农田水利灌溉工程规划设计与灌溉技术分析

刘国恒

（甘肃省高台县水务局，甘肃 高台 734300）

农业经济是我国国民经济的重要组成部分。促进农业经济增长，需要优化农田水利灌溉工程的规划与设计。提高农田水利灌溉工程建设质量，不仅可以提高水资源利用率，加强农田灌溉有效性，而且还可以增加农产品产量，提高其产品质量，促进农村经济发展，为现代灌溉技术的有效应用提供物质基础。

随着农业经济的发展，我国加强了对农田水利灌溉工程建设的重视程度，并对节水农业灌溉技术进行全面推广，但是部分区域缺乏节水灌溉意识，认识不到节约水资源的重要性，导致节水灌溉技术难以有效落实。另外，农田水利灌溉工程建设中的财政支持不足，缺乏建设资金，不能对现代化技术和设备进行全面引进，一定程度上影响了灌溉技术的使用效果。在部分区域农田水利灌溉工程建设中缺乏科学合理的设计规划，导致灌溉工程与当地的实际需求不相符，影响其正常使用[1]。基于此，要优化农田水利灌溉工程的规划与设计，充分发挥其功能作用。农田水利灌溉工程的投入使用，能够结合农作物实际生长需求，灌溉合适的水量，确保农作物正常生长发育。在提高农作物产量和品质的同时，也能促进节水农业技术的大力推广，减少对地下水的开发利用。此外，可避免过度施加农药、肥料，保护生态环境。

1 农田水利灌溉工程规划设计要点

1.1 设计标准

在对农田水利灌溉工程进行规划设计时，需要对当地的气候、降水量等因素进行综合考量。不同的季节降水量不同，河流径流量也存在很大的不同。农作物种类、需水量也会随着季节变化出现不同的特征。因此，在对农田水利灌溉工程进行规划设计时，要结合具体情况，制定科学合理的灌溉设计标准。通常情况下，设计标准的确定要对以下因素进行综合考虑，如灌区水源来水情况、现有水利设施情况、农作物具体种植情况、当地经济发展水平等，保障农业灌溉水的充足，满足实际的灌溉水需求，只有这样才能明确灌溉工程建设规模[2]。

1.2 取水方式设计

农田水利灌溉工程的取水方式包含自流取水和提水灌溉2 种方式。以河流水为来源的灌溉方式即自流取水方式，又具体分为2 种形式：无坝取水、有坝取水。无坝取水主要是以建闸取水方式为主，可以实现对渠道水径流量的有效控制，避免受到洪水侵袭[3]。有坝取水主要是在河流上修建堤坝，可以充分发挥溢流坝的作用，提高水位，强化汛期防水效果，并能够对入渠流量进行控制，减少泥沙进入到水渠中，保障农田安全。

1.3 设计原则

在对农田水利灌溉工程进行规划设计时，不仅要对经济性需求进行考量，更要对其他方面的因素进行综合考虑，如社会效益、土地资源整治需求、地域环境规划要求等，并保障灌溉工程规划与区域各方面的规划相联系，满足灌区实际用水需求的同时，促进整体区域规划的科学发展[4]。在设计过程中要保障工程设计安全性，对工程建设区域的地形进行实地考察分析，绕开危险路段，减少工程施工对人员的危害；大力推广节水灌溉技术，综合利用多方资源，提高水资源利用率，可以尝试地表水与地下水的综合利用，拓展灌溉渠道；对当地地势地形进行综合利用，尽量实现自流灌溉，地势高的区域设置灌溉水渠，地势低的区域设置排水沟。

2 农田水利灌溉工程规划设计在高台县灌区改造工程中的应用

在高台县黑河节水工程建设中，友联灌区渠道改建工程属老灌区改造。工程建设项目主要内容是对原有土渠采取砼现浇或预制砖的方式进行高标准衬砌，对原有建筑物拆除新建，对干、支、斗渠原渠道进行裁弯取直和新改线走向重新开挖衬砌，灌区部分区域实施高效节水工程进行新打机井和旧井改造工程配套和输电线路架设等。该灌区地处黑河下游，农田灌溉关键期河源来水较少，且来水量分布不均，昼夜温差较大。在进行初步设计时，按照已批准的可行性研究报告和对可研报告的审查意见，依据相关设计规范进行设计，参照的规范主要有《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SB 252-2000）、《节水灌溉技术规范》（SL 18-91）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）、《渠道防渗工程技术规范》（SL 18-91）、《渠系工程抗冻胀设计规范》（DL/T 5082-1998）、《农用机井技术规范》（SD 188-86）、《水工建筑物抗冻胀设计规范》（DL/T 5082-1998）、《微灌工程技术规范》（SL 103-95）、《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分）》（SL/T 153-95）等进行设计。

