農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與灌溉技術(shù)分析

摘要：農(nóng)田水利灌溉工程是我國重要的農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的提升，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長起著至關(guān)重要的作用。本文認(rèn)為，結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)農(nóng)田水利灌溉工程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)、不斷優(yōu)化，充分利用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，有助于農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；灌溉工程；灌溉技術(shù)

DOI：10.12433/zgkjtz.20233647

一、農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)劃設(shè)計(jì)農(nóng)田水利灌溉工程時(shí)，需要綜合考量地域性因素，包括降雨量、氣候條件，結(jié)合這類因素確定和設(shè)計(jì)工程，保障工程設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)性與合理性。因?yàn)椴煌瑫r(shí)節(jié)有著不同的降雨量與河流徑流量，所以掌握地域性因素有利于提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。除此之外，不同時(shí)節(jié)條件下農(nóng)作物的需水量、種類特征也存在區(qū)別，應(yīng)結(jié)合具體條件，制定合理且科學(xué)的灌溉標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要兼顧地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平、農(nóng)作物種植情況、水利項(xiàng)目狀況、灌區(qū)水源情況，在保障農(nóng)業(yè)有充足灌溉水的同時(shí)，提高水資源利用率，以此確定工程整體設(shè)計(jì)規(guī)模和方向。通常情況下，設(shè)計(jì)灌溉標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候需將抗旱天數(shù)、灌溉保證率作為基礎(chǔ)條件。

首先是抗旱天數(shù)，即將塘壩、小水庫等灌溉設(shè)施供水能力作為參考，通常情況下將日降雨量低于日蒸發(fā)量的情況看做無雨天氣，將可以滿足作物的用水需要天數(shù)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。比如，某灌溉設(shè)施可以連續(xù)支撐作物80天的灌溉用水，則灌溉設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為80天抗旱期。在確定抗旱時(shí)間的時(shí)候，一般需要參考抗旱天數(shù)以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的需水灌溉情況，充分考慮地域條件具體分析保障灌溉有效性。

其次是灌溉保證率，即在長期使用的時(shí)灌溉工程的灌溉用水需要滿足總年數(shù)中的年數(shù)占比，一般使用P表示。比如，P=80%，即100年內(nèi)需要達(dá)到80年的時(shí)間足以保障全灌區(qū)灌溉用水，剩余的20年內(nèi)不能完全保證有缺水情況的出現(xiàn)。農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)方充分考慮項(xiàng)目所在地狀況，確認(rèn)灌溉工程規(guī)模，結(jié)合當(dāng)?shù)刈魑锓N類與水源狀況設(shè)計(jì)。以旱作物為主以及水源比較匱乏的地區(qū)，P=50%～80%。對(duì)于水稻為主以及各種水源比較豐富的地點(diǎn)則將灌溉保證率控制在70%～95%較為合理。

（二）取水方式規(guī)劃

取水方法包括提水灌溉與自流取水兩種形式。將河流水作為灌溉水源的自流取水包括有壩取水和無壩取水兩種類型。

其中，無壩取水是指通過建立水閘的方式獲取水資源，能夠精準(zhǔn)控制渠道中的年徑流量，減少洪水造成的負(fù)面影響?？紤]到不建壩引水時(shí)，洪水期間很難控制引水口流量，容易出現(xiàn)洪水將渠道沖毀問題，導(dǎo)致洪水將農(nóng)田淹沒。在設(shè)計(jì)在建工程時(shí)，一般需要控制河道水流方向與進(jìn)水閘中心線夾角，將角度控制在30°～45°，創(chuàng)造水流平穩(wěn)的入渠條件，實(shí)現(xiàn)引水量的有效控制，減少引水口沖蝕。

