农田水利灌溉工程设计方案及细节问题研究论述

□冯起超（吉林省水利水电勘测设计研究院）



农田水利灌溉工程设计方案及细节问题研究论述

□冯起超（吉林省水利水电勘测设计研究院）

摘要：我国是农业大国，保证农业生产的稳定进行是头等大事。在农业生产过程中，水利灌溉是不可或缺的重要环节之一，其与粮食的产量密切相关。为此，应当结合地区耕种作物的结构特点，并按照当地水资源的分布情况，选择合理可行的农田水利灌溉工程方案。基于此点，文章以吉林省洮南市为研究对象，对该地区农田水利灌溉工程的设计方案及相关的细节问题进行论述。期望通过本文的研究能够对洮南市粮食的增产增收及水资源的高效利用有所帮助。

关键词：农业；农田；水利灌溉

1　洮南市概况

洮南市位于吉林省的西北端，地处嫩江南岸，东与大安市相邻，南与通榆县接壤，西邻内蒙古自治区突泉县，北与内蒙古自治区科尔沁右翼前旗相连，该市的总面积约为5102 km2，耕地面积约为239.08万m2，人口总数43.75万人。在1593.87 km2的耕地面积中，有效的灌溉面积约为230.06万m2，其余的36.02万m2为未灌溉面积，在有效灌溉面积中，水、旱田的比例较为悬殊，前者为28.03万m2，后者为170.81万m2，还有4.22万m2的菜田。相关资料显示，洮南市的水资源总量约为42414万m3，其中地下水资源所占的比例较大，约为41752万m3，地表水资源量约为8360万m3，可开采的地下水量约为32405万m3，每公顷农田的平均水资源占有量约为2655m3。该市2010年的用水全部为地下水，用水量约为22430万m3，其中农业用水量为19975万m3，农业灌溉用水量约为19742.91万m3，占总用水量的89%。为有效缓解农业灌溉用水量过大的问题，决定建设节水灌溉工程。工程的具体建设目标如下：通过节水灌溉工程的建设，改善当前的农业生产条件，增强抗灾减灾能力，提高水资源利用效率及农业生产水平，实现粮食增产增收，推动地区农业发展。

2　农田水利灌溉工程设计方案

2.1选择节水灌溉类型

从洮南市当前的种植结构比例上看，玉米是主要的农作物。从当地水资源的利用情况上看，地表水资源的可利用量相对较少，项目区基本都是利用地下水资源对旱田进行灌溉，仅有一小部分利用过境水发展水田灌溉，经过研究分析后，决定节水灌溉工程的类型选用膜下滴灌工程。实施膜下滴灌建设面积为29.14万m2，其中改造面积为28.75万m2，新增面积为0.39万m2。

2.2滴灌系统的详细布局

2.2.1滴灌系统的构成及布置

滴灌系统主要由以下几个部分组成：水源井系统、首部系统、管网系统。其中水源井系统由井管和井台构成；首部系统由水泵、水表、阀体、压力表、施肥罐及过滤装置等构成；管网系统由干管、支管、辅管和毛管组成。按照项目区现有水源井及田块的位置，对滴灌系统进行布置，干管与垄向平行布置，支管与辅管与垄向垂直，毛管与作物种植方向保持一致。

2.2.2官网布设

在对滴灌区内的管网进行布设时，应当遵循以下几点原则：借助机井加压为灌溉系统供水，管网以单井控制灌溉面积作为一个完整的系统；水配水管道沿着地势较高的位置进行布设，支管与作物种植行垂直布设，毛管顺着作物种植行布设；依据灌溉管道所需的设计流量及配水管道进口所需的设计压力确定输配水管网系统进口设计流量及压力；布设管网时，尽可能使其与沟、渠、路及林带保持平行，顺着田间生产路和地边进行布设，由此便于耕作与管理。在布设管网前，应当按照地块的实际长度及供水方式确定给水管道间距，并结合经济分析结果，将各级管道进行连接，使其形成一个相连的管网系统。管网的布置形式可以采用树状结构，按水源种类、位置及管网类型的不同，例如：水源位于田块一侧时，可采用一字形、T形和梳齿形，水源位于田块中心时，可采用长一字形和工字形。

2.2.3管网连接

滴灌系统从水源井内将水引出后，被引出的水会直接进入到地面的首部系统当中，经首部系统过滤后，便会进入到地下干管和支管内，地下干管与首部系统、支管与辅管的连接全部采用出地管。同时，在支管的出地管上加装法兰，法兰与地面之间的距离为50cm，当灌溉完毕后，在法兰位置处进行拆卸，将法兰以上部分的管道回收保管，以免对春耕生产造成影响。为防止杂物进入管道系统当中，可在法兰口加装堵头；辅管与支管采用Ф63PE出地管进行连接，辅管与毛管全部铺设于地面之上，辅管进口采用球阀控制，毛管与辅管用旁三通进行连接，干管、支管均采用硬管，辅管采用软管，毛管采用滴灌带。

