對農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計的分析

朱海峰，肖 漢

(1. 朝陽市水利水電建筑工程有限責任公司，遼寧 朝陽 122000；2. 山東水利職業(yè)學院，山東 日照 276826)

對農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計的分析

朱海峰1，肖 漢2

(1. 朝陽市水利水電建筑工程有限責任公司，遼寧 朝陽 122000；2. 山東水利職業(yè)學院，山東 日照 276826)

近年來我國森林面積逐年減少、土地沙化問題日益嚴重，全國很多地區(qū)都出現(xiàn)了干旱的問題。在這樣的背景下，提高農(nóng)田水利灌溉工程的能力和效率至關重要。強調農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃的重要性，建立統(tǒng)一的灌溉設計標準，提升農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計能力，設計科學、合理、高效的水利灌溉工程，對于提升農(nóng)業(yè)灌溉效率、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都有著重要意義。本文重點討論對農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計的分析，通過建立科學、統(tǒng)一的設計標準，探討合理的工程布局方案，從而提升對水資源的有效利用和提高農(nóng)田產(chǎn)量。

農(nóng)田水利工程；灌溉規(guī)劃；設計

農(nóng)田水利工程的灌溉部分主要由水源、給排水系統(tǒng)、灌排建筑物以及承泄區(qū)幾部分組成。灌溉工程的規(guī)劃設計主要包括對灌區(qū)防洪性能的規(guī)劃、灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的規(guī)劃、灌溉方式的設計，以及灌區(qū)與居民區(qū)之間的規(guī)劃設計等幾部分內(nèi)容。加強對農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計，有利于提升水利灌溉工程質量和效率。農(nóng)業(yè)工程是我國的基礎工程，水資源是我國最重要的基礎性資源，因此，針對農(nóng)田水利工程對國家民生和國民經(jīng)濟發(fā)展有著極其重要的意義。我國對農(nóng)田水利工程投入了巨大的人力、物力，以期望在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時實現(xiàn)水資源的有效利用。近年來，隨著我國科學技術水平的不斷提高，農(nóng)田水利工程也發(fā)生了巨大的變化，從傳統(tǒng)的經(jīng)濟型建設方案逐漸轉變?yōu)榫G色環(huán)保型的水利工程。在農(nóng)田水利工程建設過程中，如何有效利用水資源，實現(xiàn)工程的經(jīng)濟、環(huán)保性等問題成為了研究重點。

1 灌溉規(guī)劃設計的基本原則

農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計的基本原則是與當?shù)氐恼呦喾希浞挚紤]到與水、林、農(nóng)、路，以及國土資源部門的政策結合，滿足當?shù)卣P于農(nóng)田灌溉、發(fā)電、人畜飲水以及航運的特殊要求，綜合考慮、統(tǒng)籌兼顧，真正做到科學、合理的規(guī)劃和設計，提高水資源的利用率，實現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟效益的最大化。

1.1 安全為主的設計原則

農(nóng)田水利工程的灌溉規(guī)劃首先要滿足的就是安全性原則，避免在高填方、深挖方的位置布置灌溉渠道，盡力避開在危險度較高的位置施工。如果設計方案必須在山丘地形的區(qū)域內(nèi)挖掘渠道，則應盡量避免與河流等水系過分靠近，以免被山洪沖毀。盡量規(guī)劃在地質和地形條件較好的地區(qū)施工。同時要規(guī)劃泄洪措施和設施，以提高灌溉工程在應用過程中的安全性。

1.2 合理利用地形的原則

灌溉工程與地形的關系密切，因此，灌溉規(guī)劃要采用合理利用地形的原則。例如，盡量做到自動排水，可以在地勢較高的位置設置灌溉渠道，而在地勢較低的位置設置排泄渠道。對于局部性的洼地或高地，可以通過采用小范圍內(nèi)提灌處理的措施，從而避免對整個灌溉工程的影響。另外，合理利用地形可以有效節(jié)省資金，盡量避開已有的居民住宅、農(nóng)業(yè)用田等區(qū)域，同時避免與其他已有建筑物的交叉，減少施工工程量。

1.3 綜合利用原則

灌溉工程設計中的綜合利用原則指的是，充分考慮水電、水利和灌溉等多種功能的需求，在規(guī)劃設計階段將幾方面需求統(tǒng)籌安排，實現(xiàn)一水多用。例如，利用水系的高度落差實現(xiàn)水電應用，同時滿足水利灌溉的需求，充分利用水資源。在平原地區(qū)，可以考慮多種水資源的組合應用，例如地下水和地表水、井水和河水等[1]。