與之對(duì)應(yīng)的有壩取水是將堤壩修建于河流之上，依靠堤壩的溢流壩作用，提高汛期防水能力，控制入渠流量，防止泥沙混入水渠水，可以確保農(nóng)田安全生產(chǎn)。雖然有壩取水往往會(huì)有比較高的投資，但引水口通常和灌區(qū)并不遠(yuǎn)，可以節(jié)省引水干渠的長度，盡可能地減少交叉建筑物與土石方工程量。另外，溢流壩還可以抬高水位，具備橫攔河道的作用，能將汛期洪水與平時(shí)河道多余水量排掉。進(jìn)水閘能夠引水灌溉，實(shí)現(xiàn)入渠流量的有效控制。

一般來說，有壩取水平面布置分為兩種情況：一種為正面取水，另一種為側(cè)面取水。側(cè)面取水無法在引水口部位創(chuàng)造橫向水流，所以很多泥沙會(huì)因此入渠，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)將工程水源問題充分考慮在內(nèi)。假設(shè)工程所在地的泥沙河流非常多，則應(yīng)采用正面取水方式。進(jìn)水閘引水方向和河道水流為斜交或一致狀態(tài)時(shí)，從引水口部位構(gòu)成橫向水流，這樣能讓底層含沙水流離開引水口并讓水流表層的清水進(jìn)入水渠，在有壩取水工程中是很常見的取水方式。有壩取水一般需要設(shè)置排水閘，用于阻撓泥沙進(jìn)入水渠內(nèi)部，在多泥沙的河流中是必須建設(shè)的部分。應(yīng)說明的是，排水閘過水能力必須超過進(jìn)水閘過水能力，并且底板的高程必須比進(jìn)水閘底板高程低，從而獲得沖沙效果。除了排沙閘外還可以使用沉砂池、沖砂廊道、沉砂槽，將因地制宜原則貫徹到底，選擇合適的技術(shù)。防洪堤能夠盡可能地減輕攔河壩造成的上游淹沒影響，進(jìn)入洪水期的時(shí)候，防洪堤還可以保護(hù)上游農(nóng)田與城鎮(zhèn)。

（三）規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

規(guī)劃設(shè)計(jì)農(nóng)田水利灌溉工程時(shí)，除了要考量經(jīng)濟(jì)性條件外，還要綜合考慮其他各種因素，如地域環(huán)境的規(guī)劃、土地資源的處理和社會(huì)效益等。

必須做好灌溉工程區(qū)域和工程規(guī)劃的聯(lián)系工作，提高工程規(guī)劃的整體性，將滿足用水需要作為前提，確保區(qū)域科學(xué)規(guī)劃與合理發(fā)展。

在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重考慮安全性問題，設(shè)計(jì)前需要深入現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)實(shí)地考察，避開各種危險(xiǎn)路段和因素，防止危險(xiǎn)路段影響工程施工和工程使用。

在加強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣與使用時(shí)，應(yīng)合理利用資源保障水資源利用率最大化。

在綜合利用地下水與地表水時(shí)，應(yīng)做好灌溉渠道的拓展，綜合利用地勢(shì)地形條件，依托自流灌溉技術(shù)，保障灌溉效果。

可以在高地勢(shì)地區(qū)設(shè)置專門的灌溉水渠，在低地勢(shì)地區(qū)設(shè)置相應(yīng)的排水溝，配合使用，共同完成灌溉工作。

二、農(nóng)田水利灌溉工程灌溉技術(shù)分析

（一）噴灌技術(shù)

利用使用噴灌系統(tǒng)，噴灌機(jī)具依靠壓力作用，將灌溉水順著噴頭射向空中，此時(shí)空中的水柱就會(huì)分散成水滴，并灑落到土壤表面，以供農(nóng)作物生長所需。相較于地面灌溉，噴灌技術(shù)能夠顯著提高產(chǎn)量，并且噴灌技術(shù)的灌水均勻度很高，水資源利用率也超過80%，相較于地面灌溉可以節(jié)省接近半數(shù)的水資源。優(yōu)勢(shì)眾多的噴灌技術(shù)很適合各種作物與土壤環(huán)境的使用，不易受到地形因素限制，能提高功效與耕地效率。不過，風(fēng)對(duì)噴灌技術(shù)使用影響比較大，如果風(fēng)力達(dá)到3～4級(jí)，則不適宜使用噴灌技術(shù)。

