黄河下游滩区U形渠道节水灌溉技术应用分析

1、黄河下游滩区U形渠道节水灌溉技术应用分析兰华林 霍风霖黄河水利委员会黄河水利科学研究院，郑州 450003摘 要：黄河下游河道为复式河道，桃花峪到河口的河道面积为5000.57km2（包括封丘倒灌区483.04km2），其中滩区为4586.04km2（包括嫩滩面积），约占河道面积的91.7。受河势变化、洪水漫滩、泥沙淤积等因素的影响，黄河下游滩区灌溉不同于一般平原灌区，发展节水灌溉，还应满足抗水毁和重复利用的要求。在滩区扬水灌溉中，实施装配式U形混凝土衬砌渠道，具有节水、节油、省地、省投资和增产等作用，适宜在黄河下游滩区推广。关键词：节水灌溉 U形渠道 滩区 黄河下游1 前言与其他江河不同，黄

2、河下游滩区既是行洪区、滞洪区、沉沙区，又是滩区群众赖以生产生活的场所，涉及河南、山东两省15个地（市）43个县（区），滩区耕地面积30.37万hm2，村庄2052个，人口约180.94万人（2000年统计）。黄河下游滩区滩面辽阔，发展水利灌溉形式较多。目前，在黄河下游有些滩区，没有控导护滩工程，但河势比较稳定，引水条件较好，宜建活动扬水站。活动扬水站一般控制面积在60hm2400hm2，能较好地适应滩地和河势变化，适合一村一组管理。此前，由于扬水灌区缺少系统的规划设计，输水渠道为土渠，田间工程不配套，灌溉时渗水跑水严重，灌水周期长，能源消耗多，有的地块还需二级提水，浇地成本更高，群众负担较重。

3、因此，扬水灌区推广应用节水灌溉技术十分必要。随着国家加大对黄河下游滩区水利工程建设的投资力度，开展了适合于黄河下游滩区特点的U形渠道节水灌溉技术引进、创新和推广项目，滩区水利面貌发生了较大变化。2 U形渠道节水措施针对黄河下游滩区扬水灌区节水灌溉的具体情况，研制开发了装配式U形混凝土渠道衬砌技术和渠系装配式建筑物，并在黄河下游滩区东明县辛店集灌区首次进行研究应用。该项研究技术先进，适合黄河下游滩区特点，对促进黄河下游滩区灌溉由粗放型向节水高效型农业发展，起到了示范推广作用，取得了较好的经济效益。2.1 U形混凝土衬砌渠道在调查研究的基础上，引进形渠道衬砌技术，并结合黄河下游滩区灌溉特点加以技术

4、改造，变整体现浇为分片预制。形衬砌渠道投资省、占地少、易施工、强度大；其形状特殊减少了人为破坏，不怕水毁淤没并可重复利用。2.2 渠系装配式建筑物目前，扬水灌溉骨干工程已初具规模，但田间工程不配套，直接影响着灌溉工程效益的正常发挥。扬水灌区渠道衬砌后，渠系建筑物应采用装配式结构。装配式建筑物类型有节制闸、分水闸、分水口门和生产桥。装配式建筑物具有体积小、重量轻、可以拆卸、造价低、便于搬迁和重复使用的特点，适合黄河下游滩区灌溉条件。3 灌溉制度的拟定3.1 滩区作物种植黄河下游滩区农作物主要以小麦为主，秋作物有玉米、大豆、花生等。因各灌区具体条件的差异和种植习惯的不同，各种作物的种植比例不尽相同

5、。一般情况下，小麦种植比例为80；早秋作物以玉米为主，种植比例为10；秋作物有的地方以玉米为主，有的地方以大豆为主，还有种植其它秋杂作物的，如花生、绿豆、棉花等，一般以玉米为主，种植比例为70，复种指数一般为160。3.2 灌溉制度的确定根据当地土壤、气候等自然条件和作物类型、品种、农业技术措施等情况，拟定设计灌水定额、灌水延续时间、每日灌水时间等。灌水定额是指一次灌水的水层深度或一次灌水单位面积的水量。根据滩区作物生长情况，参照有关资料，灌水定额主要以小麦生长期灌溉用水量为主，确定灌水定额为900m3/hm2。灌水延续时间，应根据灌区大小、土壤情况及引水条件确定，一般为1015天。每日灌水时

6、间，对于扬水灌区取1520小时。3.3 灌溉模数及引水流量灌溉模数（灌水率）是指单位面积上所需灌溉的净流量。黄河下游滩区冬小麦种植比例大，所以按冬小麦的灌水定额求灌溉模数，由下式计算：式中：灌溉模数，m3/s/hm2；冬小麦种植比例；冬小麦灌水定额，m3/ hm2；冬小麦灌水延续时间，d；每昼夜实际灌水时间，h。扬水灌区的灌溉提水流量，按下式计算：式中：灌溉引水流量，m3/s；灌溉面积，hm2；灌溉水利用系数，对于衬砌渠道取0.9。4 扬水灌区规划设计黄河下游滩区扬水灌区的规划设计，应根据黄委会颁布的“黄河下游滩区水利建设工程标准规定”进行。对于活动扬水灌区，在充分考虑洪水漫滩特点和全面调查勘

7、测的基础上，对灌区水、田、林、路进行整体规划，统一实施；对灌排渠系、道路桥涵、渠系建筑物等进行结构设计。4.1 渠道设计扬水灌区的干渠和支渠均采用U形混凝土衬砌。在保证正常灌溉的情况下，根据各灌区地形、水泵提水流量和支渠轮灌情况，对渠道断面进行设计，渠道设计情况见表1。衬砌渠道渠顶高度，不得高于当地滩面0.5m。表1 衬砌断面及过水流量计算表型号断面尺寸（m）不同比降过水流量（m3/s）BHRh1/8001/10001/12001/15001/2000D400.560.500.200.400.110.100.09D500.670.550.250.450.200.180.160.15D600.7

