U型渠道在小型农田水利灌溉渠道中的应用.pdf

环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全55作者简介：张琦，男，本科，助理工程师，研究方向为农田水利灌溉。U 型渠道在小型农田 水利灌溉渠道中的应用张 琦（甘肃省定西市通渭县平襄镇人民政府，甘肃通渭 743300）摘要：为了解决农田灌溉问题，保证小型农田水利工程顺利运行，本文对小型农田水利灌溉渠道中 U 型渠道应用展开研究，首先简要介绍了小型农田水利工程和 U 型渠道，其次从规划路线、科学布置、避免交、优化施工这四方面重点分析了 U 型渠的具体应用，以期为相关工程提供参考。关键词：U 型渠道；小型农田水利灌溉；应用0 引言现阶段，小型农田水利灌溉渠道在我国农村地区和农业生产地区中得到了广泛的应用，也是农田生产基础设施之一，可以起到农田灌溉、防洪抗旱等作用，为农产品产量增加和农业持续发展奠定了坚实的基础。而在建设农田水利工程时，渠道结构选型十分重要，一般小型农田水利工程以 U 型渠道为主，这是由于该结构的渠道具有更好的抗冻性能、抗渗性能以及输水性能，长期运行既能够满足农田灌溉需求，也能够促进现代农业实现可持续发展。1 小型农田水利工程与 U 型渠道1.1 小型农田水利工程在我国农田生产活动开展过程中，小型农田实力工程是主要的公共基础设施，其可以保证我国粮食安全，也能够促进社会稳定发展。小型农田水利工程的小农水利特性体现在多种农田水利设施和其他工程设施，通过改善调节农田水资源和抵御水利条件来满足农业生产和农村生活用水，为农业生产顺利推进提供保障。一般情况下，小型农田水利工程主要指的是小型灌溉工程、小型水库、蓄水池、引水工程和小型泵站等，其中农田灌溉渠道比较常见，通过修建灌溉渠道来调配使用水资源，以满足农业发展条件1。由于农业科技和农田水利工程宿舍是不断完善，我国小型农田水利灌溉得到了较大发展。农田发展中，水利灌溉是其重要组成部分，为了能够使农作物生长环境得到改善，一般会人工修剪灌溉渠道等设施，科学调配水资源。随着农业现代化和农业公共基础设施的不断建设完善，当前大多数地区已经具有相应的灌溉系统，但是小型农业水利灌溉在发展中存在灌溉效率、水资源利用和水利灌溉渠道设计等不到位的现象，进而导致农田持续发展受到影响，对此，在设计灌溉设施时必须注重渠道灌溉效率和水资源效率，并在保证渠道利用率的基础上减少设施面积占用范围。1.2 U 型渠道应用优势1）具有良好覆盖性能。U 型渠建设材料主要是混凝土，以此为结构进行建设，结构形式简单，具有良好的覆盖性，可以覆盖渠道内水资源，避免阳光直射从而出现水蒸发现象。同时，可以避免外界灌溉水受到污染。由于 U 型渠具有良好的集成性，在未影响农田生产的情况下，根据固定位置来布局灌溉渠道，避免影响农田生产，进而提高渠道灌溉效果2。现阶段，小型农田水利灌溉普遍采用 U 型渠道，其凭借着良好的覆盖性能为小型农田水利灌溉工程应用提供了保障。2）具有持续使用性能。U 型渠道使用周期长，可以满足农业生产基本需求，但是在实际建设时必须规划好建设路线，在此基础上进行开挖、结构铺装等施工，施工难度不高，效率高，可以在短期内迅速完成构件，也不会对农业生产产生较大影响，农闲时即可开工，可以为农业生产奠定基础。U 型渠道内部做好防腐处理，因此使用时并不会出现腐蚀现象，能够延长使用寿命，提高建设效益，满足渠道要求。环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第 7 期563）具有良好防渗透性能。U 型渠道主要使用混凝土，结构合理，内部也做好了防腐处理和防渗透处理，与其他灌溉渠道相比较而言更具有防渗性能。同时，在合理布局和建设基础上可以促进小型农田水利灌溉发展，确保灌溉工程运行可靠。4）具有良好流通性能。U 型渠道表层经过加固处理后比较光滑，底部结构的输送能力较强，不容易沉积杂质，因此渠道流通性能好。