農田水利論文：農田水利工程規劃思索
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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
根據項目區水源的可供水量，在詳盡了解項目區農業生產結構的基礎上，計算項目區的作物需水量，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田水利工程一般是采用10年設計，20年校核，由于項目區范圍不大，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《灌溉與排水工程設計規范》(CB50288-99)結合當地實際情況確實設計灌溉保證率，皋蘭縣一般取75%，然后根據灌溉定額或降水的頻率分析選出2個或3個符合設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計灌溉制度。如項目區在灌區范圍內且采用灌區已有的取水或輸水工程作為水源的，應該以灌區的灌溉制度作為本次設計的設計灌溉制度。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《甘肅省行業用水定額》直接取值或進行驗算。如采用渠道灌溉，還應確定輪灌制度。
灌溉工程規劃
1灌溉機井規劃
項目區灌溉機并布置應翔實掌握該區域的地下水分布情況，根據項目區的地形、地層、地下水分布情況，結合項目區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。要根據項目區實際情況進行布置，如筆者所在的皋蘭縣西岔鎮陽洼窯村項目區，由于項目區內農田較規整，且項目區全部為蔬菜區，其對水量的需求量不大，但是對水量需求時間長，所以可以發展為井灌區，且根據地形及項目區的灌溉田塊分布和已有道路系統實際情況，采用了方格形布置。布置井位時要確定井數，首先應確定單井出水量，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，按照井灌區的面積計算得出井數。這里提醒一點計算得出的井數往往并非整數，千萬不要搞成理論上的四舍五入，計算得出的井數應進行進位取整。布置井位時還應注意一定要計算井距和影響半徑，確保不會出現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和滲漏，選用不同的輸水方式，水的利用系數也是大相徑庭。舉例而言采用渠道輸水。襯砌渠道的渠系水利用系數約在0.7左右，而采用管道輸水管道水利用系數可達0.9，由于土渠滲漏量過大，農渠以上灌溉輸水渠道不會采用土渠。一般情況下，灌區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。根據目前節約用水及高標準農田建設的需要，以后在占補平衡項目的農田水利工程中，斗農渠應盡量采用管道輸水，發展高效節水灌溉，是目前農田水利工程的大方向，占補平衡項目中的農田水利工程亦應如此。
3灌溉渠系規劃
灌溉渠系規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要求較高，梯形渠道恰恰相反，對材質要求較低但占地面積大，因此一般干、支渠渠道應按照當地特點選擇矩形或梯形渠道，斗渠、農渠一般選用U形渠道或者進行管道輸水。渠型選定后，根據灌溉面積和灌水定額確定渠道流量，進行渠道橫、縱斷面設計，應從最末級渠道開始計算，逐級倒算，逆推干渠的橫向設計流量和縱向設計高程。渠道橫、縱斷面設計不能孤立單獨考慮，兩者之間是相互聯系的，計算時應當根據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，與一般農田水利工程相比在整體布局上稍顯復雜，輸配水渠道的設計要根據整理后的田塊大小、高程、耕作條件及現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劃設計時，要充分考慮已有的農田水利設施、渠系建筑物和道路設施等，盡可能避免與現有渠道、道路等基礎設施交叉，并在各級渠道上根據需要修建諸如分水閘、節制閘，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構計算，結構斷面較小時可適當簡化。渠道不宜越級布設，布置時還應注意行政界線如鄉界和村界的限制，避免工程投人使用后由此引發的爭水事件。
4管道系統規劃
基于管道輸水蒸發、滲漏較小，管道水利用系數較大、不占用耕地的優點，一些灌溉控制面積不大的項目選用了管道輸水，材質一般為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，以使設計方案經濟上合理，技術上可行。壓力計算主要是管內水壓力和側向的土壓力計算，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，并根據灌溉田塊合理確定管道間距和出水樁間距，丘陵地區管道間距以50m為宜，管道密度以平均90m/hm2為宜，可根據地形選擇雙向灌溉或單項灌溉，出水樁一般每50米設置一個。管道布置也應注意合理的避讓已有的渠道、道路和行政界限。
排水工程規劃
占補平衡項目也要求做到灌排結合。對于出流條件較好或排水設施較完善的項目區，可不設置排水工程；出流條件不好或無排水設施的項目區，為保證項目區旱可灌、澇能排，真正做到旱澇保收，應根據項目區地形、降水、灌溉、河流滲漏、土質、作物種植結構或耕作制度等因素，合理設置排水系統。排水溝可分為明溝排水和暗管排水，對應于灌溉渠也可分為干、支、斗、農四級，布置時盡量利用天然河溝。如項目區內以渠道灌溉，在布置時還應考慮灌排結合，并盡可能與道路相銜接。
水土保持工程規劃
引起當地水土流失的主要因素是暴雨，在進行占補平衡項目農田水利工程規劃的同時，還應注意水土保持，可采用工程或生物措施防止水土流失。一般情況下，在進行此部分規劃設計時多采用生物措施，如在占補平衡項目區內種植植被，在主干路兩側、田間路一側種植行道樹，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、涵養水源的目的，又能改善項目區生產生活環境，還能提高項目區的綠化率和覆蓋率。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，難以形成規模，起不到水保作用，所以防止水土流失的項目規劃，一定要考慮好生物措施的后期管護。6結語占補平衡項目是提高土地利用率和耕地產出率，實現耕地占補平衡的重要舉措。在占補平衡項目中規劃合理、可行的農田水利工程，對改變項目區灌溉條件、提高項目區生產生活環境具有重要意義，可保證占補平衡項目真正做到旱可灌、澇能排，旱澇保收，切實提高項目區的灌排能力，保證項目用之于民，造福于民。