農(nóng)田水利灌溉渠系工程設(shè)計運用

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摘要：本文簡單介紹了農(nóng)田水利灌溉渠系工程，并圍繞基本原則、取水方式設(shè)計、渠系布置設(shè)計、流量與斷面設(shè)計、渠道防滲設(shè)計、管道輸水設(shè)計、噴灌設(shè)計、微噴與滴灌設(shè)計、施工管理與工程維護等方面，對工程設(shè)計與運用要點進行探究。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利灌溉渠系工程；渠系布置；渠道防滲技術(shù)；噴灌技術(shù)

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，規(guī)模灌溉、自動化灌溉、節(jié)水灌溉已經(jīng)成為農(nóng)田灌溉發(fā)展的關(guān)鍵，相應的農(nóng)田水利工程項目數(shù)量增多，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供了有力支持，同時協(xié)調(diào)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)保之間的關(guān)系。甘肅省近年來高度重視農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程相關(guān)工作的開展與落實，加快組織開展以建工程竣工驗收工作，補充完善農(nóng)水應用系統(tǒng)高效節(jié)水項目數(shù)據(jù)，強化已建工程運行管理，致力于保障節(jié)水灌溉工程在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的有效應用。而加強對農(nóng)田水利灌溉渠系工程的設(shè)計與運用，正是促進甘肅省農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉事業(yè)發(fā)展的重要動力，值得研究和探索。

1農(nóng)田水利灌溉渠系工程概述

在現(xiàn)代農(nóng)田水利灌溉工程中，灌溉渠系工程是不可或缺的關(guān)鍵部分，是輸送灌溉用水的必要載體。隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展進程的穩(wěn)步推進，規(guī)模逐漸擴大、管理更加現(xiàn)代化和智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要大量農(nóng)田水利灌溉渠系工程作為基礎(chǔ)支撐，在滿足最基本灌溉需求的同時，有效起到節(jié)水作用，盡量減少農(nóng)田灌溉中的水資源浪費，提高水資源利用率。尤其是對水資源相對而言較為缺乏的甘肅地區(qū)而言，加強農(nóng)田水利灌溉渠系工程建設(shè)，是促進農(nóng)業(yè)良好、持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，是緩解和減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞的有效措施。充分發(fā)揮工程作用和功能，盡可能減少水資源消耗與浪費，同時充分滿足農(nóng)田生產(chǎn)需要，并對工程建設(shè)和運行管理成本進行合理控制，可謂是當前甘肅現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中廣受關(guān)注的話題。

2農(nóng)田水利灌溉渠系工程設(shè)計要點

2.1基本原則

在設(shè)計農(nóng)田水利灌溉渠系工程時，需要嚴格遵循相應的設(shè)計原則，才能保障設(shè)計的科學性、合理性與規(guī)范性，進而確保工程作用和功能得到充分發(fā)揮，實現(xiàn)農(nóng)田高效節(jié)水灌溉。首先應當遵循的是因地制宜原則。對工程建設(shè)而言，必然需要根據(jù)地方實際條件進行合理設(shè)計與建設(shè)，才能確保工程作用得到有效發(fā)揮。在工程設(shè)計前先對地方實際條件進行研究和考察，充分考慮地方水文條件、灌溉需求、農(nóng)業(yè)制度、農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展狀況等因素，盡可能設(shè)計科學、合理的工程方案，確保農(nóng)田水利的構(gòu)造設(shè)計完全符合要求，為地方農(nóng)業(yè)發(fā)展提供有力支持。其次應當遵循的是經(jīng)濟性原則。農(nóng)田水利灌溉渠系工程的建設(shè)需要投入大量成本，需要通過后期的經(jīng)濟效益來保障工程的持久運行。在實際設(shè)計時應當根據(jù)地方經(jīng)濟發(fā)展情況，合理調(diào)整工程設(shè)計方案，加強對工程成本的控制，科學協(xié)調(diào)經(jīng)濟性要素與技術(shù)性要素間的關(guān)系，防止資金浪費的同時為工程投入使用后的經(jīng)濟效益提供保障。最后應當遵循的是節(jié)水原則。在工程設(shè)計中應當以節(jié)水作為重要指標，大量應用先進的節(jié)水設(shè)備與技術(shù)，優(yōu)化灌溉方式，在滿足地方農(nóng)田灌溉需求的前提下盡可能減少水資源浪費[1]。

