農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)分析
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摘要：農(nóng)田水利灌溉工程是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重要作用。要結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)，并對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。本文主要對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對(duì)具體的灌溉技術(shù)進(jìn)行研究，旨在進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)建設(shè)水平，加快發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)。
關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利灌溉工程；規(guī)劃設(shè)計(jì)；灌溉技術(shù)
農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，需要優(yōu)化農(nóng)田水利灌溉工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。提高農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)質(zhì)量，不僅可以提高水資源利用率，加強(qiáng)農(nóng)田灌溉有效性，而且還可以增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，提高其產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為現(xiàn)代灌溉技術(shù)的有效應(yīng)用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國加強(qiáng)了對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)的重視程度，并對(duì)節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)進(jìn)行全面推廣，但是部分區(qū)域缺乏節(jié)水灌溉意識(shí)，認(rèn)識(shí)不到節(jié)約水資源的重要性，導(dǎo)致節(jié)水灌溉技術(shù)難以有效落實(shí)。另外，農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)中的財(cái)政支持不足，缺乏建設(shè)資金，不能對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行全面引進(jìn)，一定程度上影響了灌溉技術(shù)的使用效果。在部分區(qū)域農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)中缺乏科學(xué)合理的設(shè)計(jì)規(guī)劃，導(dǎo)致灌溉工程與當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需求不相符，影響其正常使用[1]。基于此，要優(yōu)化農(nóng)田水利灌溉工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮其功能作用。農(nóng)田水利灌溉工程的投入使用，能夠結(jié)合農(nóng)作物實(shí)際生長(zhǎng)需求，灌溉合適的水量，確保農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育。在提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時(shí)，也能促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的大力推廣，減少對(duì)地下水的開發(fā)利用。此外，可避免過度施加農(nóng)藥、肥料，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
1農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
在對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂?、降水量等因素進(jìn)行綜合考量。不同的季節(jié)降水量不同，河流徑流量也存在很大的不同。農(nóng)作物種類、需水量也會(huì)隨著季節(jié)變化出現(xiàn)不同的特征。因此，在對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合具體情況，制定科學(xué)合理的灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定要對(duì)以下因素進(jìn)行綜合考慮，如灌區(qū)水源來水情況、現(xiàn)有水利設(shè)施情況、農(nóng)作物具體種植情況、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平等，保障農(nóng)業(yè)灌溉水的充足，滿足實(shí)際的灌溉水需求，只有這樣才能明確灌溉工程建設(shè)規(guī)模[2]。
