进行水量平衡分析，确定灌溉制度
根据项目区水源的可供水量，在详尽了解项目区农业生产结构的基础上，计算项目区的作物需水量，进行供需水量平衡分析。对于占补平衡项目来说，供需水量平衡分析在项目的可行性研究阶段进行，占补平衡项目中的农田水利工程一般是采用10年设计，20年校核，由于项目区范围不大，引水流量一般1m3/s以下，在水利工程中属于小型水利工程，首先根据《灌溉与排水工程设计规范》(CB50288-99)结合当地实际情况确实设计灌溉保证率，皋兰县一般取75%，然后根据灌溉定额或降水的频率分析选出2个或3个符合设计灌溉保证率的年份，以其中灌水分配过程不利的一年作为典型年，以该年的灌溉制度作为设计灌溉制度。如项目区在灌区范围内且采用灌区已有的取水或输水工程作为水源的，应该以灌区的灌溉制度作为本次设计的设计灌溉制度。在计算过程中，作物的灌水定额可通过彭曼公式计算，也可通过用水量平衡法演算得出，对于常见作物，实际工作中也采用《甘肃省行业用水定额》直接取值或进行验算。如采用渠道灌溉，还应确定轮灌制度。
灌溉工程规划
1灌溉机井规划
项目区灌溉机并布置应翔实掌握该区域的地下水分布情况，根据项目区的地形、地层、地下水分布情况，结合项目区用水需求进行灌概机井井群布置，一般采用梅花形或方格形布置。要根据项目区实际情况进行布置，如笔者所在的皋兰县西岔镇阳洼窑村项目区，由于项目区内农田较规整，且项目区全部为蔬菜区，其对水量的需求量不大，但是对水量需求时间长，所以可以发展为井灌区，且根据地形及项目区的灌溉田块分布和已有道路系统实际情况，采用了方格形布置。布置井位时要确定井数，首先应确定单井出水量，单井出水量可参照近年的成井电测资料确定，也可按照抽水试验确定，有条件的项目、建议按照抽水试验确定。然后根据单井出水量和灌水定额计算得出单井的控制面积，按照井灌区的面积计算得出井数。这里提醒一点计算得出的井数往往并非整数，千万不要搞成理论上的四舍五入，计算得出的井数应进行进位取整。布置井位时还应注意一定要计算井距和影响半径，确保不会出现机井互相影响出水量的情况。
2田间输水方式确定
解决了水源和灌溉制度的问题，接着要进行灌溉输水方式的选择。灌溉输水方式分为地面输水和地下输水两种方式，由于在输水过程中存在蒸发和渗漏，选用不同的输水方式，水的利用系数也是大相径庭。举例而言采用渠道输水。衬砌渠道的渠系水利用系数约在0.7左右，而采用管道输水管道水利用系数可达0.9，由于土渠渗漏量过大，农渠以上灌溉输水渠道不会采用土渠。一般情况下，灌区面积较大水量较充足时均选用衬砌渠道作为输水渠道进行地面输水，灌溉单元较小，水量一般的情况下可采用管道输水，除泵站输水管道可能采用钢管和砼管外，田间输水管道一般是采用UPVC管道。根据目前节约用水及高标准农田建设的需要，以后在占补平衡项目的农田水利工程中，斗农渠应尽量采用管道输水，发展高效节水灌溉，是目前农田水利工程的大方向，占补平衡项目中的农田水利工程亦应如此。
3灌溉渠系规划