2.2.4种植模式的选择

按照项目区耕地的特点，为使滴灌系统发挥出最大的灌溉效益，决定采用单行毛管直线布置，所有毛管均顺着作物行向进行布设，因项目区以种植大田玉米灌溉为主，故此，设计采用的种植模式为一膜一管二行布置，滴管的布置与垄间距如图1所示。

图1　一膜一管二行布置示意图

3　农田水利灌溉工程建设中的相关细节问题

3.1滴灌系统的建设标准

3.1.1灌溉保证率

本次节水灌溉增粮工程的设计保证率＞85%，灌溉水的利用系数为0.90，膜下滴灌的灌溉毛定额为960 m3/hm2。

3.1.2管材标准

膜下滴灌系统中的管网系统的管材及管件全部采用PE管，在选管时，应当严格按照国家现行的GB/T13663-2000规范及CJJ101-2004标准的规定要求进行选择。PE管材的等级为PE100等级，按照灌溉系统水利计算结果，管网系统中的干管全部采用de90 mm和de110 mm的PE管，干管及其连接管件的工作压力应≥0.60 MPa；支管采用de63PE管，支管及其管件的工作压力应≥0.40 MPa；辅管采用de32PE软管，辅管及其连接管件的工作压力应当≥0.25 MPa；毛管采用de16 mm滴灌带，额定工作压力为100 kPa。

3.1.3使用年限

本工程中的机电井及机泵的使用年限最低不得低于10 a；PE硬管的使用年限最低不得低于20 a；PE软管的使用年限应当不低于3 a；滴灌带及地膜的使用年限应不低于1 a。

3.1.4地膜的选择依据

滴灌系统中的地膜应当依据国家现行的GB/T2918-1998的规定要求进行选取，并采用国际标准可收回再利用的地膜材料，其厚度为0.01 mm，宽度为1.10 m。

3.1.5滴灌水质

项目区的滴灌水质可以按照国家现行的GB5084-2005标准，并结合洮南市当地的实际情况进行选取。

3.1.6灌水器设计

灌水器允许流量的偏差率应当≤20%，设计灌水均匀度应当不低于0.95。

3.2技术要求

第一，管网系统的布置应当与国家现行的GB/750485-2009规范中的规定要求相符，同时，在具体布设时，应当结合项目区的实际情况，经综合分析后加以确定。按照项目区内实际地块的情况，干管及分干管的铺设长度应根据地块的具体形状进行确定，支管的铺设长度最大不得超过150m，辅管及滴灌带的长度则可依据极限长度计算结果进行确定，通常辅管的长度应当≤17m，滴灌带的长度则应控制在70m以内。

第二，在只考虑洮南市当地各水资源分区的地下水资源可开采量为控制因素的基础上，以区域水量平衡为方法，扣除灌溉片区内的其它用水后，便可确定出各水资源分区能够发展节水灌溉的最大灌片面积。对灌片内的群井进行抽水时，抽水影响半径会超出灌片的边界，对边界外一定范围内的水资源量进行袭夺，从而保证灌片内的灌溉用水满足使用需求。为此，在群井抽水影响范围内，按照水均衡方程理论，构建水资源量平衡模型，具体如下：

在该模型当中，Qk代表群井抽水影响范围内地下水可开采量（单位：万m3）；Qg代表发展节水灌溉的灌片所需灌溉水量（单位：万m3）；W代表群井抽水影响范围内的其他用水量（单位：万m3）；m代表群井抽水影响范围内的地下水可开采量模数（单位：万m3/km2）；Sk代表群井抽水影响范围的面积（单位：km2）；n代表节水灌溉定额（单位：m3/公顷）；h代表灌片的土地利用系数；Sg代表灌片控制面积（公顷）。借助该模型能够计算出分灌片适宜的最大面积及灌片的最小间距。

4　结论

综上所述，农田水利灌溉工程是农业生产能否有序开展的关键之所在，为此优选农田水利灌溉工程设计方案尤为重要。文章以吉林省洮南市作为研究对象，对结合该地区的水资源利用情况，提出当地农田水利灌溉工程设计方案，并对灌溉系统的建设标准及技术要求等细节性问题进行论述。期望文章的研究能够为同类工程提供一定的借鉴参考。

参考文献

［1］李保华.农田水利灌溉生态理念设计的运用与探析［J］.中小企业管理与科技（上旬刊），2015（3）：55-57.

［2］李继杰.农田水利工程规划设计与灌溉技术的探讨［J］.水利规划与设计，2015（1）：101-102.

［3］刘思蒲.充分利用小型农田水利灌溉设施促进农村经济快速发展［J］.吉林农业，2015（7）：88-90.

［4］李祥高.中国农田水利工程中关于灌溉的管理问题阐述［J］.中国新技术新产品，2015（10）：112-113.

［5］岳绚丽，宋超.北方春玉米膜下滴灌技术应用现状及对策［J］.现代农业科技，2013（6）：45-47.

中图分类号：S274. 2

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）04-0025-02

收稿日期：2016-01-06（责任编辑：薛静）