计

根据《灌溉排水工程设计规范（GB50288-2018）》，渠道横断面设计应满足渠边坡稳定和冲淤平衡，有足够的输水能力，并结合上下游水面衔接，工程造价合理。

计算采用设计流量按均匀流公式计算，公式如下：

式中：W-过水断面面积，m2;

R-水力半径，m; I-纵坡比降;

C-谢才系数;N-渠道糙率系数，砼渠取0.017。

渠道横断面依据设计流量、水力条件和经济实用等因素推出其渠深、开口宽，渠道名称、断面形式及具体尺寸。

3.3 渠道岸顶超高与岸顶宽度