灌溉渠系规划时首先选择衬砌渠道，按照断面类型不同，灌溉渠道可分为U形、矩形和梯形。U形渠道输水能力强、节水防渗效果好，但由于施工要求高、断面不宜过大，适用于斗渠和农渠；矩形和梯形渠道对断面和施工要求不高。适用于干渠和支渠，但矩形渠道占地面积小却对材质要求较高，梯形渠道恰恰相反，对材质要求较低但占地面积大，因此一般干、支渠渠道应按照当地特点选择矩形或梯形渠道，斗渠、农渠一般选用U形渠道或者进行管道输水。渠型选定后，根据灌溉面积和灌水定额确定渠道流量，进行渠道横、纵断面设计，应从最末级渠道开始计算，逐级倒算，逆推干渠的横向设计流量和纵向设计高程。渠道横、纵断面设计不能孤立单独考虑，两者之间是相互联系的，计算时应当根据最末级渠道灌溉面积和灌水定额计算渠道流量。需要注意的是渠道横、纵断面设计一定是从最末级渠道逐级向上逆推得到的。渠道的流速，应满足不冲不淤流速要求。以加大流量验算不冲流速，并以最小流速验算不淤流速。占补平衡项目通常采用已有的水源工程和渠首工程作为水源，与一般农田水利工程相比在整体布局上稍显复杂，输配水渠道的设计要根据整理后的田块大小、高程、耕作条件及现有水利工程等进行配置，并合理确定灌溉方向。在进行输配水渠道的规划设计时，要充分考虑已有的农田水利设施、渠系建筑物和道路设施等，尽可能避免与现有渠道、道路等基础设施交叉，并在各级渠道上根据需要修建诸如分水闸、节制闸，量水堰等，渡槽、跌水、陡坡、渠系建筑物，要进行必要的水力计算和结构计算，结构断面较小时可适当简化。渠道不宜越级布设，布置时还应注意行政界线如乡界和村界的限制，避免工程投人使用后由此引发的争水事件。
4管道系统规划
基于管道输水蒸发、渗漏较小，管道水利用系数较大、不占用耕地的优点，一些灌溉控制面积不大的项目选用了管道输水，材质一般为UPVC管材。选用地埋管道输水时，首先要进行压力计算和管径的计算，以使设计方案经济上合理，技术上可行。压力计算主要是管内水压力和侧向的土压力计算，通过压力计算得到管道的抗压强度选用不同壁厚的UPVC管道。管径计算要根据灌溉需水量计算管道在一定流速下的合理管径，从而更好的选择合适的UPVC管道。管道的布置一般遵循支管垂直于主管的原则，并根据灌溉田块合理确定管道间距和出水桩间距，丘陵地区管道间距以50m为宜，管道密度以平均90m/hm2为宜，可根据地形选择双向灌溉或单项灌溉，出水桩一般每50米设置一个。管道布置也应注意合理的避让已有的渠道、道路和行政界限。
排水工程规划
占补平衡项目也要求做到灌排结合。对于出流条件较好或排水设施较完善的项目区，可不设置排水工程；出流条件不好或无排水设施的项目区，为保证项目区旱可灌、涝能排，真正做到旱涝保收，应根据项目区地形、降水、灌溉、河流渗漏、土质、作物种植结构或耕作制度等因素，合理设置排水系统。排水沟可分为明沟排水和暗管排水，对应于灌溉渠也可分为干、支、斗、农四级，布置时尽量利用天然河沟。如项目区内以渠道灌溉，在布置时还应考虑灌排结合，并尽可能与道路相衔接。
关键词：农田水利工程；渠道设计；施工管理
0引言
近些年我国社会经济发展较快，农业经济也进入了全新发展阶段，在现代化农业项目施工中新技术与新材料有效应用。目前在农业发展地区通过修建农田水利渠道能够满足农业发展排涝要求，还能为农业生产稳定发展提供规范化水源灌溉，对提升农田总产量具有重要作用。但是目前农田水利渠道在规划合计与施工建设中存在较多问题，要在问题分析基础上提出具体应对措施。
1农田水利工程设计中的渠道设计与施工原则