2.1 灌区基本情况

友联灌区位于甘肃省河西走廊中部的高台县境内，该灌区是以河水灌溉为主、井水补充灌溉的混合灌溉大型灌区，灌区涉及7 个镇、79 个村、501 个社、总人口1 055 万人，土地总面积4.44 万hm2，主要由耕地、林地、荒地及荒漠戈壁等组成，灌区土地肥沃，灌溉历史悠久，灌溉面积2.23 万hm2。

2.2 水利工程现状

灌区内水土资源丰富，光照资源充足，有平原洼地水库8 座，总库容2 357 万m3，建有干、支、斗排水沟295 条，总长度423 km，配套各类建筑物622 座，灌区内有干渠19 条，可用于提取用地下水的机井80 眼，年共开采量94.5 万m3；灌区内有干渠14 条，长148.8 km，支渠6 条，长22.83 km，斗渠209 条，长120 km，各级渠系各类建筑物共计479 座。

2.3 灌区改造建设的必要性

灌区干渠引输水工程始建于20 世纪50 年代，自建成以来一直为土渠运行，工程因多年运行老化失修严重，输水沿途渗漏损失大，田间工程不配套，水资源利用率低，灌区用水矛盾日益突出，已不能适应国民经济和社会发展的要求。

2.4 灌区改造规划设计

2.4.1 引水资源量 根据《高台县地下水资源及其开发利用规划报告》，友联灌区（包括巷道、正远、宣化、黑泉、骆驼城、南华等）地下水补给量21 640.6×104 m3/a，地下水排泄量为22 785.44×104m3/a，均衡差为-1 144.84×104m3/a，为负均衡。灌区水资源量主要由黑河过境水和地下水2 部分构成。根据水土资源平衡分析，灌区实际利用的水资源量为2.270 4 亿m3。

2.4.2 现状灌溉水利用系数确定 灌区各级渠系已基本形成规模，做初步设计时，通过灌区调查和实地测量，已基本确定出干、支、斗、农渠的现状利用率，并反复进行了复核。

干渠水综合利用系数η干=0.755；支渠水综合利用系数η支=0.95；斗渠水综合利用系数η斗=0.965；农渠水综合利用系数η农=0.831；田间水利用系数η田间=0.887；通过计算，η渠系=0.575，η水=0.51。

2.4.3 工程等级标准 按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000），本灌区工程属中型Ⅲ等工程，根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288-99）规定，灌区干支渠建筑物均按5 级设计；项目区属地震基本烈度8 度区，主要建筑物按8 级设防。

2.4.4 设计基本资料 基本资料包括灌区水文、气象、地质资料以及灌区天然建筑材料分布情况、灌区现状渠系情况、改造段渠道的测量资料等。标准冻深：1.06 m。地下水位：干渠段，渠底以下0.5～1 m；支渠段，渠底以下0.5～1.5 m。糙率：现浇砼衬砌n＝0.015；砼预制块衬砌n＝0.017；细粒砼衬砌n＝0.025；干砌石衬砌n＝0.027 5。地基承载力：淤泥质粉细砂80～100 KPa，中-重壤土120 KPa，黏性土160 KPa。

2.4.5 干渠工程布置与设计 干渠改建工程原渠线平行于等高线布置，纵坡较缓，但渠道多处弯曲，部分渠道处于临泽县境内，干渠两侧占用农田多，交叉建筑物较多，沿原渠线布置裁弯取直则占用大量农田，在设计时经多方案比较，在该段全部进行改线，可避免渠旁农田灌溉回归水对渠道的不利影响，在改建工程施工期也不影响农田灌溉，与原渠道相比，缩短渠线，节约了资金，是理想的设计方案。干渠设计纵坡1/4 000，横断面采用弧底梯形，设计流量1.55 m3/s，加大1.94 m3/s，设计水深1.1 m，加大水深1.23 m，安全超高0.26 m，渠深1.49 m，边坡系数1.25。

