农田建设田间灌溉工程设计浅析
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摘要本文以凤翔县陈村镇2万亩高标准农田建设田间灌溉工程设计为例，对高标准农田建设灌溉工程设计进行研究，为同类工程建设提供参考。
关键词高标准农田；灌溉工程；设计；研究
1工程概况
凤翔县陈村镇位于凤翔县城西南15km处，高标准农田建设项目涉及该镇的尹家务村、老疙瘩村、王堡村、紫荆村、雒家务村、庞家务村、槐北村、李家堡村等8个行政村，计划建设高标准农田2万亩，计划总投资2773万元，其中财政资金2600万元，群众自筹资金173万元。计划新打机井46眼，修复配套机井8眼，配套输变电线路24.46km，埋设低压输水管道113.52km，衬砌渠道21.45km，配套渠系建筑物229座；农业措施改良土壤2万亩；林业措施计划营造防护林0.2万亩，栽植国槐、杨树等苗木1.2万株；科技措施计划技术培训5000人次，示范推广小麦新品种面积0.2万亩；田间道路水泥硬化田间干道7km，砂石硬化田间支道26km。该项目以推进农村土地整治，加快农村土地整理复垦，着力提高耕地质量建设，大规模建设旱涝保收高标准农田，夯实农业现代化基础为目标。通过大力推进农村土地整治、大规模建设高标准基本农田，实现耕地数量管控、质量管理和生态管护目标，促进粮食安全、经济安全和生态安全的有机统一，建设高标准基本农田，能够有效解决耕地分割细碎、水利设施短缺、质量较低和农田环境恶化等问题，增强农业抗灾能力，提高粮食综合产能，既可以提升粮食安全保障能力，又可以加快推进以转变农业发展方式为主线的中国特色农业现代化，还有利于该项目区农民收入持续增长与宜居家园建设。
2水源工程设计
2.1抽水灌溉
项目区南部主要利用槐塬抽水站三级站进行抽水灌溉。西三支渠、西四支渠为本项目的渠首工程，由于西三支渠和西四支渠衬砌时间较长，渠道已有多处损坏，在实际运行时“跑、冒、漏”现象严重，实际运行时流量达不到设计流量的要求，此次设计对损坏严重区段进行改造修复。项目区北部以及地势难以满足渠道灌溉区域，主要开采地下水作为补充灌溉水源。经实地踏勘，项目区目前现有机井46眼，实际可运行机井38眼（其中8眼主要用于人饮），出水量在为27m3/h~30m3/h；须修复机井8眼，修复完成后出水量可达25m3/h～30m3/h。为了满足项目区灌溉的需求，本次设计新打机井46眼，出水量32m3/h，修复机井8眼，项目实施后可以满足项目区的灌溉需求。
2.2机井工程
项目区属于黄土塬区，塬面平坦，略有起伏，表面为黄土、黄土状土、亚砂土及亚粘土等，总厚度在300m~1000m，该区含水层以中、细砂层、亚砂土层为主，虽含水量不很丰富，但含水层分布广泛，含水层埋深在75m~250m之间，根据周围机井出水量及电测分析，单井出水量27m3/h~32m3/h左右，参考项目区内其他机井运行情况，成井一般200m左右。根据当地的地质条件及地下水较深的情况，机井采用管井，井径为300mm，井深180m。布置机井时，根据当地地形和水文地质条件，并与沟、渠、路、林、机耕、输电线路和作物布局等密切配合，所选井位与周围的机井保持一定距离，以免相互影响减少出水量，根据当地经验，井间距采用200m。机井的井体结构：井口必须牢固，防止井口周围坍塌和漏水，同时为了便于送水到田间，防止地面水进入井内污染井水，井口必须高于地面约0.5m左右。透水管安装在含水层处，起着护壁、拦沙、进水的作用，根据当地经验采用D300的多孔混凝土滤水管。不透水管安装在不透水处及靠近地面的部位，起支撑井壁，防止坍塌及防井水被污染的作用，不透水管采用D300的预制混凝土管。底盘是水井的基础，它承受管柱的全部重量，并将荷载传送给地基，底盘选用钢筋混凝土底盘。滤水层是包在透水井管四周的一圈砾石填料，填料厚度一般为75mm~100mm。在不透水管即实管四周可不填砾石而填礓石、砖渣，以降低造价。井管上部10m左右为防止雨水渗入及污染，必须用粘土围填。滤料采用1.5#河卵石，过滤器为沙网、棕皮包扎，管口为沥青粘合，竹板捆扎。为了便于机井管理及安全管护，建机井管护房一间9m2，为砖混结构。
3输水工程设计
3.1渠道设计
