浅析小型农田水利工程中的渠道工程设计

时间:2022-10-28 03:05:20

浅析小型农田水利工程中的渠道工程设计

摘 要:农田建设是农业建设事业的重要组成部分,进行农田水利工程的建设将会对农业建设产生直接的影响。在进行农田水利工程的建设时,水利渠道是农田水利工程的重要内容,做好水利渠道的设计工作,将能够在很大程度上增强农业灌溉的科学合理性,对于农田的防洪和排涝工作都起到重要影响。在农业建设的过程中,加强小型农田水利工程的渠道设计工作,将会对农业事业的发展起到良好的促进作用。

关键词:小型农田;水利;渠道工程;设计

1小型农田水利工程渠道设计的内涵和原理

做好小型农田水利工程中的渠道设计工作,首先就要对小型农田水利工程的设计原理做到充分的了解。农村中分布的小型水库、蓄水池、机电井以及抽水站等工程建设都可以称之为小型农田水利工程,它主要负责蓄水、输水、配水、取水、排水等工作,为农田进行灌溉和排水提供必要条件,做好前提准备。而在进行小型农田水利工程渠道设计工作时,需要对于该水利工程的实际需求进行全面考察,了解到建造小型农田水利工程的真正效用。通过对农田水利工程的周围环境的综合考虑,做好设计前的综合调查工作,并结合农田、水利的设计,做到农业生产中社会效益与经济效益的相互统一。在进行小型农田水利工程渠道设计工作时,需要将灌溉用水和灌溉效果、灌溉面积之间的协调工作做好,为实现小型农田水利工程的灌溉目标,获取最大化的农业效益做好准备条件。

2我国小型农田水利渠道设计中存在的问题

我国人口众多,粮食问题一直比较紧张,而农田水利工程则是保证农业种植的基础环节。我国是农业大国,种植业发展历史悠久,长久以来都是以土渠灌溉方式为主,但是修建的渠道规则不完整,并且伴随着严重的渗漏问题,造成了水资源的大量浪费,因而必须要对水利渠道的设计工作加强重视,有效保障其排灌作用。

2.1设计材料问题

经过调查发现,在我国,目前有近60%的农田缺乏基本灌溉条件,所以农田水利渠道的规划设计才会显得意义深远。我国的农田水利渠道工程多是混凝土结构,其耐久性好、防水效果佳、强度高,但在实际的灌溉应用中,其结构适应性差、返修费用较高,而且极其造成泥沙淤积,而且在石料缺乏的地区,建设的成本也相对较高。因此,在对农田水利渠道设计时,必须要突破常规,在材料的选择上要大胆尝试,可以选择一些经济实用的新型施工材料。尤其是在水资源相对比较紧缺的地方,设计人员在材料的选择上要尽可能地满足轻薄、损水程度小的材料。如设计人员在渠道衬砌环节施工时应采取塑钢槽和塑料管等材料,这种材料施工方便,而且在供水问题上也比较实用,既可以保证通水的流畅性,又可以节约水资源。

2.2渠道跌水的布设问题

布设跌水的目的是为了应对水流的地面落差问题,防止出现渠道冲刷。跌水的布设具有以下特点:跌水的位置最好在上面,不宜设在下面;跌差不宜大;跌水个数宜多。在对跌水布设时需要做到以下几项原则:落差小、级跌多、挖填匀。当然,在施工中也存在不少问题,如小型农田水利工程,在设计时设计人员时常忽略跌水设计的精准度,甚至不进行实地考察。

2.3渠道比降问题

渠道比降是水利渠道施工比较重要的1个参数,没有进行衬砌施工的土渠道相对比降小,一般以1/1000为佳;有混凝土板(槽)衬砌的渠道,比降相对来说会比较大,应>1/500,相应的比降增大,跌水落差与跌水个数就会减少。其次,在渠道比降增大时,还需要考虑到渠内的水深问题,不能因为水流速度过大而降低水的深度,进而影响到农田灌溉供水的需求。