除此之外，噴灌技術(shù)有著非常大的水分蒸發(fā)量損失問題。噴灌系統(tǒng)是由噴頭、輸配水管道、首部裝置、水源工程組成的。噴灌系統(tǒng)包括機(jī)組式噴灌系統(tǒng)與管道式噴灌系統(tǒng)兩種類型。管道噴灌系統(tǒng)在國內(nèi)有著廣泛使用，輸配水管網(wǎng)是該系統(tǒng)的主體。機(jī)組噴灌系統(tǒng)具有極高的機(jī)械利用率，該系統(tǒng)使用十分靈活，有著緊湊的結(jié)構(gòu)，單位面積噴灌投資較少，未來會(huì)有很廣泛的前景。作為節(jié)水灌溉形式的噴灌技術(shù)適合在大田作物灌溉中使用，相較于地面灌水，噴灌技術(shù)節(jié)水效果顯著。因?yàn)樵摷夹g(shù)不會(huì)出現(xiàn)地面徑流和深層滲漏，所以不會(huì)出現(xiàn)過多的輸水損失。此外，該技術(shù)節(jié)電、省地效果出眾，能夠提高產(chǎn)量，是一種省工技術(shù)。

（二）滴灌技術(shù)

即使用毛管與滴頭制作一體滴灌帶或?qū)⒌晤^直接安裝在末級(jí)管道通過壓力將水以水滴形式輸送到農(nóng)作物灌溉區(qū)域?qū)⑼寥罎櫇?，通常情況下，滴灌灌水器每小時(shí)的水流量可以達(dá)到2～12L，能夠很好地控制輸水量，所以它是一種經(jīng)濟(jì)性極好且可靠、安全的灌溉技術(shù)。

滴灌系統(tǒng)包括果樹滴灌、大田滴灌、溫室滴灌等類型，有著很廣的使用范圍。相較于其他類型的灌溉技術(shù)，該技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于可以精準(zhǔn)控制灌水量和灌水時(shí)間，進(jìn)而保障作物生產(chǎn)品質(zhì)與生產(chǎn)產(chǎn)量。該技術(shù)不會(huì)出現(xiàn)土壤板結(jié)現(xiàn)象，所以作物的根部環(huán)境不會(huì)受到破壞與影響，可以維持原本環(huán)境。同時(shí)該技術(shù)一般會(huì)配合灌溉施肥與打藥，可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。在使用滴灌技術(shù)時(shí)，可以按照作物特征自動(dòng)化控制，在局部進(jìn)行土壤潤濕節(jié)省大量水資源，是一種相對(duì)而言蒸發(fā)損失較小的灌溉技術(shù)。

（三）微噴灌技術(shù)

微噴灌是直接將毛管與微型噴頭連接到一起，同樣使用壓力的形式完成水的噴灑，是一種相較于其他噴灌技術(shù)更節(jié)約水資源的噴灌手段，流量每小時(shí)僅有20至250L。按照微噴灌的特征，可以將其分成溫室內(nèi)懸掛微噴、果樹微噴、大田微噴。

微噴技術(shù)能夠創(chuàng)造有利于農(nóng)作物生長的環(huán)境，進(jìn)而保障農(nóng)作物生產(chǎn)品質(zhì)與生產(chǎn)產(chǎn)量。該技術(shù)的抗堵塞效果很好。該技術(shù)還可以將可溶于水的化肥隨著灌溉水直接噴灑到土壤表面或作物表面，從而使作物更好成長，而且可以減少化肥使用量，提高化肥利用。微噴灌溉可保證作物溫度以及濕度的要求，清洗作物葉面灰塵。

（四）渠道防滲技術(shù)

