小型農田水利工程規劃設計問題及注意事項探究

劉靜靜

上海市普陀區上海浦河工程設計有限公司

引言

隨著農業發展和農田水利建設的不斷推進，小型農田水利工程在農業生產中發揮著重要作用。它們為農田提供水源，調節灌溉和排水，保障農作物的生長和發展。然而，在小型農田水利工程的規劃設計過程中，也面臨著一系列的問題和挑戰。合理的規劃設計是確保工程實施和運行順利的關鍵。因此，深入探究小型農田水利工程規劃設計的問題和注意事項，并提出切實可行的解決方法，具有重要的理論和實踐價值。

一、小型農田水利工程規劃設計概述

（一）小型農田水利工程的定義和范圍

小型農田水利工程是指為農業生產提供水資源、改善水環境和提高農田水利設施的建設和管理工作。它包括一系列的灌溉設施、排水系統、水庫和水利工程等，旨在提高農田水資源的利用效率，保障農作物的生長和發展[1]。

范圍涵蓋了以下幾個方面：

1.灌溉設施：包括渠道、水泵、噴灌設備、滴灌系統等，用于將水資源引導到農田并進行有效的灌溉，滿足農作物的生長需求。2.排水系統：包括排水溝渠、排水管道和排水泵站等，用于排除農田中的過剩水分，保持土壤的適宜濕度，避免水澇和土壤鹽堿化等問題。3.水庫和蓄水設施：包括小型水庫、水塘、蓄水池等，用于集中蓄水，提供農田灌溉所需的水量，滿足農作物生長的需求。4.水利工程：包括引水渠道、水閘、堤防和防洪設施等，用于調控水流和水位，保障農田水利設施的正常運行和安全性[2]。

（二）小型農田水利工程規劃設計的目標和原則

小型農田水利工程規劃設計的目標是為農業生產提供可靠的水資源供應和水環境管理，提高農田水利設施的效率和可持續性[3]。以下是小型農田水利工程規劃設計的一些重要原則。

1.綜合性原則：綜合性原則是小型農田水利工程規劃設計中的重要考慮因素。在規劃設計過程中，需要綜合考慮農田水資源的供應情況、灌溉需求、土壤條件、農作物種類等多個因素，以實現整體的農田水利綜合規劃。

（1）綜合考慮水資源供應：小型農田水利工程規劃設計應該綜合考慮水資源的供應狀況，包括降水量、地下水位、河流水量等因素。通過綜合分析水資源的季節性變化和年際變化，合理安排灌溉計劃，確保農田水利工程能夠有效利用現有水資源。

（2）灌溉需求的綜合分析：規劃設計過程中需要綜合考慮農作物的生長需水量、土壤水分保持能力以及灌溉方式等因素，以確定合理的灌溉計劃。考慮到不同農作物對水量的需求差異和灌溉效率的提高，可以通過合理的設計和管理，最大限度地提高灌溉效果，節約水資源的利用。

