淺談農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)

摘要：農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利體系的重要內(nèi)容， 是實(shí)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵， 健全的農(nóng)田水利建設(shè)體系和完善的管理措施，將很大程度上緩解自然災(zāi)害給人民群眾生活帶來的不便，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失。本文對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：工程；設(shè)計(jì)

農(nóng)田水利建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利體系的重要內(nèi)容，也是農(nóng)業(yè)水利體系各級(jí)水利網(wǎng)絡(luò)中最直接惠澤百姓，并和老百姓生活、農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，農(nóng)業(yè)水利工程對(duì)存蓄降雨、調(diào)劑用水、保障和促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。下面就小型農(nóng)田水利工程的灌渠設(shè)計(jì)進(jìn)行講解。

一、農(nóng)田水利灌溉工程存在問題

農(nóng)田灌溉技術(shù)目前，漫灌方式是農(nóng)村進(jìn)行農(nóng)田灌溉的主要方式。漫灌就是從水源處開挖渠道，水源通過渠道向農(nóng)田中流入，如果渠道較長，輸送渠道為土質(zhì)渠道，在水資源短缺的今天，這樣會(huì)造出加大的浪費(fèi)，原本水資源就比較缺乏，從節(jié)約的角度來講，漫灌這種方式最好少用，可以以農(nóng)作物的生長分為多個(gè)階段，分別采用管灌、噴灌、微噴灌以及滴灌技術(shù)。管灌技術(shù)是指換掉明渠輸水灌溉，來采用管道進(jìn)行灌溉的一種技術(shù)，從水源取水后，在壓力的作用下，經(jīng)過管道將水引到農(nóng)田中。這種方式的灌溉出水口流量大，管道不會(huì)發(fā)生堵塞，減少水資源的浪費(fèi)，成本也較低，比較容易讓農(nóng)民接受，更重要的是這種灌溉技術(shù)適合干旱的農(nóng)田。

噴灌技術(shù)是一種先進(jìn)的灌溉方式，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在農(nóng)田、公園、城市廣場(chǎng)等上，它是當(dāng)今世界上最主要的節(jié)水灌溉技術(shù)之一。噴灌技術(shù)就是利用噴頭等專用設(shè)備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地農(nóng)作物表面的一種方法。滴灌技術(shù)是指用專門的管道系統(tǒng)和設(shè)備將低壓水送到灌溉地段并緩慢地滴到作物根部土壤中的一種灌溉方式。滴灌具有較強(qiáng)的節(jié)水、節(jié)肥、省工優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)能夠有效的提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，但是這種方式容易引起堵塞。微噴灌技術(shù)是一種局部灌溉技術(shù)，它取了噴灌、滴灌技術(shù)的長處，補(bǔ)其自己的短處，這種灌溉技術(shù)更加節(jié)水。微噴灌是利用直接安裝在毛管上，或與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤，微噴頭包括固定或和旋轉(zhuǎn)式，水流柔和是它的特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)作物不會(huì)造成太大的損害，但是這種灌溉方式需要較大的成本。

二、下面就小型農(nóng)田水利工程的灌渠設(shè)計(jì)進(jìn)行講解

設(shè)計(jì)渠道，首先要確定渠道引水流量，然后進(jìn)行渠道的斷面設(shè)計(jì)，包括橫斷面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)。接著畫斷面圖，計(jì)算工程量，打概算，最后就是寫初設(shè)報(bào)告。

1、渠道引水流量的確定

渠道引水流量是灌區(qū)農(nóng)田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。它與河源水量大小、灌區(qū)內(nèi)部的水源條件、灌區(qū)作物種類、種植面積、農(nóng)田土質(zhì)、灌水定額、灌區(qū)氣候、渠道長短等因素有關(guān)。渠道引水量的計(jì)算：應(yīng)根據(jù)作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積，按照同一時(shí)期不同作物同時(shí)用水量最多的情況計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

Q=灌水定額（立方米/畝）×畝數(shù)灌溉天數(shù)×一晝夜的秒數(shù)（86400）×渠有效利用系數(shù)

渠系有效利用系數(shù)，是考慮渠道的滲漏和蒸發(fā)損失等因數(shù)的一個(gè)系數(shù)，一般干渠可采用0.5～0.7；支渠采用0.6～0.8；渠道襯砌時(shí)可提高到0.8～0.9。

2、渠道設(shè)計(jì)

2.1 渠道水位高程的確定

渠道的水位高程，是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)地面參考點(diǎn)的高程和各級(jí)渠道的沿渠水頭損失確定的。沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過渠道建筑物的水頭損失。

2.2 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

渠道引水量確定后，即可進(jìn)行渠道斷面設(shè)計(jì)。渠道斷面采用的尺寸在流量一定時(shí)，它與流速、比降等因素有關(guān)。

（1）渠道比降及渠道流速

渠道比降取決于渠道土質(zhì)、水流泥沙含量和灌區(qū)地面的坡度。渠道比降大，則流速大，通過一定流量所需的斷面小，節(jié)省土石方量，水頭跌落快，渠系控制的灌溉面積減少，容易沖刷渠床；如渠道比降過緩，流速過小，又會(huì)使渠道淤積，渠道輸水能力降低。一般渠道采用的比降范圍如下：干支渠：1/500～1/2500；斗渠：1/200～1/1500；引渠：按地形和流量確定。渠道流速應(yīng)小于渠道的最大允許不沖流速和大于允許不淤流速，以保證渠床穩(wěn)定。最小允許流速（即不淤流速），可根據(jù)渠道水流中泥沙的性質(zhì)按下式計(jì)算：。V為最小不淤流速（米/秒）；R為水力半徑；C為根據(jù)渠道泥沙性質(zhì)而決定的一個(gè)系數(shù)，可從表1中查出：

