农田水利灌溉工程规划设计与灌溉技术分析

摘要：农田水利灌溉工程是我国重要的农业发展基础设施，对农产品质量和产量的提升，促进农业经济增长起着至关重要的作用。本文认为，结合实际需求，对农田水利灌溉工程进行统筹规划、合理设计、不断优化，充分利用现代化农业灌溉技术，有助于农业高质量发展。

关键词：农田水利；灌溉工程；灌溉技术

DOI：10.12433/zgkjtz.20233647

一、农田水利灌溉工程规划设计要点

（一）规划设计标准

在规划设计农田水利灌溉工程时，需要综合考量地域性因素，包括降雨量、气候条件，结合这类因素确定和设计工程，保障工程设计严谨性与合理性。因为不同时节有着不同的降雨量与河流径流量，所以掌握地域性因素有利于提高工程设计质量。除此之外，不同时节条件下农作物的需水量、种类特征也存在区别，应结合具体条件，制定合理且科学的灌溉标准与设计标准。在设计时需要兼顾地区经济水平、农作物种植情况、水利项目状况、灌区水源情况，在保障农业有充足灌溉水的同时，提高水资源利用率，以此确定工程整体设计规模和方向。通常情况下，设计灌溉标准的时候需将抗旱天数、灌溉保证率作为基础条件。

首先是抗旱天数，即将塘坝、小水库等灌溉设施供水能力作为参考，通常情况下将日降雨量低于日蒸发量的情况看做无雨天气，将可以满足作物的用水需要天数作为参考标准。比如，某灌溉设施可以连续支撑作物80天的灌溉用水，则灌溉设施设计标准为80天抗旱期。在确定抗旱时间的时候，一般需要参考抗旱天数以及当地农作物的需水灌溉情况，充分考虑地域条件具体分析保障灌溉有效性。

其次是灌溉保证率，即在长期使用的时灌溉工程的灌溉用水需要满足总年数中的年数占比，一般使用P表示。比如，P=80%，即100年内需要达到80年的时间足以保障全灌区灌溉用水，剩余的20年内不能完全保证有缺水情况的出现。农田水利灌溉工程的设计中需要设计方充分考虑项目所在地状况，确认灌溉工程规模，结合当地作物种类与水源状况设计。以旱作物为主以及水源比较匮乏的地区，P=50%～80%。对于水稻为主以及各种水源比较丰富的地点则将灌溉保证率控制在70%～95%较为合理。

（二）取水方式规划

取水方法包括提水灌溉与自流取水两种形式。将河流水作为灌溉水源的自流取水包括有坝取水和无坝取水两种类型。

其中，无坝取水是指通过建立水闸的方式获取水资源，能够精准控制渠道中的年径流量，减少洪水造成的负面影响。考虑到不建坝引水时，洪水期间很难控制引水口流量，容易出现洪水将渠道冲毁问题，导致洪水将农田淹没。在设计在建工程时，一般需要控制河道水流方向与进水闸中心线夹角，将角度控制在30°～45°，创造水流平稳的入渠条件，实现引水量的有效控制，减少引水口冲蚀。

与之对应的有坝取水是将堤坝修建于河流之上，依靠堤坝的溢流坝作用，提高汛期防水能力，控制入渠流量，防止泥沙混入水渠水，可以确保农田安全生产。虽然有坝取水往往会有比较高的投资，但引水口通常和灌区并不远，可以节省引水干渠的长度，尽可能地减少交叉建筑物与土石方工程量。另外，溢流坝还可以抬高水位，具备横拦河道的作用，能将汛期洪水与平时河道多余水量排掉。进水闸能够引水灌溉，实现入渠流量的有效控制。

一般来说，有坝取水平面布置分为两种情况：一种为正面取水，另一种为侧面取水。侧面取水无法在引水口部位创造横向水流，所以很多泥沙会因此入渠，在设计过程中应将工程水源问题充分考虑在内。假设工程所在地的泥沙河流非常多，则应采用正面取水方式。进水闸引水方向和河道水流为斜交或一致状态时，从引水口部位构成横向水流，这样能让底层含沙水流离开引水口并让水流表层的清水进入水渠，在有坝取水工程中是很常见的取水方式。有坝取水一般需要设置排水闸，用于阻挠泥沙进入水渠内部，在多泥沙的河流中是必须建设的部分。应说明的是，排水闸过水能力必须超过进水闸过水能力，并且底板的高程必须比进水闸底板高程低，从而获得冲沙效果。除了排沙闸外还可以使用沉砂池、冲砂廊道、沉砂槽，将因地制宜原则贯彻到底，选择合适的技术。防洪堤能够尽可能地减轻拦河坝造成的上游淹没影响，进入洪水期的时候，防洪堤还可以保护上游农田与城镇。

