农田水利渠道工程的设计与施工

农田灌溉的水利渠道设计与合理施工，是保证我国农田水利工程效益的基础与前提，对我国农业经济的发展起着良好的作用。本文首先阐述了农田水利渠道工程设计的基本原则，对农田水利工程的渠道设计与施工进行了简要分析。

一、农田水利渠道工程设计的基本原则

　　水利渠道的设计原则要将水、田等各个方面的规划设计都考虑在内，进行综合的考量。从而使得我国农业生产的经济效益与社会效益能够最大化的进行有效的结合。水利渠道设计要保证灌溉用水使用的最大化效益，提高单位水量的灌溉面积与效果。水利渠道的设计不仅要满足农田的用水需求，还要注意与农田的防洪、排涝以及工业、生活用水的有效结合，以使得农田对于干旱和洪涝都能具有有效的防护功能。对于我国农田的水利渠道设计要以实际情况为主要的设计基础，重视实地考察的必要性与重要性，是水利渠道设计中最为关键的设计原则。

　　二.农田水利渠道工程的设计

　　1、渠道横断面设计。农田渠道横断面设计多选用矩形和U型断面，一般情况下采用均匀流原理计算渠道横断面所用尺寸，即设计流量：其中A为过水断面面积，i为渠道比降，R为水力半径。设计渠道时应坚持工程量小且投资少的原则，设计最佳水利断面，而渠道比降的选择是否合理直接影响到工程造价高低与控制面积大小，当然也与渠道糙率、边坡系数、稳定渠床宽深及不冲与不淤流速有关。渠道比降是指在坡度均匀的渠段内，两端渠底高差和渠段间距离的比值，其大小取决于渠道土质、泥沙含量和灌区地面的坡度，i越大，则v越大，使A减少，容易冲刷渠床；如i越小，使得v过小，会使渠道淤积，输水能力降低；渠道比降的选择。渠道边坡系数即为边坡水平方向投影长度（用1表示）与垂直方向投影长度（用m表示）比值；m越大则边坡越缓，越小则边坡越陡值要，m为零时渠道断面为矩形；因此m值要根据渠床土壤地质与渠道深度来确定。渠道断面的宽深比的选择既要满足渠道水力最优断面宽深比：为保证渠床稳定，渠道流速应满足不冲、不淤。

　　2、渠道纵断面设计与水位高程的确定。渠道纵断面设计应根据灌区地形图，选和等高线平行线以确定其走向，再根据等高线走向、土质情况、灌溉要求、水的流量综合确定纵坡。按纵断面中心线确定各桩点的渠底、渠顶及水位高程，其中渠底高程为水位高程与设计水深之差，渠顶高程为水位高程与渠道水位超高a之和；重点是确定渠道纵断面水位高程为典型点地面高程、灌溉水渠高h、各级渠道的长度和坡降与水头损失之和。在确定好渠道水位高程后，再根据所在灌溉区域的面积与实际情况计算斗渠、支渠与干渠等渠道设计损耗流量与净流量之和，再计算U型槽纵坡降与槽内过水流量，进而确定U型槽空断面规格尺寸。

　　三、农田水利渠道工程的施工

　　1、混凝土预制U型槽。U型槽应用于农田水利渠道工程施工的第一步，便是预制混凝土U型槽，预制所使用的机械设备应是经国家认证的构件成型设备，较为常见的就是型号为LZYB-1的成型设备。该设备制作流程简单、成本投入低，在混凝土U型槽的预制上有着极大的优势。其次便是实施混凝土配比的试验。以农田水利渠道工程设计的标准与要求、技术水平以及水泥砂石料为依据，进行该工程的混凝土配比试验。最后采取合适的混凝土配比。由于工程所在地的骨料级配不能符合设计的标准要求，故适当在其中掺入早强减水剂与粉煤灰。然后就是对预制U型槽的养护工作，在其生产24小时后对其进行养护，特别要注意的是防冻与保湿过程，除了其强度应达到设计标准之外，还应保证其表面光滑平直。

　　2、U型槽的施工安装。首先，根据设计文件提供的测量成果进行施工放线，然后进行土方的开挖和回填，回填到堤顶高程后再用挖掘机进行基槽的开挖，挖掘机开挖时预留一定的保护层，最后精确放线，人工修整成型。U型槽的运输主要采用人工配合机械装卸，拖拉机运输并小心存放至已开挖好的施工渠段。由于U形槽由曲面组成，构件较薄，以致于装卸运输过程中受力不均匀，容易造成构件的断裂和损坏，因此，尤其要注意减少搬运过程中的构件损耗。其次，混凝土U型槽安装前，在检查完沟槽开挖的成型断面后，按设计高程从下游向上游铺砌。在施工完好的基槽面上，在基槽一侧每隔20m设置高程控制桩，两桩之间应带有控制线，以控制U型渠的平面与侧边，将砼U型槽置于基槽后，再以控制线为基准，水平尺横向校正平面，以校正砼U型渠侧面，经检查符合要求后在两侧实施回填土固定，其接头处还须留设30mm宽的缝隙，按此铺设一段时间后，待U型槽沉降稳定后再校正，之后用水泥砂浆勾缝至灌实，抹平。勾缝后加强养护，专人负责，保持湿润。再次，U型槽铺设应紧贴于垫层上，自下游使接头面向上游按正确的轴线和坡度铺设，铺设过程中要保持槽体受力均匀，内壁齐平、平顺，当坡度较大时可取跌坎过渡；还要尽可能使轴线取直，在相邻U型槽间预留1.5-2.0cm宽度以备勾缝，对于U型槽，可采用套接水泥砂浆填塞接缝时，以保证其稳固而不漏水。对于放水口及节制闸应按设计图纸进行施工，严格控制好放水口高程以满足排灌需要。最后的压顶施工可采用砖砌、浆砌、现浇砼等压顶形式，按设计尺寸要求进行施工，以保证其稳固，注意砖砌压顶应进行水泥砂浆处理。最后，在养护时在U型槽基槽底严格按照设计高程开挖，两侧沟槽开挖略宽于结构尺寸，U型槽安装后两侧同时对称分层回填，严格控制分层厚度，采用自制木夯人工夯实。砂浆面上覆盖湿草帘，在养护过程中勤洒水，保持砂浆面湿润状态。

　　四、农田水利渠道工程的评估

　　针对混凝土U型水利渠道，要从三个方面入手：

　　1、混凝土U型的水利渠道对于实际环境具有一定的改善作用，可以起到美化景观的作用，而且，混凝土U型槽的施工较为简便，且施工的工期短，其在施工过程中所产生的影响也比较小，从而保证了环境的整体性。

　　2、混凝土U型槽的有效使用，可以使得单位用水率得到有效的提高，从而减少塌陷、堵塞问题的发生，进而减小农田水利渠道工程的成本，为水利渠道后期的养护工作留下较多的资金储备。

　　3、混凝土U型水利渠道对于使用的土地面积具有明显的优势，而且，混凝土U型槽是利用机械进行加工、预制的，所以厚度较为均匀，并且接风较少，具有良好的防渗效果。

　　综合这几点说明，混凝土U型水利渠道对于我国农田的水利渠道工程建设有着良好的作用，不仅节约施工的成本，还在缩短工期的基础上，提高了水利渠道工程的施工质量，避免了某些设计上的缺陷问题，从而提高了我国农田水利渠道工程的有效使用率。

　　当前在我国的农田水利渠道工程的设计与施工中，受到许多因素的制约。而合理、科学的农田水利渠道工程规划与设计，以及其施工规范性与有效性的保证，对于提高农田水利灌溉效益有着积极的现实意义。