淺談農田水利灌溉工程的設計

摘要：農田水利建設是農業水利體系的重要內容， 是實施農業可持續發展的關鍵， 健全的農田水利建設體系和完善的管理措施，將很大程度上緩解自然災害給人民群眾生活帶來的不便，減少農業生產的損失。本文對農田水利灌溉工程的設計進行探討。

關鍵詞：工程；設計

農田水利建設是農業水利體系的重要內容，也是農業水利體系各級水利網絡中最直接惠澤百姓，并和老百姓生活、農村的經濟發展息息相關，農業水利工程對存蓄降雨、調劑用水、保障和促進農業生產有著至關重要的作用。下面就小型農田水利工程的灌渠設計進行講解。

一、農田水利灌溉工程存在問題

農田灌溉技術目前，漫灌方式是農村進行農田灌溉的主要方式。漫灌就是從水源處開挖渠道，水源通過渠道向農田中流入，如果渠道較長，輸送渠道為土質渠道，在水資源短缺的今天，這樣會造出加大的浪費，原本水資源就比較缺乏，從節約的角度來講，漫灌這種方式最好少用，可以以農作物的生長分為多個階段，分別采用管灌、噴灌、微噴灌以及滴灌技術。管灌技術是指換掉明渠輸水灌溉，來采用管道進行灌溉的一種技術，從水源取水后，在壓力的作用下，經過管道將水引到農田中。這種方式的灌溉出水口流量大，管道不會發生堵塞，減少水資源的浪費，成本也較低，比較容易讓農民接受，更重要的是這種灌溉技術適合干旱的農田。

噴灌技術是一種先進的灌溉方式，目前已經廣泛應用在農田、公園、城市廣場等上，它是當今世界上最主要的節水灌溉技術之一。噴灌技術就是利用噴頭等專用設備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地農作物表面的一種方法。滴灌技術是指用專門的管道系統和設備將低壓水送到灌溉地段并緩慢地滴到作物根部土壤中的一種灌溉方式。滴灌具有較強的節水、節肥、省工優勢。這種技術能夠有效的提高農產品的質量，但是這種方式容易引起堵塞。微噴灌技術是一種局部灌溉技術，它取了噴灌、滴灌技術的長處，補其自己的短處，這種灌溉技術更加節水。微噴灌是利用直接安裝在毛管上，或與毛管連接的微噴頭將壓力水以噴灑狀濕潤土壤，微噴頭包括固定或和旋轉式，水流柔和是它的特點，對農作物不會造成太大的損害，但是這種灌溉方式需要較大的成本。

二、下面就小型農田水利工程的灌渠設計進行講解

設計渠道，首先要確定渠道引水流量，然后進行渠道的斷面設計，包括橫斷面設計和縱斷面設計。接著畫斷面圖，計算工程量，打概算，最后就是寫初設報告。

1、渠道引水流量的確定

渠道引水流量是灌區農田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。它與河源水量大小、灌區內部的水源條件、灌區作物種類、種植面積、農田土質、灌水定額、灌區氣候、渠道長短等因素有關。渠道引水量的計算：應根據作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積，按照同一時期不同作物同時用水量最多的情況計算，其計算公式如下：

Q=灌水定額（立方米/畝）×畝數灌溉天數×一晝夜的秒數（86400）×渠有效利用系數

渠系有效利用系數，是考慮渠道的滲漏和蒸發損失等因數的一個系數，一般干渠可采用0.5～0.7；支渠采用0.6～0.8；渠道襯砌時可提高到0.8～0.9。

2、渠道設計

2.1 渠道水位高程的確定

渠道的水位高程，是根據灌區內地面參考點的高程和各級渠道的沿渠水頭損失確定的。沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過渠道建筑物的水頭損失。

2.2 渠道橫斷面設計

渠道引水量確定后，即可進行渠道斷面設計。渠道斷面采用的尺寸在流量一定時，它與流速、比降等因素有關。

（1）渠道比降及渠道流速

渠道比降取決于渠道土質、水流泥沙含量和灌區地面的坡度。渠道比降大，則流速大，通過一定流量所需的斷面小，節省土石方量，水頭跌落快，渠系控制的灌溉面積減少，容易沖刷渠床；如渠道比降過緩，流速過小，又會使渠道淤積，渠道輸水能力降低。一般渠道采用的比降范圍如下：干支渠：1/500～1/2500；斗渠：1/200～1/1500；引渠：按地形和流量確定。渠道流速應小于渠道的最大允許不沖流速和大于允許不淤流速，以保證渠床穩定。最小允許流速（即不淤流速），可根據渠道水流中泥沙的性質按下式計算：。V為最小不淤流速（米/秒）；R為水力半徑；C為根據渠道泥沙性質而決定的一個系數，可從表1中查出：

