農(nóng)田水利論文：農(nóng)田水利工程規(guī)劃思索
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本文作者：卓俊英 單位：甘肅省皋蘭縣西電管理局
進行水量平衡分析，確定灌溉制度
根據(jù)項目區(qū)水源的可供水量，在詳盡了解項目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，計算項目區(qū)的作物需水量，進行供需水量平衡分析。對于占補平衡項目來說，供需水量平衡分析在項目的可行性研究階段進行，占補平衡項目中的農(nóng)田水利工程一般是采用10年設(shè)計，20年校核，由于項目區(qū)范圍不大，引水流量一般1m3/s以下，在水利工程中屬于小型水利工程，首先根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》(CB50288-99)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況確實設(shè)計灌溉保證率，皋蘭縣一般取75%，然后根據(jù)灌溉定額或降水的頻率分析選出2個或3個符合設(shè)計灌溉保證率的年份，以其中灌水分配過程不利的一年作為典型年，以該年的灌溉制度作為設(shè)計灌溉制度。如項目區(qū)在灌區(qū)范圍內(nèi)且采用灌區(qū)已有的取水或輸水工程作為水源的，應(yīng)該以灌區(qū)的灌溉制度作為本次設(shè)計的設(shè)計灌溉制度。在計算過程中，作物的灌水定額可通過彭曼公式計算，也可通過用水量平衡法演算得出，對于常見作物，實際工作中也采用《甘肅省行業(yè)用水定額》直接取值或進行驗算。如采用渠道灌溉，還應(yīng)確定輪灌制度。
1灌溉機井規(guī)劃
項目區(qū)灌溉機并布置應(yīng)翔實掌握該區(qū)域的地下水分布情況，根據(jù)項目區(qū)的地形、地層、地下水分布情況，結(jié)合項目區(qū)用水需求進行灌概機井井群布置，一般采用梅花形或方格形布置。要根據(jù)項目區(qū)實際情況進行布置，如筆者所在的皋蘭縣西岔鎮(zhèn)陽洼窯村項目區(qū)，由于項目區(qū)內(nèi)農(nóng)田較規(guī)整，且項目區(qū)全部為蔬菜區(qū)，其對水量的需求量不大，但是對水量需求時間長，所以可以發(fā)展為井灌區(qū)，且根據(jù)地形及項目區(qū)的灌溉田塊分布和已有道路系統(tǒng)實際情況，采用了方格形布置。布置井位時要確定井?dāng)?shù)，首先應(yīng)確定單井出水量，單井出水量可參照近年的成井電測資料確定，也可按照抽水試驗確定，有條件的項目、建議按照抽水試驗確定。然后根據(jù)單井出水量和灌水定額計算得出單井的控制面積，按照井灌區(qū)的面積計算得出井?dāng)?shù)。這里提醒一點計算得出的井?dāng)?shù)往往并非整數(shù)，千萬不要搞成理論上的四舍五入，計算得出的井?dāng)?shù)應(yīng)進行進位取整。布置井位時還應(yīng)注意一定要計算井距和影響半徑，確保不會出現(xiàn)機井互相影響出水量的情況。
2田間輸水方式確定
解決了水源和灌溉制度的問題，接著要進行灌溉輸水方式的選擇。灌溉輸水方式分為地面輸水和地下輸水兩種方式，由于在輸水過程中存在蒸發(fā)和滲漏，選用不同的輸水方式，水的利用系數(shù)也是大相徑庭。舉例而言采用渠道輸水。襯砌渠道的渠系水利用系數(shù)約在0.7左右，而采用管道輸水管道水利用系數(shù)可達0.9，由于土渠滲漏量過大，農(nóng)渠以上灌溉輸水渠道不會采用土渠。一般情況下，灌區(qū)面積較大水量較充足時均選用襯砌渠道作為輸水渠道進行地面輸水，灌溉單元較小，水量一般的情況下可采用管道輸水，除泵站輸水管道可能采用鋼管和砼管外，田間輸水管道一般是采用UPVC管道。根據(jù)目前節(jié)約用水及高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的需要，以后在占補平衡項目的農(nóng)田水利工程中，斗農(nóng)渠應(yīng)盡量采用管道輸水，發(fā)展高效節(jié)水灌溉，是目前農(nóng)田水利工程的大方向，占補平衡項目中的農(nóng)田水利工程亦應(yīng)如此。
3灌溉渠系規(guī)劃