当前农田水利工程在渠道设计中为了确保其科学性有效提升，在设计与施工管理中需要遵循相关原则。在农田水利渠道设计中需要以农田实际情况为基础，然后在施工活动开展之前需要做好勘察设计工作，确保设计方案合理性有效提升。在农田水利渠道设计中，相关部门需要对工程区域施工地形条件等进行勘察，对施工区域深挖方、高填方、危险地段进行标记，对设计中的问题进行分析，能够全面提升农田水利工程应用功能提升提供保障。在农田水利工程规划设计与施工需要遵循因地制宜原则，在工程项目建设区域基本地形条件上进行设计。如果农田水利工程项目建设区域地形地势较高，需要对灌溉渠道进行设计。在地势相对较低的区域，要注重排水沟设计，这样能够确保渠道灌水和排水稳定开展。对灌溉渠道进行设计时，要根据洼地与高地进行划分，有针对性进行设计。此外，在水利渠道设计过程中需要对田地与民房占用情况进行分析，尽可能避免出现交叉问题。农田水利工程渠道设计目的主要是为了确保农田灌溉用水效率全面提升，确保农业种植活动稳定进行。在渠道设计过程中，要对地形、横断面、地质、渠道等问题进行分析，对支渠与干渠进行合理设计，全部各个设计规范方案可行性有效提升。通过强化农田水利渠道设计能够满足现代化农业生产用水要求，还能对农田生产区域防洪防涝问题进行调节。农田水利工程渠道设计中为了确保其可行性有效提升，需要对排水、灌溉渠道合理合理，避免农业生产区域土壤盐渍化问题加重。在设计中保障渠道设计需要绕开危险地段，对渠线周边需要适度布设排洪等基础设施。在设计中需要明确经济性原则，对项目施工高成本进行控制。结合当地实际情况，确保渠道施工与区域行政规划、社会规划、土地规划相互协调发展，便于管理活动有序开展。
2当前农田水利渠道设计与施工管理中存在的问题
2.1渠道设计中的问题
农田水利渠道设计是水利工程施工的基础，然后要遵循相关设计原则。目前部分区域农田水利渠道工程衬砌设计过程中未能遵循相关要求，导致农田水利渠道工程施工质量较差。有相关设计部门未能结合施工现状展开设计，对设计环节缺乏优化措施。这样导致后续施工阶段需要对设计方案进行整改，拖延了施工进度，增加了施工总成本。在设计过程中未能对跌水展开设计，在部分规模较小的工程项目设计中，参与项目建设的设计人员未能对项目施工现场开展实地勘察，单方面通过施工材料、数据信息进行叠水设计，降低了设计准确度，施工难度增大，还会在一定程度上扩大施工总成本。
2.2渠道施工存在的问题
现阶段农田水利渠道工程施工质量和工程项目建设效益与水利设施使用寿命具有直接联系，如果施工质量难以提升，对导致工程建设效益降低，水利设施应用寿命缩短。目前我国在水利工程项目施工管理要求在不断完善，管理技术应用也较为先进，但是施工过程中未能全面遵循相关施工标准，导致施工活动执行过程中存在较大难度。目前农田水利渠道施工中主要存在以下问题，在标尺方面，施工中相关技术人员未能制作标尺，制作误差较大，导致卡尺中心线和渠道中心线难以有效对应，致使开挖施工质量不能全面提升。在开挖过程中，对U型槽顶部未能进行精确化调整，对施工区域的杂质、石头、杂草等尚未及时清除。在施工放样中存在较大问题，放样主要是对渠道边线和挖方位置进行明确，考虑渠道底等数值，导致渠道放样质量难以有效提升，限制了开挖施工操作有序进行。
3农田水利工程设计中的渠道设计与施工管理措施探析
某地区农田水利工程新建水坝3座，维修改造之后取水坝1座，主干渠的衬砌为15.50km，支渠衬砌为10.59km，管涵12座，机耕路距离为6.90km，排洪槽1座。首先需要对此区域水土资源平衡条件进行分析，确保补给水源充足，此项目主要可以设置为多条排灌沟渠设计，在设计活动中需要明确的进水口及渠道设计作用。