（2）渠道邊坡

渠道通過巖石地段時，斷面可采用矩形，建在土基上的渠道多采用梯形斷面。渠道的邊坡一般用1：m表示，1表示斜坡的垂直距離，m表示斜坡的水平距離叫邊坡系數。m越大邊坡越緩，m越小邊坡越陡，渠道斷面為矩形時m等于零。土渠邊坡應根據土壤性質決定。土質堅硬邊坡可陡（m小），土質松軟邊坡可緩（m大）。

（3）渠道超高

為保證行水安全，渠堤頂應高出渠道最高水位一個高度△H，叫做渠道的超高。它與渠道級別、流量有關。

（4）渠堤頂寬

渠堤頂寬應按照渠岸高度及流量大小而定，如堤頂不結合道路，堤頂寬可按下表選用。如渠堤與道路結合，道路一側的堤頂寬，應按交通要求修筑。汽車路面寬度可采用5米；田間干道可采用1.5～2.0米

3、防滲水渠的梯形襯砌設計施工

現在防滲渠道的設計多以梯形襯砌為主，梯形襯砌已成為農田水利建設中的一個最重要的部分。

3.1砂礫墊層施工

渠道粘性土斜墻填筑完成后，采用挖掘機進行粗削坡，人工進行精修處理，處理時按照設計高程掛線、整平。坡面修整完成后，驗收合格后進行砂礫墊層施工。砂礫料攤鋪完成后，用反鏟進行粗削坡，然后人工進行精修坡。坡面修整完成后，采用平板振動夯對坡面進行壓實。壓實過程中人工對出現的坑洼及時找平。

3.2復合土工膜鋪設

3.2.1施工程序

土工合成材料的施工程序為：平整坡（底）面—復合土工膜鋪設—混凝土澆筑。

3.3平整度和厚度的控制

平整度的控制是進行襯砌過程中最難的部分，在用混凝土襯砌完成的二十分鐘后要進行抹光作業，這部分工作多數由人工來完成，也有用抹平機地蠔抹平的，但抹平機抹平完成后還需要進行人工抹平，抹平的過程中要保持表面的光滑平整，所以抹光作業過程中要有較高的責任心，不能因著急趕工期而要求抹光的速度。農田水利渠道主要用于農田的灌溉，水流的速度相對較緩，所以在對渠道混凝土厚度的設計時要根據實際需要進行，在施工中對其厚度的掌控需要專人進行實時測量，以保證厚度在標準范圍內，如果發現厚度過高或過低等情況時需及時對襯砌機高度進行調整，以使誤差控制要標準范圍內，混凝土襯砌的厚度控制不僅關系到渠道的施工質量，還直接影響著項目施工的成本。

3.4止水縫的施工處理

在對梯形混凝土襯砌進行設計施工時，對于渠道止水縫的設計是一個至關重要的環節，在水渠建設工程上，止水縫采用651型的橡膠止水帶、瀝青板和聚氯乙烯膠泥進行嵌縫止水處理。其中，砌石部分所用到的材料為瀝青板，它在進行砌石工序時被放置到水渠中。在對止水縫進行施工時，嵌縫和橡膠止水帶等施工工序要與混凝土澆筑這一工序同時并且交叉施工。

三、結語

在灌渠的設計中，渠道引水流量的確定，渠道橫斷面設計，渠道水位高程的確定，渠道超高，渠堤頂寬，防滲水渠的梯形襯砌設計施工都是很重要的。這些關系到灌溉效益、工程造價等問題，所以一定要深入現場，充分了解原始資料，才能更好的設計出農田水利工程的灌渠。

作者簡介

周進祥，男，大學，職稱：水利助理工程師，工作單位：寧夏吳忠市同心縣水務局，主要研究方向：水利。