砼U 型渠道在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

盧雨生

（光山縣龍山水管局，河南 光山465450）

砼U 型渠道是目前公認的具有防滲效果好、 輸水能力強、 抗凍脹、節(jié)省渠道占地等優(yōu)點的一種節(jié)水灌溉設(shè)施[1]，但人工施工非常困難,質(zhì)量無法保證。 近幾年經(jīng)過水利技術(shù)人員多年的實踐和推廣,砼U型渠道施工水平得到了進一步提高,尤其是砼U 型防滲渠道施工成套機械產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的研究和推廣,使砼U 型渠道施工速度快,且砼質(zhì)量高,適合我國國情,便于推廣使用。

1 砼U 型砼渠道的結(jié)構(gòu)特點

砼U 型渠道是反拱結(jié)構(gòu),抗凍能力強,不易破壞。 U 型渠道渠底圓弧夾角以152-156°為宜,兩側(cè)外傾12-14°,渠深與圓弧直徑1∶1,砼厚度4-10cm。特殊地區(qū)外傾角度可適當(dāng)調(diào)整,如新疆戈壁灘開發(fā)灌區(qū),砼U 型渠道外傾角以18℃為宜;青海省海西高寒地區(qū),則需適當(dāng)增加砼襯砌厚度,以增加抗凍脹能力。

2 砼U 型渠道優(yōu)點

2.1 砼U 型渠道防滲效果好

砼U 型渠道整體性強、防滲效果好,襯砌的渠道斗以下渠系利用系數(shù)在0.99 左右,而未襯砌的土渠利用系數(shù)還達不到0.8。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉已引起各級領(lǐng)導(dǎo)和水管部門的重視,從各個方面籌集資金,加大節(jié)水工程投資,在灌區(qū)建設(shè)砼U 型防滲渠道,推廣先進的灌溉技術(shù),加強灌區(qū)用水管理,提高灌溉用水效率,各級水利部門為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉做出很大努力并收到了良好的效果。如光山縣寨河鎮(zhèn)自2010 年至2012 年連續(xù)三個年度實施砼U 型渠道襯砌完成后,農(nóng)民澆666.67m2的土地能少出水費5 元,全鎮(zhèn)逾133.33hm2的土地每年就能省水費2 萬多元,達到“五省兩增一減少”的目的,即省水、省時、省勞、省錢、省地，增產(chǎn)、增收，群眾用水糾紛少。

2.2 砼U 型渠道輸水能力強

砼U 型渠道表面光滑、糙率小、流態(tài)好、輸水能力強,渠道流速在1.2m/s 左右, 而相同比降的梯形土渠僅為0.6m/s。 梯形土渠糙率值為0.025,砼U 型渠道糙率值為0.013 左右,使流速加快,輸水能力增強。如光山縣北部寨河鎮(zhèn)農(nóng)田水利項目中灌區(qū)采用砼U 型渠道,避免了多泥沙引水渠道淤積問題和因渠道雜草叢生,水流不暢,采用砼U 型渠道后解決了渠道輸水的難題。

2.3 砼U 型渠道省工、省料,節(jié)省渠道占地

砼U 型渠道流速快,過水?dāng)嗝嫘　?采用機械施工工效高,速度快,質(zhì)量好,人均每個工作日可襯砌砼U 型渠道10-20m,完成砼量1.5-2.0m3。砼U 型渠道節(jié)省材料,如建設(shè)1km D60U 型渠道用砼量96m3,而建設(shè)同樣過水量的梯形渠道需砼132m3, 建設(shè)砼U 型渠道比砼梯形渠道可節(jié)約投資1 萬元左右,可減少渠道占地0.2hm2以上。 砼U 型渠道使用壽命長, 在河南省北部安陽地區(qū)于1999 年建設(shè)的砼U 型渠道至今運行良好,無凍脹破壞現(xiàn)象,而同時建設(shè)的梯形渠道不到10 年就部分或全部損壞。

3 U 型槽的制作與安裝

3.1 U 型槽的制作

一是，制作要求。 根據(jù)設(shè)計流量確定U 型渠槽斷面尺寸。 混凝土配合比、 外加劑合理選擇是影響U 型渠槽成型與質(zhì)量的主要因素,混凝土要采用425 號普通硅酸鹽水泥,砼的配合比應(yīng)滿足強度、抗凍、抗?jié)B及和易性要求。 要根據(jù)砂漿自身含水量嚴格控制水灰比,其允許值要控制在0.60-0.65。砼的坍落度控制在1-3 cm。低溫季節(jié)或天氣濕潤時,坍落度可適當(dāng)減小。高溫季節(jié)或較干燥天氣時,坍落度宜適當(dāng)增大。二是，混凝土拌合。 使用攪拌機拌合,拌合均勻后,先立邊擋架,澆筑底部中間部分,再立內(nèi)模架,安設(shè)弧面部分模板,兩邊同時澆筑,最后立直立段模板直至頂部。三是，養(yǎng)護。為了使混凝土正常硬化和防止其干縮裂縫,應(yīng)特別注意養(yǎng)護工作。 正常氣溫下,混凝土澆筑后12 h 左右開始養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于14 d。