2 灌溉區(qū)域總體規(guī)劃

(1)灌區(qū)防洪規(guī)劃。灌區(qū)防洪規(guī)劃是規(guī)劃中的重要內(nèi)容，目的是提高灌溉工程的安全性和可用性。灌區(qū)規(guī)劃時要充分考慮現(xiàn)場特點，采取因地制宜的原則，在提高灌溉性能的同時充分滿足泄洪的要求，根據(jù)防洪泄洪的工程標準，做好灌區(qū)的防洪規(guī)劃。在進行灌區(qū)總體規(guī)劃時，將對防洪泄洪的規(guī)劃設計納入其中。

(2)排水系統(tǒng)規(guī)劃。灌溉和排澇是灌溉規(guī)劃設計的兩個重要內(nèi)容，因此要在灌溉規(guī)劃階段同時考慮到灌溉和排澇兩個需求，在滿足灌溉功能的同時合理控制地下水位，防止出現(xiàn)土地沼澤化或土壤鹽堿化的問題。

(3)確定灌溉方式。確定灌溉方式是灌溉規(guī)劃中的核心內(nèi)容，好的灌溉方式能夠保證田間灌水均勻提高農(nóng)田產(chǎn)量，同時節(jié)約水資源，提高資源的利用率。灌溉方式?jīng)]有一概而論的標準，必須結合農(nóng)田自身環(huán)境的特點合理選擇。

(4)灌區(qū)與居民區(qū)的布置。灌區(qū)的布置應當充分利用已有的自然資源，利用溝渠附近的綠植，保證與已有道路的協(xié)調配合，與現(xiàn)有的公路、田地規(guī)劃相一致。應盡量減少對現(xiàn)有居民區(qū)的影響，輸電線路和通信線路盡量利用已有線路，如必須重新建設則應當滿足灌溉區(qū)域的總體規(guī)劃要求[2]。

3 灌溉設計標準

農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計的標準以灌溉設計保證率或抗旱天數(shù)作為設計指標。

3.1 灌溉設計保證率設計

灌溉設計保證率是指灌溉工程在使用期間能夠充分滿足灌溉用水需求的比率，一般用能夠完全滿足灌溉用水需求的年數(shù)除以使用的總年數(shù)來計算。具體為：

(1)

式中：p為灌溉設計保證率，%；m為完全滿足灌溉用水需求的年數(shù)，a；n為總年數(shù)，a。

在規(guī)劃設計階段考慮灌溉工程的保證率時需要結合作物的具體特點和農(nóng)田當?shù)氐乃臈l件。農(nóng)田作物用水的來源主要有灌溉水資源和降雨兩個，即：

ET=W+P

(2)

式中：ET為農(nóng)作物田間需水量，mm；W為灌溉引水量，mm；P為有效降雨量，mm。

因此，在農(nóng)作物需水量一定的情況下，降雨量越大所需要的灌溉引水量越少，相反降雨量越少則需要越多的引水。在工程規(guī)模與工程內(nèi)容確定的情況下，灌溉工程的總引水量就是確定的了，可以通過當?shù)厮挠嬎愕慕涤觐l率來計算引水工程量[3]。

3.2 抗旱天數(shù)設計

抗旱天數(shù)是灌溉工程抗旱能力的指標，指的是農(nóng)田作物在生長階段遇到干旱的自然條件時，農(nóng)田水利灌溉工程能夠確保農(nóng)田用水的天數(shù)。一般我國的南方丘陵水稻區(qū)中，以本地水源為主要灌溉用水來源的情況下會主要考慮以抗旱天數(shù)作為灌溉工程的設計指標。在以抗旱天數(shù)為指標設計時，單季稻區(qū)和旱作物抗旱天數(shù)一般為30～50 d，而雙季稻區(qū)的抗旱天數(shù)要求為50～70 d。

4 灌溉設計其他內(nèi)容

4.1 灌溉取水方式設計

灌溉工程的取水設計方式根據(jù)農(nóng)田所處區(qū)域的水量、水位以及能夠利用的水資源類型等確定。如直接利用地面徑流完成灌溉，可以通過抽水取水、水庫取水，以及壩引水等方式實現(xiàn)。而如果利用地下水來灌溉，則還需要打井工程或者其他取水工程等。具體灌溉取水方式如圖1所示。

圖1 灌溉取水方式示意圖

4.2 灌溉渠道系統(tǒng)

