U型渠道在农田水利工程建设中的应用探讨

摘要：在当前现代农业发展背景下，农田水利工程在提高农业生产效率以及保障粮食安全方面发挥重要的作用。而U型渠道作为一种高效节水灌溉方式，在农田水利工程得到广泛认同以及应用。基于此，本文研究中将首先对U型渠道技术优势以及建设应用原则进行阐述，在此基础上，本文将针对U型渠道在农田水利工程中应用要点以及质量控制措施进行深入探究。

关键词：U型渠道；农田水利工程；建设

农田水利是农业发展的重要基础，其核心在于对水资源进行合理利用与管理，以充分满足作物生长需要。传统农田灌溉渠道主要以土质或混凝土结构为主，在实际应用中存在渗漏严重、维护成本高、灌溉效率低等问题。在当前水资源短缺问题日益严峻背景下，寻找兼具节水性以及高效性的灌溉渠道具有重要现实意义。而U型渠道以其独特的结构设计，可有效减少水资源渗漏以及蒸发损失，并切实提高灌溉水利用率，由此其在农田水利工程建设中受到广泛关注。U型渠道横截面呈U型，该设计可显著减少水流阻力并提高流速，同时受其内壁光滑影响，还可有效降低水资源在流动过程中的摩擦损失。此外，U型渠道施工材料以及工艺多样，可充分根据不同地区的地质条件以及经济条件选择合适的材料以及施工方法。在实际应用中，U型渠道不仅可显著提高灌溉水利用率，还可最大限度地减少土地占用，进而提高土地的综合利用率。

1 U型渠道技术优势

在当前科技进步速度不断提升以及时代发展浪潮下，我国农业生产领域正积极融入前沿灌溉技术创新，而U型渠道作为一股新兴力量，其较传统灌溉渠道而言，展现多方面优势[1]。由此本文研究中将从如下六个关键方面对其进行深入剖析：

第一，节水效能显著。为积极响应国家节水型社会建设号召，U型渠道在实际设计与建设过程中通过其独特设计，有效实现对所用建材进行精简以及大幅减少灌溉过程中水资源浪费的目的，进而有效降低农业生产成本，对带动农民增收、促进农业绿色发展具有重要现实意义。

第二，运行稳定可靠。相较于传统渠道易发生的堵塞问题，U型渠道在实际应用中依托于坚固耐用的结构设计，显著降低使用中的维护频率，并有效保障灌溉系统持续稳定运行，最大限度地避免灌溉中断对农业生产造成的不利影响，进而显著提升农业生产效率以及稳定性。

第三，灌溉覆盖全面。针对农田灌溉多样化需求，U型渠道在实际应用中展现出高度灵活性以及适应性，在科学的布局带动下，构建出完善的灌溉网络，有效实现对农田区域进行全覆盖灌溉，切实保障所有耕地均可获得适时适量的水分滋养，为作物成长提供必要保障[2]。

第四，耐久寿命长久。考虑到农业生产长期性以及对灌溉设施耐久性的高要求，U型混凝土渠道以其优异的材质选择以及结构设计，可有效对水流冲刷及恶劣环境侵蚀进行抵御，进而显著延长使用寿命，切实降低维修成本投入，为农业生产持续稳定提供坚实保障。

第五，力学性能优越。U型渠道在实际设计中采用的反拱形方案，此不仅可显著增强渠道底部稳定性，同时还可大幅减小侧压力作用，进而显著提升其抗冻胀能力。即便在极端气候条件下，也可有效保持结构稳固性，最大限度地减少因冻胀引起的渠道损坏，切实保障灌溉系统的安全稳定运行。

第六，防渗性能卓越。混凝土材料本身即具备良好的防渗特性，而在U型混凝土渠道在实际建设过程中，可依托精细的施工工艺以及防护措施，切实强化其防渗能力。此可最大限度地减少灌溉过程中的水分渗漏，切实提高水资源利用效率，为农业生产可持续发展奠定坚实基础[3]。

