農田水利灌溉工程規劃的設計研究

馮 俊

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽5550002)

0 引言

農田水利與所有農民的生產、生活都有密切關系，是一項群眾性的事業。農田水利既有農田灌溉、水產養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功能。

灌區是由水源、輸、配水系統，排水系統，灌排建筑物，承泄區所組成。灌溉規劃是農田水利工程規劃的重要組成部分，大力發展農田水利灌溉工程，推進農田水利灌溉工程的建設步伐，是發展新農村，解決“三農”問題的重要舉措。

在農田水利灌溉工程規劃設計中，必須遵守灌區規劃原則，根據灌區農業生產的特點來進行布局，以及結合灌溉水源的可供水量來進行灌溉工程的總體規劃，從而達到農田水利灌溉工程設計的科學性與合理性[1]。

1 灌區總體規劃內容

灌區總體規劃內容主要包括4個方面:

1.1 灌區防洪規劃

灌區防洪工程是灌區總體布置的重要組成部分。灌區應按照蓄泄兼籌和因地制宜的原則，選定防洪標準，做好防洪工程設計，并將防洪工程納入灌區的總體布置。

1.2 灌排渠系規劃

灌溉系統和排水系統的布置應協調一致，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，而且可以節約用水，有利于保持土壤結構和肥力。正確選用灌溉方式是進行合理灌溉，保證作物高產的重要環節。各種灌溉方式都有一定的適用范圍，應區分不同的情況合理選定。

1.4 灌區道路、林帶與居民點的規劃布置

要做到以下4點:

1)灌區道路的規劃布置應盡量與灌排系統的布置相協調，與田間工程的規劃布置相一致。

2)灌區林帶的規劃布置，應充分利用渠、溝外坡、塘邊、路旁的一切空地種植樹木，綠化環境，但不應在渠、溝內坡上植樹。

3)灌區居民點的規劃布置，應服從灌區總體規劃要求，選擇在地基堅實、地勢較高，水源條件較好和交通方便的地點，居民點宜按原有的自然村進行改建。

4)灌區的輸電線路和通信線路選線布置應符合灌區總體布置的需要。

2 灌溉設計標準

灌溉設計標準以灌溉設計保證率或抗旱天數進行設計。

2.1 灌溉設計保證率設計

灌溉設計保證率是指灌區灌溉用水量在多年期間能夠得到充分滿足的機率，一般用設計灌溉用水量全部獲得滿足的年數占計算總年數的百分率表示。即設水源供給灌溉用水的數量大于或等于灌區。灌溉保證率可用該計算公式為:

式中:m為灌溉用水量的平份;n為計算系列的總年數。

1)一般灌溉工程是根據當地水文條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。在設計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計降雨的頻率有關，頻率越高，對應的降水量越小，需要引水就越多。在工程規模確定以后，設計引水能力就一定，此時的灌溉保證率就等于設計降雨頻率。

因此，設計灌溉保證率可按設計降雨頻率確定，保證率越高，需引用的水越多，工程量越大。灌溉設計保證率關系見圖1。

圖1 灌溉設計保證率關系

2.2 抗旱天數進行設計

抗旱天數是中國灌溉工程設計標準的表達方式之一，它反映了灌溉工程的抗旱能力。抗旱天數是指農作物生長期間遇到連續干旱時，灌溉設施能確保用水要求的天數。

這種灌溉工程設計標準適用于我國南方丘陵水稻區以當地水源為主的小型灌區。以抗旱天數為標準設計灌溉工程時，旱作物和單季稻灌區抗旱天數可為30～50 d，雙季稻灌區抗旱天數可為50～70 d。抗旱天數有兩種不同的統計方法:

1)指連續無雨日數，有些省規定日雨量＜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)指連續無透雨日數，即兩次透雨的間隔日數。

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、水位均滿足灌區取水要求;即:Q1≤30%Q0;H1＜H0。Q1、H1分別為渠首取水流量和設計水位;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

由于不同地區地質、地貌和水文地質條件不同，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

灌溉系統是從水源取水并將其輸送、分配到田間的工程設施。一個完整的灌溉系統主要包括渠首取水建筑物、各級輸水和配水渠道、渠系建筑物和田間渠系工程。渠系一般分干、支、斗、農4級固定渠道，灌區復雜時可加分為總干、分干、分支等，灌區較小時也可少于4級。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，農渠是最末一級固定渠道。農渠以下的毛渠、灌水溝、畦，分水口及量水設施等均屬田間工程，主要發揮調節農田水分狀況的作用。排水系統、田間道路、土地平整等也是田間工程。

5 灌溉渠道規劃布置原則

充分利用水土資源，擴大灌溉面積、自流灌溉，由土地利用規劃和農業區劃緊密結合，適當照顧行政區劃，可將灌區劃分若干分區，并分區規劃;與公路、機耕道、林帶等統一規劃，全面安排。并與灌區排水溝布置結合，統一布局，灌排分開，各成系統，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，平原區渠道布置往往要服從排水溝的布置。此外，還應盡量使總的工程量和工程費用最小，為此，要對骨干渠道和規模較大的渠系建筑物進行必要的方案比較，從中選優。盡量選擇地質條件好的地方布線。在山區，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，防止渠道發生溢流造成渠道毀壞。干、支渠道的布置應注意發揮原有的水利設施的作用。山區可以建立蓄、引、提結合的水利系統。干旱、半干旱平原區可發展井渠結合灌溉系統。

6 田間工程的規劃設計

田間工程要有完善的田間灌排系統，灌排配套，運用自如，消滅串灌串排，能控制地下水位，防止土壤過濕和產生次生鹽漬化現象，達到保水、保土、保肥。田面平整，灌水時土壤濕潤均勻，排水時田面不留積水。田塊的形狀和大小要適合農業現代化需要，有利于機械作業和提高土地利用率。

6.1 條田規劃的基本要求

平原區降雨強度超過入滲強度時就產生地面積水，積水深度和時間超過作物允許標準就影響作物生長，影響產量;地下水位過高可產生漬害，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，對排水溝有間距和深度的要求。農溝為末級固定排水溝，間距一般為100～200 m。同時，機耕不僅要求田塊方正，還要求田塊有一定的長度。太短，機械開行的長度太小，轉彎次數多，生產效率低，機械磨損大，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，而且由于灌溉時間長，灌水和中耕不能緊密結合，土壤蒸發大，深層滲漏多，易造成鹽堿。此外，為了灌水后能及時中耕松土，減少蒸發，防止滲漏，一般一塊條天能在1～2 d內灌完水較好，其相應長度不超過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，灌溉水從毛渠流經輸水溝，然后再進入灌水溝、畦。灌水方向和農渠平行，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，在實施地面灌溉的地區，為了保證灌溉質量，必須進行土地平整，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，擴大耕地面積，適應機械耕作的需要。平整土地是治水、改土、建設高產穩產田的一項重要措施。

7 結語

灌溉規劃是農田水利工程規劃的重要組成部分。設計標準河流的徑流量是隨著四季不斷變化的，農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。通過灌溉規劃計算，選擇合適的灌溉設計標準，正確地實施灌溉工程布局，并進行灌溉工程設計，對充分利用水土資源和灌區的經濟開發具有重要的意義。

[1]宮玉煥.關于對農田水利工程灌溉規劃設計分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(06):143 －145.