1.2取水方式設(shè)計(jì)
農(nóng)田水利灌溉工程的取水方式包含自流取水和提水灌溉2種方式。以河流水為來源的灌溉方式即自流取水方式，又具體分為2種形式：無壩取水、有壩取水。無壩取水主要是以建閘取水方式為主，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)渠道水徑流量的有效控制，避免受到洪水侵襲[3]。有壩取水主要是在河流上修建堤壩，可以充分發(fā)揮溢流壩的作用，提高水位，強(qiáng)化汛期防水效果，并能夠?qū)θ肭髁窟M(jìn)行控制，減少泥沙進(jìn)入到水渠中，保障農(nóng)田安全。
1.3設(shè)計(jì)原則
在對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要對(duì)經(jīng)濟(jì)性需求進(jìn)行考量，更要對(duì)其他方面的因素進(jìn)行綜合考慮，如社會(huì)效益、土地資源整治需求、地域環(huán)境規(guī)劃要求等，并保障灌溉工程規(guī)劃與區(qū)域各方面的規(guī)劃相聯(lián)系，滿足灌區(qū)實(shí)際用水需求的同時(shí)，促進(jìn)整體區(qū)域規(guī)劃的科學(xué)發(fā)展[4]。在設(shè)計(jì)過程中要保障工程設(shè)計(jì)安全性，對(duì)工程建設(shè)區(qū)域的地形進(jìn)行實(shí)地考察分析，繞開危險(xiǎn)路段，減少工程施工對(duì)人員的危害；大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，綜合利用多方資源，提高水資源利用率，可以嘗試地表水與地下水的綜合利用，拓展灌溉渠道；對(duì)當(dāng)?shù)氐貏?shì)地形進(jìn)行綜合利用，盡量實(shí)現(xiàn)自流灌溉，地勢(shì)高的區(qū)域設(shè)置灌溉水渠，地勢(shì)低的區(qū)域設(shè)置排水溝。
2農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)在高臺(tái)縣灌區(qū)改造工程中的應(yīng)用
在高臺(tái)縣黑河節(jié)水工程建設(shè)中，友聯(lián)灌區(qū)渠道改建工程屬老灌區(qū)改造。工程建設(shè)項(xiàng)目主要內(nèi)容是對(duì)原有土渠采取砼現(xiàn)澆或預(yù)制磚的方式進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)襯砌，對(duì)原有建筑物拆除新建，對(duì)干、支、斗渠原渠道進(jìn)行裁彎取直和新改線走向重新開挖襯砌，灌區(qū)部分區(qū)域?qū)嵤└咝Ч?jié)水工程進(jìn)行新打機(jī)井和舊井改造工程配套和輸電線路架設(shè)等。該灌區(qū)地處黑河下游，農(nóng)田灌溉關(guān)鍵期河源來水較少，且來水量分布不均，晝夜溫差較大。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，按照已批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告和對(duì)可研報(bào)告的審查意見，依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，參照的規(guī)范主要有《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SB252-2000）、《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》（SL18-91）、《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99）、《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL18-91）、《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5082-1998）、《農(nóng)用機(jī)井技術(shù)規(guī)范》（SD188-86）、《水工建筑物抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5082-1998）、《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL103-95）、《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范（井灌區(qū)部分）》（SL/T153-95）等進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.1灌區(qū)基本情況
友聯(lián)灌區(qū)位于甘肅省河西走廊中部的高臺(tái)縣境內(nèi)，該灌區(qū)是以河水灌溉為主、井水補(bǔ)充灌溉的混合灌溉大型灌區(qū)，灌區(qū)涉及7個(gè)鎮(zhèn)、79個(gè)村、501個(gè)社、總?cè)丝?055萬人，土地總面積4.44萬hm2，主要由耕地、林地、荒地及荒漠戈壁等組成，灌區(qū)土地肥沃，灌溉歷史悠久，灌溉面積2.23萬hm2。