2.可持續性原則：規劃設計應考慮小型農田水利工程的長期可持續發展，保障水資源的合理利用和保護，避免對環境造成負面影響。

3.靈活性原則：規劃設計應具備一定的靈活性，能夠適應不同地區、不同農作物的需求變化，同時考慮未來發展的需求，確保工程的可調整性和可擴展性。

4.安全性原則：規劃設計應注重工程的安全性，包括考慮自然災害風險、排水能力、防洪措施等，以確保農田水利工程在極端情況下的可靠性和安全性。

（三）規劃設計的基本步驟和流程

小型農田水利工程規劃設計需要經歷以下基本步驟和流程：

1.需求調研和問題分析：對農田水資源現狀進行調研和分析，了解農田水利工程建設的需求和存在的問題，包括灌溉需求、水資源供應不足、排水問題等。

2.目標確定和方案制定：根據需求調研結果，確定小型農田水利工程規劃設計的目標，包括水資源供應、灌溉效率、排水能力等方面的目標，并制定可行的方案。

3.技術評估和可行性分析：對不同方案進行技術評估和可行性分析，包括技術可行性、經濟可行性、社會可行性等方面的評估，選擇最佳方案。

4.設計方案的編制：根據確定的方案，進行具體的設計方案編制，包括工程布局、設計參數、施工圖紙等方面的設計。

5.安全性和環保性評估：對設計方案進行安全性和環保性評估，確保工程的安全可靠性和對環境的影響符合相關標準和法規要求。

6.資金籌措和預算編制：根據設計方案，制定工程的資金籌措方案和預算，包括投資成本、運維費用等方面的預估和計劃。

7.監理和施工管理：進行工程的監理和施工管理，確保工程按照設計方案進行施工，并進行質量控制和進度管理。

8.完工驗收和運行維護：對工程進行完工驗收，確保工程符合設計要求和技術標準，之后進行運行維護，保障工程的正常運行和有效使用。

二、小型農田水利工程規劃設計中的問題與挑戰

（一）土地資源和環境因素考慮

在小型農田水利工程規劃設計中，需要全面考慮土地資源和環境因素的特點和限制。評估土地的質量和可利用性，包括土地的坡度、土壤類型、水土保持狀況等，以確定土地適宜性和承載能力。考慮土地利用規劃，與相關部門合作確定農田用地的合理規劃，確保工程與周邊土地利用的協調性。要考慮土壤侵蝕防治措施，采取適當的措施減少水土流失，保護農田生態環境[4]。以揚州市江都區沿運灌區農田節水灌溉工程為例，從灌溉系統安全、合理的角度分析，本文在進行渠線設計過程中，則是在之前渠線基礎上，結合現場勘查結果所指定的最佳路線。其中依照實地放線資料或者渠道沿線實際地形條件，合理實施縱斷面設計，在保障渠道不出現沖刷條件下加大流速。

以江西峽江水利樞紐工程為例，結合區域實際情況，采用了“抬田”措施。峽江水利樞紐抬田工程主要是將水庫淺淹沒區域的耕地高程抬高至高于水庫正常蓄水位0.5 至1 米，并對抬高后的耕地配套田間工程，完善 190 農田灌排條件，使被抬高后的耕地滿足農業生產要求。峽江水利樞紐“抬田”工程面積共3.75 萬畝，如此大面積、集中連片實施抬田工程，為國內同類水 191 利工程首創。

（二）水資源管理和分配問題

水資源管理是農田水利工程規劃設計的重要內容之一。需考慮水資源的供給與需求平衡，通過水資源調查和分析，了解水源的情況、水量變化規律及用水需求，以制定合理的水資源管理策略。在分配方面，需考慮合理的灌溉用水量分配方法，結合農田作物需水量、灌溉技術、降雨情況等因素，確保農田得到適量的灌溉水。以揚州市江都區沿運灌區農田節水灌溉工程為例，設計了田間灌溉工程，開展小型農田水利工程節水灌溉3.97 萬畝，一共配置30 個滴灌系統。此外，還需關注農田排水和水質管理，確保農田排水暢通，并防止水質污染對農作物產生負面影響[5]。

（三）農田水利設施的選型和布局

農田水利設施的選型和布局是規劃設計過程中的關鍵環節。在選型方面，需綜合考慮工程的功能需求和技術要求，包括灌溉渠道、水庫、水泵站等設施的類型、規模和性能。選擇合適的設施能夠提高農田的灌溉效率和水資源利用效率。在布局方面，需要考慮農田的分布情況、地形地貌、水源位置等因素，合理安排設施的位置和布置，以確保設施能夠覆蓋到需要灌溉的農田，便于工程的施工和維護。

（四）經濟可行性和可持續性問題

在規劃設計過程中，經濟可行性和可持續性是需要重點考慮的問題。經濟可行性包括工程投資、運行成本和經濟效益的評估，需要進行成本效益分析和財務評估，確保工程的經濟可行性和回報水平。這包括評估工程建設的投資規模、設備采購和維護費用等方面的成本，并對工程的經濟效益進行預測和分析，如增產效果、節水效果和農業收益等。同時，還需考慮農民的承受能力和投資回收周期，確保工程的經濟效益與農民的收益相匹配。

