浅析节水灌溉中U型渠道的应用

胡 滨

（陕西华地勘察设计咨询有限公司 陕西 西安 710065）

1 引言

随着农业灌溉用水日趋紧张，缺水会成为制约我国国民经济发展的重要因素。解决区域用水的紧张局面成为当前必须重视的一个问题，与此同时，不少的节水措施被提出并应用于节水，但效果并不明显。在国家的扶持下，不少地区加大了渠道工程建设，用以缓解农业灌溉用水的供需，以提高农业产量。在节水灌溉方面，混凝土U型渠道的防渗性效果好，同时它具有很好的输水能力，不会导致大量水的流失，且修建渠道需要的占地面积小，所以成为了一种比较好的节水灌溉设施。由研究人员得到的数据可知：如果利用连续浇筑混凝土工艺，不但其操作方便,同时修建渠道的施工速度会提升，而且修建的渠道的质量好，有利于在各个地区推广，有利于长时间应用。

2 U型渠道的优点

2.1 输水能力强

由于混凝土U型渠道表面光滑、糙率系数小、流态好，所以其输水能力强，据相关数据可以得到，在相同的外界条件下，U型渠道流速比梯形土渠中的水流速度大。这主要是因为梯形土渠糙率值比混凝土U型渠道糙率值大得多。由于糙率值小，水流在渠道中行进时受到的阻力就小，流速便加快了。同时由于糙率值小，U型渠道输沙的能力也得到了增强。

2.2 U型渠道省工、省料、节省渠道占地

U型渠道的优点是水流的流速快，水流通过的断面面积比较小。随着高科技的发展，修建U型渠道可以利用机械来施工，这主要的原因在于：①利用机械来修建渠道施工效率高；②机械施工相对于民工的修建速度更快，同时质量也比民工修建的要好。U型渠道相对于其他的渠道而言，在一定程度上可以很好地节省材料，如建设1km的U型渠道会比建设同长度的其他渠道造价低30%左右。

2.3 良好的防渗效果

由于U型渠道具有良好的整体性，所以在运输水的时候，具有良好的防渗效果,不会导致大量水的浪费。要达到良好的防渗效果，需要对渠道内部进行衬砌，同时衬砌的另外一个原因在于衬砌后的渠道内表阻止水流运输的力更小，水流的速度更快。中国是一个农业大国，随着水源的不断减少，农业节水灌溉已成为当前国家必须十分注重的一个问题，许多研究人员已经对节水灌溉进行了相应的研究分析。

2.4 结构特点

U型渠道顾名思义其形状好比一个“U”，所以其是反拱结构,。由相关人员的研究数据表明，在修建U型渠道时，如果把渠底圆弧夹角修建为150°左右，两侧外倾的角度为14°，混凝土的厚度大致在4mm～10mm左右时，其渠道会具有更好的运输水的效果。但是上述所说的尺寸，也需要根据不同地方来定，比如有些地方，在修建混凝土U型渠道时，其外倾角采用18°左右时会收到不错的效益。

3 U型渠道的构造

U型渠从形状上可以分为以下几个部分：①底端的圆弧段；②两侧的斜直段；③顶部的水平保护段；④土堤。如图1。

需要注意的是槽壁的厚度应该根据断面的大小、施工方式、混凝土标号以及土压力等而定。

U形渠道的过水面是由输水的要求决定的，它们之间存在如下的关系式：

式中，W——流过渠槽的水流量（m3/s）；

P——过水断面面积（m2）；

R——水力半径（m）；

i——渠槽比降；

C——流速系数；

n——流速的糙率。

壁厚、渠道的型号以及两翼地伸出长度的数据关系如表1所示。

表1 数据关系

4 U型渠道的土方施工步骤与技术要求

4.1 U型渠道的土方施工

在施工中需要注意的是：①要对U型渠道的轴线、边线及高程进行控制，则需要进行放样，放样的目的在于保证渠道的轴线、边线符合建设设计的要求，而且能对开挖高程进行控制；②在进行土方开挖时，要合理地设计渠底高程以及坡度，同时在设计高程和边坡坡度时也要根据当地地质的情况而定；③在对要建设U型渠道进行机械开挖时，为了防止在开挖的时候扰动了设计标高以下的原状土，可以在设计标高上方保留一定厚度的原状土，这些原状土只能由人工来清理；④在对放水口及节制闸进行施工时，必须严格地按照设计图纸上的标注来施工。同时在修建U型板放水口时，需要考虑灌溉的具体要求，根据不同的要求来设计、修建放水口，以便满足不同的排水要求。

4.2 技术要求

在修建U型渠道之前，需要做的工作有：①需要先进行渠网测量，以便找到最好的路线来修建渠道，同时也为了能够相互调水；②进行定线测量。定线测量是修建U型渠道之前很重要的阶段，目的是对要修建的渠道进行定线，即确定那条线路更适合修建渠道。

在修建渠道的过程中，必须严格根据设计来修建，同时需要对修建的部分进行检查和核对，核对的内容有渠道的位置、高程、坡度的大小等。

填方是U型渠道施工的主体工程，对于不同型的U型渠道，土堤高度是不同的，主要是为了避免降雨量大的时候将大量的地下水吸渗于混凝土内，造成冻胀破坏，影响渠道的使用寿命。对渠道进行填方需要注意的几个方面是：①在进行填方前，需要先清除渠道边的杂草等；②要先把基础压实后，再进行分层填土，每填一层土都需要把土压实，同时用于填土的土料中不应该含有杂草、砖瓦块等，应在指定地点取土。

5 U型渠道的防渗

对于不同的施工场地应选择不同的施工方法。如对于砂壤土开槽成型的施工场地，最好是选用机械现浇的方法。采用机械现浇的方法可以使衬砌接缝少，也可以在一定程度上提高渠道的抗冻害能力，同时还使得修建的渠道的密实度增大，减少渠道本身存在的空隙，进而提高渠道的防渗性。

为了提高防渗性，也可以采用预制装配好了的U型渠道，这是因为预制装配式的渠道受气候条件的影响较少，可以在一定程度上减少施工与行水之间的矛盾。

6 U型渠道的防冻措施

为了防止U型渠道在气温降低的时发生纵向冻裂，需要注意的地方是：①防渗渠两侧培土的宽度不能太多，具体的宽度需要根据当地的具体情况来定；②在修建好的渠道的两侧可以修建与地平一样高的防冻沟；③在对防渗渠进行浇制时，可以将防渗渠高度的三分之一高出地面，同时对其进行一定量的培土，这些培土可以对渠道进行一定的保护。

7 结语

本文就U型渠道的构造、结构特点、土方施工步骤与技术要求以及防渗做了比较详细地阐述。U型渠道能够提高现有水利工程的效益，提高渠系水利用系数，达到节约用水的目的,因而在节水灌溉中得到了广泛应用。陕西水利

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