试论灌区改造渠道设计水面线要点

[摘 要]随着经济的发展，相关技术水平的提升，现代化农业经济的不断进步，农业建设对于灌区质量的要求越来越高，为了实现高质量的灌区改造，需要采取合理有效的方法。本文针对我国农业的现状，对灌区改造渠道设计水面线存在的问题进行浅析，以满足现实需要，促进农业的生产，提升其水资源的重复利用率，提升农业的综合效益。

[关键词]现代农业；渠道设计；灌区改造；工程效益；具体措施

中图分类号：TV135.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0138-01

前言

自改革开放以来，我国的社会主义市场经济得到了飞速的发展，这也使得我国现代化农业经济也在蒸蒸日上。而灌区作为农业经济发展的重要组成部分，对其进行高质量的改造设计，不仅可以有效的促进我国农业经济的发展，还有利于水资源的合理利用。

目前我国现存的大中型灌区大部分兴建于上世纪五、六十年代，建筑物至今已运行五十多年，超过了预定的工程寿命，不少工程早该更新改造。同时，有些工程是“”期间在边规划、边设计、边施工的条件下建设的，灌区规划和设计不尽合理，重水源工程轻内部配套，渠道及其建筑物配套不全，配套率低。随着经济的发展，越发显示出其建设质量差，技术水平低的特点，由于灌区建设是农业生产的重要环节，为了实现农业和农村经济的可持续发展，必须对灌区进行以节水为中心的一系列改造，以促进农业综合效益的发展。

1、对灌区改造渠道设计水面线的研究意义

我国经济的发展离不开农业经济的发展，与此同时我国也是一个水资源相对比较缺乏的国家，所以对于灌区的要求是比较高的，我国现存大型灌区有400多个，水资源总量比较大，占全国有效灌溉面积的30%左右，我国的人均水资源量是比较低的。我国的大型灌区是我国重要的粮棉油等农产品生产基地，担负着城乡生活、工付业和环境供水的重要任务，农业用水是我国水资源的重要输出部分，农业也是国家经济的基础性产业，为了满足人口吃饭问题，需要进行农业建设，农业建设又离不开对水的需要，面对灌区工程的落后性，我国要积极开展一系列以节水为中心的连续配套设施和节水改造，促进农业用水的重复利用率，以实现农业的可持续发展。

随着市场经济的日益延伸，我国对于大中型灌区的节水改造也越来越重视，为了实现水资源的可持续利用，目前在全国范围内已经启动了很多大中型灌区节水改造项目，以便充分发挥灌区的灌溉效益。目前我国大中型灌区的灌溉水利用系数只有0.4到0.6之间，通过对灌区进行续建配套以及节水改造，可提高节水效益，推进农业的现代化进程，实现水资源的可持续利用。设计出一条合理的新的渠道设计水面线，采取以节水为中心的工程，并且以改造后的新的设计水面线为纲领，结合农业灌溉技术与管理的综合措施，从而实现灌区的农业生产的综合效益。

对灌区工程进行系统全面的改造对于我国来说意义非常，为了更好实现灌溉工程的建立健全，需要充分了解并掌握灌区工程的实际现状，积极汲取国际灌区管理的先进经验，进行灌区的建立与完善，采取严格的灌区工程管理，以促进农业水资源的利用率，促进中国经济的可持续发展。

2、对于灌区渠道水面线的计算

渠道水面线并不是晦涩难懂的问题。在灌区渠道工程中，明渠水流就是在明渠中流动，可以使恒定流或者非恒定流，具有显露在大气中的自由表面。其水面上各点压强都等于大气的压强。特点是明渠的底坡线、水面线、总水头线之间的不平行。

