对农田水利节水灌溉工程设计的探讨

　　摘要：农田水利灌溉工程是关系到农业、农村、农民的工程，在建设新农村的大背景下，水利部门应该严抓、严管工程的设计工作，以发展农业、建设农场、利惠农民为基本指导方针，设计出科学、合理、高效、安全的水利灌溉工程。灌溉规划是农田水利工程规划的重要组成部分。通过灌溉规划，选择合适的灌溉设计标准，正确地决定灌溉工程的布局，并进行灌溉工程的设计，对于充分利用水土资源和灌区的经济开发都有重要的意义。
　　关键词：水利；灌溉工程；设计
　　
　　一、水田节水灌溉的现状
　　1、水田节水灌溉经济及环境影响
　　节水灌溉包括水资源的合理开发利用、输配水系统节水、田间灌溉系统节水、管理节水以及农艺节水等方面。节水灌溉的目的是在不危及作物产量的前提下，通过优化作物的灌水次数、灌水定额的灌水延续时间，减少总的灌溉用水量。即使减少20％～70％的灌溉用水，也可能不会引起水稻产量的下降。在节水灌溉对环境影响方面，采用间歇式灌溉，由于田间无水层的时间较长，对稻田环境有较大的改变，须注意并防治其带来的不利影响与深水条件相比，土壤干湿条件下养份挥发损失加大，宜用多次追肥来降低这种影响。
　　2、喷微灌对水稻节水灌溉影响
　　喷微灌有的地方称之为雾灌，与滴灌相似，只是为了克服滴头太易于堵塞的缺点，将滴头改为微喷头，由于微喷头出流孔口大一些，流量大一些，流速慢一些，所以不象滴头那么容易堵塞，但流量加大了，毛管相应也要加粗些。在每棵作物或树下装1—2个微喷头一般即可满足灌溉的需要。微喷头仍有堵塞问题，因此也要对过滤问题给予足够的重视，每亩造价与固定式滴灌相仿。在国外有逐渐以微喷灌取代滴灌的趋势。但是在温室（或大棚）内使用微喷灌会大大提高室内之空气湿度。而不利于对湿度敏感作物（如黄瓜）的生产，这时只好用滴灌近年来我国微喷灌设备生产逐渐完善。微喷灌面积的发展很快，是一种很有发展前途的节水灌水方法。特别适用于灌溉果园。
　　从传统的灌溉模式变为节水灌溉，虽然节水量不多（7％），但是可以大大提高农业产量，改善生态环境。将滴灌与传统的灌溉方式加以比较，得出：与传统的地面灌溉相比，滴灌可以节约65％的灌溉用水；另外，滴灌与合理施肥结合可以加大水田的产量，增加农民的收入，对水稻采用喷灌用水率和经济可行性分析，相对于传统的浇灌水稻喷灌可以增加18％产量，节约35％的用水量。
　　二、农田水利节水灌溉工程的优势
　　农田水利工程建设的建议，推广水利工程建设新技术从根本上讲，农田水利建设首要解决的就是农田的灌溉问题。农业现代化是一个漫长的过程，水利建设应与时俱进，立足创新，为发展农业现代化做出贡献。
　　农田水利系统要安全、高产、高效、可持续发展就要依靠新技术。目前得到认可的“湿地”节水灌溉的优势有：
　　（1）高效节水
　　能够合理地取到适合的水量，保证粮食的持续高产，是广泛节水、合理利用水资源的一种经济体系。有利于保护地下水。该体系能够保护环境，特别是能减轻由于灌区过量施用化肥导致农药失效的后果，能够全面地保持对农业水源的改善，保持了地下水位的动态平衡，改善水质。农村饮水安全问题一直深受国家和人民的重视。节水体系能够为当地提供安全的、标准生活用水。
　　（2）洁净环保
