灌溉渠道工程的设计及相关对策

张明生

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

农田水利灌溉渠道工程主要是为农业服务，因此在开展相关的设计建设工作时要从实际出发，根据灌溉需求、农业发展需求以及当地自然环境特征等科学设计渠道工程，确保水利灌溉渠道工程能充分发挥作用。下面结合实际，对农田水利灌溉渠道工程设计问题做具体分析。

1 农田灌溉渠道工程设计原则

1.1 对节水灌溉与充分灌溉之间的关系进行合理优化

在对农田水利灌溉渠道工程进行设计时，要对节水与充分灌溉之间的关系进行合理优化，既要满足农作物正常生长所需的水量，同时也要提高水资源利用率，减少农田灌溉中的水资源浪费问题。因此，在进行具体的农田灌溉渠道工程设计时，要遵循以下原则：要结合田间农作物的具体种植方式、种类以及田间土地的坡度方向等，对田间渠道进行分级设计，如可以分为1 级、2 级等，以便结合农作物的具体需求进行针对性灌溉，满足其正常生长需求，提高水资源利用率。注意在对渠道工程进行修筑时，尽量选择在作物播种、出苗前的时段，以免机械施工对农作物造成损坏；同时还要结合农作物种类，采取不同的渠道工程模式，满足其差异化的用水需求，如蓄水量大的农作物可以采取双排渠道模式，蓄水量较少的农作物可以选择单排方式。此外，尽量不要使用串流、串排的方式，以提高水资源利用率为主，优化资源配置，减少水资源浪费，强化节水农业的高质量发展。

1.2 结合灌溉区地形地貌进行优化设计

灌溉区的地形地貌对农田水利灌溉渠道的功能发挥具有重要的决定性作用。因此，在对农田灌溉渠道工程进行设计前，要对当地的具体地形地貌进行全面勘察，尤其要对当地地质、土壤性质、总降水量等数据进行全方位了解，同时也要对自然灾害、社会经济发展状况进行调研，掌握基本的信息，从而开展详细化和专业化的灌溉分析与评价，结合相关规定文件要求，以便对当地水资源开发利用的潜在风险因素进行深度挖掘与分析，并制定科学合理的应对措施。在具体的设计过程中，如果遇到地形、地貌、水文条件差异较大的情况，可以结合实际需求对其进行划分灌溉，设置不同的灌溉分区，进行针对性灌溉，从而提高水资源利用率，减少浪费，强化农田灌溉质量；在对农田灌溉渠道进行布设时，要结合当地种植面积较大的农作物的习性、种植比例、土壤所需的湿润深度、地下水补给量等进行分析，以便对渠道进行科学化布局，提高整体灌溉系统的科学性与合理性。

1.3 自流灌溉设计原则

在对农田水利灌溉渠道工程进行设计时，要结合旱季农作物的灌溉需求，尽量做好自流灌溉，也可以提高灌溉效果，优化水资源配置，提高水资源利用率，减少资源浪费，推动当地农业产业的稳定发展。在具体设计时，要注意尽量选择地势较高的水源地，对渠道进行优化设置，可以借助地势的落差，加快水流速度，实现农田的自流动灌溉；在对自流渠道进行设计时，要结合当地的实际情况，优化其抗洪涝的功能作用，例如需要设计相关的排水沟渠，以便在夏天降雨量较多的情况下，可以有效排出农田中多余的水。在具体设计中，要注意把自流渠道与排水沟渠进行分开修建，如部分高海拔地区进行局部灌溉，洼地区进行局部提排；在对不同级别的渠道进行修建时，尽量不要出现弯道问题，确保其整齐、平直，防止受到其他构造物阻断，有效提升工程施工进度，减少施工费用，保障其稳定安全运行，强化整体灌溉渠道工程的使用效率。

1.4 对干渠、支渠进行合理设计

在对干渠、支渠进行设计时，要结合当地的实际情况，采取针对性的设计方案，以便保证干渠、支渠工程设计和施工与具体的需求相适宜，提高灌溉渠道功能效用的发挥。在对平原灌溉区进行设计时，要对灌溉渠道的抗旱防涝功能进行优化设计，以便在旱季能对农作物进行充足灌溉，在降水较多的季节能有效排涝，保障农作物的正常生长；在对常年降水量较多的灌区，可以结合具体地形进行灌排分开布局，尤其是在对排水渠道进行设计时，要注意避免对河坝以及土壤的冲刷，避免出现严重的土壤盐碱化等问题。

2 农田灌溉渠道工程设计要点与对策

2.1 纵断面设计

在农田灌溉渠道设计中，渠道纵断面设计是一项重要内容，纵断面设计效果直接决定了渠道工程能否正常发挥功能。由于纵断面设计十分重要，因此在正式设计纵断面形式之前工作人员需进行实地勘察，查明灌溉区域的地形地势特征，在此基础上选择等高线平行线位置来确定渠道工程纵断面的走向。纵断面走向确定后，设计人员还需对工程所在地的土壤性质、降水特点、农业灌溉需求等进行调查分析，在综合考虑各项因素的基础上科学设计渠道纵坡位置，同时参考纵断面中心线来确定各桩点高程、渠道的顶部以及底部。设计渠道顶部高程需要参考借助渠道水位超高值以及水位高程进行。在通过上述计算确定出渠道纵断面水位高程后，再根据当地具体的灌溉需求准确确定渠道流量，计算U 型槽的纵向坡降等以及空断面的尺寸，确保渠道纵断面设计科学合理[1]。

