水利工程排水渠道的特点分析

我国水资源比较匮乏，人均水资源占有量只有世界人均占有量的25%，且水资源量时空分配不平衡。我国同时又是世界上洪涝灾害最为频繁的国家之一，给农业生产及社会经济发展带来了巨大的负面影响。因此，水利工程建设在我国经济建设发展中起着至关重要的作用，不但满足了农业灌溉、工业用水及生活用水的供水需求，而且有着防洪防涝及发电等作用。而渠道在水利工程建设中，在防御旱涝碱等方面的作用不可替代。目前，我国水利工程中常见的几类排水渠道有土渠道、混凝土渠道、塑料渠道、钢材渠道和生态渠道等，现将对这几类渠道的特点进行阐述。

1常见的几类排水渠道

1.1土渠道

土渠发展由来已久，有田地的地方就会有渠道，渠道与农业的发展息息相关。传统的土渠因地制宜而形成，紧密地连接着大自然与人类活动，在提高水体自净能力的同时增加了生态景观效果。土渠的投资成本较低，除了在自然条件下雨水冲刷逐渐形成外，土渠一般围绕着农田村庄山坡开挖形成，也有部分地方采用土石结合的方式。因土渠经过长年累月风吹日晒等影响，逐渐被毁坏而没有及时修补，原有的排水河道被修建道路或者开拓土地占用。另外，排水工程管理及投入严重不足，导致渠道淤积、坍塌或者沉陷，灌溉效率逐渐降低，甚至丧失了输水能力。随着我国经济的快速发展，现代化农业技术的大力推广，土渠作为最原始的输水工具，显然已经不能满足当代社会发展的需要。

1.2混凝土渠道

近几十年来，我国在水利灌溉设施方面有了很大的进展，修建了很多水利灌溉设施，水利工程中大部分排水渠道是在20世纪八九十年代开始修建的［2］，以混凝土渠道为主，且推广十分迅速，与传统的土渠道相比大大提升了输水的效率，推动着农业灌溉和工业的发展。混凝土防渗渠道还具有较低的糙率，在水利工程运行过程中提高了水流的流速，加强水流的运输。常见的混凝土渠道有梯形渠道和U型渠道，相对于梯形渠道而言，U型渠底部截面为弧形或者半圆形，上部为一定倾角的直线段。因U型渠道断面接近水利最佳断面，因此流速分布均匀，渠内水流速度较快，输水性能好，挟沙能力强。且U型渠道在外力的条件下，底部具有一定的反拱作用，使得渠道结构更加稳定，一定程度防止冻害和开裂。在水利工程中，混凝土渠虽具有整体性能好、水力特性好及耐久性好等特点，但对防渗性要求较高，混凝土渠在风吹日晒或在外荷载等影响下，一段时间后就会开裂，这将大大降低混凝土渠道的输水效率。

1.3塑料渠道

自建国以来，我国大力推进农田水利工程的建设步伐，输水及防御涝渍能力有了很大提高。但总体而言，我国的农田水利排水技术还相对落后，像塑料等新材料运用在渠道中也才进入研究阶段。在水利工程建设中，由于大部分支、斗、农渠的线路较长，传统的土渠或混凝土渠道修建质量低及疏于管理，经常被破坏，渗漏严重，大大降低了输水的效率。U型塑料渠道在水利工程中的运用有效降低了渗漏问题，良好的水力学条件、低成本、施工工艺简单等优点改进了U型混凝土渠道的缺点，而如何提高塑料渠道抗老化性能成为我国学者研究的重点。1997年，宁夏农业综合开发办引进现代化暗管排水设备和技术，采用骨干沟道整治与田间暗管排水相结合，并用研发出的高质量的HDPE塑料排水管以及相应的生产设备与国外引进的各种排水施工设备相匹配，最终有效地调控了地下水位，改善了宁夏河套灌区项目区耕作条件和生态环境,显著提高了社会生产效益。周国兴等在U型防渗塑料构建在小型渠道中的应用研究，得到U型防渗塑料渠道具有较好的水力学条件、抗渗性能以及低成本、施工简单等优点。21世纪以来，许多国家将土工织物用作农田排水暗管的外料和明沟边坡加固的过滤材料，开展了大量的研究和实践，取得了一定的经验。我国在这面也开始有所研究，但仍在不断探索中。

1.4钢材渠道

钢材渠道因自身特点，相对于其他渠道而言，具有力学性能较好、抗老化性强、耐久性好、水力特性好与施工方便等优点，然而投资较高。钢材渠道一般应用在水电、工厂或者竖井中，且一般以钢管的形式较为常见，除了有特别要求的地方，目前以渠道的形式推广运用较为罕见。然而，随着学者对材料研究的日益深入，根据不同的需求，玻璃钢材等一系列新材料进入人们的视眼，处理好成本与功能关系这一难点，未来水利工程中对钢材渠道的广泛应用也是很有可能的。

1.5生态渠道

二十世纪八九十年代，混凝土衬砌以整体性好、水利特性良好及耐久性好等优点推广运用。随着社会的进步，人与自然和谐相处的主题引来越来越多人的关注，我国对水利工程的排水技术有了更高的标准，特别是对生态景观要求的地方，单一的渠道模式虽然在很大程度上有效提高了输水效率，但对生态环境造成的破坏是不容乐观的。水生生物无论在枯水期还是汛期都是难以生存的，特别是两栖动物，水中生物群落因无法适应大量减少，对周围的生态环境造成极大破坏，同时也使水体自净能力下降，因此对混凝土渠道进行生态化改造显得尤为必要。生态渠道在常规混凝土衬砌的基础上，建立纵横的生态空间，并在渠道上进行生态护面设计，保持水生植物与自然环境相互交流，为物种多样性及种群数量增加提供良好的条件。当生态渠道修建穿过或靠近在人类活动中心时，考虑利用“生态工程”技术，如人工浮岛的应用、生态混凝土护坡等，确保水生生物与陆地完美融合。