開買阿吾孜村農(nóng)田灌溉渠系設(shè)計(jì)

摘 要：農(nóng)田的水利工程建設(shè)一直是農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要的基礎(chǔ)條件，對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用，針對(duì)開買阿吾孜村土地利用所存在的問題，分析了現(xiàn)有的灌溉系統(tǒng)的現(xiàn)狀，說明了當(dāng)前的灌渠存在的主要問題及建設(shè)意見，根據(jù)水資源平衡分析進(jìn)行了滿足當(dāng)?shù)毓喔刃枨蟮那翟O(shè)計(jì)，最后分析了項(xiàng)目建成后預(yù)期的成果。

關(guān)鍵詞：水利工程;灌渠;灌溉系統(tǒng);渠系設(shè)計(jì)

一、研究背景

農(nóng)業(yè)作為我區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，因此大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不斷提高農(nóng)田水利工程地灌溉功能，改善農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。農(nóng)田水利建設(shè)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須的具有決定性作用的條件，是保證農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性建設(shè)，完善的農(nóng)田水利設(shè)施，對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的作用，對(duì)保證糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定具有不可替代的作用。開買阿吾孜村位于新源縣以西66公里處，總體地勢南高北低，西高東低，為典型河谷平原區(qū)。該區(qū)水資源豐富，農(nóng)田灌溉以河水為主，躍進(jìn)渠為主渠，適宜農(nóng)牧經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前，區(qū)內(nèi)尚未開采、利用地下水。居民生活用水均依賴于地表水體作為源頭的自來水;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水全部來自地表水體。根據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查和對(duì)該區(qū)土地利用現(xiàn)狀分析，該區(qū)土地利用存在的主要問題如下：

1.水資源季節(jié)分配不均勻，降水主要集中在夏季降雨和冬季降雪;農(nóng)區(qū)水利設(shè)施不夠完善，灌溉方式落后，渠道未采取防滲措施，渠道滲漏損失嚴(yán)重，嚴(yán)重影響項(xiàng)目區(qū)土地、水資源的合理利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

2.現(xiàn)有灌溉渠道布局基本合理，支渠、分支渠及斗渠現(xiàn)狀基本為土渠，渠系建筑物配套較差，跑水、漏水嚴(yán)重，水利用率低。以上種種原因造成水資源浪費(fèi)，生產(chǎn)生活條件惡化等，制約了耕地質(zhì)量和產(chǎn)量的提高。

節(jié)水灌溉是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的技術(shù)途徑，在節(jié)水降耗理念的要求下，要想大規(guī)模、大面積發(fā)展農(nóng)業(yè)，必須實(shí)行節(jié)水灌溉。

二、 區(qū)內(nèi)灌溉系統(tǒng)現(xiàn)狀與擬建設(shè)內(nèi)容

考慮到當(dāng)?shù)赝恋乩么嬖诘膯栴}，需要對(duì)現(xiàn)有的灌溉系統(tǒng)進(jìn)一步規(guī)劃。對(duì)農(nóng)田水利的建設(shè)是一項(xiàng)百年大計(jì)的工程，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮到其在農(nóng)田灌溉當(dāng)面的需求，更要充分考慮到當(dāng)?shù)貒琳?、林地、道路以及其他因素在渠道系統(tǒng)規(guī)劃中受到的影響。

區(qū)內(nèi)灌溉系統(tǒng)分為支渠（分支渠）、斗渠和農(nóng)渠三級(jí)渠道。支渠共有7條，其中支渠1和支渠2自五一大渠北側(cè)團(tuán)結(jié)渠上引水，支渠1現(xiàn)狀為漿砌石渠道，現(xiàn)有引水閘口位于鞏乃斯羊場團(tuán)結(jié)渠上，因灌水季節(jié)常有用水糾紛，此次規(guī)劃改建支渠1引水閘口于鞏乃斯羊場團(tuán)結(jié)渠和喀拉布拉鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)渠交點(diǎn)分水閘。支渠1現(xiàn)狀斷面：底寬0.4米、渠深0.85米、上口寬2.2米，其控制分支渠2條（分支渠1-1和分支渠1-2），其中分支渠1-1為預(yù)制板渠道，現(xiàn)狀保留完好，此次不予改建，其下控制4條斗渠。分支渠1-2現(xiàn)狀為現(xiàn)澆混凝土梯型渠，渠道縱向坡降較小，運(yùn)行時(shí)淤積嚴(yán)重，嚴(yán)重影響灌溉期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。支渠2位于項(xiàng)目區(qū)東側(cè)邊界處，為現(xiàn)澆梯型渠道。控制分支渠2-1。支渠3和支渠4都自躍進(jìn)渠引水，其中支渠3現(xiàn)狀為預(yù)制梯型渠道，現(xiàn)狀保存完好，此次不予改建;支渠4現(xiàn)狀為土渠，與躍進(jìn)渠相鄰。支渠3尾水與支渠4下斗渠相接，補(bǔ)充下級(jí)渠道灌溉。支渠5、支渠6、支渠7都自五一大渠北側(cè)喀拉布拉鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)渠閘口引水。3條支渠都為土渠，支渠5尾水最終匯入分支渠1-1，補(bǔ)充下級(jí)渠道灌溉。

三、水土資源平衡分析

1.供需水量分析

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)無工業(yè)用水，人畜飲用水均來自管網(wǎng)供水，故本次水量平衡計(jì)算只考慮農(nóng)業(yè)、林業(yè)灌溉用水。

2.灌溉設(shè)計(jì)保證率的確定

干旱地區(qū)以旱作物為主的灌溉設(shè)計(jì)保證率為50%-75%，本項(xiàng)目選用的設(shè)計(jì)保證率為75%。項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡以75%頻率河道來水量及其過程與農(nóng)業(yè)用水進(jìn)行供需平衡計(jì)算。