2 小型农田水利灌溉 U 型渠道应用小型农田水利灌溉渠道设计时需要遵循设计原则并考虑限制因素以及水与农田之间关系，对此，需要对水和农田面积进行合理协调，保证灌溉效果，使单位用水量可以符合农业生产需求，并适当扩大灌溉范围，提高农业水资源利用率。设计 U 型渠道时，需要确保渠道的防涝性能，在渠道防渗基础上满足生活用水需求，提高农田防涝抗旱性能。小型农田水利灌溉渠道设计过程中，设计人员必须深入施工现场开展实地考察作业，并了解实际情况，开展全面仔细调查，以便促进小型农田水利灌溉的 U 型渠道发展3。为了能够使小型农田水利灌溉渠道中的 U 型渠道应用具有经济价值和生态价值，需要科学应用这种渠道，选择合适的渠道类型。2.1 规划路线在 U 型渠道特征及其优势基础上建设小型农田水利灌溉渠道，根据灌溉实际需求规划 U 型渠道建设路线，确保渠道建设科学合理，同时还需要结合灌溉节点和目标，并计算合适的灌溉量，扩大 U 型渠道覆盖面积，最好覆盖整个灌溉区域，避免出现灌溉盲点。基于此，根据灌溉实际需求对 U 型渠道铺设路线进行有效修正，铺设时尽量建设耕地占用面积，并防止影响农业正常生产。因此，根据灌溉需求规划 U 型渠道线路，这是在铺设 U 型渠道时亟待解决的问题，也是需要注意的要求。2.2 科学布置尽管 U 型渠道与其他结构渠道相比较而言具有更大的优势，但是实际适应时由于类型差异而导致具体应用效果存在差异，为了能够提高小型农田灌溉渠道经济和环境效益，需要对不同灌溉地区的渠道灌溉需求进行划分，一般小型农田的灌溉采用倾斜式圆形 U型渠道。而 U 型弧形倾斜渠道是一种渠道上无直线但是存在倾斜半圆形或是弧形断面下有槽口的渠道，其优势在于能够构造断面使其更接近适宜的水力断面，而且占地小，能够最大减少农业用地占用。该渠道的输水和输沙能力更强，与此同时，施工时 U 型槽钢在拼装斜角时速度比较快，可以节省时间和建筑材料，能够减少泥沙淤积现象，因此该 U 型渠道一般用于高含沙量建设区域，可以减少渠道沙污染5。若是 U 型渠有良好的斜弧结构则可以增加抗冷膨胀性能，并在地质条件不佳地区应用。抛物线 U 型渠道的通道类似于抛物线，凭借这种特性使得 U 型槽的连续性比较稳定，方便计算和施工质量控制，而且具有良好的高弹性能，对外部水压的承受能力更强。通过对 U 型渠道优势分析可以得到，这种渠道在输水时可以对强冲刷现象起到良好的抵抗作用，而且在水电、供水和水流快区域应用比较广泛。U 型渠道为了能够保证管道充分发挥灌溉作用，会进行科学的线路规划，结合农田灌溉需求及其渠道特点需要对农田实际位置进行全面分析，进而科学规划设计灌溉线路，以保证灌溉科学、可行，同时详细分析并设计合适的灌溉节点，确定灌溉目标，防止出现盲点或是重复灌溉现象6。悬链线性断面 U 型渠道也适用于小型农田水利灌溉工程，其与上述两种渠道比较而言具有更好的受力性能。我国有些地方建设农田灌溉渠道时，在施工渠道深度上的要求比较高，有些地方甚至不准深挖，此时在采用 U 型渠道建设时必须选择深度较小且能够满足水流量渠道断面需求，这种渠道就适用于该要求。但是建设时需要注意水面宽度，过宽会导致耕地面积受到影响，甚至会导致渠道综合效益下降。因此，该渠道尽管施工简单，连续性好，但是还需要谨慎使用。实际设计时，根据 U 型渠道灌溉需求铺设 U 型线，并按照短直原则配置相应的 U 型渠道，不仅要考虑短直的 U 型渠道，减少施工困难度，这种渠道相对于斜渠道设计难度更小一些，施工量也比较少，能够在短期内尽快完成施工和投入使用。同时，建设短直U 型渠道能够避免供水障碍，提高供水流量，降低输水期间水蒸发导致的损失。为了能够使 U 型渠道实现有序施工，相邻点间采用了直线设计，可以避免农田灌溉渠道和建筑物出现冲突，并缩短施工渠道长度，降低施工成本。为了减少 U 型渠道实际流量及其建设成本，施工时需要遵循两点间线性比要求确定最短铺设距离7。同时根据渠道建设实际经验尽量降低渠道曲率，并提高渠道中水量值达到最大，防止渠道由于弯曲出现不透水现象，导致灌溉效率受到影响。