装配式钢筋混凝土U型渠节水计量灌溉技术应用

贾国华

（聊城市水利局，山东聊城 252061）

“十二五”时期，国家将不断加大农村水利基础设施建设资金投入力度。小型农田水利工程建设已入快速发展轨道，这也给大力发展农田节水灌溉技术带来了机遇。但由于长期以来形成的灌溉习惯与田间灌溉工程设施不完善、管理粗放等原因，灌溉水利用率仅为0.5～0.6。地面灌溉等同于大水漫灌，这种灌溉方式造成水资源浪费严重，还影响农作物的产量，使土壤板结、沼泽化和盐碱化。

为彻底改变项目区当前落后的灌溉方式，发展节水灌溉，解决因渠道布局混乱农机进地困难、排水不便的问题。在冠县小型农田水利重点县 2010年度项目实施的末级渠系改造工程中，研究把水、田、渠、路作为系统工程规划布置，在田块内平行于田畦方向，根据地块具体情况，设置间距 100～200m的农渠。农渠渠首设置分流量水设施，农渠上按 80～100m间距设置分水池，可套接软管，形成小畦灌溉模式。

经测算，装配式钢筋混凝土U型渠节水计量灌溉模式比漫灌法可节水 40%～60%,而且灌水均匀度在85%以上。

1 项目概况

项目区位于聊城市位山灌区冠县东北部，东邻位山三干渠，倪屯输水支渠在项目区中心穿过，南面的和寨渠为该项目区的排水支渠，构成项目区的排灌渠系。该项目控制面积 3.02万亩，涉及柳林镇15个村庄，1.83万人。实施的末级渠系中斗、农渠均采用装配式钢筋混凝土U型渠，其中斗渠为UD60、总长度16.2km，农渠为UD35、总长度32.64km。

配套建筑物包括：混凝土斗渠进水闸 10座，农渠进水闸80座，农渠放水池 648座，斗渠穿路倒虹吸54座，混凝土斗渠量水槽10座、农渠量水槽80座等。

2 装配式钢筋混凝土U型渠优点

装配式钢筋混凝土U型渠是工厂化生产的混凝土预制构件，按照型号和承载力大小科学配筋，使用U型钢模浇筑，规格统一，单节长度均为3m。

2.1 节约土地

以相同 UD60型渠道断面为例，按渠道建设标准，渠肩宽压沿0.5m，边坡比按1:1.5计算，土堤护坡渠道，每米占地宽度为3.7m。而装配式钢筋混凝土U型渠无需护坡，占地宽度只有0.7m。因此，占地仅为一般渠道的 1/5。综合因填土开挖形成的农沟，每万亩渠道可节约占地约为 5 hm2，节约土地效果明显。

2.2 流量增大

装配式钢筋混凝土U型渠采用钢制模具，使用镇东床振捣，渠道表面光滑，混凝土强度高，糙率可达到0.013。而一般混凝土渠道糙率为0.016～0.018之间。根据渠道流量计算公式，横断面按明渠均匀流公式推算：

式中：Q——渠道设计流量（m3/s）；

A——渠道过水断面面积(m2)；

R——水力半径（m）；

i——渠道比降；

C——谢才系数。

在A、R、i一定的情况下，糙率n =0.013时,流量为n =0.018时的近1.4倍。

表1 装配式钢筋混凝土U型渠和一般混凝土渠道流量对比表

2.3 质量可靠

装配式钢筋混凝土U型渠工厂化生产，流水作业，施工保障措施规范，可确保产品质量，混凝土强度还可根据设计要求改变。

2.4 施工简单

因施工占地少，对农耕影响小，农民易接受。并且消除了沟槽开挖、回填、护坡、混凝土压沿等工序，工序简单，速度快，支墩浇筑完成后，日进速度可达400 m。

2.5 美化环境

装配式钢筋混凝土 U型渠建设的渠道外观新颖、美观、顺直，既是农田水利设施，又可起到改善环境，营造景观的效果。

3 田间渠池管灌溉网布置

根据项目具体情况，综合分析项目区水源位置、田块形状、地势走向、现有排水设施、道路、林带等因素，确定田间渠池管灌溉工程布置方案。主要采用支渠、斗渠、农渠与其配套建筑物及道路、农沟组合的模式。

