農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃的設(shè)計(jì)研究

馮 俊

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽5550002)

0 引言

農(nóng)田水利與所有農(nóng)民的生產(chǎn)、生活都有密切關(guān)系，是一項(xiàng)群眾性的事業(yè)。農(nóng)田水利既有農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖和生活供水等興利功能，也有防洪、除澇、降漬、治堿、防治地方病等除害減災(zāi)功能。

灌區(qū)是由水源、輸、配水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)，灌排建筑物，承泄區(qū)所組成。灌溉規(guī)劃是農(nóng)田水利工程規(guī)劃的重要組成部分，大力發(fā)展農(nóng)田水利灌溉工程，推進(jìn)農(nóng)田水利灌溉工程的建設(shè)步伐，是發(fā)展新農(nóng)村，解決“三農(nóng)”問題的重要舉措。

在農(nóng)田水利灌溉工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，必須遵守灌區(qū)規(guī)劃原則，根據(jù)灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)來進(jìn)行布局，以及結(jié)合灌溉水源的可供水量來進(jìn)行灌溉工程的總體規(guī)劃，從而達(dá)到農(nóng)田水利灌溉工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性[1]。

1 灌區(qū)總體規(guī)劃內(nèi)容

灌區(qū)總體規(guī)劃內(nèi)容主要包括4個(gè)方面:

1.1 灌區(qū)防洪規(guī)劃

灌區(qū)防洪工程是灌區(qū)總體布置的重要組成部分。灌區(qū)應(yīng)按照蓄泄兼籌和因地制宜的原則，選定防洪標(biāo)準(zhǔn)，做好防洪工程設(shè)計(jì)，并將防洪工程納入灌區(qū)的總體布置。

1.2 灌排渠系規(guī)劃

灌溉系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的布置應(yīng)協(xié)調(diào)一致，滿足灌溉和排澇要求，有效地控制地下水位，防止土壤鹽堿化或沼澤化。

1.3 灌溉方式確定

適宜的灌溉方式不僅可以保證田間灌水均勻，而且可以節(jié)約用水，有利于保持土壤結(jié)構(gòu)和肥力。正確選用灌溉方式是進(jìn)行合理灌溉，保證作物高產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。各種灌溉方式都有一定的適用范圍，應(yīng)區(qū)分不同的情況合理選定。

1.4 灌區(qū)道路、林帶與居民點(diǎn)的規(guī)劃布置

要做到以下4點(diǎn):

1)灌區(qū)道路的規(guī)劃布置應(yīng)盡量與灌排系統(tǒng)的布置相協(xié)調(diào)，與田間工程的規(guī)劃布置相一致。

2)灌區(qū)林帶的規(guī)劃布置，應(yīng)充分利用渠、溝外坡、塘邊、路旁的一切空地種植樹木，綠化環(huán)境，但不應(yīng)在渠、溝內(nèi)坡上植樹。

3)灌區(qū)居民點(diǎn)的規(guī)劃布置，應(yīng)服從灌區(qū)總體規(guī)劃要求，選擇在地基堅(jiān)實(shí)、地勢(shì)較高，水源條件較好和交通方便的地點(diǎn)，居民點(diǎn)宜按原有的自然村進(jìn)行改建。

4)灌區(qū)的輸電線路和通信線路選線布置應(yīng)符合灌區(qū)總體布置的需要。

2 灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以灌溉設(shè)計(jì)保證率或抗旱天數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 灌溉設(shè)計(jì)保證率設(shè)計(jì)

灌溉設(shè)計(jì)保證率是指灌區(qū)灌溉用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機(jī)率，一般用設(shè)計(jì)灌溉用水量全部獲得滿足的年數(shù)占計(jì)算總年數(shù)的百分率表示。即設(shè)水源供給灌溉用水的數(shù)量大于或等于灌區(qū)。灌溉保證率可用該計(jì)算公式為:

式中:m為灌溉用水量的平份;n為計(jì)算系列的總年數(shù)。

1)一般灌溉工程是根據(jù)當(dāng)?shù)厮臈l件和作物種植狀況擬定。作物的需水主要有兩部分來源:①降雨;②灌溉。即:

