U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用研究
时间：2023-02-12 22:50:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
袁鹏英
U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用研究
袁鹏英
(甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400)
小型农田水利灌溉渠道是我国农村地区重要的农业生产基础设施，采用U型结构可有效提升渠道的防洪和抗旱能力。通过分析U型结构在小型农田水利灌溉渠道建设中的优势，结合地方甘肃省具体的地理条件，通过工程实践研究U型渠道在农业生产中的应用情况。实践证明，U型渠道具有施工过程简单，外观坚固美观，经济效益明显等优点，可有效提升水资源利用率和农田作业质量，推动农业可持续发展。
U型渠道；
小型农田；
水利灌溉；
应用措施
目前，小型农田水利灌溉渠道是我国农村地区农业生产中常用的基础设施，其在农田灌溉，防洪抗旱，提升农产品产量等方面有着巨大的优势。在渠道的建设过程中，结构的选型十分关键，其中U型渠道被认为是最佳的结构选择，该渠道有抗冻性能强、防渗性强和输水能力强等优点，在长期使用中不但可满足农田灌溉的实际需求，而且对实现我国现代农业可持续发展的战略目标有着重要的意义。
1.1 具备高效的引导性
在传统灌溉渠道设计中，通过渠道分级在灌区内建设不同级别的人工水道，组成完整的输水和配水渠道网，以实现水量的输送和分配，满足作物生长的需要。在设计过程中除了要考虑地面的供水渠道(明渠)系统，还需考虑修筑在地下的输水管道，整个灌溉系统结构复杂，施工难度和成本较高，而且在水源输送和分配期间，很容易出现交叉水流的问题，不仅影响输水的效率，还会造成大量水资源的浪费，甚至会出现“部分农田得不到灌溉、部分农田重复灌溉”的尴尬情况[1]。U型渠道在农田水利灌溉作业中，具有结构简单，水资源引导高效等优势，作业人员通过水流控制系统可了解每一条水流的去向和流量，提高水资源的利用率，为农作物的健康生长提供保障。
1.2 具有较强的流通性
传统的人工渠道在开挖与施工期间，由于只需满足输送灌溉用水的功能，因此渠道的表面一般较为粗糙，渠道的底部也以平面为主，在长期使用过程中，很容易发生沟壑被堵塞、水流被切断等问题，一定程度上影响了灌溉渠道的流通性。在U型渠道一般表面都需经过加固处理，因此十分光滑，采用U型的底部结构，使其具有较强的输送能力，不易造成泥土和砂石等杂质的沉积，能大幅度提升渠道的流通性，解决传统灌渠易堵塞的难题。
1.3 具有突出的节约性
U型渠道结构简单，施工和占地面积小，在建设过程中可以节约大量的材料，便于机械化施工，有利于保障工程进度和施工质量，节约大量的人力成本，减少工程的用地面积，具有突出的节约性。实践证明，如果在水库的灌区内利用U型渠道改造原有的渠道，每建设1km的长度，可以减少近1万元的成本投入。
近年来，甘肃省响应国家节能环保的号召，在农田水利建设过程中积极推进节水工程设计工作，目前已完成农田水利建设灌溉面积129.59万hm2，其中有80.45万hm2已经应用喷灌、微灌和低压管灌溉等高效节水技术。甘肃省水资源管理部门2020年度统计中显示，全省水资源管理的相关控制目标已经全面完成，有效灌溉水的利用系数为0.60，相比于控制目标已经提升了0.03×10-1。
2.1 施工准备
(1)在施工前根据施工场地的地质特点和施工标准，做好整体工程的设计。
(2)科学规划和布置好搅拌厂和料场等施工区域，准备施工所需的设备和临时施工使用的道路，并做好水电等相关配套。
(3)对各项施工设备进行详细检测和测试，以保障其工况能够满足具体的施工要求。
(4)为了提升渠床施工质量，需提前准备临时性和永久性的两种排水设施。
(5)对渠道施工的工艺流程进行优化，具体为：测量放样→土方的回填作业→渠槽土方开挖作业→土模人工修筑→渠道浇筑混凝土→以人工方式收面压光→对伸缩缝进行科学处理→养护→对渠堤进行整修。
2.2 土方施工作业
(1)测量放样。在施工之前，先利用经纬仪测量和确定U型渠道的中心控制线，保障中心桩的设置在直线位置上间隔50 m，在弯道位置间隔5 m，用钢尺测量保证距离的精度，将测量误差控制在1/1000以下，且两侧角度的测量误差需要≤ 30°。以四等水准测量为基础，控制施工高程，满足＜20 mm的闭合精度，间隔200 m，在施工地点前后各布置高程控制点。随后根据上述所设置的中心与高程控制点位，完成底脚线和渠口线的放样。
(2)回填土方作业。进行回填土方作业前，需去除U型渠道渠床范围内的各种杂质，控制好土壤含水率，使用立夯和蛙夯进行土方回填作业。结合现场施工的实际情况，可选择小型的压路机进行压实作业，以分层的方式进行土方回填与压实作业，将每一层的铺土厚度控制在20～25 cm之间，保证有3次及以上次数的夯实，且需保障在夯实土层以后，其具有1.6 t/m3及以上的干密度。
(3)渠槽土方的开挖作业。利用小型挖掘机或开沟机进行U型渠道的开挖作业，期间以人工作业为辅助，保障施工效率。将主渠道作为开挖的主要对象，并留出厚度为10cm的保护层。需结合现场实际施工情况来对主渠道开挖所产生的土方进行合理堆放，避免土方影响后续施工。在各项开挖工作结束之后，组织施工人员进行局部的开挖作业和修建土模等作业[2]。
(4)土模的人工修建。在对U型渠道进行混凝土浇筑作业之前，需完成渠道边坡的削坡工作，严格保证高程的科学控制，还需利用人工的方式对边坡进行挂线精削。根据渠道建设标准规范要求，一般渠道底部和内部边坡之间的平整度需要在± 0.5 cm的偏差范围内。在对U型断面开挖期间，需要放置标准的断面土模模具，保证合理的间隔距离，控制线以挂线绳为主，反复整修渠道的土模，使其满足混凝土厚度的施工需求。如果在精削期间，边坡被精削量较大，需要重新填入混凝土材料，标号必须与原有的材料相同，或者利用新土进行回填，再重新修筑土模，直至完成整个施工流程。
2.3 现浇混凝土施工作业
本次工程设计的U型渠道现浇混凝土施工原材料的相关质量要求如表1所示。
表1 各个施工材料的质量要求数据统计