3小型农田水利渠道的设计要点

3.1流量设计

农田水利渠道的流量设计是针对水流量,相当于没有计量的渠道输水的损失,农田灌水损失的流量是各个方面的流量损失的总和,即灌溉渠道设计的灌水率。在进行设计工作时,设计方案会受到各方面因素的影响,因而设计方案需结合实际情况,考察农田地理位置及周边环境,并相应做出科学调整。如农田渠道有特殊需求,灌溉面积需要扩大时,可此时灌溉渠道就需要具备较大水流的安全通行能力,因而在进行渠道灌溉设计时就需要考虑增大流量,在确保灌溉渠道流量的同时,维护其稳定性。

3.2 确定渠道水位高程

水位高程的确定,首先要选择参考点,一般在沟渠设计中,以灌溉区域内的地面高度为基本的参考点,选定参考点以后,在根据沿途渠道的水流损失来确定水位的高程。沿途水量的损失,包括不同渠道更换的损失和渠道周围建筑物的耗水损失。

3.3渠道横、纵断面的设计

当渠道的水流量不变时,水的流速与渠道地板的比降将会影响到渠道断面设计的尺寸大小。渠道的水流速受多方面因素影响,包括渠道内的土质、水流的含沙量以及渠面的坡度。在渠道的比降增大后水的流速就会增加;在通过的流水量确定时,此时渠道的断面会比较小,此法虽然节约了施工材料,但是水的流速过大就会导致水流冲刷渠底;若是渠道的比降小,流速相对的也会变小,此时所需横断面较大来通过一定量的水流,但是由于水流速度缓慢就会导致渠道堵塞。因此,在对渠道的比降进行设计时应该保持适量,比降过大或是过小都是不合时宜的。在对渠道高度进行设计时,可以按照渠道级别与当地最大流水量结合依照相关的规范进行计算,在渠道长水位高度的位置布设溢流缺口。也有不少渠道为了确保渠堤稳定符合引水需要而设置梯形结构,做渠底粗糙率计算设计等方式。渠道纵断面设计主要包含以下几个方面:正常水位线,最低水位线,高程线,地面高程线,堤顶高程线,分水口位和建筑物7个部分。纵断面设计通常是依据渠道平面图各个不同位置的高程,在纵面图上标出高程线。接着结合水源位置与上级渠道的全部水位高程、地面的坡降以及各分水点的不同需求,依据不同比降,确定正常的水位线。接下来标出渠底的高程线,并依据不同水深情况标出最低水位线,再确定加大水位线以及堤顶高程线。与下一段的渠道连接时,需要考虑不同的高差进行跌水和陡坡设计。若是上1级的渠道向旁侧分水,不仅仅要确保正常的水流下可以进行下级配水,还要保障在最小水量时,同样可以向下级引水。所以,渠道之间节制闸的修筑是十分有必要的,而且要估算出水流过建筑物时所损失的水流量。

3.4渠床的粗糙率

渠床的粗糙率和该处的土壤条件,地质条件,施工的质量以及日常的养护工作都有关系,除此之外,与通过渠道的流水量和流水的泥沙含量都有一定的关系。不同形式的渠床的粗糙率也不相同。对于未经过衬砌的,国家根据不同地区有不同的要求,这里只说衬砌的,对于衬砌的渠床,其粗糙率一般选为0.017。

4结束语

总之,我国的水资源分布差异性很大,而且利用率比较低,对于农田水利渠道的设计是满足农业生产的需求,是改善农田水资源分布不均问题的重要措施。因此,我国农田水利渠道的设计必须要科学合理,并朝着现代化及可持续发展方向迈进。

作者简介:冯金松(1986.2―),男,贵州瓮安县人,贵州省水利水电勘测设计研究院贵阳高新分院,学士学位,主要从事水利水电工程设计。

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