2)在一定的需水量情況下，灌溉引水與降雨是互為消長的，即降雨越多，引水就越少。在設(shè)計(jì)灌溉保證率一定的情況下，引水的多少就取決于降雨的多少，而降雨的多少是與設(shè)計(jì)降雨的頻率有關(guān)，頻率越高，對(duì)應(yīng)的降水量越小，需要引水就越多。在工程規(guī)模確定以后，設(shè)計(jì)引水能力就一定，此時(shí)的灌溉保證率就等于設(shè)計(jì)降雨頻率。

因此，設(shè)計(jì)灌溉保證率可按設(shè)計(jì)降雨頻率確定，保證率越高，需引用的水越多，工程量越大。灌溉設(shè)計(jì)保證率關(guān)系見圖1。

圖1 灌溉設(shè)計(jì)保證率關(guān)系

2.2 抗旱天數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)

抗旱天數(shù)是中國灌溉工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)方式之一，它反映了灌溉工程的抗旱能力。抗旱天數(shù)是指農(nóng)作物生長期間遇到連續(xù)干旱時(shí)，灌溉設(shè)施能確保用水要求的天數(shù)。

這種灌溉工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適用于我國南方丘陵水稻區(qū)以當(dāng)?shù)厮礊橹鞯男⌒凸鄥^(qū)。以抗旱天數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)灌溉工程時(shí)，旱作物和單季稻灌區(qū)抗旱天數(shù)可為30～50 d，雙季稻灌區(qū)抗旱天數(shù)可為50～70 d?？购堤鞌?shù)有兩種不同的統(tǒng)計(jì)方法:

1)指連續(xù)無雨日數(shù)，有些省規(guī)定日雨量＜2 mm或＜3 mm為無雨日，有的省則以日降水量＜5 mm為無雨日。

2)指連續(xù)無透雨日數(shù)，即兩次透雨的間隔日數(shù)。

3 水源與灌溉取水方式

灌溉取水方式，隨水源類型、水位和水量的狀況而定。利用地面徑流灌溉，可以有各種不同的取水方式，如無壩引水、有壩引水、抽水取水、水庫取水等，利用地下水灌溉，則需打井或修建其它集水工程。灌溉取水方式示意圖見圖2。

圖2 灌溉取水方式示意圖

3.1 地表水取水方式

3.1.1 無壩引水

河流流量、水位均滿足灌區(qū)取水要求;即:Q1≤30%Q0;H1＜H0。Q1、H1分別為渠首取水流量和設(shè)計(jì)水位;Q0、H0分別為河流流量和水位。

3.1.2 有壩(低壩)引水

有壩引水樞紐主要由攔河壩(閘)、進(jìn)水閘、沖沙閘及防洪堤等建筑物組成。引水示意圖見圖3。

圖3 引水示意圖

3.2 地下水取水建筑物

由于不同地區(qū)地質(zhì)、地貌和水文地質(zhì)條件不同，地下水開采利用的方式和取水建筑物的形式也不相同。

根據(jù)不同的開采條件，大致可分為垂直取水建筑物、水平取水建筑物和雙向取水建筑物3類。

4 灌溉渠道系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)是從水源取水并將其輸送、分配到田間的工程設(shè)施。一個(gè)完整的灌溉系統(tǒng)主要包括渠首取水建筑物、各級(jí)輸水和配水渠道、渠系建筑物和田間渠系工程。渠系一般分干、支、斗、農(nóng)4級(jí)固定渠道，灌區(qū)復(fù)雜時(shí)可加分為總干、分干、分支等，灌區(qū)較小時(shí)也可少于4級(jí)。干渠主要是起輸水作用，支、斗渠主要分配給用戶水量，起配水作用，農(nóng)渠是最末一級(jí)固定渠道。農(nóng)渠以下的毛渠、灌水溝、畦，分水口及量水設(shè)施等均屬田間工程，主要發(fā)揮調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況的作用。排水系統(tǒng)、田間道路、土地平整等也是田間工程。