　　以往的湿地农田灌溉系统主要在中国南方平原和浅丘陵地区进行建设，因为其间分布着洼地、塘堰和荒沟等。湿地农田灌溉节水体系主要是利用这些天然的塘、坑、洼地等，将其改造成“人工小型湿地”，其原理主要是利用植物的生长作用。将排水沟略加扩宽，种植对降污作用强的植物，形成沟渠湿地。将这些小型湿地、生态沟与原有沟渠相连，形成“排灌沟渠—人工湿地”的综合系统。这样一来，从农田排出多余的灌溉或雨水，可进入下游邻近的小型人工湿地或生态沟。经过湿地净化后，水从另一端排入生态小沟，排入下游小型水库或湖泊等。这种技术主要是依据了国外的成功经验，能够保持农田排水中氮、磷含量的湿地面积为其承接排水农田面积的5%～7%，而且水已经过排灌沟渠和小型湿地综合系统的净化后会更加洁净环保，其水质符合灌溉标准。这种水循环的科学技术是探索节水的新路，是对农田灌溉的一次有效创新。
　　三、农田水利节水灌溉工程设计的取水方式
　　1、取水方式的设计
　　取水方式的设计是农田水利灌溉工程设计的重要组成部分，在设计时要根据不同地区的灌溉水源，决定其取水方式的设计方向。一般来说灌溉的水源可以分为两类：一是自流取水灌溉；二是提水取水灌溉。水利工程的取水设计要针对这两种类型进行设计。
　　（1）自流取水灌溉。以河流作为水源时，又可分为两种：一是无坝取水；二是有坝取水。在设计时，为了保证自流灌溉的水位高程，开渠建闸引水的地点要选河流上游水位较高的地点，引水口地点的选择决定了取水方案的设计，包括建设成本的投入。因为引水口的不同决定了需要修建的水干渠长度不同，所要增加的土石方工程量，以及沿程水头损失和水量损失以及各类建筑物数量也各有不同。
　　1）无坝取水。在设计无坝取水的渠首时，可以根据实际情况设计为有建闸和不建闸两类。但是考虑到不建闸的引水口在洪水期间不能控制流量，渠道易被洪水冲毁，农田会被淹没等情况。因此，在设计时首先要考虑建设建闸控制的方案。通过把进水闸的中心线与河道水流方向的夹角（叫引水角），设计为锐角（30～45。），保证入渠的水流平稳，而且引水量也大，又可以减轻对引水口下方的冲蚀。
　　2）有坝取水。如果工程所在地的河流水源丰富，但是由于地势或者其他原因水位较低，无法满足自流灌溉引水要求。此时，在设计时就应在河道上修建阻水建筑物（低坝或节制闸），提高水位，以保证引水自流灌溉。这种取水方式的设计虽然会增加筑坝的工程投资费用，但引水口位置离灌区较近，引水干渠长度较无坝取水大为缩短，可以减少了土石方工程量和交叉建筑物的数量。①溢流坝可以起到横拦河道。抬高水位，同时排出河道多余的水量和汛期洪水的作用；②进水闸可以用于引水灌溉，并能控制入渠的流量。其平面布置有两种类型，一是侧面取水；二是正面取水。由于侧面取水不能在引水口处形成横向水流，会导致大量的泥沙入渠，因此，在设计时要考虑工程水源的情况，如果工程地处多泥沙河流则要选用正面取水的方案。正面取水是指进水闸引水方向同河道水流方向一致或斜交时，在引水口处能形成横向环流，可以达到使水流表层清水入渠，底层含沙水流离开引水口的效果，是农田有坝取水的常用取水型式；③排沙闸可以起到防止泥沙入渠的作用，是多泥沙河流低坝取水枢纽中不可缺少的组成部分。其过水能力一般应大于进水闸的过水能力，其底板高程则要低于进水闸的底板高程，以求良好的冲沙效果。其他防治泥沙入渠措施还有沉沙槽、冲沙廊道和沉沙池等，要因地制宜选用；④防洪堤为减少拦河坝对上游的淹没损失。洪水期间保护上游城镇、交通和农田的安全，还要在拦河坝上游沿河岸修筑防洪堤。
　　四、节水灌溉渠系布置的设计原则
　　1总体规划布置的设计原则