3.2 U 型槽的安裝

3.2.1 U 型槽挖填

一是，基礎(chǔ)土方挖填。渠槽斷面應(yīng)挖成U 型,土方開挖前要先放開挖線,按開挖線進行開挖,盡量避免超挖。有條件的可采用挖土機、U 型開渠機等機械開挖基槽。 但機械開挖以后,仍要輔以人工進行最后的檢查和修整。 二是，渠槽處理。 基礎(chǔ)土壤密實度是U 型槽壽命長短重要因素。 有的渠段 渠床土壤較松軟,為防止透水、濕陷或不均勻沉陷,開挖時可預(yù)留厚20-30cm 的土,襯砌施工前必須進行渠床土層壓實處理。壓實程度一般要求達到最佳密實度的0.95 左右。過田地段要加渠底墊層,盡量避免渠內(nèi)水位低于田面水位和渠水倒流現(xiàn)象。

3.2.2 U 型槽安裝

一是，澆筑墊層。 在開挖成型的基槽上,澆1 層寬20cm、厚4cm 的細石混凝土作墊層。 墊層厚度要均勻,要經(jīng)振搗或夯擊使其壓實。 二是，安裝。 在安裝過程中,應(yīng)按設(shè)計比降,每隔10m 定1 個控制點,并在控制點安裝1 塊U 型槽。槽底高程符合比降在此高程的要求。然后從渠首至渠尾逐塊進行安裝。 每10m 要預(yù)留3-4cm 伸縮縫,用瀝青或瀝青砂漿填充,用小鐵抹子壓實抹光。 三是，接頭縫口處理。 U 型槽接頭縫口是整條渠道的薄弱部位,渠槽在運行中出現(xiàn)滲漏或位移現(xiàn)象均發(fā)生在接縫上,因此縫口處理是安裝關(guān)鍵。 在填縫前,要將縫內(nèi)土和其他雜物清除干凈,并灑水充分濕潤,然后用水泥砂漿填滿接縫,將其壓實后覆蓋草簾或草袋灑水養(yǎng)護。 接縫要平整、光滑、無裂縫。

4 U 型渠道管護

管理養(yǎng)護的任務(wù)是維護襯砌工程的完整,進行合理地運用,發(fā)揮并擴大其效益,延長使用年限,保證行水安全。 同時,要驗證原襯砌工程設(shè)計、施工的正確性,檢驗質(zhì)量的好壞,為以后工作積累經(jīng)驗和資料。渠道在運用中，特別是早期運用，必須按養(yǎng)護段的范圍，成立巡渠隊,分段包干,晝夜巡查,并做好搶險準備。 在放水前后均應(yīng)檢查襯砌混凝土是否有剝落或裂縫破壞；伸縮縫是否完好；縫下有無淘刷；基礎(chǔ)有無沉陷、凍脹和洞穴隱患；渠槽內(nèi)有無堆積物；有無沖刷、淤積等。放水期間應(yīng)檢查：水流是否平順、均勻、有無壅水現(xiàn)象;渠槽兩岸有無重大變形(如塌岸、裂縫等)情況；填方外坡是否有滲水、浸濕等現(xiàn)象，冬季放水是否有冰凌擁阻現(xiàn)象。 對檢查發(fā)現(xiàn)的嚴重病害或險工，應(yīng)及時尋找原因和組織人力進行修補。 對于安全輸水影響不大的問題，可在每年季節(jié)性整修中進行，并詳細記載整修處理過程的情況。 渠道兩岸坡頂平臺的截水溝或排水溝、納水口等防洪設(shè)施,應(yīng)修好并保持暢通，以免暴雨時地面徑流灌入或淘空襯砌基礎(chǔ)而造成破壞?；炷烈r砌板和伸縮縫的裂縫是襯砌渠道滲漏的主要通道,也是造成襯砌板破壞的主要原因之一。 故對伸縮縫和裂縫的維修養(yǎng)護和處理更要認真對待。 每年利用渠道停水間隙對渠道進行全面檢查和整修。

5 砼U 型渠道建設(shè)投資與效益分析

砼U 型渠道建設(shè)根據(jù)各地應(yīng)用情況調(diào)查分析,一條面積133.3hm2地的斗渠，共有斗、農(nóng)、毛渠道10km 左右,每年灌地約266.7hm2，年引水總量40 萬m3，10km 渠道襯砌后需投資20 萬元,其中材料費、運輸費約15 萬元，人工費5 萬元。 渠道襯砌后每年減少滲漏水量8 萬m3，價值2 萬元，不計算增產(chǎn)值,僅省下的水費10 年即可收回工程投資，而砼U 型渠道使用壽命在30 年以上，還能減少渠道占地逾2hm2。 從投資效益上看非常有利，但更重要的是既節(jié)省了水，多澆了地，又增加了農(nóng)民收入，社會效益更大。

6 砼U 型防滲渠道建設(shè)的推廣

砼U 型渠道是節(jié)水灌溉中一項重要防滲工程,是提高現(xiàn)有水利工程的效益,提高渠水利用系數(shù),節(jié)約用水時效較快的重要途徑。 砼U 型渠道施工技術(shù)得到水利部、河南省水利廳和各級水利管理部門領(lǐng)導(dǎo)的支持，并非常重視該項目的研究和推廣，并積極籌集資金,對灌區(qū)更新改造加大對渠道防滲工程的投入，為減輕灌區(qū)農(nóng)民水費負擔(dān)，緩解灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水矛盾起到顯著效益。

［1］李國安,建功.渠道防滲工程技術(shù)[M].中國水利水電出版社,1998.

［2］汪志農(nóng),灌溉排水工程學(xué)[M].中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.

［3］吳普特,牛文全,郝宏科.現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉設(shè)施[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2002.