U型渠道在小型農田水利灌溉渠道中的應用研究

袁鵬英

U型渠道在小型農田水利灌溉渠道中的應用研究

袁鵬英

(甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 景泰 730400)

小型農田水利灌溉渠道是我國農村地區重要的農業生產基礎設施，采用U型結構可有效提升渠道的防洪和抗旱能力。通過分析U型結構在小型農田水利灌溉渠道建設中的優勢，結合地方甘肅省具體的地理條件，通過工程實踐研究U型渠道在農業生產中的應用情況。實踐證明，U型渠道具有施工過程簡單，外觀堅固美觀，經濟效益明顯等優點，可有效提升水資源利用率和農田作業質量，推動農業可持續發展。

U型渠道；小型農田；水利灌溉；應用措施

目前，小型農田水利灌溉渠道是我國農村地區農業生產中常用的基礎設施，其在農田灌溉，防洪抗旱，提升農產品產量等方面有著巨大的優勢。在渠道的建設過程中，結構的選型十分關鍵，其中U型渠道被認為是最佳的結構選擇，該渠道有抗凍性能強、防滲性強和輸水能力強等優點，在長期使用中不但可滿足農田灌溉的實際需求，而且對實現我國現代農業可持續發展的戰略目標有著重要的意義。

1　U型渠道的優勢分析

1.1　具備高效的引導性

在傳統灌溉渠道設計中，通過渠道分級在灌區內建設不同級別的人工水道，組成完整的輸水和配水渠道網，以實現水量的輸送和分配，滿足作物生長的需要。在設計過程中除了要考慮地面的供水渠道(明渠)系統，還需考慮修筑在地下的輸水管道，整個灌溉系統結構復雜，施工難度和成本較高，而且在水源輸送和分配期間，很容易出現交叉水流的問題，不僅影響輸水的效率，還會造成大量水資源的浪費，甚至會出現“部分農田得不到灌溉、部分農田重復灌溉”的尷尬情況[1]。U型渠道在農田水利灌溉作業中，具有結構簡單，水資源引導高效等優勢，作業人員通過水流控制系統可了解每一條水流的去向和流量，提高水資源的利用率，為農作物的健康生長提供保障。

1.2　具有較強的流通性

傳統的人工渠道在開挖與施工期間，由于只需滿足輸送灌溉用水的功能，因此渠道的表面一般較為粗糙，渠道的底部也以平面為主，在長期使用過程中，很容易發生溝壑被堵塞、水流被切斷等問題，一定程度上影響了灌溉渠道的流通性。在U型渠道一般表面都需經過加固處理，因此十分光滑，采用U型的底部結構，使其具有較強的輸送能力，不易造成泥土和砂石等雜質的沉積，能大幅度提升渠道的流通性，解決傳統灌渠易堵塞的難題。

1.3　具有突出的節約性

U型渠道結構簡單，施工和占地面積小，在建設過程中可以節約大量的材料，便于機械化施工，有利于保障工程進度和施工質量，節約大量的人力成本，減少工程的用地面積，具有突出的節約性。實踐證明，如果在水庫的灌區內利用U型渠道改造原有的渠道，每建設1km的長度，可以減少近1萬元的成本投入。

2　U型渠道施工技術分析

近年來，甘肅省響應國家節能環保的號召，在農田水利建設過程中積極推進節水工程設計工作，目前已完成農田水利建設灌溉面積129.59萬hm2，其中有80.45萬hm2已經應用噴灌、微灌和低壓管灌溉等高效節水技術。甘肅省水資源管理部門2020年度統計中顯示，全省水資源管理的相關控制目標已經全面完成，有效灌溉水的利用系數為0.60，相比于控制目標已經提升了0.03×10-1。

2.1　施工準備

(1)在施工前根據施工場地的地質特點和施工標準，做好整體工程的設計。

(2)科學規劃和布置好攪拌廠和料場等施工區域，準備施工所需的設備和臨時施工使用的道路，并做好水電等相關配套。

(3)對各項施工設備進行詳細檢測和測試，以保障其工況能夠滿足具體的施工要求。

(4)為了提升渠床施工質量，需提前準備臨時性和永久性的兩種排水設施。

(5)對渠道施工的工藝流程進行優化，具體為：測量放樣→土方的回填作業→渠槽土方開挖作業→土模人工修筑→渠道澆筑混凝土→以人工方式收面壓光→對伸縮縫進行科學處理→養護→對渠堤進行整修。

2.2　土方施工作業

(1)測量放樣。在施工之前，先利用經緯儀測量和確定U型渠道的中心控制線，保障中心樁的設置在直線位置上間隔50 m，在彎道位置間隔5 m，用鋼尺測量保證距離的精度，將測量誤差控制在1/1000以下，且兩側角度的測量誤差需要≤ 30°。以四等水準測量為基礎，控制施工高程，滿足＜20 mm的閉合精度，間隔200 m，在施工地點前后各布置高程控制點。隨后根據上述所設置的中心與高程控制點位，完成底腳線和渠口線的放樣。

(2)回填土方作業。進行回填土方作業前，需去除U型渠道渠床范圍內的各種雜質，控制好土壤含水率，使用立夯和蛙夯進行土方回填作業。結合現場施工的實際情況，可選擇小型的壓路機進行壓實作業，以分層的方式進行土方回填與壓實作業，將每一層的鋪土厚度控制在20～25 cm之間，保證有3次及以上次數的夯實，且需保障在夯實土層以后，其具有1.6 t/m3及以上的干密度。