U 型渠道施工主要遵循短直施工要求，在此基础上施工可以提高渠道施工效率和铺设质量，将 U 型渠道效果充分发挥出来。因此，在配置 U 型渠道时需要严格按照简单直线施工要求。2.3 避免交叉尽管 U 型渠道的强度较大，但是实际铺装时需要环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全57尽量避免贯穿道路、建筑物等等基础设施，这是由于U 型渠道强度容易被道路、建筑物等设施挤压破坏，导致渠道正常使用受到影响，同时也会使渠道发生堵塞、渗漏等问题。因此在渠道布局时，需要避免 U 型渠道与道路、建筑物等等基础设施产生交叉，这样才能够保证渠道建设和使用质量。渠道正确布局和建设直接影响了 U 型渠道运行，修建渠道时必须考虑周边情况，防止基础设施交叉。2.4 优化施工农田灌溉渠道采用 U 型渠道结构形式可以提高建设效率，并利用科学灌溉技术促进农业生产效益提升。U 型渠道施工比较简单，操作也比较方便，施工难度较低。施工时，先挖掘渠道，该施工质量影响着渠道的畅通性。施工过程中主要使用挖沟机操作，其可以用于平坦地势下的开槽道施工，开槽过程中要顺着槽道 U 线进行均匀作业，并由专人负责跟随设备，及时处理期间遇到的石头、粗树枝等障碍物。有些渠道开挖是为了完善现有渠道，并建设新的渠道8。U 型槽土方施工前，需要先使用经纬仪进行测量放样，确定中心控制限，在直线位置间隔 50m 部位设置中心桩，弯道位置间隔大约 5m 设置中心桩，控制好测量误差，并设置好高程控制点，通过中心点和高程控制点进行地脚线放线和渠口线放线。回填土方时，需要处理好渠床内的杂质，注意土壤含水率，通过立夯、蛙夯回填土方，并根据施工情况使用小型压路机压实，分层回填土方和压实，每层厚度为 20 25cm，夯实次数不低于 3 次，夯实后干密度不低于 1.6t/m3。另外，需要先维修处理好沟渠，修整、拍实沟槽。U型渠道拼接缝最好在 40mm 左右，邻近渠道拼接保持平顺光滑，高度最好控制在 2mm 以下，拼接缝部位勾缝所用水泥浆比例为 12 最佳，确保焊缝体缝平整且不超过表面。勾缝完成后，通道内部处理后不可存在水泥疤痕9。U 型渠道完成浇筑作业后开展衬砌作业，采用 QD-30-40 型气动切割 U 型衬砌机，速度为0.5 0.8m/min，振动模式吃料，托模收浆，完成连续混凝土浇筑和定型作业。渠道完成衬砌后采用土方形式进行回弹施工，以保证渠道建设质量。而完成回填后，渠道两边使用 C25 混凝土进行压顶作业，通过水泥砂浆浇筑来固定 U 型渠道，以保证压顶效果，检查浇筑厚度和宽度是否分别达到 100mm 和 200mm，以满足设计规范。混凝土浇筑完成后需要静待 6 18h，并在其表层覆盖一层草席，洒水养护，由专人按照不低于 28d 的养护要求专门进行养护作业10。渠道衬砌施工过程中可以同时完成取水斗口、跌水口以及渡槽等等施工。整个 U 型渠道完成施工后通过人工方式来整修堤渠，以保证渠堤内口线和外边线保持平直顺畅，同时外坡坡比需要保证相同，一般渠堤宽度和外坡比控制范围分别为 0.5-4.0m、11。基于农田基础设施建设发挥 U 型渠道作用，促进农田灌溉发展和农田水利工程持续发展。3 结束语综上所述，本文通过对小型农田灌溉中的 U 型渠道应用进行分析，可以了解到 U 型渠道农田灌溉要求及其优势、作用，根据设计要求进行 U 型渠道的设计和建设工作，使其满足小型农田的灌溉需求。U 型渠道凭借着自身的优势广泛用于小型农田灌溉工程建设，其使用寿命更长，能够满足小型农田的灌溉需求，而且施工简单，难度小，操作也比较简便，具有较高的应用价值，可以充分发挥曲奥价值，促进农业生产，水资源灌溉持续发展。4 参考文献1 王金奇.农业灌溉中 U 型渠道的应用研究 J.智慧农业导刊,2021,1(22):86-88.2 焦鹏飞.农业灌溉中 U 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