小型灌区渠道U型渠设计探讨

■王继红 ■郧西县水利水电勘测设计院，湖北 十堰 442600

农田水利工程是保证农业高效生产的重要保障，对我国农业发展具有重大的影响意义，水利渠道的建设质量对是水利工程好坏的直接体现。但是当前我国实际的水利工程设计与施工工程，很大部分还处于土渠形式阶段，极易出现阻塞、倒塌等现象，所以在水利渠道的建设过程中，水利渠道的设计是非常关键的环节，为了保证水利工程能在起到很好的农作物灌溉作用的同时，还能保证完成洪涝期的排涝作用，水利工程建设的完善是极其重要的。

1 小型灌区农田水利渠道设计

1.1 工程简介

本文以某县城的小型灌区农田水利渠道建设为研究案例，对该小型灌区农田水利渠道的设计施工进行详细的探讨分析。该水利工程由于建设时间久远，建设与上世纪七十年代左右，当时的建设水平有限，对工程建设的要求标准不高，但是沿用至今，已经完全不能满足当前的农田灌溉需求，由于该水利工程的建设处于土渠的阶段，所以存在大量的倒塌、渗漏以及淤塞的现象。探测到其水源利用系数仅在0.4左右，这不仅造成了水利资源的浪费，还对农作物经济效益造成直接的损失。

1.2 农田水利渠道设计规划

小型灌区农田水利工程的建设，必为了保证农田水利渠道能够最大限度满足农田灌溉用水，必须要按照水利渠道的建设施工方案来进行工程的建设规划，让水利渠道不管是在经济性指标方面还是技术性指标方面，都能最大限度的达到工程设计要求。另外，为了使水利渠道能够呈现出平顺的渠线状态，对水利渠道进行裁弯处理则是非常有必要的工序。另外只工程施工之前，要根据工程的实际情况来进行U型槽的规格设计。其中该水利工程的面积、实况等方面的具体数据则是工程施工的依据，另外为了保证对耗损水流量以及净流量两方面数据的掌握，要对工程中的干渠、斗渠以及支渠等渠道在施工完成之后，所能承载的流量进行设计。然后对流量数据进行计算，再根据该数值来进行U型槽的具体尺寸的确定，以及以该数值对U型槽中所存在的具体水流量进行确定，以保证U型槽断面能够充分满足工程各项标准要求。

2 小型水利渠道的设计方法

2.1 确定渠道水位高程

这一环节就要以灌溉区域内的地面高度作为水位高程确定的参考点，并根据沿途渠道的水流损失来进行水位高程的确定。

2.2 渠道纵、横断面的设计

在进行渠道纵、横断面的设计时，先进行纵、横断面的测量，对纵、横断面进行测量，对渠道沿途的整体起伏情况进行全面了解，以便进行渠道的设计以及施工。在进行水利渠道纵、横断面的测量时，要根据渠道沿线的水准线，将渠线按照与相邻两端水准线能够组成附和水准线的标准分成小段，要注意附和水准线的长度要保持在2千米以内。从渠道水准线的首段开始逐一测量，其高程闭合差不应大于±40L■2mm(L为附和路线总长，以km计算)。要注意此处的闭合差是不用调整的，如果超出了范围值，则要进行重新测量，另外测量的标尺到水准仪的测量距离应该在150米之内。在测量好渠道的纵、横断面后，就要渠道水流量进行观测，在流量一定时，渠道地板的比降、水流速度将会影响到渠道断面尺寸的设计，而影响到渠道流量的因素有水流中的含沙量、渠道内的土质以及渠道面的坡度。其中，当渠道的比降较小的时候，其水流速度就会减小，此时的渠道断面就应该设计得较大，避免因为泥沙的沉积，致使渠道堵塞。反之亦然。所以，在进行渠道纵、横断面的设计时不仅要通过渠道水流量、高度来进行其顶宽的确定，还需要对渠道侧墙进行稳定计算，满足重负荷的压力对渠道侧墙的影响。

3 小型灌区农田水利渠道U型槽设计

目前在灌溉渠道的断面设计、施工进行过程中，主要选择的是U型的渠道断面形式作为渠道的最终断面形式，并在实际的应用中取得了良好的效果，结合实际经验，对这种施工形式的注意事项进行探讨。薄板U型槽断面示意图如图所示。

薄板U型槽断面示意图

3.1 U型槽的预制设计

小型罐区农田水利渠道设计中的重点就是U型槽的预制。预制U型槽所使用的机械设备，其构件必须是通过国家认证成型的设备，该工程的U型槽即是用混凝土预制而成。在当前的水利工程中，由于要考虑到设备的投入成本和制作流程的工艺复杂度，所以在混凝土U型槽的预制中比较常用的成型设备就是型号为LZYB—1的设备。一般来讲，常用的U型槽有UD40、UD50以及UD60规格的，其U型槽的壁厚要求在3cm—4cm之间，每条U型槽的长度要求在0.5m左右。然后对混凝土的配比设计，其混凝土中的水泥、鹅卵石、砂子比例为2:4.7:3.6。水灰比在0.47左右，卵石粒径在20mm左右，砂子细度是3左右的中粗砂。其混凝土强度配比等级是:C20，采用的水泥是33级的普通硅盐酸。然后再在混凝土中加入粉煤灰和早强减水剂，以保证骨料级配达到设计标准。

3.2 U型槽的安装设计

(1)U型渠基础挖填。在挖填之前先放样，然后开挖，在开挖过程中一定要避免出现超挖现象。然后在进行填土的过程中，要保证填土的平整性，平整性是保证U型槽安装精准度的前提。另外，为了保证基槽自身断面能在一个精确的设计数值范围之内，将制造好的U型槽，准确放置在土槽中，以作样板用，各样板之间的间距最少要保证在21m之上，以作为一个标准的基准线，只有保证基准线的精准，才能保证土槽断面能在一个较为精准的范围之内。

(2)U型槽的安装。在进行安装设计时，要注意保证所浇垫层的厚度均匀，以达到较好的垫层作用。然后按照设计比降，每间隔7m左右就设置一个控制点，按照设计要求，将U型槽自下而上安装在控制点处，在U型槽的安装过程中要注意槽底的高度必须满足设计标准要求。

(3)回填夯实施工。为了保证回填后，U型槽的夯实，应该对U型槽侧面墙与顶部在回填土之前进行轻微的调整，其回填土不能有大石、杂草或者树根，要保证回填土的紧密。

4 总结

综上所述，通过对该工程的农田水利渠道的设计施工研究，在我国的小型灌区农田水利渠道中应用U型槽这一施工技术，有着重要的影响价值。U型槽在农田水利工程中的作用不仅仅能够切实减少水利工程的施工成本，还能大大缩短工程施工工期，也有效降低了农田水源的损失率，提高了水源利用率，同时该技术的应用还大大改善了施工外部环境。

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