灌溉工程是從水源處取水，然后將水輸送、分配到農(nóng)田中農(nóng)作物處的整體工程。因此完整的系統(tǒng)包括取水區(qū)域、輸配水區(qū)域和渠道系統(tǒng)以及田間渠系等多個部分。渠道系統(tǒng)一般可設計為干、支、斗、農(nóng)四級或更多更復雜的級別。干渠是完成輸水任務的主渠道，而支、斗則是完成配水任務的渠道，控制分配給各個用水戶的水量多少。農(nóng)渠是最后一級渠道，它實現(xiàn)了直接給農(nóng)作物輸水的功能[4]。其他配套的田間道路建設、排水系統(tǒng)建設，以及排水出口等屬于田間工程的內(nèi)容。

4.3 灌溉規(guī)劃設計的總原則

農(nóng)田水利工程灌溉設計的總原則是有效利用水資源，充分實現(xiàn)土地與農(nóng)田的緊密配合，充分尊重現(xiàn)有行政區(qū)域的劃分和設置，盡量擴大灌溉面積，實現(xiàn)自流灌溉。完成與公路、林地以及城市道路等的統(tǒng)一安排和規(guī)劃，兼顧灌、排的需求，不打亂已有灌溉工程的布局，盡量有效利用已有的水系資源、地形優(yōu)勢等。另外，在保證工程質量和進度的前提下，盡量節(jié)省工程建設費用，要對各種建設方案進行科學的分析與對比。盡量選擇地質和地形條件較好的區(qū)域進行施工，盡量避開對已有建筑工程的拆除。

4.4 田間工程的規(guī)劃設計

田間工程主要是指農(nóng)田水利灌溉工程的配套工程內(nèi)容，通過田間灌排系統(tǒng)以及配套系統(tǒng)的有效利用，能夠合理控制地下水位，防止鹽堿地或過濕地的出現(xiàn)。排水系統(tǒng)是田間工程中最重要的任務。如果降雨過多會出現(xiàn)大量水分滲透到田地中的現(xiàn)象，而一旦積水深度和時間超過農(nóng)作物的承受能力時就會影響作物生長、降低作物產(chǎn)量。因此，要合理設計排水溝的深度和間距，同時盡量保證農(nóng)田田塊方正并保證一定的長度。長度過短，會造成農(nóng)業(yè)機械施工過程中轉彎太多從而影響機械耕種效率、增加燃料的消耗。而長度過長，在單條田塊中灌溉作業(yè)的時間就長，灌水與耕種操作之間的間隔時間就長，導致土壤蒸發(fā)大，容易形成鹽堿地[5]。

田間工程還包括灌水溝、輸水溝、毛渠等工程。另外，為了提高灌溉工程的質量要先進行土地平整工作。一般以格田或條田作為平整工作的基本單元。通過平整工作，能夠實現(xiàn)對農(nóng)田的削高填低、改善灌溉條件，同時也可以起到改善土壤條件、適應耕種需要等作用。因此，平整土地是田間工程中的重要步驟。

5 結 語

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是關系到我國國民經(jīng)濟發(fā)展、人民穩(wěn)定幸福的重要工程。農(nóng)田水利灌溉工程則是農(nóng)業(yè)工程中提高作物產(chǎn)量、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約資源的有效手段。本文在闡述農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計基本原則的基礎上，探討了灌區(qū)設計的整體規(guī)劃和基本標準，同時對灌溉設計中的灌溉取水方式設計、灌溉渠道系統(tǒng)、灌溉規(guī)劃設計的總原則以及田間工程的規(guī)劃設計等內(nèi)容進行了深入的討論。建立統(tǒng)一的灌溉設計標準，提升農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計能力，設計科學、合理、高效的水利灌溉工程，對于提升農(nóng)業(yè)灌溉效率、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展都有著重要意義。

[1] 余志國,徐雨竹.農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設計芻議[J].水利技術監(jiān)督,2015(5):84-86.

[2] 胡向陽,何子杰,鄭莊.西南地區(qū)河流灌溉發(fā)展規(guī)劃研究[J].人民長江,2012(10):78-81.

[3] 吳淑霞.灌溉設計保證率的優(yōu)化選擇[J].河北水利,2003(10):41-43.

[4] 董全祥.淺析灌溉渠道的系統(tǒng)規(guī)劃[J].陜西水利,2012(4):171-172.

[5] 李東.鹽池揚黃灌區(qū)田間水利工程規(guī)劃設計探討[J].寧夏農(nóng)學院學報,2000(3):89-91.

朱海峰(1982-)，男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，工程師，主要從事水利施工及設計方面的工作。E-mail：65066923@qq.com。

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