小型农田水利工程中的渠道设计研究

郭绪训

（湖南省安化县水务局（梅城水利管理站） 湖南安化 413500）

小型农田水利工程中的渠道设计研究

郭绪训

（湖南省安化县水务局（梅城水利管理站） 湖南安化 413500）

农田水利渠道的设计，关系着当地的农田灌溉面积、水资源的损耗等问题，对于农田水利渠道的设计必须结合实际情况，以保障充足灌溉水量为前提，尽可能减少占田面积和不必要的水资源浪费。基于此，本文探讨了小型农田水利工程中的渠道工程设计问题，以供参考。

小型农田水利；渠道；设计

1 引言

合理、科学的农田灌溉水利渠道工程规划与设计，是保证农田水利工程效益与农田作业顺利的重要基础与前提。但是，就我国目前的许多小型农田水利渠道工程而言，其设计与施工往往受到许多因素的限制，因此要从水利渠道工程的规划设计方面入手，寻找其制约因素，从而保证工程的施工质量。

2 小型农田水利工程渠道设计

2.1 内涵和原理

在农村的水利工程建设中，往往会采用小型的农田水利模式，例如小型水库、蓄水池、机电井以及抽水站等工程，这些小型农田水利工程的主要作用在于蓄水、输水、配水、取水和排水等，从而为农田的灌溉用水和排水提供支持。在开展全面的小型农田水利工程渠道设计工作的过程中，必须针对工程实际情况采取全面的考察措施，以明确工程的实际效用要求，通过对当地环境条件的综合考虑，做好设计前期综合调查，结合农田、水利合理设计，实现农业生产的社会与经济效益。

2.2 设计原则研究

（1）需要遵循因地制宜的原则，对工程所在的地形条件进行充分利用。比如针对地势较高的地方，就需要进行灌溉渠道的布置。而针对地势较低的地方，就要进行排水沟的布置，以确保渠道排水顺畅的同时，实现自流灌溉。

（2）渠道设计需要尊重干支结合的原则。完成地形、地质、灌溉控制面积、过水量和渠道结构形式等因素的充分考量后，需要合理设计干渠和支渠的布置方案，并且确保方案的经济性和可行性。

（3）经济效益原则，在设计农田水利渠道时，应当尽量促进单位水量的灌溉面积，并实现最大化，以降低对水资源的浪费，达到提高农田灌溉经济效益的目的。

（4）在设计农田水利工程时，还需要遵循生态原则，结合当地的地质环境实际情况，掌握水资源分布规律、农田分布状况等，从而在有效利用地表和地下水资源的基础上，保证蓄水、引水和排水的相互协调，最大化水资源的利用率。

（5）耕地保护原则，是要求尽量避免使用过多填地，尤其是在建设水利工程中转地方、蓄水地方时，必须保证所制定的设计方案科学合理，能够在符合技术要求的同时满足经济条件，以适应当地的农田生产规律。

3 小型农田水利工程设计要点

3.1 渠道设计材料选择

在设计渠道的过程中，材料选择将直接决定渠道设计质量。所以，需要选择质量高且价格优的材料，以确保渠道的性能。渠道工程的使用环境复杂，季节因素对渠道材料也会产生较多的影响，所以应该选择抗老化和具有良好耐久性的材料。为了防止热胀冷缩给材料造成的破坏，需要选择接缝少和安装便利的材料，降低渠道渗漏。此外，应该选择经济性良好的材料，以防止渠道建设消耗过多的成本。

3.2 流量设计

对于农田水利渠道流量的设计，主要是针对渠道实际的水流量、渠道输水损失，以及农田灌水损失流量等各个方面流量损失总和的计算，即灌溉渠道设计灌水率的确定。在设计的过程中，设计方案必然会受到各方面因素的影响，因而设计方案需结合实际情况，考察农田地理位置及周边环境，并相应做出科学调整。

3.3 渠道跌水设计

渠道跌水设计的目的是解决地面高差对渠道的冲击，在设计的过程中，需要确保挖坑均匀。具体来讲，就是使活挖渠道过深，并且使填方渠道减少，从而确保渠道底部与地面齐平，避免挖方和填方施工量过大，有效降低渠道施工成本。在选择设计线路时，需要适当进行线路高差的提高，并且实现线路的垂直分割，从而降低水从高处留下对渠道产生的破坏。

3.4 渠底比降设计

在渠道设计中，渠底比降是重要的设计参数。针对未经过衬砌的渠道，应该尽量降低比降。针对混凝土衬砌渠道，则可以适当增大比降。而比降的增大，将导致铁水个数和跌水落差降低，所以在进行渠底比降设计时，应该事先做好深入调查和分析，并且通过一次性设计解决所有问题。为达成这一目的，还要从全局角度思考，进行渠底比降的合理设计，从而使渠道工程获得良好的经济效益和社会效益。