2.2取水方式設(shè)計

農(nóng)田灌溉的前提是取水。在農(nóng)田水利灌溉渠系工程設(shè)計中優(yōu)化取水方式，以最合適的方式進行取水，既要保障水資源充足，也要對工程建設(shè)成本等進行合理控制。自流取水灌溉與提水取水灌溉是目前農(nóng)田水利灌溉工程中最常見的兩種灌溉方式，而且后者投入成本更大、技術(shù)要求更高，適用性更廣；前者則通常以河流作為主要水源，通過開渠建閘引水的方式進行取水灌溉，并且可以進一步細分為無壩取水與有壩取水兩種形式。無壩取水方式的設(shè)計關(guān)鍵在于是否建閘，其中建閘能夠?qū)λ髁髁窟M行更加有效的控制，防止洪水期出現(xiàn)洪水沖毀和淹沒等情況發(fā)生，故而在條件允許的情況下通常都優(yōu)先選擇建閘控制方案。在建閘時需要對進水閘中心線與河道水流方向所形成的夾角——引水角進行合理設(shè)計，盡量將其控制在30°~45°間，這樣可以有效減輕水流的沖擊作用，以免水流過于湍急而導致引水口下唇在使用過程中被嚴重沖蝕。而有壩取水方式的特點在于利用水壩對水流進行合理控制，借助水壩提高水位高程，進而保障取水的可行性與持續(xù)性。雖然有壩取水方式由于水壩而導致成本大幅增加，不過其能提供的取水效果也十分良好，可以在很大程度上滿足農(nóng)田灌溉實際需求。在對有壩取水方試進行設(shè)計時，往往需要配套設(shè)計溢流壩、防洪堤、進水閘以及排沙閘等。

2.3渠系布置設(shè)計

對渠系布置情況進行設(shè)計，同樣是農(nóng)田水利灌溉渠系工程設(shè)計的重點之一。在實際設(shè)計時應當做好整體設(shè)計，因地制宜地利用地形條件，保障渠道工程的安全，盡量避開深挖方、高填方以及危險段，并且可以將農(nóng)田水利灌溉與水電、水利等進行綜合化利用，實現(xiàn)一水多用、多種經(jīng)營，進一步提高水資源利用率以及工程經(jīng)濟效益。而且在不同的地形的灌區(qū)，往往需要采取不同的設(shè)計方法，如平原型灌區(qū)的渠系布置設(shè)計應當以因地制宜作為基礎(chǔ)原則，根據(jù)地下水實際情況采取利用地面水發(fā)展渠灌或者興建井灌與井渠的方案；又如山地、丘陵型灌區(qū)在灌區(qū)位于分水嶺和溪谷河流之間的情況下，應當盡量減少水位的降低幅度，并于干渠上開一處支渠，從而實現(xiàn)大面積控制，并且對暴雨徑流、山洪、水土流失等進行有效控制[2]。

2.4流量與斷面設(shè)計

流量和斷面都是灌排渠道設(shè)計中至關(guān)重要的部分。根據(jù)農(nóng)田灌溉實際需求合理設(shè)計灌溉水渠流量，既能保障滿足灌溉需要，也能維持灌溉渠道的穩(wěn)定性，減少不必要的水資源浪費。而斷面設(shè)計直接與流量設(shè)計有關(guān)系，確保二者成正比，能夠保障流量達到設(shè)計要求。而且還需要對渠道縱坡高度進行調(diào)整，這樣可以進一步增強渠道工程的安全性。

