農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)分析

蔡勇

摘 要：農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程是我國(guó)調(diào)配水資源的基礎(chǔ)性工程。由此，本文首先分析工程設(shè)計(jì)的重要性及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)需要解決的設(shè)計(jì)問(wèn)題作出總結(jié)，最后對(duì)農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程具體設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田;水利灌溉工程;節(jié)水設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）31-0076-02

Design and Analysis of Farmland Water Conservancy

Irrigation Water Saving Project

CAI Yong

（Pingxiang Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Institute，Pingxiang Jiangxi 337000）

Abstract： Farmland irrigation and water saving project is the basic project for the allocation of water resources in China. This paper first analyzed the importance of engineering design and design standards， and summarized the design problems that need to be solved. Finally， the specific design methods of farmland irrigation irrigation water-saving projects were discussed in detail.

Keywords： farmland;water conservancy irrigation project;water saving design

1 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)的重要性

農(nóng)田水利灌溉工程在我國(guó)分布廣泛，但由于我國(guó)處于發(fā)展階段，很多農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)沒(méi)有對(duì)節(jié)水性進(jìn)行全面考慮，導(dǎo)致很多農(nóng)田灌溉工程出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問(wèn)題。水利節(jié)水灌溉工程與傳統(tǒng)灌溉工程存在較大差異，并具有較高節(jié)水功能，對(duì)解決我國(guó)水資源短缺問(wèn)題具有重要意義。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)水資源總量30 150億m3，居世界前列，但由于我國(guó)人口眾多，使水資源分布不均勻，人均量較少，導(dǎo)致一些地區(qū)水資源短缺問(wèn)題嚴(yán)重，如新疆地區(qū)水資源長(zhǎng)期不足，在很大程度上影響了該地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程[1]。為此，國(guó)家需要提升農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，在發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時(shí)達(dá)到節(jié)水的目的，使水資源得到高效利用。

2 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 滿足農(nóng)業(yè)灌溉需求

農(nóng)田水利灌溉節(jié)水設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)就是要保證農(nóng)業(yè)灌溉用水量，保證我國(guó)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。在此基礎(chǔ)上再對(duì)水利灌溉工程節(jié)水設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，保證不同季節(jié)水水利工程存儲(chǔ)量能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉要求，促使我國(guó)農(nóng)業(yè)在水資源節(jié)能的前提下迅速發(fā)展。

2.2 抗干旱作用

由于我國(guó)地域分布廣闊，某些干旱地區(qū)降雨主要集中在一些特定時(shí)間段，即雨季與旱季。旱季時(shí)這些地區(qū)由于缺乏水資源無(wú)法進(jìn)行灌溉工作，很大程度上影響了該地區(qū)農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展。因此，農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能夠滿足旱季農(nóng)業(yè)灌溉需求，提前儲(chǔ)存雨水，在干旱季節(jié)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉。

3 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題

3.1 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程節(jié)水設(shè)計(jì)投入較低

目前，我國(guó)農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)還存在一些問(wèn)題，如資金投入不能滿足設(shè)計(jì)需求，導(dǎo)致節(jié)水工程設(shè)計(jì)無(wú)法正常完成。此外，在節(jié)水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，缺少大量灌溉設(shè)備，致使實(shí)際灌溉環(huán)境與設(shè)計(jì)內(nèi)容不符。同時(shí)，在進(jìn)行水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)時(shí)，灌溉設(shè)備更新與維護(hù)工作不及時(shí)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)目標(biāo)很難落實(shí)到位。所以，在進(jìn)行農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程節(jié)水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)增加資金投入，采用有效措施對(duì)工程進(jìn)行融資，解決資金問(wèn)題。同時(shí)，還需要定期對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更新與維護(hù)，保證農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程節(jié)水設(shè)計(jì)目標(biāo)能夠有效實(shí)現(xiàn)。

3.2 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程節(jié)水設(shè)計(jì)規(guī)劃不合理

目前，農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程節(jié)水設(shè)計(jì)還存在設(shè)計(jì)規(guī)劃不合理的問(wèn)題。主要原因是設(shè)計(jì)人員對(duì)具體工程環(huán)境不了解，勘察資料無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需求，致使設(shè)計(jì)者僅憑自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)與農(nóng)田實(shí)際情況不符，無(wú)法滿足水利節(jié)水灌溉要求。因此，在后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要對(duì)農(nóng)田灌溉環(huán)境進(jìn)行全面勘察，對(duì)當(dāng)?shù)毓喔惹闆r有足夠的了解，然后制訂出完善、有效的設(shè)計(jì)方案，提升農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程實(shí)用性。

4 農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)分析

4.1 總體設(shè)計(jì)

