农田水利灌溉渠系工程设计运用

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摘要：本文简单介绍了农田水利灌溉渠系工程，并围绕基本原则、取水方式设计、渠系布置设计、流量与断面设计、渠道防渗设计、管道输水设计、喷灌设计、微喷与滴灌设计、施工管理与工程维护等方面，对工程设计与运用要点进行探究。

关键词：农田水利灌溉渠系工程；渠系布置；渠道防渗技术；喷灌技术

随着现代农业的快速发展，规模灌溉、自动化灌溉、节水灌溉已经成为农田灌溉发展的关键，相应的农田水利工程项目数量增多，为农业现代化发展提供了有力支持，同时协调了农业生产和生态环保之间的关系。甘肃省近年来高度重视农业节水灌溉工程相关工作的开展与落实，加快组织开展以建工程竣工验收工作，补充完善农水应用系统高效节水项目数据，强化已建工程运行管理，致力于保障节水灌溉工程在现代农业中的有效应用。而加强对农田水利灌溉渠系工程的设计与运用，正是促进甘肃省农业节水灌溉事业发展的重要动力，值得研究和探索。

1农田水利灌溉渠系工程概述

在现代农田水利灌溉工程中，灌溉渠系工程是不可或缺的关键部分，是输送灌溉用水的必要载体。随着现代化农业发展进程的稳步推进，规模逐渐扩大、管理更加现代化和智能化的农业生产需要大量农田水利灌溉渠系工程作为基础支撑，在满足最基本灌溉需求的同时，有效起到节水作用，尽量减少农田灌溉中的水资源浪费，提高水资源利用率。尤其是对水资源相对而言较为缺乏的甘肃地区而言，加强农田水利灌溉渠系工程建设，是促进农业良好、持续发展的关键，是缓解和减轻农业生产对自然生态系统的破坏的有效措施。充分发挥工程作用和功能，尽可能减少水资源消耗与浪费，同时充分满足农田生产需要，并对工程建设和运行管理成本进行合理控制，可谓是当前甘肃现代农业发展中广受关注的话题。

2农田水利灌溉渠系工程设计要点

2.1基本原则

在设计农田水利灌溉渠系工程时，需要严格遵循相应的设计原则，才能保障设计的科学性、合理性与规范性，进而确保工程作用和功能得到充分发挥，实现农田高效节水灌溉。首先应当遵循的是因地制宜原则。对工程建设而言，必然需要根据地方实际条件进行合理设计与建设，才能确保工程作用得到有效发挥。在工程设计前先对地方实际条件进行研究和考察，充分考虑地方水文条件、灌溉需求、农业制度、农业发展规划、经济发展状况等因素，尽可能设计科学、合理的工程方案，确保农田水利的构造设计完全符合要求，为地方农业发展提供有力支持。其次应当遵循的是经济性原则。农田水利灌溉渠系工程的建设需要投入大量成本，需要通过后期的经济效益来保障工程的持久运行。在实际设计时应当根据地方经济发展情况，合理调整工程设计方案，加强对工程成本的控制，科学协调经济性要素与技术性要素间的关系，防止资金浪费的同时为工程投入使用后的经济效益提供保障。最后应当遵循的是节水原则。在工程设计中应当以节水作为重要指标，大量应用先进的节水设备与技术，优化灌溉方式，在满足地方农田灌溉需求的前提下尽可能减少水资源浪费[1]。

2.2取水方式设计

农田灌溉的前提是取水。在农田水利灌溉渠系工程设计中优化取水方式，以最合适的方式进行取水，既要保障水资源充足，也要对工程建设成本等进行合理控制。自流取水灌溉与提水取水灌溉是目前农田水利灌溉工程中最常见的两种灌溉方式，而且后者投入成本更大、技术要求更高，适用性更广；前者则通常以河流作为主要水源，通过开渠建闸引水的方式进行取水灌溉，并且可以进一步细分为无坝取水与有坝取水两种形式。无坝取水方式的设计关键在于是否建闸，其中建闸能够对水流流量进行更加有效的控制，防止洪水期出现洪水冲毁和淹没等情况发生，故而在条件允许的情况下通常都优先选择建闸控制方案。在建闸时需要对进水闸中心线与河道水流方向所形成的夹角——引水角进行合理设计，尽量将其控制在30°~45°间，这样可以有效减轻水流的冲击作用，以免水流过于湍急而导致引水口下唇在使用过程中被严重冲蚀。而有坝取水方式的特点在于利用水坝对水流进行合理控制，借助水坝提高水位高程，进而保障取水的可行性与持续性。虽然有坝取水方式由于水坝而导致成本大幅增加，不过其能提供的取水效果也十分良好，可以在很大程度上满足农田灌溉实际需求。在对有坝取水方试进行设计时，往往需要配套设计溢流坝、防洪堤、进水闸以及排沙闸等。

