農田水利灌溉工程規劃設計與灌溉技術分析

摘要：農田水利灌溉工程是我國重要的農業發展基礎設施，對農產品質量和產量的提升，促進農業經濟增長起著至關重要的作用。本文認為，結合實際需求，對農田水利灌溉工程進行統籌規劃、合理設計、不斷優化，充分利用現代化農業灌溉技術，有助于農業高質量發展。

關鍵詞：農田水利；灌溉工程；灌溉技術

DOI：10.12433/zgkjtz.20233647

一、農田水利灌溉工程規劃設計要點

（一）規劃設計標準

在規劃設計農田水利灌溉工程時，需要綜合考量地域性因素，包括降雨量、氣候條件，結合這類因素確定和設計工程，保障工程設計嚴謹性與合理性。因為不同時節有著不同的降雨量與河流徑流量，所以掌握地域性因素有利于提高工程設計質量。除此之外，不同時節條件下農作物的需水量、種類特征也存在區別，應結合具體條件，制定合理且科學的灌溉標準與設計標準。在設計時需要兼顧地區經濟水平、農作物種植情況、水利項目狀況、灌區水源情況，在保障農業有充足灌溉水的同時，提高水資源利用率，以此確定工程整體設計規模和方向。通常情況下，設計灌溉標準的時候需將抗旱天數、灌溉保證率作為基礎條件。

首先是抗旱天數，即將塘壩、小水庫等灌溉設施供水能力作為參考，通常情況下將日降雨量低于日蒸發量的情況看做無雨天氣，將可以滿足作物的用水需要天數作為參考標準。比如，某灌溉設施可以連續支撐作物80天的灌溉用水，則灌溉設施設計標準為80天抗旱期。在確定抗旱時間的時候，一般需要參考抗旱天數以及當地農作物的需水灌溉情況，充分考慮地域條件具體分析保障灌溉有效性。

其次是灌溉保證率，即在長期使用的時灌溉工程的灌溉用水需要滿足總年數中的年數占比，一般使用P表示。比如，P=80%，即100年內需要達到80年的時間足以保障全灌區灌溉用水，剩余的20年內不能完全保證有缺水情況的出現。農田水利灌溉工程的設計中需要設計方充分考慮項目所在地狀況，確認灌溉工程規模，結合當地作物種類與水源狀況設計。以旱作物為主以及水源比較匱乏的地區，P=50%～80%。對于水稻為主以及各種水源比較豐富的地點則將灌溉保證率控制在70%～95%較為合理。

（二）取水方式規劃

取水方法包括提水灌溉與自流取水兩種形式。將河流水作為灌溉水源的自流取水包括有壩取水和無壩取水兩種類型。

其中，無壩取水是指通過建立水閘的方式獲取水資源，能夠精準控制渠道中的年徑流量，減少洪水造成的負面影響。考慮到不建壩引水時，洪水期間很難控制引水口流量，容易出現洪水將渠道沖毀問題，導致洪水將農田淹沒。在設計在建工程時，一般需要控制河道水流方向與進水閘中心線夾角，將角度控制在30°～45°，創造水流平穩的入渠條件，實現引水量的有效控制，減少引水口沖蝕。

與之對應的有壩取水是將堤壩修建于河流之上，依靠堤壩的溢流壩作用，提高汛期防水能力，控制入渠流量，防止泥沙混入水渠水，可以確保農田安全生產。雖然有壩取水往往會有比較高的投資，但引水口通常和灌區并不遠，可以節省引水干渠的長度，盡可能地減少交叉建筑物與土石方工程量。另外，溢流壩還可以抬高水位，具備橫攔河道的作用，能將汛期洪水與平時河道多余水量排掉。進水閘能夠引水灌溉，實現入渠流量的有效控制。

一般來說，有壩取水平面布置分為兩種情況：一種為正面取水，另一種為側面取水。側面取水無法在引水口部位創造橫向水流，所以很多泥沙會因此入渠，在設計過程中應將工程水源問題充分考慮在內。假設工程所在地的泥沙河流非常多，則應采用正面取水方式。進水閘引水方向和河道水流為斜交或一致狀態時，從引水口部位構成橫向水流，這樣能讓底層含沙水流離開引水口并讓水流表層的清水進入水渠，在有壩取水工程中是很常見的取水方式。有壩取水一般需要設置排水閘，用于阻撓泥沙進入水渠內部，在多泥沙的河流中是必須建設的部分。應說明的是，排水閘過水能力必須超過進水閘過水能力，并且底板的高程必須比進水閘底板高程低，從而獲得沖沙效果。除了排沙閘外還可以使用沉砂池、沖砂廊道、沉砂槽，將因地制宜原則貫徹到底，選擇合適的技術。防洪堤能夠盡可能地減輕攔河壩造成的上游淹沒影響，進入洪水期的時候，防洪堤還可以保護上游農田與城鎮。