2 U型渠道设计建设原则

2.1 现实原则

农田水利工程建设本质应归属于复杂而系统的任务，尤其是在引入U型渠道等新型灌溉技术时，需要设计人员以及建设人员深刻把握施工区域现实条件多样性以及复杂性特征。在具体规划以及建设过程中，不仅需深入了解建设地区农田具体布局、土壤类型、作物种类及生长周期等基本情况，同时还需深入分析施工区域水资源分布、气候特点以及历史灌溉效率等因素。通过将U型渠道应用与当地农田实际充分结合，对设计方案进行优化，以实现最大限度地提升单位水资源利用效率，显著增强农田灌溉精准性以及有效性，进而有效确保农田水利工程可充分发挥其促进农业生产、保障粮食安全的积极作用。

2.2 生态保护原则

农田水利工程建设的根本目标在于切实提升农作物抗旱能力，保障农业生产稳定性以及可持续性。由此在实际推进U型渠道建设过程中，必须充分坚持生态保护以及农田建设和谐共生原则。此即要求U型渠道在实际规划布局中，需充分考量如何减少对农田面积的占用，避免对耕作层土壤造成破坏，同时采取科学有效的措施保护周边生态环境，最大限度地防止灌溉过程中产生水土流失、盐碱化等问题[4]。此外，在具体施工建设过程中还需注意避免U型渠道施工对农作物生长周期干扰，切实保障农业生产连续性以及稳定性，此即实现农田水利工程建设与自然环境和谐共存的基本要求。

2.3 因地制宜原则

考虑到我国农业生产存在显著广泛性以及多样性特征、地域间自然条件存在显著差异影响，农田水利工程在实际开展U型渠道建设应用中应避免一刀切，而应充分遵循因地制宜、精准施策原则。此举要求设计人员以及建设人员充分依据不同地区水资源状况、地形地貌、土壤类型及农业生产需求等实际情况，制定差异化建设方案。通过深入分析当地具体问题，如水资源短缺、地形复杂、土壤贫瘠等，合理采用针对性的技术措施以及管理手段，切实保障U型渠道布局合理、运行高效，充分落实“一地一策”原则，从而充分发挥农田水利工程综合效益，切实推动当地农业生产持续健康发展。

3 U型渠道在农田水利工程中建设应用要点

3.1 U型渠道设计要点

在农田水利工程中，U型渠道设计不仅会对灌溉效率造成影响，同时还直接影响农田水利工程经济性以及可持续性[5]。由此，在实际开展U型渠道设计中需充分遵循精细化管理原则，对不同灌溉区域自然条件以及灌溉需求进行深入剖析。

首先，设计人员在实际工作中需开展详细的地形勘测工作，具体内容主要包括坡度、土壤结构等，切实保障设计方案可充分因地制宜，最大限度减少地形对渠道布局的限制。同时，设计人员还可采用先进的地理信息系统（GIS）技术为设计工作提供辅助，切实保障渠道走向科学合理，同时也可有效避免未来频繁维护的需求。

其次，在具体设计过程中，应重点强调直线布局设计科学性，以切实缩短水流路径、降低材料消耗和施工成本，同时还需灵活应对地形挑战，通过小弧度转弯或增设辅助设施来突破障碍，切实保障渠道整体顺畅性以及高效性。

最后，设计人员在实际工作中还需通过多方案比选与模拟分析，对渠道设计进行持续优化，切实保障

U型渠道可在提高水流速度、降低能耗同时，有效抵御水流冲刷，以保障渠道结构安全性以及稳定性。

3.2 U型槽预制要点

U型槽作为渠道关键构件，其预制质量直接对渠道整体性能造成影响。由此在预制阶段中，应充分根据设计流量对U型槽的断面尺寸进行精确计算，切实保障水流流量与渠道截面面积相匹配，以此实现水资源高效利用目标[6]。

