農(nóng)田水利灌溉工程的規(guī)劃設(shè)計

郭 萍

（黑龍江省方正縣雙鳳灌區(qū)管理站，黑龍江 方正 150800）

1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

河流的徑流量是隨著四季不斷變化的,農(nóng)田種植面積和作物種類等也是不斷的在變化的,這就決定了灌溉用水量是不確定性,也就是說在不同年份來水量和用水量都是不一樣的。因此,農(nóng)田灌溉工程建設(shè)的規(guī)模,也就需要有一個灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),以便保證設(shè)計方案的科學(xué)性。一般來說灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要以灌區(qū)水源來水情況、現(xiàn)有水利設(shè)施情況、農(nóng)業(yè)發(fā)展要求和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件等因素為依據(jù),再綜合考慮加以合理確定。灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是表示灌溉水源對于灌溉用水的保證程度。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高,意味著灌溉用水的保證程度也高。因此,它直接影響著灌溉工程的規(guī)模大小。一般來說,灌溉設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)有兩種:一是灌溉設(shè)計保證率,二是抗旱天數(shù)。

1.1 灌頹設(shè)計保證率

灌溉設(shè)計保證率指的是某個灌溉工程在長期使用期間,灌溉用水得到滿足的年數(shù)占總年數(shù)的百分?jǐn)?shù),用符號“P”表示。例如P=80%,就表示某工程在100年內(nèi)有80年能滿足全灌區(qū)的灌溉用水要求,其余20年不能完全保證,有缺水現(xiàn)象。P=80%就是這個灌區(qū)的灌溉設(shè)計保證率。因此,在設(shè)計農(nóng)田水利灌溉工程時,設(shè)計方必須要根據(jù)工程所在地的情況,來確定灌溉工程的規(guī)模,特別是當(dāng)?shù)厮礌顩r和作物種類。在水源缺乏地區(qū)和以旱作物為主的地區(qū),灌溉設(shè)計保證率可以取50%～80%;在水源豐富地區(qū)和以水稻為主的地區(qū),可取70%～95%。

1.2 抗早天數(shù)

所謂抗旱天數(shù),就是以灌溉設(shè)施,如小水庫、塘壩等的供水能力為依據(jù),以連續(xù)無雨(“連續(xù)無雨”,不是指抗旱期內(nèi)絕對無雨,而是指降雨量很少,一般將日降雨量小于日蒸發(fā)量的情況都當(dāng)作無雨處理)的情況下,能滿足作物需水要求的天數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。例如灌溉設(shè)施可以滿足連續(xù)80天的作物灌溉用水,則該灌溉設(shè)施的灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為抗旱80天?？购禃r間應(yīng)規(guī)定為當(dāng)?shù)刂饕魑镄杷笃惹械墓喔葧r期?？购堤鞌?shù)的確定,要按不同地區(qū)的情況來確定,在設(shè)計時“具體情況具體分析”。

2 取水方式的設(shè)計

取水方式的設(shè)計是農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計的重要組成部分,在設(shè)計時要根據(jù)不同地區(qū)的灌溉水源,決定其取水方式的設(shè)計方向。一般來說灌溉的水源可以分為兩類一是自流取水灌溉;二是提水取水灌溉,水利工程的取水設(shè)計要針對這兩種類型進(jìn)行設(shè)計。以下主要對自流取水灌溉進(jìn)行介紹。

自流取水灌溉:以河流作為水源時,又可分為兩種:一是無壩取水;二是有壩取水。

在設(shè)計時,為了保證自流灌溉的水位高程,開渠建閘引水的地點要選河流上游水位較高地點,引水口地點的選擇決定了取水方案的設(shè)計,包括建設(shè)成本的投入。因為引水口的不同決定了需要修建的水干渠長度不同,所要增加的土石方工程量,以及沿程水頭損失和水量損失以及各類建筑物數(shù)量也各有不同。

2.1 無壩取水

在設(shè)計時無壩取水的渠首,可以根據(jù)實際情況設(shè)計為有建閘和不建閘兩類。但是考慮到不建閘的引水口,那在洪水期間不能控制流量,渠道易被洪水沖毀,農(nóng)田會被淹沒等情況。因此,在設(shè)計時首先要考慮建設(shè)建閘控制的方案。

通過把進(jìn)水閘的中心線與河道水流方向的夾角 (叫引水角),設(shè)計為銳角(30°～45°),保證入渠的水流平穩(wěn),而且引水量也大,又可以減輕對引水口下唇的沖蝕。

2.2 有壩取水

如果工程所在地的河流水源豐富,但是由于地勢或者其他原因水位較低,無法滿足自流灌溉引水要求。此時,在設(shè)計時就應(yīng)在河道上修建塹水建筑物(低壩或節(jié)制問),提高水位,以保證引水自流灌溉。這種取水方式的設(shè)計雖然會增加筑壩的工程投資費用,但引水口位置離灌區(qū)較近,引水干渠長度較無壩取水大為縮短,可以減少了土石方工程量和交叉建筑物的數(shù)量和交叉建筑物的數(shù)量。

2.2.1 溢流壩可以起到橫攔河道,抬高水位,同時排出河道多余的水量和汛期洪水的作用。

2.2.2 進(jìn)水閘進(jìn)水閘可以用于引水灌溉,并能控制入渠的流量。其平面布置有有兩種類型,一是側(cè)面取水;二是正面取水。

由于側(cè)面取水不能在引水口處形成橫向入流,會導(dǎo)致大量的泥沙入渠,因此,在設(shè)計時要考慮到工程水源的情況,如果工程地處多沙河流則要選用正面取水的方案。正面取水是指,進(jìn)水閘引水力向河道水流方向一致或斜交時,在引水口處能形成橫向環(huán)流,可以達(dá)到使水流表層清水入渠,底層含沙水流離開引水口的效果,是農(nóng)田有壩取水的常用取水型式。