2.2水利工程現(xiàn)狀
灌區(qū)內(nèi)水土資源豐富，光照資源充足，有平原洼地水庫8座，總庫容2357萬m3，建有干、支、斗排水溝295條，總長(zhǎng)度423km，配套各類建筑物622座，灌區(qū)內(nèi)有干渠19條，可用于提取用地下水的機(jī)井80眼，年共開采量94.5萬m3；灌區(qū)內(nèi)有干渠14條，長(zhǎng)148.8km，支渠6條，長(zhǎng)22.83km，斗渠209條，長(zhǎng)120km，各級(jí)渠系各類建筑物共計(jì)479座。
2.3灌區(qū)改造建設(shè)的必要性
灌區(qū)干渠引輸水工程始建于20世紀(jì)50年代，自建成以來一直為土渠運(yùn)行，工程因多年運(yùn)行老化失修嚴(yán)重，輸水沿途滲漏損失大，田間工程不配套，水資源利用率低，灌區(qū)用水矛盾日益突出，已不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的要求。
2.4灌區(qū)改造規(guī)劃設(shè)計(jì)
2.4.1引水資源量。根據(jù)《高臺(tái)縣地下水資源及其開發(fā)利用規(guī)劃報(bào)告》，友聯(lián)灌區(qū)（包括巷道、正遠(yuǎn)、宣化、黑泉、駱駝城、南華等）地下水補(bǔ)給量21640.6×104m3/a，地下水排泄量為22785.44×104m3/a，均衡差為-1144.84×104m3/a，為負(fù)均衡。灌區(qū)水資源量主要由黑河過境水和地下水2部分構(gòu)成。根據(jù)水土資源平衡分析，灌區(qū)實(shí)際利用的水資源量為2.2704億m3。2.4.2現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)確定。灌區(qū)各級(jí)渠系已基本形成規(guī)模，做初步設(shè)計(jì)時(shí)，通過灌區(qū)調(diào)查和實(shí)地測(cè)量，已基本確定出干、支、斗、農(nóng)渠的現(xiàn)狀利用率，并反復(fù)進(jìn)行了復(fù)核。η水＝η干×η支×η斗×η農(nóng)×η田間（1）干渠水綜合利用系數(shù)η干=0.755；支渠水綜合利用系數(shù)η支=0.95；斗渠水綜合利用系數(shù)η斗=0.965；農(nóng)渠水綜合利用系數(shù)η農(nóng)=0.831；田間水利用系數(shù)η田間=0.887；通過計(jì)算，η渠系=0.575，η水=0.51。2.4.3工程等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），本灌區(qū)工程屬中型Ⅲ等工程，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99）規(guī)定，灌區(qū)干支渠建筑物均按5級(jí)設(shè)計(jì)；項(xiàng)目區(qū)屬地震基本烈度8度區(qū)，主要建筑物按8級(jí)設(shè)防。2.4.4設(shè)計(jì)基本資料。基本資料包括灌區(qū)水文、氣象、地質(zhì)資料以及灌區(qū)天然建筑材料分布情況、灌區(qū)現(xiàn)狀渠系情況、改造段渠道的測(cè)量資料等。標(biāo)準(zhǔn)凍深：1.06m。地下水位：干渠段，渠底以下0.5～1m；支渠段，渠底以下0.5～1.5m。糙率：現(xiàn)澆砼襯砌n＝0.015；砼預(yù)制塊襯砌n＝0.017；細(xì)粒砼襯砌n＝0.025；干砌石襯砌n＝0.0275。地基承載力：淤泥質(zhì)粉細(xì)砂80～100KPa，中-重壤土120KPa，黏性土160KPa。2.4.5干渠工程布置與設(shè)計(jì)。干渠改建工程原渠線平行于等高線布置，縱坡較緩，但渠道多處彎曲，部分渠道處于臨澤縣境內(nèi)，干渠兩側(cè)占用農(nóng)田多，交叉建筑物較多，沿原渠線布置裁彎取直則占用大量農(nóng)田，在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)多方案比較，在該段全部進(jìn)行改線，可避免渠旁農(nóng)田灌溉回歸水對(duì)渠道的不利影響，在改建工程施工期也不影響農(nóng)田灌溉，與原渠道相比，縮短渠線，節(jié)約了資金，是理想的設(shè)計(jì)方案。干渠設(shè)計(jì)縱坡1/4000，橫斷面采用弧底梯形，設(shè)計(jì)流量1.55m3/s，加大1.94m3/s，設(shè)計(jì)水深1.1m，加大水深1.23m，安全超高0.26m，渠深1.49m，邊坡系數(shù)1.25。2.4.6支渠工程布置與設(shè)計(jì)支渠垂直于等高線布置，縱坡適中，原支渠布置基本合理，灌區(qū)內(nèi)渠、路、林、田已形成格局，設(shè)計(jì)時(shí)局部進(jìn)行調(diào)整。支渠設(shè)計(jì)縱坡1/700～1/900，沿途無跌水、陡坡等消能建筑物；支渠設(shè)計(jì)橫斷面采用弧底梯形，設(shè)計(jì)流量0.7～0.82m3/s，設(shè)計(jì)水深0.74m，安全超高0.15m，渠深0.89m，邊坡系數(shù)0.75。2.4.7斗渠設(shè)計(jì)。斗渠在支渠上開口，平行于等高線布置，斗口量多面廣，受資金制約，各斗渠上只新建配套斗口，因各支渠斷面尺寸相對(duì)較小，斗口采用典型設(shè)計(jì)。支渠各斗口為方便運(yùn)行管理，均在相應(yīng)位置設(shè)置節(jié)制閘，節(jié)制閘擬定為單孔，孔寬1.2m，過閘水流流態(tài)為無坎寬頂堰流，經(jīng)對(duì)閘孔的過流能力進(jìn)行復(fù)核，滿足支渠設(shè)計(jì)流量0.71m3/s。該工程的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了從黑河少引水量718.3萬m3，節(jié)約凈水量332.3萬m3，年增加正義峽下泄量324萬m3，緩解了黑河下游用水矛盾，改善了下游生態(tài)環(huán)境。