2.3渠系布置设计

对渠系布置情况进行设计，同样是农田水利灌溉渠系工程设计的重点之一。在实际设计时应当做好整体设计，因地制宜地利用地形条件，保障渠道工程的安全，尽量避开深挖方、高填方以及危险段，并且可以将农田水利灌溉与水电、水利等进行综合化利用，实现一水多用、多种经营，进一步提高水资源利用率以及工程经济效益。而且在不同的地形的灌区，往往需要采取不同的设计方法，如平原型灌区的渠系布置设计应当以因地制宜作为基础原则，根据地下水实际情况采取利用地面水发展渠灌或者兴建井灌与井渠的方案；又如山地、丘陵型灌区在灌区位于分水岭和溪谷河流之间的情况下，应当尽量减少水位的降低幅度，并于干渠上开一处支渠，从而实现大面积控制，并且对暴雨径流、山洪、水土流失等进行有效控制[2]。

2.4流量与断面设计

流量和断面都是灌排渠道设计中至关重要的部分。根据农田灌溉实际需求合理设计灌溉水渠流量，既能保障满足灌溉需要，也能维持灌溉渠道的稳定性，减少不必要的水资源浪费。而断面设计直接与流量设计有关系，确保二者成正比，能够保障流量达到设计要求。而且还需要对渠道纵坡高度进行调整，这样可以进一步增强渠道工程的安全性。

2.5渠道防渗设计

渠道渗透是农田水利灌溉渠系工程中水资源浪费的一大原因，故而在工程设计中需要重点针对渠道防渗进行设计优化。目前，甘肃省农田水利灌溉渠道大多为土渠，渗漏现象较为严重，无法满足现代农业发展的节水灌溉要求。因此，不管是新建还是改善农田水利灌溉渠系工程，都应当做好渠道防渗设计，尽量减少渠道输水中的水资源损失和浪费。采取物理机械法或者化学法对渠床土壤渗透性能加以改善，其中物理机械法主要包括压实、淤淀、抹光等方法，而化学法则是通过掺入化学材料的方式增强渠床土壤的不透水性。还可以在渠道底部衬砌材料的方式来设置防渗层，有效减少渠道输水中的水分损失。常见的渠道防渗层材料包括混凝土与钢筋混凝土、塑料薄膜、砌石、砌砖、沥青、三合土、水泥土和粘土等。

2.6管道输水设计

与渠道输水相比，管道输水无疑能够更好地对输水量进行控制，同时大幅减少水资源因蒸发和渗漏的损失与浪费，不过管道输水建设成本也要高得多。在实际设计时，首先应当根据灌区实际情况，对管道路线进行合理布局，尽量减少明显的高低落差和大幅度弯曲，而且需要尽量避开公路、地下管线等。合理选择管道材料，兼顾施工成本与输水稳定性，合理设置防护结构，并对易松动位置进行重点设计，保障农田水利灌溉渠系工程的安全性与稳定性[3]。

2.7喷灌设计

喷灌作为一种现代农业中应用极为广泛的水利灌溉方式，其具有灌溉面积大、灌溉均匀、节水性强等特性。喷灌技术应用成本较高，不过灌溉效果良好，在条件允许的情况下可于灌区大力推广。进行喷灌设计的关键在于对喷头、管径等进行合理设计，根据灌区面积确定喷头个数，结合流量确定管径，科学设置喷头位置与间距。

2.8微喷与滴灌设计

目前，微喷与滴灌技术的应用并不普遍，不过二者均是现代农业发展的重要趋势，具有巨大的应用价值。在对微喷和喷灌技术进行设计时，需要对灌溉喷头进行合理选择，通常可选择折射式、旋转式、辐射式微型喷头。另外，还需要对设计参数进行科学确定，确保选用的设施设备完全符合工程实际情况，提高灌溉的节水性。

2.9施工管理与工程维护

在工程施工过程中，务必要加强施工质量控制，在施工前、施工中以及施工后均需要严格按照施工设计和规范进行操作，不得随意变更设计。加强责任管理，明确施工责任，同时落实工程竣工验收管理，及时发现工程质量问题并加以改善。而在工程投入使用后，则需要完善施工管理方案，明确管理主体责任，完善管理制度，优化日常检修和维护方案，定期进行工程维护，加强巡检和管理，保障工程长期、安全、稳定运行。

3结束语

综上可知，农田水利灌溉渠系工程的设计与运用至关重要，是关系到现代农业发展的基础工程。在对农田水利灌溉渠系工程进行设计和运用时，一定要以地方实际情况为基础，充分考虑各方面因素，兼顾安全性、经济性、适用性，提高工程质量，充分发挥工程的功能和作用，助力现代农业产业化发展。

参考文献

[1]陈泽敏.农田灌溉渠道工程设计与施工质量控制[J].科技创新与应用，2016（15）：204.

[2]秦红霞.对中小型农田水利灌溉工程设计及节水技术探析[J].绿色环保建材，2020，155（1）：233，235.

[3]曾兴侃.中小型农田水利灌溉工程设计及节水技术研究[J].建筑工程技术与设计，2017（34）：283，287.

作者：李元青 单位：甘肃省天祝藏族自治县金强河水利管理处