3.1强化渠道罐区优化设计
目前在该区域农田水利工程渠道设计中需要对当地农业灌溉标准进行分析，确保其能够与管该区域整体设计规划要求相适应。在设计中需要明确设计要点。在灌溉区域需要设定固定渠道，对干渠、次支渠、斗渠、农渠进行分析，灌溉区域实际面积如果低于2万hm2，需要结合实际情况对渠道级数进行增减。各个渠道在具体布设过程中首先可以选取地势相对较高对区域，干渠与支渠在布设过程中可以根据沿等高线以及分水岭开展，渠道合理布设需要在分析地区行政区规划以及各个乡村独立分配基础进行。设计渠道线路时，要保持短而直原则，在设计中要灵活规避滑坡、风化破碎岩石等不良地质区域，在设计中防止穿越村庄，或是施工中要采取高填深挖操作。这样能够为后续机耕创造有利条件。此外需要对石渠以及衬砌渠道半径等进行分析，不能超出水面宽度2.50倍左右。如果各项条件受限，不能满足设计要求，在施工中需要拟定有效的防护措施。布设长藤结瓜式灌溉渠道时，渠道需要适度绕过水库、池塘等区域，渠道再不舍过程中要发挥项目调节与反调节作。如果灌溉区域面积较大，可以依照连续性灌溉对干渠和支渠进行设计，通过轮灌方式对斗渠和农渠进行设计，保障各个轮灌组供水稳定。
3.2加强渠道比降设计
在农田水利渠道设计中渠底比降是重要的设计环节，在设计中需要对原有水利渠道比降参数进行分析，整合不合理的原因，然后与现阶段应用需求进行规范设计，保障农田水利渠道长远发展效益得到有效保障，能够对多项问题进行控制，提升农田水利项目经济效益。此外，渠底沉降问题对其应用性能会产生较大影响，目前需要统筹全局，在设计过程中遵循科学合理化原则，保障项目整体效益全面提升。在土渠道中，需要对渠底比降进行控制，选择的值在1/1000。应用混凝土衬砌渠道，要对跌水个数与落差进行控制，就要确保渠底比降能够增大，选择值控制在1/500，更好地适应灌溉供水要求。
3.3完善农田水利渠道施工管理
针对U型槽施工管理，需要确保混凝土有效夯实，通过U型槽优化设计，能够保障内壁具有良好光滑度，避免渠道在应用中被大量泥沙堵塞，能够解决传统农田水利渠道塌陷和堵塞问题。此外，在施工前需要做好精确化测量与设计，对土方顶面平滑度等进行控制，然后及时清理回填土中的杂质，通过细致回填土进行填充。还要对标尺制作环节进行优化，避免卡尺中心线与渠道放样中心线发生偏离，促进施工活动稳定进行。
关键词：渠道衬砌机应用前景
中图分类号：[TV91]文献标识码：A文章编号：
渠道衬砌机应用：机械化衬砌设备关键技术包括：自动找平技术、大型精确拼装桁架的制造装配技术、滚筒式密实压光成型面技术、衬砌机的特殊给料技术、衬砌机按给料比例成型、行走、联动的控制技术、衬砌机振捣技术、衬砌机的应用技术、保证衬砌机同步行走控制技术、渠道衬砌施工工艺及设备的管理。
（1）振动滚筒式衬砌设备：逐渐向履带式滚筒衬砌设备发展；皮带布料机将被螺旋布料机代替；衬砌机的衬砌小车行走由链传动牵引改为自行机构。
（2）滑模式衬砌设备：振捣、输送布料部分的动力采用电驱动，行走、升降采用液压传动。这样可充分降低设备的体积和重量，使用起来更为灵活。