當(dāng)前，常見的節(jié)水灌溉技術(shù)是渠道防滲。使用該技術(shù)之前需要先在渠道的表面襯砌一層混凝土防滲層，以減少水資源的滲漏損失，極大提高了渠道水的利用率。此外，該技術(shù)也是一種提高渠道邊坡穩(wěn)定性的技術(shù)，保障渠道抗沖刷水平?？梢蕴岣咻斔芰?、水的流動(dòng)速度，減輕渠道的輸水阻力。以同水平輸水條件為前提，該技術(shù)可以控制開挖工程量，減少渠道的斷面與占地情況。使用該技術(shù)不僅可以減少水資源的下滲，還能防止地下水位上漲，減少漬害問題的發(fā)生。機(jī)電提水灌區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能節(jié)水目標(biāo)，該技術(shù)原理為利用防滲層的方式保障渠床保水性，降低渠床的土壤滲水率。

（五）步行式灌溉技術(shù)

該技術(shù)即能過將農(nóng)用機(jī)械與電力設(shè)備結(jié)合的方式進(jìn)行灌溉，可以保障移動(dòng)灌溉的適應(yīng)性，通常會(huì)同許多灌溉配套設(shè)備一同使用。該技術(shù)充分結(jié)合了節(jié)水技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，不需要使用很復(fù)雜的設(shè)備，所以具有很強(qiáng)的適應(yīng)性與流動(dòng)性。使用組裝式的方式進(jìn)行機(jī)器裝配，可以方便灌溉農(nóng)作物。此外，該技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng)，只需要投入很少的勞動(dòng)力與資金，就能有效完成灌溉生產(chǎn)。

（六）低壓管道輸水灌溉技術(shù)

在眾多節(jié)水灌溉技術(shù)中，低壓管道輸水灌溉技術(shù)較為常用，該技術(shù)利用地面落差或低耗能機(jī)泵加壓的方式，依靠自然壓力完成灌溉水輸送，順著低壓管網(wǎng)將水資源送到農(nóng)田完成農(nóng)作物灌溉，為農(nóng)作物輸送水資源。輸配水方面使用低壓管網(wǎng)，完成明渠輸配水系統(tǒng)的代替。在井灌區(qū)廣泛使用低壓管道輸水灌溉技術(shù)，不過，使用時(shí)面臨管網(wǎng)水力計(jì)算復(fù)雜、管網(wǎng)容易堵塞淤積等問題，所以并沒有大面積推廣和使用。

三、農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃技術(shù)應(yīng)用

（一）保證排水灌溉設(shè)施質(zhì)量

近些年，我國高度重視農(nóng)業(yè)發(fā)展，投入大量資金研發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施與裝備。對(duì)于早已年久失修的各種水利設(shè)備，有必要重新建造或升級(jí)改造。對(duì)于存在渠道淤積與堵塞問題的情況，必須及時(shí)清理，保障灌溉渠道壽命。此外，如果資金充足，還要重視技術(shù)人員培訓(xùn)，組織技術(shù)人員相互交流和外出學(xué)習(xí)，了解最先進(jìn)的灌溉設(shè)施維保技術(shù)手段，從而確保排水灌溉設(shè)施的壽命與質(zhì)量，更好地發(fā)揮排水灌溉設(shè)施作用。投入充足資金有利于確保資金合理科學(xué)使用，讓農(nóng)田水利項(xiàng)目可以發(fā)揮更大的作用。

此外，在農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)，過去存在浪費(fèi)水資源現(xiàn)象，不利于保障農(nóng)作物生產(chǎn)品質(zhì)和產(chǎn)量。作為農(nóng)業(yè)大國且水資源消耗量巨大的國家，我國在灌溉農(nóng)田時(shí)需要使用各種先進(jìn)的灌溉手段，在保障農(nóng)作物健康、正常發(fā)育的同時(shí)，保障土壤的濕潤度，減少水資源不合理利用問題，最大化水資源使用價(jià)值。應(yīng)結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況使用各種排水灌溉設(shè)施與技術(shù)，包括噴灌、滴灌、微噴灌等技術(shù)。在推廣各種先進(jìn)設(shè)施與技術(shù)的時(shí)候，可以在示范村示范，讓周圍民眾意識(shí)到先進(jìn)灌溉技術(shù)手段的效益和價(jià)值，進(jìn)而調(diào)動(dòng)其主動(dòng)積極性參與其中，更好地推廣和使用節(jié)水灌溉設(shè)備與技術(shù)。

