《硅谷》杂志：浅谈农田水利工程的灌渠设计 |
| 2013-08-26 10:54 作者：冯学慧 来源：腾讯科技 HV： 编辑： 【搜索试试】
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农田水利建设是农业水利体系的重要内容，是实施农业可持续发展的关键，健全的农田水利建设体系和完善的管理措施，将很大程度上缓解自然灾害给人民群众生活带来的不便，减少农业生产的损失。对农田水利工程之灌渠的设计进行探讨。
农田水利建设是农业水利体系的重要内容，也是农业水利体系各级水利网络中最直接惠泽百姓，并和老百姓生活、农村的经济发展息息相关，农业水利工程对存蓄降雨、调剂用水、保障和促进农业生产有着至关重要的作用。下面就小型农田水利工程的灌渠设计进行讲解。
1农田水利灌溉工程存在问题
农田灌溉技术目前，漫灌方式是农村进行农田灌溉的主要方式。漫灌就是从水源处开挖渠道，水源通过渠道向农田中流入，如果渠道较长，输送渠道为土质渠道，在水资源短缺的今天，这样会造出加大的浪费，原本水资源就比较缺乏，从节约的角度来讲，漫灌这种方式最好少用，可以以农作物的生长分为多个阶段，分别采用管灌、喷灌、微喷灌以及滴灌技术。管灌技术是指换掉明渠输水灌溉，来采用管道进行灌溉的一种技术，从水源取水后，在压力的作用下，经过管道将水引到农田中。这种方式的灌溉出水口流量大，管道不会发生堵塞，减少水资源的浪费，成本也较低，比较容易让农民接受，更重要的是这种灌溉技术适合干旱的农田。
喷灌技术是一种先进的灌溉方式，目前已经广泛应用在农田、公园、城市广场等上，它是当今世界上最主要的节水灌溉技术之一。喷灌技术就是利用喷头等专用设备把有压水喷洒到空中，形成水滴落到地农作物表面的一种方法。滴灌技术是指用专门的管道系统和设备将低压水送到灌溉地段并缓慢地滴到作物根部土壤中的一种灌溉方式。滴灌具有较强的节水、节肥、省工优势。这种技术能够有效的提高农产品的质量，但是这种方式容易引起堵塞。微喷灌技术是一种局部灌溉技术，它取了喷灌、滴灌技术的长处，补其自己的短处，这种灌溉技术更加节水。微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤，微喷头包括固定或和旋转式，水流柔和是它的特点，对农作物不会造成太大的损害，但是这种灌溉方式需要较大的成本。
2下面就小型农田水利工程的灌渠设计进行讲解
设计渠道，首先要确定渠道引水流量，然后进行渠道的断面设计，包括横断面设计和纵断面设计。接着画断面图，计算工程量，打概算，最后就是写初设报告。
2.1渠道引水流量的确定
渠道引水流量是灌区农田灌溉净流量和渠道损失流量的总和。它与河源水量大小、灌区内部的水源条件、灌区作物种类、种植面积、农田土质、灌水定额、灌区气候、渠道长短等因素有关。渠道引水量的计算：应根据作物的灌溉制度及所控制的灌溉面积，按照同一时期不同作物同时用水量最多的情况计算，其计算公式如下：
Q=灌水定额（立方米/亩）×亩数灌溉天数×一昼夜的秒数（86400）×渠有效利用系数
渠系有效利用系数，是考虑渠道的渗漏和蒸发损失等因数的一个系数，一般干渠可采用0.5～0.7；支渠采用0.6～0.8；渠道衬砌时可提高到0.8～0.9。
2.2渠道设计
2.2.1渠道水位高程的确定
渠道的水位高程，是根据灌区内地面参考点的高程和各级渠道的沿渠水头损失确定的。沿渠水头损失包括渠道比降损失和通过渠道建筑物的水头损失。
2.2.2渠道横断面设计
渠道引水量确定后，即可进行渠道断面设计。渠道断面采用的尺寸在流量一定时，它与流速、比降等因素有关。
1）渠道比降及渠道流速