2.2.3 排沙閘可以起到防止泥沙入渠的作用,是多泥沙河流低壩取水樞紐中不可缺少的組成部分。其過水能力一般應(yīng)大于進(jìn)水閘的過水能力,其底板高程則要低于進(jìn)水閘的底板高程,以求良好的沖沙效果。其他防治泥沙入渠措施還有沉沙槽、沖沙廊道和 沉沙池等,因地制宜選用。

2.2.4 防洪堤為減少攔河壩對上游的淹沒損失,洪水期間保護(hù)上游城鎮(zhèn)、交通和農(nóng)田的安全,還要在攔河壩上游沿河岸修筑防洪堤。

3 灌溉渠系布置的設(shè)計原則

3.1 總體規(guī)劃布置的設(shè)計原則

在進(jìn)行灌溉渠系規(guī)劃時,要把當(dāng)?shù)氐膰琳?山、水、田、林、路的規(guī)劃密切結(jié)合,同時還要考慮其他用水部門如發(fā)電、航運、人畜飲水的需要,全面安排,統(tǒng)籌兼顧,做到科學(xué)合理,便于管理,充分利用水土資源,擴大灌溉面積,最大限度地實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的完美結(jié)合。其規(guī)劃布置一般應(yīng)遵循下述基本原則:

3.1.1 充分利用地形條件的原則灌溉渠道應(yīng)布置在高處,與其相對應(yīng)的排水溝道布置在低處,力求自流灌溉、排水,建成灌排分開,各自獨立的灌排兩套系統(tǒng)。對局部高地或洼地,可分別采取小片提灌(排)等措施處理,不必為了照顧局部而影響全局。同時,在渠道線路布置上要考慮到經(jīng)濟因素,渠線布置盡可能直、順、整齊,減少交叉建筑物,避免更多良田和民房被占。

3.1.2 安全為主的設(shè)計原則渠道工程必須要安全可靠,在渠道布置時盡可能避免深挖方、高填方和難工險段。山丘區(qū)地形的渠道設(shè)計要盡量避免靠近沿河、溪布置,以防止被山洪沖毀。干渠沿線的地質(zhì)條件要好,避開風(fēng)化巖層和節(jié)理發(fā)育的破碎帶以及透水性強的土質(zhì)地帶。沿渠應(yīng)有合適的排洪、泄洪設(shè)施,如溢洪堰、泄水閘等。

3.1.3 綜合利用的原則山丘區(qū)的灌溉渠道應(yīng)利用集中落差,結(jié)合水電、水力加山丘區(qū)的灌溉渠道應(yīng)利用集中落差,結(jié)合水電、水力加工,開展多種經(jīng)營,一水多用,充分利用水土資源。還應(yīng)考慮采用庫、塘、渠并用,蓄、引、提結(jié)合的長藤結(jié)瓜灌溉系統(tǒng)。平原地區(qū)要采用河水相井水灌溉相結(jié)合,地表水與地下水聯(lián)合運用的灌溉系統(tǒng)。

3.2 干、支渠布置的設(shè)計原則

在確定干、支渠的布置方案時,要堅持實事求是的原則,具體問題具體分析,根據(jù)實際的地形地貌進(jìn)行設(shè)計。

3.2.1 山地、丘陵型灌區(qū)山地、丘陵型灌區(qū)的地形起伏,復(fù)雜多樣,坡度陡,耕地多為坡地、梯田。修建農(nóng)田的工程多有渠道彎且長、建筑物多、施工復(fù)雜等待點。在設(shè)計干渠沿等高線布置時,要考慮到灌區(qū)位于分水嶺與山溪或河流之間,呈狹長形,等高線大致與河流方向平行,灌區(qū)上游坡度較大,地面狹窄等實際情況,在設(shè)計時應(yīng)該以求“水不低頭”,即水位少降低,為方向,以求最大限度地自流控制全部灌區(qū)面積。支渠在干渠一側(cè)引出,這種設(shè)計的特點是:干渠縱比降平緩,水頭損失小,控制面積大;筑渠堤結(jié)合開挖山坡截水溝,攔截坡地暴雨徑流,既攔山洪,又防止水土流失。

3.2.2 平原型灌區(qū)一般來說,平源地區(qū)大多位于河流的中、下游,由河流沖積而成,地形比較開闊,而且有大片集中的耕地。設(shè)計時可以把地理條件與洪、澇、旱、漬、堿等災(zāi)情的程度結(jié)合起來,進(jìn)行干、支渠的布置。

3.2.3 山麓平原型灌區(qū)當(dāng)排水條件好,但是地下水埋藏深,開發(fā)比較困難,因此,設(shè)計時可以著重利用地面水發(fā)展渠灌;而當(dāng)?shù)叵滤^易開采、水質(zhì)符合要求時,則著重興建井灌或井渠灌溉。山麓平原型灌區(qū)等高線與河流平行或斜交,地面坡度傾向河流,上部地面坡度陡,近河地面坡度緩。干渠多沿山麓方向布置,支渠與干渠垂直或成一角度布置,主要視地形情況而定。在灌區(qū)前緣與河流鄰近部位,地下水逐漸升高而接近地面,應(yīng)修建排水系統(tǒng),排除地面水和地下水,實行“灌排分開”的布置形式,以求互不干擾。

[1]馬清志,趙慶民.農(nóng)田灌溉工程的抗災(zāi)作用及減災(zāi)措施[J].治淮，1994-12-15.