（三）规划设计原则

规划设计农田水利灌溉工程时，除了要考量经济性条件外，还要综合考虑其他各种因素，如地域环境的规划、土地资源的处理和社会效益等。

必须做好灌溉工程区域和工程规划的联系工作，提高工程规划的整体性，将满足用水需要作为前提，确保区域科学规划与合理发展。

在工程设计时，应着重考虑安全性问题，设计前需要深入现场加强实地考察，避开各种危险路段和因素，防止危险路段影响工程施工和工程使用。

在加强节水灌溉技术的推广与使用时，应合理利用资源保障水资源利用率最大化。

在综合利用地下水与地表水时，应做好灌溉渠道的拓展，综合利用地势地形条件，依托自流灌溉技术，保障灌溉效果。

可以在高地势地区设置专门的灌溉水渠，在低地势地区设置相应的排水沟，配合使用，共同完成灌溉工作。

二、农田水利灌溉工程灌溉技术分析

（一）喷灌技术

利用使用喷灌系统，喷灌机具依靠压力作用，将灌溉水顺着喷头射向空中，此时空中的水柱就会分散成水滴，并洒落到土壤表面，以供农作物生长所需。相较于地面灌溉，喷灌技术能够显著提高产量，并且喷灌技术的灌水均匀度很高，水资源利用率也超过80%，相较于地面灌溉可以节省接近半数的水资源。优势众多的喷灌技术很适合各种作物与土壤环境的使用，不易受到地形因素限制，能提高功效与耕地效率。不过，风对喷灌技术使用影响比较大，如果风力达到3～4级，则不适宜使用喷灌技术。

除此之外，喷灌技术有着非常大的水分蒸发量损失问题。喷灌系统是由喷头、输配水管道、首部装置、水源工程组成的。喷灌系统包括机组式喷灌系统与管道式喷灌系统两种类型。管道喷灌系统在国内有着广泛使用，输配水管网是该系统的主体。机组喷灌系统具有极高的机械利用率，该系统使用十分灵活，有着紧凑的结构，单位面积喷灌投资较少，未来会有很广泛的前景。作为节水灌溉形式的喷灌技术适合在大田作物灌溉中使用，相较于地面灌水，喷灌技术节水效果显著。因为该技术不会出现地面径流和深层渗漏，所以不会出现过多的输水损失。此外，该技术节电、省地效果出众，能够提高产量，是一种省工技术。

（二）滴灌技术

即使用毛管与滴头制作一体滴灌带或将滴头直接安装在末级管道通过压力将水以水滴形式输送到农作物灌溉区域将土壤润湿，通常情况下，滴灌灌水器每小时的水流量可以达到2～12L，能够很好地控制输水量，所以它是一种经济性极好且可靠、安全的灌溉技术。

滴灌系统包括果树滴灌、大田滴灌、温室滴灌等类型，有着很广的使用范围。相较于其他类型的灌溉技术，该技术优势在于可以精准控制灌水量和灌水时间，进而保障作物生产品质与生产产量。该技术不会出现土壤板结现象，所以作物的根部环境不会受到破坏与影响，可以维持原本环境。同时该技术一般会配合灌溉施肥与打药，可以提高农业生产效率。在使用滴灌技术时，可以按照作物特征自动化控制，在局部进行土壤润湿节省大量水资源，是一种相对而言蒸发损失较小的灌溉技术。

（三）微喷灌技术

微喷灌是直接将毛管与微型喷头连接到一起，同样使用压力的形式完成水的喷洒，是一种相较于其他喷灌技术更节约水资源的喷灌手段，流量每小时仅有20至250L。按照微喷灌的特征，可以将其分成温室内悬挂微喷、果树微喷、大田微喷。

微喷技术能够创造有利于农作物生长的环境，进而保障农作物生产品质与生产产量。该技术的抗堵塞效果很好。该技术还可以将可溶于水的化肥随着灌溉水直接喷洒到土壤表面或作物表面，从而使作物更好成长，而且可以减少化肥使用量，提高化肥利用。微喷灌溉可保证作物温度以及湿度的要求，清洗作物叶面灰尘。

（四）渠道防渗技术

当前，常见的节水灌溉技术是渠道防渗。使用该技术之前需要先在渠道的表面衬砌一层混凝土防渗层，以减少水资源的渗漏损失，极大提高了渠道水的利用率。此外，该技术也是一种提高渠道边坡稳定性的技术，保障渠道抗冲刷水平。可以提高输水能力、水的流动速度，减轻渠道的输水阻力。以同水平输水条件为前提，该技术可以控制开挖工程量，减少渠道的断面与占地情况。使用该技术不仅可以减少水资源的下渗，还能防止地下水位上涨，减少渍害问题的发生。机电提水灌区能够实现节能节水目标，该技术原理为利用防渗层的方式保障渠床保水性，降低渠床的土壤渗水率。