3.供需平衡計(jì)算節(jié)點(diǎn)

在灌溉保證率75%的條件下，灌區(qū)多年平均綜合凈灌溉定額如下：冬小麥凈灌溉定額340m3/畝，灌溉六次，集中在4.5.6.9月，每次灌水持續(xù)時(shí)間10-12天;玉米凈灌溉定額340m3/畝，灌溉六次，集中在6.7.8.9月，每次灌水持續(xù)時(shí)間10-12天;有機(jī)林凈灌溉定額320m3/畝，灌溉六次，集中在5.6.7.8月，每次灌水持續(xù)時(shí)間12天。

4.灌溉水利用系數(shù)計(jì)算

規(guī)劃年支渠、分支渠、斗渠均采用現(xiàn)澆混凝土防滲，農(nóng)渠保持現(xiàn)狀，各級(jí)渠道水利用系數(shù)計(jì)算公式如下：

根據(jù)各級(jí)渠道的凈流量和平均工作長度可計(jì)算出各級(jí)渠道的水利用系數(shù)。

5.現(xiàn)狀年需水量計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)灌溉需水量可按下式計(jì)算：

W=M×A /η

根據(jù)種植作物的灌溉制度和現(xiàn)狀灌溉面積即可計(jì)算出現(xiàn)狀年灌溉需水量。

6.規(guī)劃年需水量預(yù)測

項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃后耕地面積為546.36公頃，有林地15.94公頃。規(guī)劃后，仍以種植冬小麥、玉米為主。項(xiàng)目建成后，在灌溉保證率75%的條件下，預(yù)計(jì)項(xiàng)目區(qū)需水量計(jì)算見表1。

7.平衡分析

根據(jù)供需水量分析，對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年和項(xiàng)目建設(shè)后的各月供水量及需水量進(jìn)行供需平衡分析，見表2。

四、輸水工程設(shè)計(jì)

1.渠道流量計(jì)算

根據(jù)統(tǒng)計(jì)的農(nóng)渠平均控制面積，確定最大一次灌水定額為70m3/畝，灌水延續(xù)時(shí)間T=1d，每天灌水時(shí)間t=24h。

（1）農(nóng)渠田間凈流量

式中：——農(nóng)渠田間凈流量，m3/s;

A——農(nóng)渠控制的灌溉面積;

m——農(nóng)作物一次的灌水定額;

T——農(nóng)渠灌水延續(xù)時(shí)間。

（2）農(nóng)渠凈流量

式中：Q農(nóng)凈——農(nóng)渠凈流量，m3/s;

——田間水利用系數(shù)，一般取0.90（旱作區(qū)設(shè)計(jì)值不低于0.90）。

（3）農(nóng)渠設(shè)計(jì)流量

農(nóng)渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式如下：

式中：Q農(nóng)設(shè)——農(nóng)渠設(shè)計(jì)流量，m3/s;

Q農(nóng)凈——農(nóng)渠凈流量，m3/s;

Q損——農(nóng)渠輸水損失流量，m3/s;

——農(nóng)渠每km輸水損失系數(shù)，;

A——渠床土壤透水系數(shù);

m——渠床土壤透水指數(shù);

L農(nóng)——農(nóng)渠的工作長度，km，取渠道長度的1/2。

灌區(qū)范圍內(nèi)的土壤為砂壤土，透水參數(shù)取值A(chǔ)=3.4，m=0.5，符合《灌溉排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50288-99）表3.1.9-1中的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）斗渠設(shè)計(jì)流量

斗渠的凈流量是同時(shí)工作的農(nóng)渠的設(shè)計(jì)流量之和：

σ斗=0.1×A/（100×Q斗凈m）

其中，L斗為斗渠灌水時(shí)渠道的平均工作長度，取斗渠實(shí)際長度的3/4。

（5）支渠、分支渠設(shè)計(jì)流量

支渠、分支渠的凈流量是同時(shí)工作的斗渠的設(shè)計(jì)流量之和：

σ支=0.1×A/（100×Q支凈m）

（6）渠道加大流量計(jì)算

由于支渠、分支渠為續(xù)灌渠道，因此需要考慮加大流量，加大流量是以設(shè)計(jì)流量為基礎(chǔ)，乘以“加大系數(shù)”即得：

式中：QJ——渠道加大流量，m3/s;

J——渠道流量加大系數(shù)，本項(xiàng)目渠道設(shè)計(jì)流量小于1 m3/s，則J=1.30;

Qd——渠道設(shè)計(jì)流量，m3/s。

根據(jù)以上計(jì)算，最后確定各支渠流量見表3。

2.渠道輪灌制度設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目區(qū)渠系可分為支（分支）、斗、農(nóng)三級(jí)渠道，參考當(dāng)?shù)厮块T提供的資料并結(jié)合在項(xiàng)目區(qū)實(shí)地調(diào)查情況確定支渠采用集中輪灌，斗、農(nóng)渠采用分組插花輪灌。

五、結(jié)語

通過采取渠道防滲節(jié)水措施，提高灌溉水利用系數(shù)，減少滲漏損失，與目前需水量相比，可節(jié)約水資源98.77m3。綜上所述項(xiàng)目實(shí)施后通過建成高標(biāo)準(zhǔn)灌溉與排水工程，改善灌溉面積546.36公頃，新增糧食產(chǎn)能794.62噸，可以提高土地利用效率，節(jié)水效果明顯。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：毛劍威（1989-01-06）男，漢族，籍貫：湖南長沙，工作單位：新疆伊犁州征地整理中心，研究方向：水利工程建設(shè)，大學(xué)本科，助理工程師。