2.2 横断面设计

横断面设计也是农田灌溉渠道设计中的一个重点，渠道横断面的设计一般是结合灌溉工程的覆盖范围、当地农业灌溉需求等进行确定。经调查得知，当前我国农田灌溉渠道横断面多以矩形断面或U 型断面为主。结合实践经验可知，农田灌溉水利工程横断面的设计效果受多种因素影响，如不淤流速、渠道糙率、边坡系数等。要想获得最为理想的设计效果，设计人员就需综合考虑以上影响因素。另外，农田灌溉渠道工程的横断面还会受到当地地形地质的影响，如当渠道工程处于岩石地段时，渠道横截面就多为矩形；渠道所处位置以及周边地质为土质时，渠道横截面多为梯形。但需要注意的是，以上设计原则只适用于大部分情况，并不适合所有工程。因此，在具体的设计活动中还需根据当地的实际土壤性质，合理确定渠道工程的横断面形状，从而保证渠道工程在建成后能充分发挥作用[2]。

2.3 渠道跌水设计

渠道跌水设计效果会影响整个农田灌溉渠道工程的设计质量，因此在具体的设计中工作人员要高度重视渠道跌水设计。具体来说，在进行渠道跌水设计时，工作人员要合理控制跌差，从而减小水阻力，提高灌溉效率。另外，在进行渠道跌水设计时工作人员需认真做好实地考察工作，在全面把握工程特性特点的情况下科学控制跌差，使农田灌溉渠道工程能充分满足当地的灌溉需求[3]。

2.4 渠道流量设计

农田灌溉渠道流量设计效果也是衡量渠道设计水平的一个重要指标。因此，在开展农田灌溉水渠工程的设计工作时也需高度重视流量设计。具体来说，在计算以及确定水渠最佳流量时，设计人员应先开展实地调研工作，通过调研掌握当地的气候特征、降雨特点以及地质条件等，在此基础上结合行业技术规范与实践经验合理确定渠道流量，确保渠道工程能充分发挥出作用。在信息化时代，设计人员也可充分利用计算机、大数据、云计算等先进技术手段来构建三维空间，在三维空间中精准计算渠道灌溉输水损失、田间灌溉水损失等，最终实现对渠道流量的合理设计。

2.5 其他设计要点

在进行农田灌溉渠道工程设计时，需遵循“安全性、经济性、耐久性”等原则，从当地实际的灌溉需求出发，合理选择渠道工程材料，延长农田水利工程的使用年限，提高水利工程施工建设的经济效益、社会效益与生态效益。随着科学技术的快速发展，更先进、更环保、更优良的水利施工材料开始在市场上涌现，在进行渠道设计时要科学运用先进材料以提高农田灌溉渠道工程设计建设水平，也要根据不同农田规模对渠道的级层进行设计，根据不同情况对不同形式渠道进行设计，确保渠道工程有较高的实用性[4]。

3 农田灌溉渠道工程设计管理措施

3.1 优化渠道工程设计方案

农田灌溉渠道工程是重要的民生工程，在进行农田灌溉渠道工程设计时必须高度树立质量意识，从当地实际的灌溉需求出发来设计渠道形式、长度、流量等，形成科学合理的设计方案，为工程的施工建设及使用打好基础。在设计过程中，设计人员要按照“因地制宜”的理念与原则合理选择渠道位置、渠道横截面、纵断面形式等，使渠道工程能充分满足当地的灌溉需求。另外，由于农田灌溉渠道工程的设计易受环境等因素影响，设计质量较难控制。因此，要严格按照国家与行业制定的规范及要求，结合当地实际情况建立设计质量管控机制，对渠道工程的设计过程进行严格管理，确保设计方案科学可行。

3.2 引进先进的管理技术

在信息化时代，农田灌溉渠道工程设计环境、设计标准、设计技术等均有了很大变化，传统的设计管理模式与方法已很难适应当前的管理工作。基于此，设计人员及相关责任人就要在渠道工程设计管理工作中灵活引进现代化信息技术，构建设计管理系统，对整个设计过程实现信息化管理，具体如在设计农田灌溉渠道工程时，有关人员可对运用智能数据采集装置以及数据处理软件对各项设计数据进行收集与处理，并由信息化系统自动生成设计质量报告，让工程设计人员以及相关管理人员更直观、更准确地发现渠道设计中的不足，查明设计方案中的缺陷并做出处理，进一步提升渠道工程设计水平。除此之外，也可运用BIM 技术进行虚拟施工，在虚拟施工活动中查找渠道工程设计方案中的问题并进行改进，避免渠道工程在施工建设及使用过程中出现任何质量问题或安全问题[5]。

3.3 加强人员培训管理

为了使农田灌溉渠道工程能在建成后充分发挥出作用，有关单位还可采取必要的培训教育与激励管理措施,提高设计人员的专业技能与责任意识，确保各人员能严格按照技术标准与设计规范完成渠道设计工作，优化渠道工程设计效果。

4 结语

农田灌溉渠道工程的设计有较强的专业性，技术难度较高。在开展渠道设计时，要严格按照国家与行业的规定与要求，根据当地实际情况合理选择渠道纵断面、横截面形式，科学计算渠道跌水误差与流量，全面保证渠道工程设计质量。