首先，在具体开展U型槽预制过程中，还需选用高质量原材料，如425号普通硅酸盐水泥，并充分依据工程要求对混凝土配合比进行灵活调整，添加适量外加剂以增强混凝土抗冻、抗渗及强度性能。

其次，设计人员在实际工作中应对混凝土的水灰比进行严格控制，切实保障其维持在0.60～0.65，以保证混凝土和易性以及硬化后的强度。同时，还需对预制模具进行严格筛选以及测试，保障其强度、刚度及稳定性充分满足设计要求，在具体开展U型槽安装时还需保障对位精准性，以避免混凝土浇筑过程中发生位移或变形情况。

最后，在混凝土振捣作业中，施工单位可采用高效的插入式振捣器，切实保障振捣均匀且充分，以最大限度地提高混凝土密实度以及强度。在完成浇筑作业后，应及时涂抹脱模剂，为后期脱模处理提供便利条件支持。此外，具体施工中还需重视混凝土养护工作，通过覆盖保湿、控制环境温度等措施，切实保障养护时间在2周以上，以实现混凝土强度的持续提升，延长U型槽使用寿命。

3.3 挖掘作业要点

在完成U型渠道方案设计后，即可开展后续挖掘作业。此环节直接对渠道整体稳固性以及后续功能实现造成影响。在具体挖掘过程中，施工人员需严格遵循设计图纸，对各项参数进行深入分析，切实保障所有挖掘流程均精确无误，以保障U型渠道性能表现达到最优状态。具体而言，挖掘作业在实际开展中可划分为挖方与填方两大阶段内容，具体施工过程中需针对具体作业内容进行精心规划，切实避免单一区域内挖填面积失衡，以最大限度地维护渠道基础均衡稳定。此外，施工单位在实际工作中应积极强化施工监督与管理力度，切实保障施工流程符合标准要求，切实推动施工作业流程安全高效推进。在中心线放样阶段，应重点关注弯道顶点及每隔500 m处的固定点埋设，施工人员可沿渠道依照20 m间隔精确设置中心桩或墩，以此为施工提供精准导向。在高程放样作业流程时，则应根据既定水准点以及设计高程细致标记，对作业偏差进行严格控制，切实保障U型渠道建设成果可精准体现设计初衷，发挥其应有的效益[7]。

3.4 垫层石铺设作业要点

垫层石铺设是保障渠道基础稳固的关键环节，其粒径、材质以及含泥量均应严格遵循设计要求以及施工规范。具体作业中，施工单位应保障垫层石粒径控制在5～60 mm，以保障石质坚硬无裂缝，含泥量则应严格控制在5%以下，以保证垫层密实度以及耐久性。在垫层石铺设作业正式开始前，施工单位需首先对堤岸土方进行彻底整平处理，随后通过溜槽或其他高效手段确保垫层石可精准铺设至指定位置，以此有效防止浮土、杂物混入，切实保障垫层纯净。在具体铺设作业开展过程中，施工单位还应加强对控制垫层石均匀性以及平整度的重视程度，以此为后续渠道建设奠定坚实基础。

3.5 U型槽衬砌作业要点

U型槽衬砌工作同样会对U型渠道整体施工质量造成影响，由此施工单位在实际作业中可利用农用小型运输机械等辅助工具开展精确拉运。在具体运输过程中，U型槽应采取竖直放置方式，并在车厢内铺设适量麦草等缓冲材料，避免因振动或碰撞导致U型槽遭受损坏。在具体衬砌开始前，应对周边衬砌缝面进行彻底清洁，以保障砌筑面平整笔直，为后续勾缝作业提供有利条件支持。在勾缝作业中，需对缝内杂质进行彻底清理，切实保障灌缝厚度满足设计标准要求。随后，施工单位应采用细粒混凝土开展灌缝作业，并通过捣实、压平及抹光等工序，确保缝面光滑平整，并将其高度控制在板面2～3 mm以下，缝宽则应精准控制在5 cm左右。