重視基建設(shè)施管理，不僅要做好原本設(shè)施的維保工作，也要加快先進(jìn)水利設(shè)施的普及和建設(shè)。應(yīng)不斷完善水利設(shè)施設(shè)計(jì)思路和方案，嚴(yán)格按照規(guī)定要求操作，減少不合理的設(shè)計(jì)與施工，確保工程質(zhì)量，最大化資源利用率。應(yīng)按照地區(qū)農(nóng)作物的種植情況、降雨特點(diǎn)制定完善且有針對(duì)性的建設(shè)方案。在建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)候，必須體現(xiàn)地域地理特點(diǎn)和氣候特征，以針對(duì)性、計(jì)劃性原則為指導(dǎo)，帶動(dòng)地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施建設(shè)，打造體系完整的灌溉系統(tǒng)，創(chuàng)造有利于農(nóng)作物生長發(fā)育的環(huán)境。

（二）完善水利灌溉工程規(guī)劃

以多功能作用、安全為前提和原則，做好地形優(yōu)勢(shì)的充分利用和整體規(guī)劃布局。應(yīng)結(jié)合地域引水情況、發(fā)電能力、地勢(shì)和水資源情況，系統(tǒng)規(guī)劃，保障統(tǒng)籌合理性，制定科學(xué)的規(guī)劃方案，保障工程管理效果，完成農(nóng)田水利灌溉工程的設(shè)計(jì)。農(nóng)作物灌溉必須巧用地形優(yōu)勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)自流灌溉，需要在高地勢(shì)地點(diǎn)設(shè)置灌溉渠道，保障水流流速與灌溉效果。排洪抗?jié)呈怯昙竞苤匾娜蝿?wù)，在布置排水溝渠的時(shí)候，選擇低地勢(shì)區(qū)域，從而更順利地排出農(nóng)田中的水量。因?yàn)楣喔惹栏?、排水地?shì)低，故需要分開修建二者。為兼顧全局同時(shí)保障局部效果，可以使用小片灌溉方式。在渠系布置時(shí)，要盡可能地修得齊、整、直，盡可能地減少交叉建筑物的出現(xiàn)。在修建規(guī)劃農(nóng)田水利灌溉工程的時(shí)候，必須將安全作為前提，減少挖方與高填方。在布置渠道的時(shí)候盡可能遠(yuǎn)離河流與消息，選擇不透水或是透水性比較差的土質(zhì)地帶。應(yīng)同時(shí)兼顧灌溉、防洪排泄的要求。必須做好地勢(shì)條件利用，如在山丘中布置渠道，必須考慮供電設(shè)施與水源，做到土地資源的最大化利用，實(shí)現(xiàn)一水多用。采用集中落差的方式布置渠道，但如果在平坦的平原地區(qū)布置，則基本不會(huì)有落差和起伏出現(xiàn)，此時(shí)可以使用河井結(jié)合灌溉方法。

四、結(jié)語

綜上所述，建設(shè)農(nóng)田水利灌溉工程的目的是服務(wù)民眾，減少自然災(zāi)害帶給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。在規(guī)劃設(shè)計(jì)工程的時(shí)候，需要充分考慮灌溉面積、灌溉天數(shù)，結(jié)合地質(zhì)條件，按照水源條件合理設(shè)計(jì)取水方法，而且必須將安全作為準(zhǔn)則設(shè)計(jì)工程。此外，因?yàn)樗喔裙こ逃兄鴱?fù)雜的要求，所以地質(zhì)條件的充分利用是非常重要的。

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作者簡(jiǎn)介：郭耀華（1987），男，山東省滕州市人，大學(xué)，職稱工程師，研究方向水利管理。