U形渠道在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，引水灌溉歷史悠久。近年來，由于地球生態(tài)環(huán)境惡化，植被人為破壞嚴重，部分地區(qū)沙化漫延，農(nóng)業(yè)高耗水量作物的引進和推廣，城鎮(zhèn)人口增加，地下水超量開采等因素，缺水已成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，農(nóng)業(yè)灌溉用水日趨緊張。為了解決區(qū)域用水的緊張局面，黨和國家提出對灌區(qū)實施渠道防滲等措施。各級水利部門也加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程投資，積極推廣先進節(jié)水灌溉技術(shù)。隨著灌區(qū)更新改造、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、世界銀行貸款以及扶貧等多個項目的實施，灌區(qū)加大渠道防滲工程建設(shè)，以緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水的供需矛盾。
一、概述
砼U形渠道是目前公認的具有防滲效果好，輸水能力強，抗凍脹，渠道占地面積小等優(yōu)點的一種節(jié)水灌溉設(shè)施。據(jù)有關(guān)資料記載：U形砼渠較梯形渠每公里輸水損失小3.7℅，較土渠可以減少滲漏損失97℅，且水流條件好，流速快，輸水輸沙能力強，抗凍脹程度為梯形渠的1／3～1／4，且便于管理,投資少。在灌區(qū)U形渠道設(shè)計及施工中，通常采用兩種形式：渠口寬度1米以上的渠道一般采用固定鋼模板，機械振搗人工澆筑的方法；渠口寬度在1米以下的渠道一般采用機械襯砌，人工收面的施工方法。石堡川灌區(qū)在渠道改造設(shè)計中，支渠以上工程均采用鋼模板人工襯砌，效果良好；斗渠以下的田間渠道均采用襯砌機襯砌，襯砌速度快，而且在大規(guī)模的施工中質(zhì)量便于控制。
二、砼U形渠道的結(jié)構(gòu)特點
砼U形渠道是反拱結(jié)構(gòu)，抗凍能力強，不易破壞。砼U形渠道渠底圓弧夾角一般為152-156°為宜，兩側(cè)外傾12-14°，渠底與圓弧直徑1：1，砼襯砌厚度4-10厘米。特殊地區(qū)外傾角度可作為適當調(diào)整。石堡川水庫灌區(qū)中低產(chǎn)田改造項目中，U形渠道渠底圓弧夾角采用156°，兩側(cè)外傾角采用12°，砼襯砌厚度為8厘米，以增加渠道防滲抗凍脹能力。
三、砼U形渠道防滲效果好
根據(jù)灌區(qū)資料統(tǒng)計：砼U形渠道整體性強，防滲效果好，而且襯砌的渠道斗渠以下渠系利用系數(shù)在0.98左右，而未襯砌的土渠水利用系數(shù)還不到0.8，一條2000畝灌溉面積的斗渠，平均每年灌地4000畝次。年引水量約40萬m3，而未襯砌的渠道每年滲漏損失約8萬m3的水。我國有8億畝灌溉農(nóng)田，缺水嚴重的有4億多畝，有斗渠20萬條，每年斗渠以下渠道滲漏損失達100多億m3，這些滲漏掉的水可灌地1億多畝次，有些地區(qū)滲漏的水量還會造成地下水位提高或土壤鹽堿、沼澤等危害。
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，水利部門從各個方面籌集資金，加大節(jié)水工程投資，在灌區(qū)U形防滲渠道建設(shè)中，積極推廣先進的灌溉技術(shù)，加強灌區(qū)用水管理，提高灌溉水利用系數(shù)，各級水利部門為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉作出努力并收到了良好效果。石堡川水庫灌區(qū)八支下游渠道，在世行貸款項目中低產(chǎn)田改造后，群眾普遍反映U形渠道好，具有“五省兩增一減少”的優(yōu)勢。五。菏∷⑹r、省勞、省錢、省地；兩增：增產(chǎn)、增收；一少：群眾用水糾紛少。
四、砼U形渠道輸水輸沙能力強
砼U形渠道表面光滑、糙率小、流態(tài)好，輸水能力強。根據(jù)灌區(qū)資料表明：當砼U形渠道流速在1.2 m／s左右時，相同比降的梯形土渠流速僅為0.6 m／s。梯形土渠糙率值為0.025，砼U形渠道糙率值為0.016左右，所以U形渠道行水時，渠道水流速快，輸沙能力強。
五、砼U形渠道省工、省料、節(jié)省渠道占地
砼U形渠道水力條件好，近似最佳水力斷面，可減少襯砌工程量。由于渠口窄，可節(jié)省土地，減少挖填土方量。采用機械施工工效高，速度快，質(zhì)量好。在石堡川水庫灌區(qū)中低產(chǎn)田項目改造中，采用機械施工人均每個工日可襯砌砼U形渠道10—20米，完成1.5—2.0立方米。砼U形渠道節(jié)省材料，如建設(shè)一公里D60U形渠道用砼量96立方米，而建設(shè)同樣過水量的梯形渠道需砼132立方米，建設(shè)砼U形渠道比砼梯形渠道可節(jié)約投資1萬元左右，可節(jié)約渠道占地3畝以上。砼U形渠道渠道使用壽命長。經(jīng)灌區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查摸底結(jié)果表明：1978年建設(shè)的砼U形渠道至今運行良好，無凍脹破壞現(xiàn)象，而同時建設(shè)的梯形渠道運行不到10年已部分或全部損壞。
六、砼U形渠道建設(shè)投資與效益分析
石堡川灌區(qū)中低產(chǎn)田改造工程，共襯砌U形斗渠約200公里，均采用機械襯砌，人工收面的施工方法。項目實施后極大的改善了灌區(qū)田間工程配套，提高了田間水利用系數(shù)，減少了水量損失，縮短了灌溉時間，年可節(jié)約灌溉水量300萬立方米，節(jié)約水量可恢復(fù)、改善灌溉面積5萬余畝。根據(jù)灌區(qū)斗渠監(jiān)測評價結(jié)果，農(nóng)作物單產(chǎn)量較同期提高150、250公斤，復(fù)種指數(shù)由原來的1.35提高到1.50，每年均收入增加200-300元。世行貸款項目中低產(chǎn)田驗收小組認為砼U形渠道機械施工技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，在省內(nèi)各灌區(qū)推廣應(yīng)用。
七、結(jié)語
砼U形渠道防滲技術(shù)得到水利部、陜西省水利廳和各級水管部門的支持。渠道防滲施工機械的開發(fā)，尤其是U形渠道襯砌機、U形渠道開溝機、U形渠道予制構(gòu)件機械、U形渠道施工機械的開發(fā)和推廣，省工、省料、省時，在全省節(jié)水灌溉技術(shù)推廣發(fā)揮了主要作用。近幾年的項目建設(shè)中，石堡川水庫灌溉管理局積極籌集資金，購置U形渠道襯砌機械，在灌區(qū)世行貸款更新改造、續(xù)建配套與節(jié)水改造、中低產(chǎn)田改造、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)等項目建設(shè)中，加大對渠道防滲工程的投入，減輕了農(nóng)民水費負擔，極大地緩解灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水矛盾。因此，U形渠道是節(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)約用水的費省效宏，時效較快的重要途徑。
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