(3)渠槽土方的開挖作業。利用小型挖掘機或開溝機進行U型渠道的開挖作業，期間以人工作業為輔助，保障施工效率。將主渠道作為開挖的主要對象，并留出厚度為10cm的保護層。需結合現場實際施工情況來對主渠道開挖所產生的土方進行合理堆放，避免土方影響后續施工。在各項開挖工作結束之后，組織施工人員進行局部的開挖作業和修建土模等作業[2]。

(4)土模的人工修建。在對U型渠道進行混凝土澆筑作業之前，需完成渠道邊坡的削坡工作，嚴格保證高程的科學控制，還需利用人工的方式對邊坡進行掛線精削。根據渠道建設標準規范要求，一般渠道底部和內部邊坡之間的平整度需要在± 0.5 cm的偏差范圍內。在對U型斷面開挖期間，需要放置標準的斷面土模模具，保證合理的間隔距離，控制線以掛線繩為主，反復整修渠道的土模，使其滿足混凝土厚度的施工需求。如果在精削期間，邊坡被精削量較大，需要重新填入混凝土材料，標號必須與原有的材料相同，或者利用新土進行回填，再重新修筑土模，直至完成整個施工流程。

2.3　現澆混凝土施工作業

本次工程設計的U型渠道現澆混凝土施工原材料的相關質量要求如表1所示。

表1　各個施工材料的質量要求數據統計

結合當地對小型農田水利灌溉工程設計標準要求，渠道建設中所現澆的混凝土應當根據和易性、抗滲性、抗凍性等要求進行配合比的優化處理。在進行現澆混凝土襯砌施工之前，首先需要檢驗渠道的土模是否滿足施工標準和實際要求，在考察和論證之后本次施工前選擇QD—30—40型氣動切割U型的襯砌機進行作業，且襯砌機前進的速度保持在0.50～0.80 m/min，由震動模進行吃料，隨后再經過拖模進行收漿作業，完成U型渠道的連續混凝土澆筑、定型要求。

2.4　后續施工處理工作

(1)人工壓光收面工作。壓光收面作業應緊跟在U型襯砌機作業之后，以人工的方法，對已經完成的襯砌渠道表面進行3次的壓光收面，保障渠道內澆筑混凝土表面的光滑和平整。如果出現麻面、蜂窩面或者是少漿等問題，可使用高標號的砂漿進行局部位置的裹漿操作，先利用木模進行均勻的振搗，再利用鋼膜進行壓光作業。

(2)處理伸縮縫。對U型渠道的伸縮縫進行填料施工期間，首先要對封內和兩側混凝土的表面進行全面清理，將M7.5水泥砂漿鋪設至上部，隨后將封中塞入聚氯乙烯膠泥條，使用酒精噴燈來對膠泥條進行烘烤，再實施壓實處理，最后需要將M10水泥砂漿填入到抹面的封口位置，以保障整個伸縮縫的封面平整、整潔，實現牢固的粘貼[3]。

(3)渠道養護。在混凝土澆筑完畢后，需等候6～18個小時，期間可在混凝土的表面覆蓋上濕蘆葦或者草席，灑水進行養護，養護的時間不可少于28天，指派專業人員進行養護作業。

(4)建筑物的施工。在進行渠道襯砌施工的同時，還需完成各項建筑物的施工作業，如取水斗口、渡槽和跌水口等的施工作業。

(5)渠堤的整修。在整個U型渠道施工完畢之后，需要以人工的方式進行渠堤的整修工作，保障整個渠堤內口線與外邊線的平直與順暢，且外坡的坡比保持一致。根據本次工程的實際需求，將U型渠道的渠堤寬度控制在0.5～4.0 m，渠堤的外坡比為1∶1。

2.5　混凝土U型渠道的應用效果

(1)可提升水資源利用率?；炷罸型渠道的防滲、防堵塞、防塌陷性能高，在農田灌溉中合理有效的利用混凝土U型渠道，可實現水資源的高效利用。

(2)施工簡單、外觀美觀?；炷罸型渠道的整個施工作業流程與工藝相對較為簡單，施工難度低，施工日期短，堅固耐用，外觀美觀。

(3)經濟效益十分明顯?；炷罸型渠道施工簡單，大大減少了施工成本，后期維護成本低，大大提高了水利工程的經濟效益，可以實現田間的直接配水，既減少了灌溉用工，又減少了提水(燃油)費用，節能環保。

3　結語

隨著農業生產水平的發展，科學合理地建設和應用農業配套設施已成為推動農業現代化進程的關鍵。U型渠道以結構簡單，外觀美觀，建設成本低，防凍抗旱，不易堵塞等優勢在灌溉作業期中獲得了廣泛的應用。在小型農田水利灌溉U型渠道的建設過程中，需要結合工程的實際規劃和施工地區的地質特點，從施工準備，土方施工作業，混泥土施工作業，后續施工作業入手，對施工流程和工藝進行優化，以充分發揮其高效的引導性、較強的流通性、突出的節約性等優勢，推動農業的可持續發展。

[1] 王一帆.U型渠道在小型農田水利灌溉工程中的應用[J].河南水利與南水北調,2020,49(7):26-27.

[2] 何懷軍.U型渠道在小型農田水利灌溉渠道中的應用思考[J].南方農業,2021,15(23):225-226.

[3] 楊波.砼U型渠道在農田水利節水灌溉中的應用[J].現代農村科技,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

袁鵬英(1973—)，男，甘肅古浪人，高級工程師，主要研究方向灌溉工程管理。

責任編輯：陽湘暉

英文編輯：唐琦軍