结合当地对小型农田水利灌溉工程设计标准要求，渠道建设中所现浇的混凝土应当根据和易性、抗渗性、抗冻性等要求进行配合比的优化处理。在进行现浇混凝土衬砌施工之前，首先需要检验渠道的土模是否满足施工标准和实际要求，在考察和论证之后本次施工前选择QD—30—40型气动切割U型的衬砌机进行作业，且衬砌机前进的速度保持在0.50～0.80 m/min，由震动模进行吃料，随后再经过拖模进行收浆作业，完成U型渠道的连续混凝土浇筑、定型要求。
2.4 后续施工处理工作
(1)人工压光收面工作。压光收面作业应紧跟在U型衬砌机作业之后，以人工的方法，对已经完成的衬砌渠道表面进行3次的压光收面，保障渠道内浇筑混凝土表面的光滑和平整。如果出现麻面、蜂窝面或者是少浆等问题，可使用高标号的砂浆进行局部位置的裹浆操作，先利用木模进行均匀的振捣，再利用钢膜进行压光作业。
(2)处理伸缩缝。对U型渠道的伸缩缝进行填料施工期间，首先要对封内和两侧混凝土的表面进行全面清理，将M7.5水泥砂浆铺设至上部，随后将封中塞入聚氯乙烯胶泥条，使用酒精喷灯来对胶泥条进行烘烤，再实施压实处理，最后需要将M10水泥砂浆填入到抹面的封口位置，以保障整个伸缩缝的封面平整、整洁，实现牢固的粘贴[3]。
(3)渠道养护。在混凝土浇筑完毕后，需等候6～18个小时，期间可在混凝土的表面覆盖上湿芦苇或者草席，洒水进行养护，养护的时间不可少于28天，指派专业人员进行养护作业。
(4)建筑物的施工。在进行渠道衬砌施工的同时，还需完成各项建筑物的施工作业，如取水斗口、渡槽和跌水口等的施工作业。
(5)渠堤的整修。在整个U型渠道施工完毕之后，需要以人工的方式进行渠堤的整修工作，保障整个渠堤内口线与外边线的平直与顺畅，且外坡的坡比保持一致。根据本次工程的实际需求，将U型渠道的渠堤宽度控制在0.5～4.0 m，渠堤的外坡比为1∶1。
2.5 混凝土U型渠道的应用效果
(1)可提升水资源利用率。混凝土U型渠道的防渗、防堵塞、防塌陷性能高，在农田灌溉中合理有效的利用混凝土U型渠道，可实现水资源的高效利用。
(2)施工简单、外观美观。混凝土U型渠道的整个施工作业流程与工艺相对较为简单，施工难度低，施工日期短，坚固耐用，外观美观。
(3)经济效益十分明显。混凝土U型渠道施工简单，大大减少了施工成本，后期维护成本低，大大提高了水利工程的经济效益，可以实现田间的直接配水，既减少了灌溉用工，又减少了提水(燃油)费用，节能环保。
随着农业生产水平的发展，科学合理地建设和应用农业配套设施已成为推动农业现代化进程的关键。U型渠道以结构简单，外观美观，建设成本低，防冻抗旱，不易堵塞等优势在灌溉作业期中获得了广泛的应用。在小型农田水利灌溉U型渠道的建设过程中，需要结合工程的实际规划和施工地区的地质特点，从施工准备，土方施工作业，混泥土施工作业，后续施工作业入手，对施工流程和工艺进行优化，以充分发挥其高效的引导性、较强的流通性、突出的节约性等优势，推动农业的可持续发展。
[1] 王一帆.U型渠道在小型农田水利灌溉工程中的应用[J].河南水利与南水北调,2020,49(7):26-27.
[2] 何怀军.U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用思考[J].南方农业,2021,15(23):225-226.
[3] 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):58-59.
Study on the application of U-shaped canal in small irrigation canal of farmland water conservancy
YUAN Pengying
(Gansu Jingtaichuan Power Irrigation Water Resources Utilization Center, Jingtai, Gansu 730400, China)
The small-scale irrigation channel of farmland water conservancy is an important agricultural production infrastructure in rural areas of China. The use of a U-shaped channel structure can effectively improve the flood control and drought resistance capacity of the channel. By analyzing the advantages of U-shaped structures in the construction of small-scale irrigation channels for farmland water conservancy, and combining the specific geographical conditions of Gansu Province, the practical application of U-shaped channels in agricultural production is studied through engineering practice. The practice has proved that the U-shaped channel has the advantages of a simple construction process, solid and beautiful appearance, and obvious economic benefits, which can effectively improve the utilization rate of water resources and the quality of farmland operations, and promote the sustainable development of agriculture.
U-shaped channel; small farmland; water conservancy irrigation; application measures
S277
A
2096–8736(2022)05–0017–04
袁鹏英(1973—)，男，甘肃古浪人，高级工程师，主要研究方向灌溉工程管理。
责任编辑：阳湘晖
英文编辑：唐琦军
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