3農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)概述
3.1做好“最后一公里”工作
農(nóng)田水利灌溉工程建設(shè)完成之后，要做好后續(xù)工作的有序開展。一般需要鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）人民政府的積極配合，對(duì)各村社的地理環(huán)境、灌溉需求等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面調(diào)查分析，并在此基礎(chǔ)上，選擇合理的方式對(duì)河道、渠道設(shè)施科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，并保障渠道引流的順利開展；要結(jié)合實(shí)際的農(nóng)田灌溉需求，在對(duì)各方面影響因素進(jìn)行綜合考量的基礎(chǔ)上，選擇合適的位置建設(shè)水泵站。要對(duì)水利工程建設(shè)、管理、運(yùn)行等工作的責(zé)任具體落實(shí)到相關(guān)人員，每個(gè)村社安排專門的人員進(jìn)行負(fù)責(zé)，保障水利工程的優(yōu)化管理。
3.2管灌技術(shù)
管灌技術(shù)主要是利用低壓管道進(jìn)行灌溉的技術(shù)方式，避免渠道灌溉過程中水資源的蒸發(fā)、滲入地面等現(xiàn)象，提高了水資源利用率，而且管灌技術(shù)成本費(fèi)用較低，設(shè)備鋪設(shè)簡(jiǎn)單，對(duì)土地空間占用不大，是推廣范圍較廣的一種灌溉技術(shù)[5]。
3.3噴灌技術(shù)
噴灌技術(shù)主要是利用壓力作用，把水向上噴射，并自然灑落到農(nóng)作物枝葉和地面。灌溉方式主要包含搖臂式、旋轉(zhuǎn)式等形式。主要應(yīng)用在蔬菜、大田作物、苗圃種植中，也經(jīng)常在園林綠化中應(yīng)用。該種技術(shù)方法要求不高，費(fèi)用較低，應(yīng)用廣泛。
3.4微噴灌技術(shù)
微噴灌技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，綜合了噴灌、微灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)，規(guī)避其缺陷問題，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田的局部高效灌溉管理。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)水節(jié)能效果更加明顯，通常在育苗、大棚花卉、果蔬種植中比較常用。此外，在露天蔬菜種植中也可以使用。在具體灌溉過程中可以通過對(duì)微型噴頭折射、旋轉(zhuǎn)的方式，把水均衡地噴灑在作物枝葉上[6]。該灌溉技術(shù)方式可以使水流輕柔地落到農(nóng)田表面、農(nóng)作物枝葉上，減少對(duì)農(nóng)作物的沖擊傷害，還可以配合農(nóng)藥、肥料進(jìn)行綜合性水肥管理。但是微噴灌技術(shù)的使用成本較高，需要大量的人力、物力進(jìn)行設(shè)備鋪設(shè)安裝，技術(shù)要求較高。
3.5滴灌技術(shù)
在輸送管道上面設(shè)置低壓支管、毛管滴頭等，能夠?qū)r(nóng)作物進(jìn)行近距離直接性緩慢滴水，可以提高水資源利用率，增加農(nóng)作物根系對(duì)水資源的有效吸收，強(qiáng)化灌溉有效性。主要應(yīng)用于大棚蔬菜、果園、溫室花卉中，能夠有效提高農(nóng)作物質(zhì)量，強(qiáng)化農(nóng)作物供水供肥的有效性，提高水資源利用率，適用性較強(qiáng)，可以對(duì)各種地形、土壤進(jìn)行使用。
4結(jié)語
農(nóng)田水利灌溉工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)與規(guī)劃，對(duì)于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的作用。要結(jié)合具體情況，對(duì)灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、取水方式、設(shè)計(jì)原則等進(jìn)行科學(xué)掌控，并大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，推動(dòng)節(jié)水農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
作者:劉國恒 單位:甘肅省高臺(tái)縣水務(wù)局