農田水利農田灌溉渠道工程的設計研究

師文祥

（甘肅亞盛亞美特節水有限公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著農田水利工程的不斷發展，渠道工程在農田水利中的重要性越發突出，滿足了人們對灌溉用水的需求，提高了人們的生活質量。傳統的灌溉渠道是指條田內部季節性的灌溉渠道，根據作物的種植類型、特點、種植方向和土地平整程度設置多級的田間渠道。受到作物種植方式的影響，當前很多渠道工程并不能發揮出很好的灌溉作用，導致農田灌溉用水利用率不高，存在一定的浪費現象。基于此，文章針對農田灌溉渠道工程存在的問題以及渠道設計原則，對渠道工程進行設計研究，以促進灌溉用水的高效利用，提高農業生產質量。

1 農田水利農田灌溉渠道工程設計原則

1.1 節水和充分灌溉原則

目前，我國的農田灌溉技術仍以漫灌方式為主，直接從水源處開挖渠道，灌溉水通過渠道向農田中心流入，如果輸水距離遠、渠道為土質渠道時，會造成大面積的水資源浪費。根據節水和充分灌溉原則，渠道工程在設計中應做到如下內容：1）根據作物種植方向和土地平整程度，可設1 級～2 級田間渠道，作物播種和出苗前采用人工或機械方式修筑，作物收割后及時填平；2）根據不同作物的需水量，設置雙排或者單排式渠道，同時避免串流、串排，保證水資源的合理利用。因此，渠道工程在設計中最重要的一個原則就是節水原則，要提高水資源利用率[1]。

1.2 灌溉區地形地貌設計原則

在灌區渠道工程的設計中，需對灌溉區的地形地貌進行深入的調查，掌握地質、土壤類型、年降雨量、自然災害和社會經濟等方面的基礎資料。在灌溉分析和評價中，應參照《水資源評價導則》（SL/T238）中的相關要求，對灌溉區域水資源數量和質量進行分析評價，結合灌溉區水資源開發利用中存在的問題，有針對性地提出改進措施。比如，大型灌溉區的地形、地貌和水文條件往往相差巨大，在渠道設計中應劃分灌溉分區；在灌溉制度設計中，則應根據灌溉代表性作物、種植比例、土壤計劃濕潤層深度以及地下水補給量等參數，對渠道進行合理布局，最終形成科學的灌溉系統。

1.3 自流灌溉設計原則

旱季是農作物灌溉的關鍵時期，在設計中達到自流灌溉的效果，不僅可以節約用水，還能發揮渠道的作用。自流灌溉渠道設計應秉承以下原則：1）灌溉渠道最好設置在地勢較高的地方，加快水流速度，從而實現自流動灌溉；2）需滿足渠道抗洪、抗澇的要求，尤其是在夏天，自流渠道要設置相應的排水溝渠，設置在地勢相對較低的地方為宜，由于渠道自流和排水地勢不在一個平面上，因此在施工該類渠道時應分開修建，目前常用的方法為局部高地小片灌溉，局部洼地采用小片提排；3）布置各種渠道時，要盡量滿足整、齊、直等要求，盡量不間隔建筑物，這樣不僅可以節約渠道修建成本，而且能減少日后的維護工作，提高渠道的綜合利用率[2]。

1.4 干、支渠布置設計原則

在干、支渠道布置設計的過程中，要秉承因地制宜的原則，具體問題具體分析，按照設計規范的相關要求做好布設。在這個過程中，可根據作物所處的環境分為平原型灌區和中積平原型灌區。平原型灌區一般處在河流的中下游段，在設計時要充分考慮洪澇旱災，保證汛期農作物不發生洪澇，在干旱期利用渠道的蓄水功能保證其豐收；對于中積平原型灌區，由于該灌區水資源較為豐富，可以根據實際地形采取灌排分開的形式進行布置，排水渠道在排水時要注意減少對河壩和土壤的沖刷，采取一定措施降低土壤發生鹽堿化的概率。

2 農田水利農田灌溉渠道工程設計

在農田灌溉渠道工程設計的過程中，一定要根據地區差異性，本著“節約用水和充分灌溉”的理念，計算工程量和水資源利用率。首先，要確定渠道的引水流量；其次，根據測算出來的流量對渠道的斷面進行設計（橫斷面和縱斷面）；最后，計算工程量，出具設計圖紙，在施工過程中要求施工人員做好技術交底，避免出現不按照設計原則施工的現象，造成最后的渠道工程不能發揮出應有作用。

2.1 計算渠道引水量

渠道引水流量是設計重點，是農田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。設計中需要考慮的因素包括灌區內部水源條件、農田土質、渠道長短、作物種植密度以及灌水定額等。在渠道引水量的計算中，應根據作物灌溉制度和需要控制的灌溉面積，以及相同時期內不同作物灌溉最大需水量進行計算：

Q=灌水定額×灌溉面積×灌溉天數×86 400×渠道有效利用系數 （1）

渠道有效利用系數的確定是根據不同渠道在引水過程中的滲漏和蒸發損失確定的。通常情況下，干渠取值0.5 ～0.7，支渠取值0.6 ～0.8，渠道采用砌筑的固定方式時可以取值0.8 ～0.9。