8、70.600.300.500.330.290.270.240.21D700.900.700.350.550.380.340.310.280.24D801.020.800.400.650.500.440.400.360.31D1001.381.200.500.951.040.950.850.744.2 排水沟设计滩区灌溉应根据黄河洪水漫滩和暴雨积水规划排水系统。排水沟按排涝标准设计。不同断面机耕道路与沟、渠布置形式如图1所示。图1 机耕道路与沟、渠布置图4.3 机泵配置活动扬水站的水泵应满足设计扬程和流量的要求，保证水泵安全稳定运行。根据滩区扬水灌区情况，采用扬程在8m以下的混流泵或轴流泵，基本

9、满足扬水灌溉要求。4.4 灌水方式根据各灌区的具体情况，采用不同的分组轮灌方式，各块方田灌水方法采用畦灌法。畦田的规格和入畦流量，根据滩面坡度、土壤平整情况、土壤透水性能、农耕机具等因素确定。对于中等透水性土壤，畦宽一般采用24m，畦长5070m，单宽流量为36 l/s，畦埂高1015cm。灌水时，水由支渠、毛渠进入畦田，在畦田上形成薄水层，沿畦长方向流动，借重力作用边流动边湿润土壤。采用畦灌，对推动耕作园田化、节水节能、减少湿润不均、增加作物产量等方面具有显著作用。5 工程施工5.1 U形渠板预制渠板预制需要一定的场地，具体施工步骤是：先在地面挖成一排半个U形，然后用混凝土浇筑底模。混凝土U

10、形板在底模上浇筑。板框用64mm厚钢板和角钢焊制而成，具体形式根据U形断面尺寸确定；渠板要求混凝土标号为150#；制板要求震捣密实，板块规正，板面抹光。5.2 土基施工混凝土U形渠道衬砌前，按设计尺寸做好衬砌渠道的土基。人工夯实每层铺土厚度，粘土为2025cm、砂壤土为2530cm；采用机械碾压时，铺土厚度可增加至2535cm。经夯实碾压后土壤干容重应在1.4Tm3以上。然后在土基上开挖U形渠道进行衬砌。5.3 U形渠道衬砌（1）U形板勾缝。衬砌渠道必须平顺、规正，回填土必须密实。板与板之间，留有3cm的缝隙，以便勾缝，勾缝应与U形板持平，不允许有凸凹。勾缝砂浆标号采用100#。砂浆分次压入缝

11、内，而后压实抹光，与缝侧板面密合一体。同时除去缝外多余沙浆，保持衬砌渠道整洁。（2）渠身灌浆密实。待渠道勾缝养护后，渠板与土基之间仍有缝隙，遇到降雨或渠道渗水时，会出现坍塌现象。因此，要进行灌浆密实处理。其主要方法有：一是先回填细土再灌水密实，需分层进行；二是回灌粘土稠泥浆。（3）渠道封顶。封顶部分用机砖砌筑，应与渠板成为一体，同堤顶持平，砖面需抹2cm厚的水泥沙浆，顶砖后的土堤需30cm宽度并与砖密合成一整体。砌砖砂浆标号采用75#，对砌砖进行抹面，抹面砂浆与勾缝砂浆标号相同。5.4 泵站出水池泵站出水池采用装配式，应满足稳定水流、防止冲刷、水头损失小的要求。节制闸、分水闸、分水口门等装配式

12、建筑物，因技术要求较高，需专业施工队预制；衬砌渠道上的生产桥采用盖板桥，盖板用200钢筋混凝土预制，土渠上的生产桥采用涵管式。6 结语黄河下游滩区扬水灌区，实施节水灌溉技术后，达到了节水节能增产增收的目的，其效果十分显著。渠道衬砌后，减少了渠系渗漏，水有效利用系数由过去的0.40.5提高到0.9，灌水周期由30天缩短到15天以内，节水达53。混凝土U形渠道与同流量的混凝土梯形渠道相比，少占13耕地，节省材料20。扬水灌区实施渠道衬砌节水灌溉技术后，从投资和运用上看，是比较经济合理的，具有投资少，见效快的特点。据统计，井灌每公顷建设投资约2775元，而本模式的建设投资均在18002100元hm2

13、，比较经济合理。渠道衬砌，灌水周期缩短，农田可适时灌溉，农作物增产效益十分显著。扬水灌区实施节水灌溉技术后，粮食增产45。目前，黄河下游滩区U形渠道节水灌溉技术在河南、山东黄河下游滩区扬水灌区推广面积达2000余hm2。该项技术工艺先进、结构合理、定型预制、施工方便，技术易为群众掌握。“96.8”洪水之后，通过对扬水灌区的U形衬砌渠道和田间装配式建筑物的调查，局部地段因过溜渠道土基被冲坏，渠板基本完好，渠道恢复容易，费用较低。随着黄河下游滩区节水灌溉节水的推广应用，必将促进灌区土地平整和沟渠路林等园田化建设，推动滩区农业向节水优质高效方向发展。参考文献：1 李肇恢，王存义，寇兴利U形渠道混凝土衬砌预制安装施工陕西水利，1990（6）2 武汉水利电力学院主编农田水利学北京：水利电力出版社，19843 兰华林，任兰钦，边一飞黄河下