这种模式方便农机进田耕作，同时也减少了配套建筑物建设。另外，装配式钢筋混凝土U型渠有利于农田排涝。

图1 田间渠池管灌溉网布置

3.1 钢筋混凝土U型渠与输水管布置

根据该项目区总体设计斗渠选用 UD60型（可控制面积 100～120hm2），斗渠的间距尺寸结合实际可400～800 m之间选择。农渠采用UD35型（控制面积13.3～16.7 hm2），农渠的间距尺寸结合实际可100～200 m之间选择。

一般情况下软管输水50 m，水头损失0.19 m，输水100 m，输水损失0.38 m。根据渠道设计水面线与田地间高度应大于损失值的要求进行调整。农渠按间距80～100 m设双向分水池，两侧设双向软管接头，用软管与其连接进行灌溉。

3.2 配套建筑物

斗渠中设置承插口管式渡槽、农渠进水闸及分流量水设施。农渠上设置农渠双向分水池，间距在80～100 m之间，可根据田块平整情况和土壤透水性的强弱进行适当调整，但最大间距不超过100 m。

4 钢筋混凝土U型渠节水灌溉技术应用效果

（1）节水效果明显。灌溉输水管道封闭试运行，采用分水池与软管连接进行灌溉，将大田块灌溉变为小田块灌溉，亩次灌水为35～40 m3/亩，灌溉水利用率提高1倍多。

（2）农耕困难破解。灌区末级渠系工程采用路沟渠模式，农渠垂直于道路，农机进田可避免跨越渠道，进入方便，提高了工作效率，也减小了工程的损毁机率。

（3）水量控制科学。在斗、农渠入口设置测水量水设施，管理人员能准确控制引、配水量，提高了灌溉水利用系数和单位水量农作物的产量，节水效果明显，对减轻土壤侵蚀和淤积也有积极作用。

（4）灌溉成本降低。通过测水设施可实现按量征收水费，公平合理，管理方便，减少了因水费引起的群众矛盾。同时也使农民的节约用水意识显著增强，实现了节约成本和节水灌溉双丰收。

（5）环境影响甚小。装配式钢筋混凝土 U型渠无需填土护坡，占用耕地较传统实体渠道减少约为80%。施工时无挖土填筑，对耕地保护效果明显。施工现场土方量小，扬尘影响不大，废渣产生量少，对环境基本无影响。

5 效益分析

（1）增产效益。工程运行后，项目区变成了旱涝保丰稳产田，按每亩增产粮食（两季）75kg估计，年可增收158元，按农田水费分摊系数0.6计算，年效益95元。

（2）节水效益。节水灌溉项目实施以前，该项目区农业灌溉费用每亩 25～45元，全年一般实施4次灌溉，即两次春灌、一次初夏灌和一次秋灌，平均按3次计算，每亩地灌溉总费用达75～135元。项目实施后，水可自流到田间，水价按照政府核定价格0.24元/ m3，灌水定额按高值50 m3/亩，每亩每年 36元。前后对比按均值计算，每亩可节约费用69元。

（3）水资源效益。冠县柳林镇末级渠系节水改造项目共实施面积 2013.3hm2，按照节水灌水定额高值亩次50 m3（实施节水灌溉前亩次用水90 m3），每年灌溉3次，项目区年可节约水资源360万m3，每亩每年可节约水费25元，。

（4）节约土地效益。装配式钢筋 U型渠无需填土护坡，对照一般混凝土渠道，按护坡高度0.6m，边坡1:1.5，每亩渠道按4m计算，可节约24m2,每亩产值按1600元计算，可产生效益58元/亩。

经综合经济效益分析，装配式钢筋混凝土U型渠节水灌溉项目区土地，年可增加经济效益247元/亩。

6 结 语

装配式钢筋混凝土U型渠利用支墩架设，适应地形变化能力强，外型美观实用，管理方便，实用寿命长。在田块内设农渠及双向分水池与管道连接，实现小畦灌溉，达到节水灌溉目的，同时解决了渠道与农机作业和排水的多重矛盾。渠道分水口设置量水设施，实现公平收费，提高了管理水平，增强了农民节水意识。装配式钢筋混凝土U型渠节水灌溉技术，综合效益明显，为减轻灌区农民水费负担,缓解灌区农业灌溉用水矛盾作用极大。

[1]节水灌溉工程技术规范.GB/T50363-2006 北京:中国计划出版社,2006.8-9

[2]大型灌区技术改造.SL418-2008 北京:中国水利水电出版社,2008,11-12

[3]吕宁江,杜贞栋,李其光等.山东省小型农田水利工程建设技术手册.郑州:黄河水利出版社,2010.62-64