渠道比降取决于渠道土质、水流泥沙含量和灌区地面的坡度。渠道比降大，则流速大，通过一定流量所需的断面小，节省土石方量，水头跌落快，渠系控制的灌溉面积减少，容易冲刷渠床；如渠道比降过缓，流速过小，又会使渠道淤积，渠道输水能力降低。一般渠道采用的比降范围如下：干支渠：1/500～1/2500；斗渠：1/200～1/1500；引渠：按地形和流量确定。渠道流速应小于渠道的最大允许不冲流速和大于允许不淤流速，以保证渠床稳定。最小允许流速（即不淤流速），可根据渠道水流中泥沙的性质按下式计算：。V为最小不淤流速（米/秒）；R为水力半径；C为根据渠道泥沙性质而决定的一个系数，可从表1中查出：
2）渠道边坡
渠道通过岩石地段时，断面可采用矩形，建在土基上的渠道多采用梯形断面。渠道的边坡一般用1：m表示，1表示斜坡的垂直距离，m表示斜坡的水平距离叫边坡系数。m越大边坡越缓，m越小边坡越陡，渠道断面为矩形时m等于零。土渠边坡应根据土壤性质决定。土质坚硬边坡可陡（m小），土质松软边坡可缓（m大）。
3）渠道超高
为保证行水安全，渠堤顶应高出渠道最高水位一个高度△H，叫做渠道的超高。它与渠道级别、流量有关。
4）渠堤顶宽
渠堤顶宽应按照渠岸高度及流量大小而定，如堤顶不结合道路，堤顶宽可按下表选用。如渠堤与道路结合，道路一侧的堤顶宽，应按交通要求修筑。汽车路面宽度可采用5米；田间干道可采用1.5～2.0米
2.3防渗水渠的梯形衬砌设计施工
现在防渗渠道的设计多以梯形衬砌为主，梯形衬砌已成为农田水利建设中的一个最重要的部分。
2.3.1砂砾垫层施工
渠道粘性土斜墙填筑完成后，采用挖掘机进行粗削坡，人工进行精修处理，处理时按照设计高程挂线、整平。坡面修整完成后，验收合格后进行砂砾垫层施工。砂砾料摊铺完成后，用反铲进行粗削坡，然后人工进行精修坡。坡面修整完成后，采用平板振动夯对坡面进行压实。压实过程中人工对出现的坑洼及时找平。
2.3.2复合土工膜铺设
1）施工程序
土工合成材料的施工程序为：平整坡（底）面-复合土工膜铺设—混凝土浇筑。
2）平整度和厚度的控制
平整度的控制是进行衬砌过程中最难的部分，在用混凝土衬砌完成的二十分钟后要进行抹光作业，这部分工作多数由人工来完成，也有用抹平机地蚝抹平的，但抹平机抹平完成后还需要进行人工抹平，抹平的过程中要保持表面的光滑平整，所以抹光作业过程中要有较高的责任心，不能因着急赶工期而要求抹光的速度。农田水利渠道主要用于农田的灌溉，水流的速度相对较缓，所以在对渠道混凝土厚度的设计时要根据实际需要进行，在施工中对其厚度的掌控需要专人进行实时测量，以保证厚度在标准范围内，如果发现厚度过高或过低等情况时需及时对衬砌机高度进行调整，以使误差控制要标准范围内，混凝土衬砌的厚度控制不仅关系到渠道的施工质量，还直接影响着项目施工的成本。
3）止水缝的施工处理
在对梯形混凝土衬砌进行设计施工时，对于渠道止水缝的设计是一个至关重要的环节，在水渠建设工程上，止水缝采用651型的橡胶止水带、沥青板和聚氯乙烯胶泥进行嵌缝止水处理。其中，砌石部分所用到的材料为沥青板，它在进行砌石工序时被放置到水渠中。在对止水缝进行施工时，嵌缝和橡胶止水带等施工工序要与混凝土浇筑这一工序同时并且交叉施工。
3结语
在灌渠的设计中，渠道引水流量的确定，渠道横断面设计，渠道水位高程的确定，渠道超高，渠堤顶宽，防渗水渠的梯形衬砌设计施工都是很重要的。这些关系到灌溉效益、工程造价等问题，所以一定要深入现场，充分了解原始资料，才能更好的设计出农田水利工程的灌渠。
作者简介：
冯学慧，女，大学，水利高级工程师，宁夏中卫市海原县水务局，研究方向：水利。 |
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