灌溉渠系規(guī)劃時首先選擇襯砌渠道，按照斷面類型不同，灌溉渠道可分為U形、矩形和梯形。U形渠道輸水能力強、節(jié)水防滲效果好，但由于施工要求高、斷面不宜過大，適用于斗渠和農(nóng)渠；矩形和梯形渠道對斷面和施工要求不高。適用于干渠和支渠，但矩形渠道占地面積小卻對材質(zhì)要求較高，梯形渠道恰恰相反，對材質(zhì)要求較低但占地面積大，因此一般干、支渠渠道應(yīng)按照當(dāng)?shù)靥攸c選擇矩形或梯形渠道，斗渠、農(nóng)渠一般選用U形渠道或者進行管道輸水。渠型選定后，根據(jù)灌溉面積和灌水定額確定渠道流量，進行渠道橫、縱斷面設(shè)計，應(yīng)從最末級渠道開始計算，逐級倒算，逆推干渠的橫向設(shè)計流量和縱向設(shè)計高程。渠道橫、縱斷面設(shè)計不能孤立單獨考慮，兩者之間是相互聯(lián)系的，計算時應(yīng)當(dāng)根據(jù)最末級渠道灌溉面積和灌水定額計算渠道流量。需要注意的是渠道橫、縱斷面設(shè)計一定是從最末級渠道逐級向上逆推得到的。渠道的流速，應(yīng)滿足不沖不淤流速要求。以加大流量驗算不沖流速，并以最小流速驗算不淤流速。占補平衡項目通常采用已有的水源工程和渠首工程作為水源，與一般農(nóng)田水利工程相比在整體布局上稍顯復(fù)雜，輸配水渠道的設(shè)計要根據(jù)整理后的田塊大小、高程、耕作條件及現(xiàn)有水利工程等進行配置，并合理確定灌溉方向。在進行輸配水渠道的規(guī)劃設(shè)計時，要充分考慮已有的農(nóng)田水利設(shè)施、渠系建筑物和道路設(shè)施等，盡可能避免與現(xiàn)有渠道、道路等基礎(chǔ)設(shè)施交叉，并在各級渠道上根據(jù)需要修建諸如分水閘、節(jié)制閘，量水堰等，渡槽、跌水、陡坡、渠系建筑物，要進行必要的水力計算和結(jié)構(gòu)計算，結(jié)構(gòu)斷面較小時可適當(dāng)簡化。渠道不宜越級布設(shè)，布置時還應(yīng)注意行政界線如鄉(xiāng)界和村界的限制，避免工程投人使用后由此引發(fā)的爭水事件。
4管道系統(tǒng)規(guī)劃
基于管道輸水蒸發(fā)、滲漏較小，管道水利用系數(shù)較大、不占用耕地的優(yōu)點，一些灌溉控制面積不大的項目選用了管道輸水，材質(zhì)一般為UPVC管材。選用地埋管道輸水時，首先要進行壓力計算和管徑的計算，以使設(shè)計方案經(jīng)濟上合理，技術(shù)上可行。壓力計算主要是管內(nèi)水壓力和側(cè)向的土壓力計算，通過壓力計算得到管道的抗壓強度選用不同壁厚的UPVC管道。管徑計算要根據(jù)灌溉需水量計算管道在一定流速下的合理管徑，從而更好的選擇合適的UPVC管道。管道的布置一般遵循支管垂直于主管的原則，并根據(jù)灌溉田塊合理確定管道間距和出水樁間距，丘陵地區(qū)管道間距以50m為宜，管道密度以平均90m/hm2為宜，可根據(jù)地形選擇雙向灌溉或單項灌溉，出水樁一般每50米設(shè)置一個。管道布置也應(yīng)注意合理的避讓已有的渠道、道路和行政界限。
排水工程規(guī)劃
占補平衡項目也要求做到灌排結(jié)合。對于出流條件較好或排水設(shè)施較完善的項目區(qū)，可不設(shè)置排水工程；出流條件不好或無排水設(shè)施的項目區(qū)，為保證項目區(qū)旱可灌、澇能排，真正做到旱澇保收，應(yīng)根據(jù)項目區(qū)地形、降水、灌溉、河流滲漏、土質(zhì)、作物種植結(jié)構(gòu)或耕作制度等因素，合理設(shè)置排水系統(tǒng)。排水溝可分為明溝排水和暗管排水，對應(yīng)于灌溉渠也可分為干、支、斗、農(nóng)四級，布置時盡量利用天然河溝。如項目區(qū)內(nèi)以渠道灌溉，在布置時還應(yīng)考慮灌排結(jié)合，并盡可能與道路相銜接。
水土保持工程規(guī)劃
引起當(dāng)?shù)厮亮魇У闹饕蛩厥潜┯辏谶M行占補平衡項目農(nóng)田水利工程規(guī)劃的同時，還應(yīng)注意水土保持，可采用工程或生物措施防止水土流失。一般情況下，在進行此部分規(guī)劃設(shè)計時多采用生物措施，如在占補平衡項目區(qū)內(nèi)種植植被，在主干路兩側(cè)、田間路一側(cè)種植行道樹，在河道邊、陡坎邊種植護岸林、護坡林，在梯田邊埂可種植雜草地或苜蓿，這樣既能達到防止水土流失、涵養(yǎng)水源的目的，又能改善項目區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境，還能提高項目區(qū)的綠化率和覆蓋率。但是要注意的是后期管理的問題，目前皋蘭縣占補平衡項目種植的大部分行道樹死亡率較高，難以形成規(guī)模，起不到水保作用，所以防止水土流失的項目規(guī)劃，一定要考慮好生物措施的后期管護。6結(jié)語占補平衡項目是提高土地利用率和耕地產(chǎn)出率，實現(xiàn)耕地占補平衡的重要舉措。在占補平衡項目中規(guī)劃合理、可行的農(nóng)田水利工程，對改變項目區(qū)灌溉條件、提高項目區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境具有重要意義，可保證占補平衡項目真正做到旱可灌、澇能排，旱澇保收，切實提高項目區(qū)的灌排能力，保證項目用之于民，造福于民。