可持續性是指農田水利工程規劃設計應考慮對環境、社會和資源的影響，以實現長期可持續發展。在設計階段，應綜合考慮工程對土地資源、水資源和生態環境的影響，采取相應的環境保護措施，減少對自然環境的破壞。同時，需關注社會的參與和接受程度，與農民和當地居民充分溝通，考慮他們的意見和需求，確保工程的可持續性與社會的可接受性相一致。

三、小型農田水利工程規劃設計的注意事項

在進行小型農田水利工程規劃設計時，需要注意以下幾個方面：

1.充分了解地區特點：在規劃設計之前，要對地區的地形、氣候、土壤、水資源等進行充分調查和研究，了解地區的特點和問題，為規劃設計提供準確的基礎數據和參考依據。2.綜合考慮農民需求：規劃設計應充分考慮農民的實際需求和利益，與農民和當地居民進行廣泛的溝通和交流，了解他們的意見和需求，確保工程的設計方案符合實際情況和農民的期望。3.靈活運用技術手段：在規劃設計中，要根據地區特點和工程需求，靈活運用各種技術手段，包括遙感、GIS、CAD 等工具，結合現代科學技術，提高工程設計的準確性和效率。4.考慮工程可行性和可持續性：規劃設計應進行全面的可行性分析，包括技術可行性、經濟可行性和環境可行性等方面的考慮。同時，要注重工程的可持續性，即在設計中充分考慮對環境、社會和資源的影響，確保工程的長期可持續發展。5.強化監測與管理：規劃設計完成后，應加強對工程建設和運行的監測與管理，及時發現問題并采取措施加以解決。同時，建立健全的維護管理機制，確保工程設施的正常運行和長期效益。

四、小型農田水利工程規劃設計的優化方法

（一）數據分析和評估技術

1.數據收集與分析：收集與農田水利工程規劃設計相關的數據，包括土地利用情況、氣象數據、水文數據等。利用統計和空間分析技術對數據進行處理和分析，以獲取對工程設計有益的信息。2.風險評估：利用風險評估技術對潛在風險進行分析和評估，包括地質風險、水資源變化風險、環境風險等。通過評估風險，可以制定相應的措施來減輕風險對工程的影響。

（二）模型和工具的應用

1.數值模擬模型：利用數值模擬模型，如水文模型、水動力模型等，對水流、水質、水量分配等進行模擬和預測。通過模型的應用，可以優化工程設計方案，提高水資源利用效率和農田灌溉效果。2.GIS 和遙感技術：應用地理信息系統（GIS）和遙感技術，對土地利用、地形地貌等進行空間分析和綜合評估。這些技術可以提供有關土地資源、水文特征和環境條件的詳細信息，為規劃設計提供支持。

（三）多目標決策方法

1.多目標優化：采用多目標優化方法，在考慮多個目標和約束條件的情況下，尋找最優的設計方案。通過權衡不同的目標，如經濟效益、社會效益、環境效益等，可以找到在各方面都具有較好綜合效果的設計方案。2.層次分析法：利用層次分析法對不同的設計方案進行評估和比較。通過對各個因素的權重進行定量分析，可以確定最優的設計方案。3.可行性評估：進行全面的可行性評估，包括技術可行性、經濟可行性、社會可行性等方面的考慮。通過對各個方面的評估，可以提供決策者選擇最佳方案的依據。

以上方法的應用可以幫助優化小型農田水利工程規劃設計，提高工程效果和經濟效益，確保農田水利工程的可持續發展。在實際設計過程中，可以根據具體情況選擇合適的方法和工具，綜合考慮不同因素，以獲得最佳的設計方案。

五、結束語

在小型農田水利工程規劃設計中，充分考慮各個方面的因素和挑戰是確保工程質量和可持續發展的關鍵。本文通過概述了小型農田水利工程規劃設計的概念、問題與挑戰，以及注意事項和優化方法，為設計人員提供了一定的指導和參考。在實際工程設計中，需要綜合運用科學技術、合理規劃和科學決策方法，注重數據分析和評估、模型和工具應用，以及多目標決策方法的運用，以確保設計方案的合理性、可行性和優越性。只有通過不斷的創新和實踐，才能不斷提升小型農田水利工程的質量和效益，為農田灌溉和農業生產提供可靠的水資源保障，推動農村農田水利事業的健康發展。