（三）規劃設計原則

規劃設計農田水利灌溉工程時，除了要考量經濟性條件外，還要綜合考慮其他各種因素，如地域環境的規劃、土地資源的處理和社會效益等。

必須做好灌溉工程區域和工程規劃的聯系工作，提高工程規劃的整體性，將滿足用水需要作為前提，確保區域科學規劃與合理發展。

在工程設計時，應著重考慮安全性問題，設計前需要深入現場加強實地考察，避開各種危險路段和因素，防止危險路段影響工程施工和工程使用。

在加強節水灌溉技術的推廣與使用時，應合理利用資源保障水資源利用率最大化。

在綜合利用地下水與地表水時，應做好灌溉渠道的拓展，綜合利用地勢地形條件，依托自流灌溉技術，保障灌溉效果。

可以在高地勢地區設置專門的灌溉水渠，在低地勢地區設置相應的排水溝，配合使用，共同完成灌溉工作。

二、農田水利灌溉工程灌溉技術分析

（一）噴灌技術

利用使用噴灌系統，噴灌機具依靠壓力作用，將灌溉水順著噴頭射向空中，此時空中的水柱就會分散成水滴，并灑落到土壤表面，以供農作物生長所需。相較于地面灌溉，噴灌技術能夠顯著提高產量，并且噴灌技術的灌水均勻度很高，水資源利用率也超過80%，相較于地面灌溉可以節省接近半數的水資源。優勢眾多的噴灌技術很適合各種作物與土壤環境的使用，不易受到地形因素限制，能提高功效與耕地效率。不過，風對噴灌技術使用影響比較大，如果風力達到3～4級，則不適宜使用噴灌技術。

除此之外，噴灌技術有著非常大的水分蒸發量損失問題。噴灌系統是由噴頭、輸配水管道、首部裝置、水源工程組成的。噴灌系統包括機組式噴灌系統與管道式噴灌系統兩種類型。管道噴灌系統在國內有著廣泛使用，輸配水管網是該系統的主體。機組噴灌系統具有極高的機械利用率，該系統使用十分靈活，有著緊湊的結構，單位面積噴灌投資較少，未來會有很廣泛的前景。作為節水灌溉形式的噴灌技術適合在大田作物灌溉中使用，相較于地面灌水，噴灌技術節水效果顯著。因為該技術不會出現地面徑流和深層滲漏，所以不會出現過多的輸水損失。此外，該技術節電、省地效果出眾，能夠提高產量，是一種省工技術。

（二）滴灌技術

即使用毛管與滴頭制作一體滴灌帶或將滴頭直接安裝在末級管道通過壓力將水以水滴形式輸送到農作物灌溉區域將土壤潤濕，通常情況下，滴灌灌水器每小時的水流量可以達到2～12L，能夠很好地控制輸水量，所以它是一種經濟性極好且可靠、安全的灌溉技術。

滴灌系統包括果樹滴灌、大田滴灌、溫室滴灌等類型，有著很廣的使用范圍。相較于其他類型的灌溉技術，該技術優勢在于可以精準控制灌水量和灌水時間，進而保障作物生產品質與生產產量。該技術不會出現土壤板結現象，所以作物的根部環境不會受到破壞與影響，可以維持原本環境。同時該技術一般會配合灌溉施肥與打藥，可以提高農業生產效率。在使用滴灌技術時，可以按照作物特征自動化控制，在局部進行土壤潤濕節省大量水資源，是一種相對而言蒸發損失較小的灌溉技術。

（三）微噴灌技術

微噴灌是直接將毛管與微型噴頭連接到一起，同樣使用壓力的形式完成水的噴灑，是一種相較于其他噴灌技術更節約水資源的噴灌手段，流量每小時僅有20至250L。按照微噴灌的特征，可以將其分成溫室內懸掛微噴、果樹微噴、大田微噴。

微噴技術能夠創造有利于農作物生長的環境，進而保障農作物生產品質與生產產量。該技術的抗堵塞效果很好。該技術還可以將可溶于水的化肥隨著灌溉水直接噴灑到土壤表面或作物表面，從而使作物更好成長，而且可以減少化肥使用量，提高化肥利用。微噴灌溉可保證作物溫度以及濕度的要求，清洗作物葉面灰塵。

（四）渠道防滲技術

當前，常見的節水灌溉技術是渠道防滲。使用該技術之前需要先在渠道的表面襯砌一層混凝土防滲層，以減少水資源的滲漏損失，極大提高了渠道水的利用率。此外，該技術也是一種提高渠道邊坡穩定性的技術，保障渠道抗沖刷水平。可以提高輸水能力、水的流動速度，減輕渠道的輸水阻力。以同水平輸水條件為前提，該技術可以控制開挖工程量，減少渠道的斷面與占地情況。使用該技術不僅可以減少水資源的下滲，還能防止地下水位上漲，減少漬害問題的發生。機電提水灌區能夠實現節能節水目標，該技術原理為利用防滲層的方式保障渠床保水性，降低渠床的土壤滲水率。