5 灌溉渠道規(guī)劃布置原則

充分利用水土資源，擴(kuò)大灌溉面積、自流灌溉，由土地利用規(guī)劃和農(nóng)業(yè)區(qū)劃緊密結(jié)合，適當(dāng)照顧行政區(qū)劃，可將灌區(qū)劃分若干分區(qū)，并分區(qū)規(guī)劃;與公路、機(jī)耕道、林帶等統(tǒng)一規(guī)劃，全面安排。并與灌區(qū)排水溝布置結(jié)合，統(tǒng)一布局，灌排分開，各成系統(tǒng)，互不干擾;渠系布置不切斷排水出路，盡量不打亂原有天然排水系統(tǒng)，平原區(qū)渠道布置往往要服從排水溝的布置。此外，還應(yīng)盡量使總的工程量和工程費(fèi)用最小，為此，要對(duì)骨干渠道和規(guī)模較大的渠系建筑物進(jìn)行必要的方案比較，從中選優(yōu)。盡量選擇地質(zhì)條件好的地方布線。在山區(qū)，渠道盡量不沿河溪修建，以免洪沖毀。在骨干渠道上修建必要的泄洪閘，防止渠道發(fā)生溢流造成渠道毀壞。干、支渠道的布置應(yīng)注意發(fā)揮原有的水利設(shè)施的作用。山區(qū)可以建立蓄、引、提結(jié)合的水利系統(tǒng)。干旱、半干旱平原區(qū)可發(fā)展井渠結(jié)合灌溉系統(tǒng)。

6 田間工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)

田間工程要有完善的田間灌排系統(tǒng)，灌排配套，運(yùn)用自如，消滅串灌串排，能控制地下水位，防止土壤過濕和產(chǎn)生次生鹽漬化現(xiàn)象，達(dá)到保水、保土、保肥。田面平整，灌水時(shí)土壤濕潤均勻，排水時(shí)田面不留積水。田塊的形狀和大小要適合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需要，有利于機(jī)械作業(yè)和提高土地利用率。

6.1 條田規(guī)劃的基本要求

平原區(qū)降雨強(qiáng)度超過入滲強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生地面積水，積水深度和時(shí)間超過作物允許標(biāo)準(zhǔn)就影響作物生長，影響產(chǎn)量;地下水位過高可產(chǎn)生漬害，也可能形成鹽堿化。這些都需要排水，一般是通過排水溝來排水，對(duì)排水溝有間距和深度的要求。農(nóng)溝為末級(jí)固定排水溝，間距一般為100～200 m。同時(shí)，機(jī)耕不僅要求田塊方正，還要求田塊有一定的長度。太短，機(jī)械開行的長度太小，轉(zhuǎn)彎次數(shù)多，生產(chǎn)效率低，機(jī)械磨損大，消耗燃料多。太長，控制面積過大，不僅增加了平整土地的工作量，而且由于灌溉時(shí)間長，灌水和中耕不能緊密結(jié)合，土壤蒸發(fā)大，深層滲漏多，易造成鹽堿。此外，為了灌水后能及時(shí)中耕松土，減少蒸發(fā)，防止?jié)B漏，一般一塊條天能在1～2 d內(nèi)灌完水較好，其相應(yīng)長度不超過500～600 m。

6.2 田間渠系布置

田間渠系一般包括灌溉毛渠、輸水溝和灌水溝、畦等，在水田區(qū)還包括格田和田埂等。毛渠布置與灌水溝、畦的方向一致，灌溉水從毛渠流經(jīng)輸水溝，然后再進(jìn)入灌水溝、畦。灌水方向和農(nóng)渠平行，毛渠布置和灌水溝、畦方向垂直，灌溉水從毛渠直接流人灌水溝畦。同時(shí)，在實(shí)施地面灌溉的地區(qū)，為了保證灌溉質(zhì)量，必須進(jìn)行土地平整，以條田或格田為平整單元，通過平整土地，削高填低，連片成方，除改善灌排條件之外，還可以改良土壤，擴(kuò)大耕地面積，適應(yīng)機(jī)械耕作的需要。平整土地是治水、改土、建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田的一項(xiàng)重要措施。

7 結(jié)語

灌溉規(guī)劃是農(nóng)田水利工程規(guī)劃的重要組成部分。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)河流的徑流量是隨著四季不斷變化的，農(nóng)田種植面積和作物種類等也是不斷的在變化的，這就決定了灌溉用水量具有不確定性，也就是說在不同年份來水量和用水量都是不一樣的。通過灌溉規(guī)劃計(jì)算，選擇合適的灌溉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，正確地實(shí)施灌溉工程布局，并進(jìn)行灌溉工程設(shè)計(jì)，對(duì)充分利用水土資源和灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)開發(fā)具有重要的意義。

[1]宮玉煥.關(guān)于對(duì)農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(06):143 －145.