　　在进行灌溉渠系规划时最大限度地实现经济效益和社会效益的完美结合。其规划布置一般应遵循下述基本原则：
　　（1）充分利用地形条件的原则，灌溉渠道应布置在高处，与其相对应的排水沟道布置在低处，力求自流灌溉、排水，建成灌排分开，各自独立的灌排两套系统。对局部高地或洼地，可分别采取小片提灌（排）等措施处理，不必为了照顾局部而影响全局。同时，在渠道线路布置上要考虑到经济因素，渠线布置尽可能直、顺、整齐，减少交叉建筑物，避免更多良田和民房被占。
　　（2）安全为主的设计原则，渠道工程必须要安全可靠，在渠道布置时尽可能避免深挖方、高填方和难工险段。山丘区地形的渠道设计要尽量避免靠近沿河、溪布置，以防止被山洪冲毁。干渠沿线的地质条件要好，避开风化岩层和节理发育的破碎带以及透水性强的土质地带。沿渠应有合适的排洪、泄洪设施，如溢洪堰、泄水闸等。
　　（3）综合利用的原则，山丘区的灌溉渠道应利用集中落差，结合水电、水力加山丘区的灌溉渠道应利用集中落差，结合水电、水力加工，开展多种经营，一水多用，充分利用水土资源。还应考虑采用库、塘、渠并用，蓄、引、提结合的长藤结瓜灌溉系统。平原地区要采用河水和井水灌溉相结合，地表水与地下水联合运用的灌溉系统。
　　2、干、支渠布置的设计原则
　　在确定干、支渠的布置方案时，要坚持实事求是的原则，具体问题具体分析，根据实际的地形地貌进行设计。
　　（1）山地、丘陵型灌区山地、丘陵型灌区的地形起伏，复杂多样，坡度陡，耕地多为坡地、梯田。修建农田的工程多有渠道弯且长、建筑物多、施工复杂等特点。在设计干渠沿等高线布置时，要考虑到灌区位于分水岭与山溪或河流之间，呈狭长形，等高线大致与河流方向平行，灌区上游坡度较大，地面狭窄等实际情况，在设计时应该以求“水不低头”，即水位少降低，为方向，以求最大限度地自流控制全部灌区面积。支渠在干渠一侧引出，这种设计的特点是：干渠纵比降平缓，水头损失小，控制面积大；筑渠堤结合开挖山坡截水沟，拦截坡地暴雨径流，既拦山洪，又防止水土流失。
　　（2）平原型灌区一般来说，平源地区大多位于河流的中、下游，由河流冲积而成，地形比较开阔，而且有大片集中的耕地。设计时可以把地理条件与洪、涝、旱、渍、碱等灾情的程度结合起来，进行干、支渠的布置。
　　（3）山麓平原型灌区当排水条件好，但是地下水埋藏深，开发比较困难，因此，设计时可以着重利用地面水发展渠灌；而当地下水较易开采、水质符合要求时，则着重兴建井灌或井渠灌溉。山麓平原型灌区等高线与河流平行或斜交，地面坡度倾向河流，上部地面坡度陡，近河地面坡度缓。干渠多沿山麓方向布置，支渠与干渠垂直或成一角度布置，主要视地形情况而定。在灌区前缘与河流邻近部位，地下水逐渐升高而接近地面，应修建排水系统，排除地面水和地下水，实行灌排分开的布置形式，以求互不干扰。
　　（4）冲积平原型灌区针对这类地形，在设计时当工程位于在地面水丰富、排水条件较好的地区时，应该采用灌排分开的的布置形式。灌溉渠道进行灌溉和冲洗压盐，排水沟道则除涝、防渍和防止土壤次生盐碱化。
　　5结束语
　　农田节水灌溉的发展对缓解水资源紧缺，扩大灌溉面积，推动社会经济发展发挥巨大作用。正确客观地评价节水灌溉综合效益，探索适合自己的节水模式，为科学决策和节水型社会的建立产生积极作用。参考文献：
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　　社，