（五）步行式灌溉技術

該技術即能過將農用機械與電力設備結合的方式進行灌溉，可以保障移動灌溉的適應性，通常會同許多灌溉配套設備一同使用。該技術充分結合了節水技術與機械技術各自的優點，不需要使用很復雜的設備，所以具有很強的適應性與流動性。使用組裝式的方式進行機器裝配，可以方便灌溉農作物。此外，該技術經濟性很強，只需要投入很少的勞動力與資金，就能有效完成灌溉生產。

（六）低壓管道輸水灌溉技術

在眾多節水灌溉技術中，低壓管道輸水灌溉技術較為常用，該技術利用地面落差或低耗能機泵加壓的方式，依靠自然壓力完成灌溉水輸送，順著低壓管網將水資源送到農田完成農作物灌溉，為農作物輸送水資源。輸配水方面使用低壓管網，完成明渠輸配水系統的代替。在井灌區廣泛使用低壓管道輸水灌溉技術，不過，使用時面臨管網水力計算復雜、管網容易堵塞淤積等問題，所以并沒有大面積推廣和使用。

三、農田水利灌溉工程規劃技術應用

（一）保證排水灌溉設施質量

近些年，我國高度重視農業發展，投入大量資金研發農業生產設施與裝備。對于早已年久失修的各種水利設備，有必要重新建造或升級改造。對于存在渠道淤積與堵塞問題的情況，必須及時清理，保障灌溉渠道壽命。此外，如果資金充足，還要重視技術人員培訓，組織技術人員相互交流和外出學習，了解最先進的灌溉設施維保技術手段，從而確保排水灌溉設施的壽命與質量，更好地發揮排水灌溉設施作用。投入充足資金有利于確保資金合理科學使用，讓農田水利項目可以發揮更大的作用。

此外，在農業灌溉時，過去存在浪費水資源現象，不利于保障農作物生產品質和產量。作為農業大國且水資源消耗量巨大的國家，我國在灌溉農田時需要使用各種先進的灌溉手段，在保障農作物健康、正常發育的同時，保障土壤的濕潤度，減少水資源不合理利用問題，最大化水資源使用價值。應結合地區實際情況使用各種排水灌溉設施與技術，包括噴灌、滴灌、微噴灌等技術。在推廣各種先進設施與技術的時候，可以在示范村示范，讓周圍民眾意識到先進灌溉技術手段的效益和價值，進而調動其主動積極性參與其中，更好地推廣和使用節水灌溉設備與技術。

重視基建設施管理，不僅要做好原本設施的維保工作，也要加快先進水利設施的普及和建設。應不斷完善水利設施設計思路和方案，嚴格按照規定要求操作，減少不合理的設計與施工，確保工程質量，最大化資源利用率。應按照地區農作物的種植情況、降雨特點制定完善且有針對性的建設方案。在建設基礎設施的時候，必須體現地域地理特點和氣候特征，以針對性、計劃性原則為指導，帶動地區農業灌溉設施建設，打造體系完整的灌溉系統，創造有利于農作物生長發育的環境。

（二）完善水利灌溉工程規劃

以多功能作用、安全為前提和原則，做好地形優勢的充分利用和整體規劃布局。應結合地域引水情況、發電能力、地勢和水資源情況，系統規劃，保障統籌合理性，制定科學的規劃方案，保障工程管理效果，完成農田水利灌溉工程的設計。農作物灌溉必須巧用地形優勢，為了實現自流灌溉，需要在高地勢地點設置灌溉渠道，保障水流流速與灌溉效果。排洪抗澇是雨季很重要的任務，在布置排水溝渠的時候，選擇低地勢區域，從而更順利地排出農田中的水量。因為灌溉渠道高、排水地勢低，故需要分開修建二者。為兼顧全局同時保障局部效果，可以使用小片灌溉方式。在渠系布置時，要盡可能地修得齊、整、直，盡可能地減少交叉建筑物的出現。在修建規劃農田水利灌溉工程的時候，必須將安全作為前提，減少挖方與高填方。在布置渠道的時候盡可能遠離河流與消息，選擇不透水或是透水性比較差的土質地帶。應同時兼顧灌溉、防洪排泄的要求。必須做好地勢條件利用，如在山丘中布置渠道，必須考慮供電設施與水源，做到土地資源的最大化利用，實現一水多用。采用集中落差的方式布置渠道，但如果在平坦的平原地區布置，則基本不會有落差和起伏出現，此時可以使用河井結合灌溉方法。

四、結語

綜上所述，建設農田水利灌溉工程的目的是服務民眾，減少自然災害帶給農業生產的不利影響。在規劃設計工程的時候，需要充分考慮灌溉面積、灌溉天數，結合地質條件，按照水源條件合理設計取水方法，而且必須將安全作為準則設計工程。此外，因為水利灌溉工程有著復雜的要求，所以地質條件的充分利用是非常重要的。

參考文獻：

[1]王興玉.農田水利工程規劃設計與灌溉技術[J].農村實用技術，2021（03）：175-176.

[2]任文豪.農田水利工程規劃設計與灌溉技術分析[J].南方農業，2019，13（20）：175-176.

作者簡介：郭耀華（1987），男，山東省滕州市人，大學，職稱工程師，研究方向水利管理。