（2）渠道邊坡

渠道通過巖石地段時(shí)，斷面可采用矩形，建在土基上的渠道多采用梯形斷面。渠道的邊坡一般用1：m表示，1表示斜坡的垂直距離，m表示斜坡的水平距離叫邊坡系數(shù)。m越大邊坡越緩，m越小邊坡越陡，渠道斷面為矩形時(shí)m等于零。土渠邊坡應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定。土質(zhì)堅(jiān)硬邊坡可陡（m小），土質(zhì)松軟邊坡可緩（m大）。

（3）渠道超高

為保證行水安全，渠堤頂應(yīng)高出渠道最高水位一個(gè)高度△H，叫做渠道的超高。它與渠道級(jí)別、流量有關(guān)。

（4）渠堤頂寬

渠堤頂寬應(yīng)按照渠岸高度及流量大小而定，如堤頂不結(jié)合道路，堤頂寬可按下表選用。如渠堤與道路結(jié)合，道路一側(cè)的堤頂寬，應(yīng)按交通要求修筑。汽車路面寬度可采用5米；田間干道可采用1.5～2.0米

3、防滲水渠的梯形襯砌設(shè)計(jì)施工

現(xiàn)在防滲渠道的設(shè)計(jì)多以梯形襯砌為主，梯形襯砌已成為農(nóng)田水利建設(shè)中的一個(gè)最重要的部分。

3.1砂礫墊層施工

渠道粘性土斜墻填筑完成后，采用挖掘機(jī)進(jìn)行粗削坡，人工進(jìn)行精修處理，處理時(shí)按照設(shè)計(jì)高程掛線、整平。坡面修整完成后，驗(yàn)收合格后進(jìn)行砂礫墊層施工。砂礫料攤鋪完成后，用反鏟進(jìn)行粗削坡，然后人工進(jìn)行精修坡。坡面修整完成后，采用平板振動(dòng)夯對(duì)坡面進(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)過程中人工對(duì)出現(xiàn)的坑洼及時(shí)找平。

3.2復(fù)合土工膜鋪設(shè)

3.2.1施工程序

土工合成材料的施工程序?yàn)椋浩秸拢ǖ祝┟妗獜?fù)合土工膜鋪設(shè)—混凝土澆筑。

3.3平整度和厚度的控制

平整度的控制是進(jìn)行襯砌過程中最難的部分，在用混凝土襯砌完成的二十分鐘后要進(jìn)行抹光作業(yè)，這部分工作多數(shù)由人工來完成，也有用抹平機(jī)地蠔抹平的，但抹平機(jī)抹平完成后還需要進(jìn)行人工抹平，抹平的過程中要保持表面的光滑平整，所以抹光作業(yè)過程中要有較高的責(zé)任心，不能因著急趕工期而要求抹光的速度。農(nóng)田水利渠道主要用于農(nóng)田的灌溉，水流的速度相對(duì)較緩，所以在對(duì)渠道混凝土厚度的設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行，在施工中對(duì)其厚度的掌控需要專人進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，以保證厚度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)厚度過高或過低等情況時(shí)需及時(shí)對(duì)襯砌機(jī)高度進(jìn)行調(diào)整，以使誤差控制要標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，混凝土襯砌的厚度控制不僅關(guān)系到渠道的施工質(zhì)量，還直接影響著項(xiàng)目施工的成本。

3.4止水縫的施工處理

在對(duì)梯形混凝土襯砌進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，對(duì)于渠道止水縫的設(shè)計(jì)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，在水渠建設(shè)工程上，止水縫采用651型的橡膠止水帶、瀝青板和聚氯乙烯膠泥進(jìn)行嵌縫止水處理。其中，砌石部分所用到的材料為瀝青板，它在進(jìn)行砌石工序時(shí)被放置到水渠中。在對(duì)止水縫進(jìn)行施工時(shí)，嵌縫和橡膠止水帶等施工工序要與混凝土澆筑這一工序同時(shí)并且交叉施工。

三、結(jié)語

在灌渠的設(shè)計(jì)中，渠道引水流量的確定，渠道橫斷面設(shè)計(jì)，渠道水位高程的確定，渠道超高，渠堤頂寬，防滲水渠的梯形襯砌設(shè)計(jì)施工都是很重要的。這些關(guān)系到灌溉效益、工程造價(jià)等問題，所以一定要深入現(xiàn)場(chǎng)，充分了解原始資料，才能更好的設(shè)計(jì)出農(nóng)田水利工程的灌渠。

作者簡介

周進(jìn)祥，男，大學(xué)，職稱：水利助理工程師，工作單位：寧夏吳忠市同心縣水務(wù)局，主要研究方向：水利。