2.5渠道防滲設(shè)計

渠道滲透是農(nóng)田水利灌溉渠系工程中水資源浪費的一大原因，故而在工程設(shè)計中需要重點針對渠道防滲進行設(shè)計優(yōu)化。目前，甘肅省農(nóng)田水利灌溉渠道大多為土渠，滲漏現(xiàn)象較為嚴重，無法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的節(jié)水灌溉要求。因此，不管是新建還是改善農(nóng)田水利灌溉渠系工程，都應當做好渠道防滲設(shè)計，盡量減少渠道輸水中的水資源損失和浪費。采取物理機械法或者化學法對渠床土壤滲透性能加以改善，其中物理機械法主要包括壓實、淤淀、抹光等方法，而化學法則是通過摻入化學材料的方式增強渠床土壤的不透水性。還可以在渠道底部襯砌材料的方式來設(shè)置防滲層，有效減少渠道輸水中的水分損失。常見的渠道防滲層材料包括混凝土與鋼筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌磚、瀝青、三合土、水泥土和粘土等。

2.6管道輸水設(shè)計

與渠道輸水相比，管道輸水無疑能夠更好地對輸水量進行控制，同時大幅減少水資源因蒸發(fā)和滲漏的損失與浪費，不過管道輸水建設(shè)成本也要高得多。在實際設(shè)計時，首先應當根據(jù)灌區(qū)實際情況，對管道路線進行合理布局，盡量減少明顯的高低落差和大幅度彎曲，而且需要盡量避開公路、地下管線等。合理選擇管道材料，兼顧施工成本與輸水穩(wěn)定性，合理設(shè)置防護結(jié)構(gòu)，并對易松動位置進行重點設(shè)計，保障農(nóng)田水利灌溉渠系工程的安全性與穩(wěn)定性[3]。

2.7噴灌設(shè)計

噴灌作為一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應用極為廣泛的水利灌溉方式，其具有灌溉面積大、灌溉均勻、節(jié)水性強等特性。噴灌技術(shù)應用成本較高，不過灌溉效果良好，在條件允許的情況下可于灌區(qū)大力推廣。進行噴灌設(shè)計的關(guān)鍵在于對噴頭、管徑等進行合理設(shè)計，根據(jù)灌區(qū)面積確定噴頭個數(shù)，結(jié)合流量確定管徑，科學設(shè)置噴頭位置與間距。

2.8微噴與滴灌設(shè)計

目前，微噴與滴灌技術(shù)的應用并不普遍，不過二者均是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢，具有巨大的應用價值。在對微噴和噴灌技術(shù)進行設(shè)計時，需要對灌溉噴頭進行合理選擇，通?？蛇x擇折射式、旋轉(zhuǎn)式、輻射式微型噴頭。另外，還需要對設(shè)計參數(shù)進行科學確定，確保選用的設(shè)施設(shè)備完全符合工程實際情況，提高灌溉的節(jié)水性。

2.9施工管理與工程維護

在工程施工過程中，務必要加強施工質(zhì)量控制，在施工前、施工中以及施工后均需要嚴格按照施工設(shè)計和規(guī)范進行操作，不得隨意變更設(shè)計。加強責任管理，明確施工責任，同時落實工程竣工驗收管理，及時發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量問題并加以改善。而在工程投入使用后，則需要完善施工管理方案，明確管理主體責任，完善管理制度，優(yōu)化日常檢修和維護方案，定期進行工程維護，加強巡檢和管理，保障工程長期、安全、穩(wěn)定運行。

3結(jié)束語

綜上可知，農(nóng)田水利灌溉渠系工程的設(shè)計與運用至關(guān)重要，是關(guān)系到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工程。在對農(nóng)田水利灌溉渠系工程進行設(shè)計和運用時，一定要以地方實際情況為基礎(chǔ)，充分考慮各方面因素，兼顧安全性、經(jīng)濟性、適用性，提高工程質(zhì)量，充分發(fā)揮工程的功能和作用，助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參考文獻

[1]陳澤敏.農(nóng)田灌溉渠道工程設(shè)計與施工質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（15）：204.

[2]秦紅霞.對中小型農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計及節(jié)水技術(shù)探析[J].綠色環(huán)保建材，2020，155（1）：233，235.

[3]曾興侃.中小型農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計及節(jié)水技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（34）：283，287.

作者：李元青 單位：甘肅省天祝藏族自治縣金強河水利管理處