2.4.6 支渠工程布置与设计 支渠垂直于等高线布置，纵坡适中，原支渠布置基本合理，灌区内渠、路、林、田已形成格局，设计时局部进行调整。支渠设计纵坡1/700～1/900，沿途无跌水、陡坡等消能建筑物；支渠设计横断面采用弧底梯形，设计流量0.7～0.82 m3/s，设计水深0.74 m，安全超高0.15 m，渠深0.89 m，边坡系数0.75。

2.4.7 斗渠设计 斗渠在支渠上开口，平行于等高线布置，斗口量多面广，受资金制约，各斗渠上只新建配套斗口，因各支渠断面尺寸相对较小，斗口采用典型设计。支渠各斗口为方便运行管理，均在相应位置设置节制闸，节制闸拟定为单孔，孔宽1.2 m，过闸水流流态为无坎宽顶堰流，经对闸孔的过流能力进行复核，满足支渠设计流量0.71 m3/s。该工程的实施，实现了从黑河少引水量718.3 万m3，节约净水量332.3 万m3，年增加正义峡下泄量324万m3，缓解了黑河下游用水矛盾，改善了下游生态环境。

3 农业灌溉技术概述

3.1 做好“最后一公里”工作

农田水利灌溉工程建设完成之后，要做好后续工作的有序开展。一般需要乡（镇）人民政府的积极配合，对各村社的地理环境、灌溉需求等信息数据进行全面调查分析，并在此基础上，选择合理的方式对河道、渠道设施科学的规划设计，并保障渠道引流的顺利开展；要结合实际的农田灌溉需求，在对各方面影响因素进行综合考量的基础上，选择合适的位置建设水泵站。要对水利工程建设、管理、运行等工作的责任具体落实到相关人员，每个村社安排专门的人员进行负责，保障水利工程的优化管理。

3.2 管灌技术

管灌技术主要是利用低压管道进行灌溉的技术方式，避免渠道灌溉过程中水资源的蒸发、渗入地面等现象，提高了水资源利用率，而且管灌技术成本费用较低，设备铺设简单，对土地空间占用不大，是推广范围较广的一种灌溉技术[5]。

3.3 喷灌技术

喷灌技术主要是利用压力作用，把水向上喷射，并自然洒落到农作物枝叶和地面。灌溉方式主要包含摇臂式、旋转式等形式。主要应用在蔬菜、大田作物、苗圃种植中，也经常在园林绿化中应用。该种技术方法要求不高，费用较低，应用广泛。

3.4 微喷灌技术

微喷灌技术在现代农业生产中应用较为广泛，综合了喷灌、微灌技术的优势特长，规避其缺陷问题，可以实现对农田的局部高效灌溉管理。该技术在实际应用中的节水节能效果更加明显，通常在育苗、大棚花卉、果蔬种植中比较常用。此外，在露天蔬菜种植中也可以使用。在具体灌溉过程中可以通过对微型喷头折射、旋转的方式，把水均衡地喷洒在作物枝叶上[6]。该灌溉技术方式可以使水流轻柔地落到农田表面、农作物枝叶上，减少对农作物的冲击伤害，还可以配合农药、肥料进行综合性水肥管理。但是微喷灌技术的使用成本较高，需要大量的人力、物力进行设备铺设安装，技术要求较高。

3.5 滴灌技术

在输送管道上面设置低压支管、毛管滴头等，能够对农作物进行近距离直接性缓慢滴水，可以提高水资源利用率，增加农作物根系对水资源的有效吸收，强化灌溉有效性。主要应用于大棚蔬菜、果园、温室花卉中，能够有效提高农作物质量，强化农作物供水供肥的有效性，提高水资源利用率，适用性较强，可以对各种地形、土壤进行使用。

4 结语

农田水利灌溉工程的优化设计与规划，对于农业经济高质量发展具有重要的作用。要结合具体情况，对灌溉设计标准、取水方式、设计原则等进行科学掌控，并大力推广节水灌溉技术，推动节水农业的高速发展，提高农业经济效益和生态效益。