（五）步行式灌溉技术

该技术即能过将农用机械与电力设备结合的方式进行灌溉，可以保障移动灌溉的适应性，通常会同许多灌溉配套设备一同使用。该技术充分结合了节水技术与机械技术各自的优点，不需要使用很复杂的设备，所以具有很强的适应性与流动性。使用组装式的方式进行机器装配，可以方便灌溉农作物。此外，该技术经济性很强，只需要投入很少的劳动力与资金，就能有效完成灌溉生产。

（六）低压管道输水灌溉技术

在众多节水灌溉技术中，低压管道输水灌溉技术较为常用，该技术利用地面落差或低耗能机泵加压的方式，依靠自然压力完成灌溉水输送，顺着低压管网将水资源送到农田完成农作物灌溉，为农作物输送水资源。输配水方面使用低压管网，完成明渠输配水系统的代替。在井灌区广泛使用低压管道输水灌溉技术，不过，使用时面临管网水力计算复杂、管网容易堵塞淤积等问题，所以并没有大面积推广和使用。

三、农田水利灌溉工程规划技术应用

（一）保证排水灌溉设施质量

近些年，我国高度重视农业发展，投入大量资金研发农业生产设施与装备。对于早已年久失修的各种水利设备，有必要重新建造或升级改造。对于存在渠道淤积与堵塞问题的情况，必须及时清理，保障灌溉渠道寿命。此外，如果资金充足，还要重视技术人员培训，组织技术人员相互交流和外出学习，了解最先进的灌溉设施维保技术手段，从而确保排水灌溉设施的寿命与质量，更好地发挥排水灌溉设施作用。投入充足资金有利于确保资金合理科学使用，让农田水利项目可以发挥更大的作用。

此外，在农业灌溉时，过去存在浪费水资源现象，不利于保障农作物生产品质和产量。作为农业大国且水资源消耗量巨大的国家，我国在灌溉农田时需要使用各种先进的灌溉手段，在保障农作物健康、正常发育的同时，保障土壤的湿润度，减少水资源不合理利用问题，最大化水资源使用价值。应结合地区实际情况使用各种排水灌溉设施与技术，包括喷灌、滴灌、微喷灌等技术。在推广各种先进设施与技术的时候，可以在示范村示范，让周围民众意识到先进灌溉技术手段的效益和价值，进而调动其主动积极性参与其中，更好地推广和使用节水灌溉设备与技术。

重视基建设施管理，不仅要做好原本设施的维保工作，也要加快先进水利设施的普及和建设。应不断完善水利设施设计思路和方案，严格按照规定要求操作，减少不合理的设计与施工，确保工程质量，最大化资源利用率。应按照地区农作物的种植情况、降雨特点制定完善且有针对性的建设方案。在建设基础设施的时候，必须体现地域地理特点和气候特征，以针对性、计划性原则为指导，带动地区农业灌溉设施建设，打造体系完整的灌溉系统，创造有利于农作物生长发育的环境。

（二）完善水利灌溉工程规划

以多功能作用、安全为前提和原则，做好地形优势的充分利用和整体规划布局。应结合地域引水情况、发电能力、地势和水资源情况，系统规划，保障统筹合理性，制定科学的规划方案，保障工程管理效果，完成农田水利灌溉工程的设计。农作物灌溉必须巧用地形优势，为了实现自流灌溉，需要在高地势地点设置灌溉渠道，保障水流流速与灌溉效果。排洪抗涝是雨季很重要的任务，在布置排水沟渠的时候，选择低地势区域，从而更顺利地排出农田中的水量。因为灌溉渠道高、排水地势低，故需要分开修建二者。为兼顾全局同时保障局部效果，可以使用小片灌溉方式。在渠系布置时，要尽可能地修得齐、整、直，尽可能地减少交叉建筑物的出现。在修建规划农田水利灌溉工程的时候，必须将安全作为前提，减少挖方与高填方。在布置渠道的时候尽可能远离河流与消息，选择不透水或是透水性比较差的土质地带。应同时兼顾灌溉、防洪排泄的要求。必须做好地势条件利用，如在山丘中布置渠道，必须考虑供电设施与水源，做到土地资源的最大化利用，实现一水多用。采用集中落差的方式布置渠道，但如果在平坦的平原地区布置，则基本不会有落差和起伏出现，此时可以使用河井结合灌溉方法。

四、结语

综上所述，建设农田水利灌溉工程的目的是服务民众，减少自然灾害带给农业生产的不利影响。在规划设计工程的时候，需要充分考虑灌溉面积、灌溉天数，结合地质条件，按照水源条件合理设计取水方法，而且必须将安全作为准则设计工程。此外，因为水利灌溉工程有着复杂的要求，所以地质条件的充分利用是非常重要的。

参考文献：

[1]王兴玉.农田水利工程规划设计与灌溉技术[J].农村实用技术，2021（03）：175-176.

[2]任文豪.农田水利工程规划设计与灌溉技术分析[J].南方农业，2019，13（20）：175-176.

作者简介：郭耀华（1987），男，山东省滕州市人，大学，职称工程师，研究方向水利管理。