3.5 渠道横、纵断面的设计

对于渠道横、纵断面的设计，往往需要根据渠道平面图中，各个不同位置的实际高程，并将高程线标注于纵面图上。结合水源具体位置、上级渠道全部水位高程、地面坡降和各分水点不同需求，依据不同的比降，即可确定正常水位线，并根据水深情况的不同标出最低水位线，最终确定加大水位线和堤顶高程线。渠道之间节制闸的修筑非常重要，需要预先估算水流过建筑物时的消耗和损失。

4 小型农田水利项目渠道设计实例分析

小型渠道的设计一般都是U型槽（见图1），改造陈旧的土渠，大力向村民推广新的渠道，使新的设计理念能够得到发展，而且使新的渠道与农业发展相适应。某农村小型农村水利项目始建于20世纪60、70年代左右，由于启建时间较早，这导致渠道出现渗漏以及堵塞情况，导致渠道的排水效果下降。现通过U型槽渠道对现有渠道进行改造。

图1 U型槽断面示意图

4.1 预制混凝土U型槽渠道

（1）对其进行预制，就此需选择通过国家认证的机械设备开展混凝土U型槽渠道的预制工作。本工程基于综合考虑，选择的是LZYB-1型号的混凝土U型槽渠道成型设备，该设备也是U型槽渠道预制方面常用的设备，这是由于通过该设备开展U型槽渠道的预制工作，可以降低资金的投入，同时其工作流程也较为简单，所以受到越来越多制作人员的青睐、认可。

（2）选择U型槽渠道的大小规格，基于混凝土配合比实验现将混凝土配比确定为：混凝土强度为C20，将卵石的粒径控制在10～25mm之间，选择着32.5级别的普通硅酸盐，水泥、卵石以及砂的配比为1.045：2.06：1.55。因为本项目所在区域的骨料级配达不到相关设计规定，因此应当将粉煤灰以及早强减水剂加入进骨料中；在混凝土U型槽渠道的养护方面，应当在U型槽预制结束之后的24h开展养护与作业，主要需对U型槽进行保湿以及防冻处理，从而使得U型槽却倒的强度满足相关设计规定，同时使U型槽却倒的表面可保持光滑、平直。

4.2 U型槽渠道断面规格设计

在U型槽断面设计规格进行确定时，一定要基于该小型农田水利项目的实际情况以及具体面积开展设计工作，也就是直接把各个不同渠道，比如斗渠、干渠以及支渠等在施工结束之后投入使用时，其可能会承担的流量科学计算出来，从而得到净流量以及耗损流量数值，并以流量数值为基础来确定U型槽渠道的具体尺寸大小。

4.3 渠道断宽深壁的选择

在渠道断宽深壁选择时，应满足水利最优的断面宽深比：

式中：m为渠道垂直方向的投影长度，是渠道边坡系数的决定因素，与边坡系数成反比例关系，同时，为保证渠床的稳定，渠道流速Vd应满足：Vcd

4.4 混凝土U型槽渠道的安装

为了确保混凝土U型槽渠道的安装质量，应当在沟槽开挖作业之后，对其成型断面进行检查，之后需以设计高程为基础，从下游开始向上游铺砌，之后需在基槽面上设置若干个高程控制桩，并将各个高程控制桩之间的距离控制在20m左右，并在两桩之间设置控制，从而使得U型渠的平面以及侧边得到有效控制，之后需在基槽内安放混凝土U型槽置，并基于控制线，通过水平尺工具对横向平面进行校正，之后需对混凝土U型渠侧面进行校正，在确保U型渠的放置位置达标之后，需由U型渠两侧开始进行回填土作业，通过回填土固定住U型渠。对于土U型槽渠道的接头部位需要留设大约30mm左右的缝隙，等到U型槽以及得到稳定沉降之后，通过水泥砂浆材料对缝隙进行勾缝、灌实。

4.5 混凝土U型槽的铺设

在铺设U型槽的过程中，需确保其能够紧贴于垫层上，同时由下游开始确保接头能够面向上游，并根据正确的轴线以及坡度开展U型槽渠道的铺设作业。在铺设阶段应当使U型槽槽体可以受力均匀，同时U型槽内壁可以保持齐平、平顺状态，如果坡度较大则可通过跌坎过渡。另外还应当保证轴线取直，并要求相邻U型槽之间能够预留大约1.5～2.0cm的宽度，并在之后对其进行勾缝。如果可通过套接水泥砂浆处理U型槽之间的接缝时，应当之其出现漏水情况，并保证其稳固效果。在设置节制闸以及放水口时，应当对放水口高程进行合理的控制，从而使得农田的排灌需要得到满足。可通过现浇混凝土、砖砌以及浆砌等手段来开展压顶作业。

5 结语

小型农田水利渠道设计，是提高农业经济的基础，对于农田水利工程发挥自身实际效用而言，具有重要意义。因此，合理设计小型农田水利工程渠道，能够为农田灌溉、排水等创造良好条件，保证相关工作得以顺利开展，最终提高农业生产的经济效益和社会效益。

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[3]朱兴华.基于灌区混凝土防渗渠道设计及完善措施的分析[J].中国水运月刊，2014，14（1）：232～233.

S277

A

1004-7344（2016）21-0131-02

2016-6-12

郭绪训（1975-），男，助理工程师，大专，主要从事水利工作。