（3）总体趋势：无论是滑模衬砌设备还是滚筒衬砌设备均朝着机械、电子、液压一体化和智能化和模块化、人性化方向发展。结合南水北调中线应用发展前景，结合衬砌机发展趋势主要为适应南水北调中线工程大跨度、大型化、自动化程度高、效率高等要求，改变其装配形式可满足不同坡长和坡度的渠道衬砌及平面混凝土的衬砌要求。
渠道衬砌机应用前景：纵观国外大型水利工程建设中的渠道施工，随着渠道衬砌机械化衬砌程度的提高和大型渠道衬砌机设备技术成熟，大型渠道衬砌机在国内外，特别是中国南水北调中线工程应用更加充分，使工程质量、工程进度、效率大大提高，同时使机械化成本得到进一步减少。南水北调需混凝土衬砌的渠道总长有1400公里之多，具有渠道宽，渠坡长、施工期短等特点，采用人工混凝土衬砌不能满足工程建设的要求，同时存在施工速度低、施工质量难以保证，工程寿命短等缺点。采用大型渠道混凝土衬砌成型设备，可实现坡面精修、垫层碾压成型、给料、衬砌、密实、提浆和压光成型一体自动化连续作业，且有施工速度快，质量高，寿命长，成本低等特点。而引进国外同类产品又存在造价高，与中国国情不相适应等问题，因此研制具有自主知识产权的大型渠道混凝土机械化衬砌成型设备，在满足南水北调工程渠道建设提供急需的同时，也可服务于其他输水渠(河)道和水库内坡护砌等工程建设，尤为必要。
（1）大型渠道衬砌机在国外调水工程中的应用前景
国内外长距离调水工程众多，其中世界著名的调水工程有：美国的中央河谷、阿拉巴马州伯明翰地区的渠道工程、加利福尼亚、加州调水、科罗拉多水道和洛杉矾水道等远距离调水工程及澳大利亚的雪山工程、巴基斯坦的西水东调工程、印度纳尔玛哒干渠工程等。
印度于20世纪70年代中后期开始进行北方邦的萨尔达－萨哈亚克调水工程从卡克拉河－萨尔达河送水到恒西平原，供水渠长260km，设计流量650m3/s。拉牟刚嘎河供水工程、巴克拉－前加尔调水工程、那珠那沙供水工程、唐巴德拉供水工程。正在建设中的拉贾斯坦运河工程，供水渠长178km，设计流量685m3/s，灌溉面积约120万hm2。近几十年长距离大流量调水规划有：哥达瓦利河－克里西那河－蒲那河调水计划；那马德河高水运河；西流河水东调计划；恒河建高坝蓄水计划；布拉马普特拉河－恒河调水计划以及开发拉贾斯坦沙漠计划等。
巴基斯坦西水东调工程规划调水工程有：西部印度河干流和支流杰赫勒姆(Jhelum)河、杰纳布(Chenab)河调水工程，供水灌溉的153万hm2。
(2)大型渠道衬砌机在南水北调工程中的应用前景
南水北调中线工程总干渠（含天津干渠）总长1420km，是世界最长的调水工程。主干渠渠道宽，斜面大，混凝土衬砌表面质量要求高，且能承受一定的水压力，工期紧，靠人工用简单的设备很难完成。总干渠河南段纵向坡降小，靠人工用简单设备很难完成坡降监控工作。根据南水北调中线工程施工规划，全长约1400km总干渠，除北京段(约70km)和天津段(约100km)计划采用输水管外，其余全为渠道。如果施工标段按10km为1个标段计，则全线共分100多个标段；每个标段按至少2台配备，则需要大型渠道衬砌成套装备200套。如引进价格为40多万美元，如果全部采用进口设备施工，仅设备费就需花费1600多万美元。如立足国内制造，预计国产同类产品的每台价格不会超过200万元人民币(约合25万美元)，每台设备可为国家节省外汇15万美元，整个工程可节汇600多万美元。
（3）灌区改造和平原水库坝坡护砌工程