2.2 設計渠道斷面

科學合理的斷面設計，可以降低灌溉水傳輸過程中的能量損耗，斷面類型與流速和比降等因素有關，在設計中要做到以下要求。1）確定渠道比降和流速。渠道比降與渠道土質、水流的潔凈度和灌溉地面的坡度有關，比降大，則流速快，渠道的斷面就可以設計得小一些，進而節省土石方量，但是灌溉面積往往較小，對渠床的沖刷較為嚴重；比降過小，則會造成流速滿，水中的淤泥容易發生沉降，造成管道堵塞，最終影響輸水能力；一般情況下，干支渠取值1/500 ～1/2500，斗渠取值1/200 ～1/1500。2）渠道邊坡設計。合理設計邊坡時，可以提高灌溉水傳輸效率，坡度一般采用1∶m表示，1為斜坡的垂直高度，m為斜坡的水平距離，也稱邊坡系數；在設計中，如果m太小，邊坡則會很陡，當渠道斷面為矩形時，m為0。3）在斷面設計中，還要根據設計流量對水力進行計算，確定渠道的橫斷面尺寸，尺寸大小除了滿足供灌溉供配水要求，還要滿足渠床的穩定條件，包括縱向穩定和平面穩定兩個部分；縱向穩定條件下，要保證渠道不會發生沖刷和淤泥的情況，平面穩定條件下，水流在傳輸過程中不會發生左右搖擺的情況，水流輸送穩定[3]。

2.3 設計渠道取水方式

農田灌溉工程總的渠道取水方式設計也是渠道設計的重點內容，要根據不同渠道工程的建設規模和特點選擇合適的取水點，從而對灌溉水源進行有效分類。灌溉水源主要分為兩種，一種是自流灌溉水源，另一種則是提取灌溉水源。對于自流灌溉水源，在渠道設計中要保證自流灌溉時的水位高度，根據灌溉距離和高度差設計渠道引水量，為了保證自流灌溉順暢，可以選擇河流的上方作為開渠道建閘的引水地點；對于提取灌溉，目前對其應用得較少，該方式耗能較為嚴重，在水源充足的地方較少采用，同時在設計渠道時由于需要根據水量和坡度進行綜合設計，工程較為煩瑣，已逐漸被淘汰。

2.4 設計防滲水渠

目前，防滲渠道的設計以梯形襯砌為主，在設計施工中需要注意以下幾點內容。1）在砂礫墊層的施工中，要充分對砂礫料進行攤鋪，采用人工的方式對斜坡進行精修，同時采用平板振動機具壓實坡面，及時尋找平坑洼處。2）鋪設復合土工膜。土工膜的科學鋪設能降低渠道水的滲透，提高水資源利用率，需特別注意不同層土工膜搭接處的施工；設計人員還要對施工人員做好技術交底，提高施工質量。3）在渠道襯砌設計過程中，要做好對各種施工縫的處理，在不同位置和區域設置伸縮縫，以降低渠道管道的熱脹冷縮，提高水流傳輸的穩定性，同時渠道水在輸送進農田時，要采取一定的減壓措施，減緩渠道水的速度，通過增加支流，做到農田大面積的灌溉，從而滿足農業生產的要求。

2.5 合理布置渠系建筑物

在灌溉渠道工程中，為了實現對水位和流量的有效控制，在渠道的設計中也會增加一些輔助設施，即渠系建筑物。在布置這些建筑物時，要結合灌溉用水量和流速，優化灌溉渠道的渠線，從而對農作物進行有效的灌溉。在渠系建筑物布置過程中，需按照以下規定合理進行：1）不能阻礙正常的渠道輸水和排水功能，保證灌區內部交通路線的暢通，避免發生渠道之間的交叉，滿足灌溉居民區的用水需要；2）除了要滿足調節渠道水位和流量的作用，還要在灌溉中保證水流量的損失處在最低范圍內，從而減少能耗，保證水流的穩定；3）為最大程度上發揮渠系建筑物的聯用作用，可將其布置在同一個區域內，節約成本，控制渠道工程的投資成本；4）要根據地質情況選擇合適的施工技術，不能因為施工技術問題而導致后期灌溉區出現沉降現象，造成渠道發生變形，水流受阻，影響正常的灌溉，需根據實際情況采用定型設計的方案[4]。

3 結束語

綜上所述，隨著我國農業技術的發展，人們對農田灌溉渠道工程的重視度也越來越高。在農田水利農田灌溉渠道工程建設過程中，進行良好的設計、科學合理地運行渠道灌溉工程，不僅可以提高水資源的利用率，而且可保證灌區用水的持續性。因此，在農田灌溉渠道設計過程中，要遵循節水、充分灌溉和尊重地形地貌的原則，最大化地優化節水灌溉方法，同時結合區域條件做好引水量的計算，從而設計出良好的斷面結構，發揮渠道工程的實際作用。