4.1.1 首部樞紐設(shè)計(jì)。首部樞紐是農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)中的重要組成部分，由排氣閥、水泵以及閘閥等部分組成。首部樞紐的具體功能有觀測(cè)控制、給配水量以及安全保護(hù)等。

4.1.2 灌水定額及灌水周期設(shè)計(jì)。灌水定額主要是在農(nóng)作物生長(zhǎng)需求基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其計(jì)算方法如式（1）所示。

[m=1 000γshβ1-β2]? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：[m]是設(shè)計(jì)凈灌水定額（m3/hm2）;[γs]是土壤容重（kN/m3）;[β1]、[β2]是適宜土壤含水率上、下限，[β1=0.9β]，[β2=0.6β]，[β]為24%;h是計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（m）[2]。

灌水周期的計(jì)算方法如式（2）所示。

[T=mEa]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中：[T]是灌水周期（d）;[Ea]是小麥耗水量高峰月平均日耗水量值（mm/d）。灌水定額以及灌水周期計(jì)算表如表1所示。

4.2 取水方法的設(shè)計(jì)

農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容就是取水方法設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠有效滿足節(jié)水要求，并可以降低灌溉難度。取水方法主要分為提水與自流，其中自流分為有壩與無(wú)壩，無(wú)壩一般是通過(guò)閘道進(jìn)行取水，有壩則是通過(guò)堤壩將水以自流的方式引入農(nóng)田進(jìn)行灌溉。提水是用戶根據(jù)自身需求選擇取水方式。

兩種不同取水方式具有不同特點(diǎn)。在進(jìn)行取水方法設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。此外，節(jié)約水資源也是設(shè)計(jì)中需要考慮的重要問(wèn)題，而采用自流取水方法時(shí)，灌溉更加便捷，避免水資源的浪費(fèi)。

4.3 管道流量的計(jì)算

管道流量計(jì)算方法如式（3）所示。

[Q=0.66EaAηt]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

式中：[Q]是所需流量（m3/h）;[A]是灌溉面積（a）;[Ea]是設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（mm/d）;t是水源每日供水時(shí)間（h/d）;[η]是灌溉水利用系數(shù)，取0.85。如果地塊面積分別是2.9hm2和3.7hm2，所需流量分別為10m3/h、13m3/h，部分已配套水泵流量為40m3/h，在此基礎(chǔ)上能夠有效滿足需求，不需要更換。入畦流量單寬流量確定還要考慮土質(zhì)情況，若是砂壤土，其標(biāo)準(zhǔn)為2～4L/（s·m）。當(dāng)入畦流量是40m3/h、畦田寬度為3m時(shí)，計(jì)算本項(xiàng)目入畦單寬流量為3.7L/（s·m），滿足要求。

4.4 引水量的合理計(jì)算

農(nóng)田灌溉在設(shè)計(jì)時(shí)還需要全面計(jì)算引水量，而引水量是灌溉用水與資源浪費(fèi)的總和。在對(duì)引水量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要考慮農(nóng)作物種類以及周邊環(huán)境條件，這就需要在引水量設(shè)計(jì)時(shí)保證設(shè)計(jì)水量與實(shí)際情況相符，并在此基礎(chǔ)上確定橫斷面量，并根據(jù)實(shí)際情況繪制對(duì)應(yīng)的斷面圖，保證農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程整體設(shè)計(jì)符合實(shí)際環(huán)境。

4.5 渠道防滲的設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)時(shí)，多采用土渠輸水方式，這造成在渠道在輸水過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，極大地浪費(fèi)了水資源，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)正常灌溉受到影響。因此，農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要解決渠道滲漏問(wèn)題，避免水資源浪費(fèi)，使節(jié)水能力滿足實(shí)際要求。在進(jìn)行渠道防滲設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)襯砌工程完成防滲作業(yè)，襯砌材料的選擇需要根據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況而定。此外，在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要結(jié)合季節(jié)來(lái)設(shè)計(jì)施工工期，并通過(guò)添加適量外加劑提升材料質(zhì)量，盡可能提升渠道防滲透能力。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)田水利灌溉節(jié)水工程設(shè)計(jì)能夠有效提升水利灌溉效率，并且達(dá)到節(jié)約水資源的目的。在未來(lái)設(shè)計(jì)工作中，還應(yīng)全面提升設(shè)計(jì)人員節(jié)約意識(shí)，完善農(nóng)田水灌溉工程設(shè)計(jì)體系，這對(duì)水利工程未來(lái)發(fā)展尤為重要，不僅能夠完成水資源節(jié)約目標(biāo)，而且可以實(shí)現(xiàn)水利灌溉工程規(guī)范化管理。

參考文獻(xiàn)：

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[2]藍(lán)天.對(duì)農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程設(shè)計(jì)的探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2013（27）：200.