4 确保U型渠道在农田水利工程中有效应用的措施

4.1 强调生态环境保护的迫切性

在推进农田水利工程建设中，优化水资源配置是当前各领域高度关注的核心议题，由此在实际开展U型渠道工程建设中，应从源头层面遏制水资源浪费。考虑到我国水资源日益严峻现状，提升水资源利用效率以及节约水平不仅是当务之急，同时也是保障国家水资源可持续利用的重要战略。在U型渠道具体设计过程中，设计团队应充分结合施工区域现阶段水资源分布实况，并进行深入分析，切实保障供水系统兼具科学性以及合理性，在此基础上对水资源进行精准配置，最大限度地减少无谓损耗。同时，在具体建设过程应兼顾农业发展以及生态保护，切实强化农民节水观念，为农业绿色可持续发展奠定坚实基础，切实推动农业用水效率与生态环境和谐共生目标实现。

4.2 优化农业灌溉布局以及配套设施设计

在具体开展农田水利工程U型渠道设计与建设过程中，应首先对施工区周边环境进行充分勘察，精准规划项目规模以及内容，以实现对成本进行有效控制目标。具体工作中，首要任务在于保障灌溉系统稳定高效运行，同时设计完善的配套周边设施，以此为灌溉系统稳定运行提供坚实支撑保障。在U型渠道布局方面，施工单位应对取水点以及灌溉范围进行精准设定，以切实提升水资源利用率为核心，切实保障农田灌溉需求得到充分满足。此外，在灌溉工作正式启动前，应制定出详细的设计方案，并由农业技术人员进行深入宣传指导，切实保障灌溉操作严格遵循设计标准要求，并最大限度地提升灌溉实效。设计团队在实际工作中还需对全局进行考量，通过科学配置并维护配套设施，融合先进技术以及管理方法，共同推动U型渠道灌溉效率显著提升。

4.3 合理利用先进施工技术以及创新手段

在当前社会经济以及科技飞速发展背景下，农田水利工程施工技术也呈现出不断迭代升级态势。为有效应对农业灌溉以及节水需求日益增长要求，农田水利工程领域在实际发展中应积极引入更多前沿施工技术。例如，合理利用二次高斯模型对水资源调度策略进行优化，同时还可将模糊理论、生物技术及3S技术等先进理念融入灌溉实践工作中，以此切实推动农田水利工程全面升级。同时，设计人员在实际工作中还可积极引入圆形喷灌机、固定喷灌系统等高效设备，以此进一步强化U型渠道节水灌溉效果。

5 结语

综上所述，将U型渠道应用于农田水利工程中可有效提升灌溉效率，并充分落实节约水资源目标。为此，施工单位在实际工作中应充分认识到U型渠道技术优势以及设计建设原则，并对设计、U型槽预制、挖掘作业、垫层石铺设作业、U型槽衬砌作业等细节进行充分把握，在此基础上采取强调生态环境保护的迫切性、优化农业灌溉布局以及配套设施设计、合理利用先进施工技术以及创新手段等策略，以此为保障U型渠道应用价值充分发挥提供必要保障。

参考文献

[1] 聂志刚.U型渠道在农田水利工程建设中的应用分析[J].数码精品世界，2023（9）：390.

[2] 王维.U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用[J].水上安全，2023（8）：70-72.

[3] 樊有贤.U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用解析[J].河南农业，2022（29）：44-46.

[4] 颜红玉.探究预制混凝土U型渠道在节水灌溉中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2022（7）：4.

[5] 杨波.砼U型渠道在农田水利节水灌溉中的应用[J].现代农村科技，2022（1）：11-13.

[6] 陈小明.小型农田水利灌溉中U型渠道的应用实践[J].当代农机，2023（11）：74-75.

[7] 杨国生.小型农田水利灌溉工程中应用U型渠道优势及实践应用[J].河北农机，2023（19）：109-111.