水平线分析的重要目的就是预先判定水面线的一般形状以及特性，其分析的内容包括水面线的类型变化，比如是不是降水曲线，水面线的凹向、水面线两端的变化趋势、渠道的底坡可能存在正坡、平坡或者逆坡等情况，对于不同底坡的渠道，首先进行分区；伴随着流态的转变，要进行水跃或者水跌，具体发生何种类型的水面曲线，则应根据底坡的实际情况，参照其性质以及外界控制条件进行确定。

定性分析应该注意把定量计算的起始段面作为控制断面，缓坡渠道下由很远处为均匀流，在同一棱柱体渠道中，缓坡上均匀流为缓流。急流干扰波不能向上游传递，水流从急到缓，或者水流从缓到急，都会产生水跃。

对于渠道水面线的计算问题，目前有很多的计算方法，比如分段求和法、水分指数法、图解法等。为了适用于棱柱体与非棱柱体渠道，我们一般运用分段求和法实现，在计算过程中要掌握断面几何要素以及水力学要素，断面比能、临界水深以及临界底坡，其中断面必能以国渠道最低点水平为基准面，比能曲线要注意使用在断面形状尺寸以及流量一定的条件下，而临界水深是指在流量以及断面形状尺寸的一定条件下，相应与断面比能最低。临界底坡在流量与断面形状尺寸一定的棱柱体正坡明渠中，取决于流量以及断面形状的尺寸，利用临界底坡判断明渠均匀流的水流流态，并与粗糙系数有关。临界坡上的均匀流是临界流；水面曲线的计算类型包括已知两端水深，求流段距离，已知一端水深与流段距离，求另一端的水深；计算步骤包括棱柱体明渠水面曲线，非棱柱体明渠水面曲线等；计算机算法流程图包括正常水深、临界水深以及临界低坡、水面线。

3、项目区渠道改造设计水面线

在所有的输配水渠道系统中，灌溉面积的大小取决于灌区渠道设计水面线的分析与确定。干渠作为其重要的输配水渠道，关系到灌区改造工程量的大小，干渠的设计水面线是灌渠设计水面线的关键指标，直接关系到灌溉效益的长远实现，干渠渠道水利用损失在渠系水利用损失中所中的比重是比较大的，所以对于工程改造前后的实际情况进行综合分析，从而确定出最优水面线。

项目区渠道最优设计水面线要考虑渠系建筑物的现状问题，在对灌区附属建筑物全面测量的基础上，满足渠道以及渠系建筑物输水和改造工程量的最小，长远考虑灌区的实际情况，设计出最新最优秀的水面线。

大型灌区的改造必须坚持高标准、高质量建设，必须由一整套正确的建筑物高程资料，对整个干渠进行衬砌，经过反复计算比较得出建筑物过流所需要的水头，使干渠水面线进行新的复核并且进一步得到优化。最优水面线分析原则，要做到不同方案之间的进行比较，有利于下级渠道分水取水，并且在现有的条件下，使改造建筑物最少，总的工程量最小；最优水面线分析法从渠尾向渠首推求水面线，以方便各支渠取水，并且重新确定建筑物的底板高程。

随着灌区农业经济的不断发展，灌区作物种植面积的增加和结构的复杂化等，使灌区对水的需求量不断加大，部分渠段输水能力不足，渠道防渗体破坏严重，严重影响全灌区的农业发展。渠道防渗工程技术就是杜绝或减少由渠道渗入渠床而流失的水量的各种工程技术和方法。力求以最低的经费投入， 长期保持将水源引水量尽可能多地、安全、快速输送到田间， 达到高效益低投入的目的。

4、结束语

上文具体论述了浅析灌区改造渠道设计水面线问题，针对我国目前灌区出现的情况，进行系列分析，得出了一些解决方案，以促进农业的生产，提升灌区的工程效益，进行灌区工程的有效改造和修复，有利于渠道设计水面线的优化分析，满足灌区改造设计的需要，在此不断完善的过程中，不断的提升农业发展的综合效益，促进社会经济的发展。

参考文献

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[3] 冯广志.灌区节水改造规划[M].北京：中国水利水电出版社，2004