（1）流量设计：项目区渠系分为输水渠道和灌溉渠道，输水渠道为续灌渠道，灌溉渠道为轮灌渠道。本次设计项目区西三支渠和西四支渠两条渠道为输水渠道，西三支渠原设计流量0.56m3/s，西四支渠原设计流量0.35m3/s，对这两条支渠道进行修复改造。斗渠设计流量为0.175m3/s左右，分渠流量控制在0.062m3/s~0.08m3/s。（2）纵、横断面设计：渠道纵断面设计主要是根据定线测量资料选择合适的渠道比降，确定渠道水位衔接关系，一方面要使渠道能够通过设计流量和保持渠床稳定，另一方面还需要有一定的水位高程足以控制所辖灌溉面积，并使之能自流灌溉。根据灌区地形条件，经勘测，斗渠比降采用1/500~1/1000，分渠比降均控制在1/300~1/500，确保田块进水口高程高于田面10cm。横断面选择U型断面接近水力最优断面，具有较大的输水输沙能力，占地较少，省工省料，而且由于整体性好，抵抗基土冻胀破坏的能力较强。（3）渠道设计要求：支、斗渠在原有渠系的框架上进行改造，对于个别渠线不合理的渠段进行局部改线调整，以满足斗、分渠输、配水要求，分渠以斗渠为基础布置。为便于施工，结合项目区实际农田水利工程情况，渠道深度不足的一律按设计深度修建，保证地形因素变化或超量供水时渠道安全；渠道深度小于渠道设计依据地形情况确定渠底标高，使设计渠底线高出田面5cm左右，以便自流灌溉；取水口高度和位置设置根据实地地形和田块需水要求，在施工中预留。渠道砼强度等级为C15，抗渗等级为W4，抗冻等级为F50。渠道开挖后基础应先夯实，土方夯填干容重不低于1.60g/cm，夯填土方的密实度不低于0.95；渠道每隔4m设一道横向伸缩分（缝宽20mm）采用聚氯乙烯胶泥填塞，再用M10水泥砂浆抹平。本次渠道设计：修复改造支渠2条，总长5496m，新建斗渠12条，总长3398m，新建分渠41条，总长10428m。（4）渠系建筑物：渠系建筑物应能满足渠系输水、分水、泄水等要求，保证渠道正常运行，做到分水有门，过路有桥。渠道建筑物包括配水建筑物、联接建筑物、交叉建筑物和量水建筑物，根据渠道所处的地形条件和需要设置。为了统一标准，渠道主要建筑物设计分别选用《陕西省农业综合开发田间工程配套设计图集》中的建筑物形式和尺寸。本项目共设计支渠闸门、斗渠引水闸及分渠引水闸55座，分渠分水口358座（其中双向分水口57座），设计过路农桥80座。
3.2管道设计
（1）管网布置：管网布置采用单井管道系统，即一眼机井一套管道系统，管道采用干管输水、支管配水两级固定管道，支管与干管垂直，出水桩间距30m，支管间距控制在60m~120m。管网在区内布设长度平均7m/亩。在管道系统首部安装进排气阀、流量计、蝶阀等设备。灌溉工作制定拟定为每眼机井每次开一条管道，一个给水栓，按地块位置依次轮灌。管材采用PVC管，选用DN110PVC-U管，壁厚2.2mm，公称压力0.32MPa。为了不影响耕作及保证管网安全，管道埋深为0.8m，埋于冻土层以下，沟槽开挖宽度0.6m。（2）管道系统水力计算分析：在低压输水管道系统中，因开启的给水栓不同，管道系统的工作水头在一定范围内变动，这一范围的上、下界就是管道系统的最大、最小工作水头。设计选取28#井作为典型机井，计算其在运行过程中相应的水头损失，据此来选择相应的工作水泵。根据当地地形，地块较平整，高差只有0.55cm左右，该机井共布置南北3条支管，南边支管最东端出水栓为供水最远点，即为整个系统的最不利点，机井运行时只要满足该点出水栓工作水头，则其出水栓均可满足。经计算最大工作水头为8.84m，最小工作水头为0.67m。管道系统设计工作水头为4.76m，灌溉系统设计扬程为154.76m（3）水泵选型：项目区内地下水流为承压水，水位埋深80m左右，机井动水位一般在130m~150m，机井静水位一般在80m~90m。机井深度一般为160m~180m，机井水泵进水口宜设在120m~160m。由水力计算结果看，灌溉系统设计扬程154.76m，因此选配200QJ32—169/13型农用潜水泵，配套电机25KW，井用电缆规格3×25mm2。
4结语
田间灌溉工程的高标准规划设计，对项目高标准建设起到极大的支撑作用，项目区内渠系得到较高标准衬砌配套和修建，水利用系数得到显著的提高，新增改善灌溉面积2万亩，对项目区农业生产条件的改善起到极大的促进作用，为项目区农业产业结构调整、农业增产、农民增收打下了坚实基础。
作者：贾淼 王爱云 单位：凤翔县水利局