农田水利灌溉工程规划的设计研究

冯 俊

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳5550002)

0 引言

农田水利与所有农民的生产、生活都有密切关系，是一项群众性的事业。农田水利既有农田灌溉、水产养殖和生活供水等兴利功能，也有防洪、除涝、降渍、治碱、防治地方病等除害减灾功能。

灌区是由水源、输、配水系统，排水系统，灌排建筑物，承泄区所组成。灌溉规划是农田水利工程规划的重要组成部分，大力发展农田水利灌溉工程，推进农田水利灌溉工程的建设步伐，是发展新农村，解决“三农”问题的重要举措。

在农田水利灌溉工程规划设计中，必须遵守灌区规划原则，根据灌区农业生产的特点来进行布局，以及结合灌溉水源的可供水量来进行灌溉工程的总体规划，从而达到农田水利灌溉工程设计的科学性与合理性[1]。

1 灌区总体规划内容

灌区总体规划内容主要包括4个方面:

1.1 灌区防洪规划

灌区防洪工程是灌区总体布置的重要组成部分。灌区应按照蓄泄兼筹和因地制宜的原则，选定防洪标准，做好防洪工程设计，并将防洪工程纳入灌区的总体布置。

1.2 灌排渠系规划

灌溉系统和排水系统的布置应协调一致，满足灌溉和排涝要求，有效地控制地下水位，防止土壤盐碱化或沼泽化。

1.3 灌溉方式确定

适宜的灌溉方式不仅可以保证田间灌水均匀，而且可以节约用水，有利于保持土壤结构和肥力。正确选用灌溉方式是进行合理灌溉，保证作物高产的重要环节。各种灌溉方式都有一定的适用范围，应区分不同的情况合理选定。

1.4 灌区道路、林带与居民点的规划布置

要做到以下4点:

1)灌区道路的规划布置应尽量与灌排系统的布置相协调，与田间工程的规划布置相一致。

2)灌区林带的规划布置，应充分利用渠、沟外坡、塘边、路旁的一切空地种植树木，绿化环境，但不应在渠、沟内坡上植树。

3)灌区居民点的规划布置，应服从灌区总体规划要求，选择在地基坚实、地势较高，水源条件较好和交通方便的地点，居民点宜按原有的自然村进行改建。

4)灌区的输电线路和通信线路选线布置应符合灌区总体布置的需要。

2 灌溉设计标准

灌溉设计标准以灌溉设计保证率或抗旱天数进行设计。

2.1 灌溉设计保证率设计

灌溉设计保证率是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的机率，一般用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分率表示。即设水源供给灌溉用水的数量大于或等于灌区。灌溉保证率可用该计算公式为:

式中:m为灌溉用水量的平份;n为计算系列的总年数。

1)一般灌溉工程是根据当地水文条件和作物种植状况拟定。作物的需水主要有两部分来源:①降雨;②灌溉。即:

2)在一定的需水量情况下，灌溉引水与降雨是互为消长的，即降雨越多，引水就越少。在设计灌溉保证率一定的情况下，引水的多少就取决于降雨的多少，而降雨的多少是与设计降雨的频率有关，频率越高，对应的降水量越小，需要引水就越多。在工程规模确定以后，设计引水能力就一定，此时的灌溉保证率就等于设计降雨频率。

因此，设计灌溉保证率可按设计降雨频率确定，保证率越高，需引用的水越多，工程量越大。灌溉设计保证率关系见图1。

图1 灌溉设计保证率关系

2.2 抗旱天数进行设计

抗旱天数是中国灌溉工程设计标准的表达方式之一，它反映了灌溉工程的抗旱能力。抗旱天数是指农作物生长期间遇到连续干旱时，灌溉设施能确保用水要求的天数。

这种灌溉工程设计标准适用于我国南方丘陵水稻区以当地水源为主的小型灌区。以抗旱天数为标准设计灌溉工程时，旱作物和单季稻灌区抗旱天数可为30～50 d，双季稻灌区抗旱天数可为50～70 d。抗旱天数有两种不同的统计方法:

1)指连续无雨日数，有些省规定日雨量＜2 mm或＜3 mm为无雨日，有的省则以日降水量＜5 mm为无雨日。

2)指连续无透雨日数，即两次透雨的间隔日数。

3 水源与灌溉取水方式

灌溉取水方式，随水源类型、水位和水量的状况而定。利用地面径流灌溉，可以有各种不同的取水方式，如无坝引水、有坝引水、抽水取水、水库取水等，利用地下水灌溉，则需打井或修建其它集水工程。灌溉取水方式示意图见图2。

图2 灌溉取水方式示意图

3.1 地表水取水方式

3.1.1 无坝引水

河流流量、水位均满足灌区取水要求;即:Q1≤30%Q0;H1＜H0。Q1、H1分别为渠首取水流量和设计水位;Q0、H0分别为河流流量和水位。

3.1.2 有坝(低坝)引水

有坝引水枢纽主要由拦河坝(闸)、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成。引水示意图见图3。

图3 引水示意图

3.2 地下水取水建筑物

由于不同地区地质、地貌和水文地质条件不同，地下水开采利用的方式和取水建筑物的形式也不相同。

根据不同的开采条件，大致可分为垂直取水建筑物、水平取水建筑物和双向取水建筑物3类。

4 灌溉渠道系统

灌溉系统是从水源取水并将其输送、分配到田间的工程设施。一个完整的灌溉系统主要包括渠首取水建筑物、各级输水和配水渠道、渠系建筑物和田间渠系工程。渠系一般分干、支、斗、农4级固定渠道，灌区复杂时可加分为总干、分干、分支等，灌区较小时也可少于4级。干渠主要是起输水作用，支、斗渠主要分配给用户水量，起配水作用，农渠是最末一级固定渠道。农渠以下的毛渠、灌水沟、畦，分水口及量水设施等均属田间工程，主要发挥调节农田水分状况的作用。排水系统、田间道路、土地平整等也是田间工程。

5 灌溉渠道规划布置原则

充分利用水土资源，扩大灌溉面积、自流灌溉，由土地利用规划和农业区划紧密结合，适当照顾行政区划，可将灌区划分若干分区，并分区规划;与公路、机耕道、林带等统一规划，全面安排。并与灌区排水沟布置结合，统一布局，灌排分开，各成系统，互不干扰;渠系布置不切断排水出路，尽量不打乱原有天然排水系统，平原区渠道布置往往要服从排水沟的布置。此外，还应尽量使总的工程量和工程费用最小，为此，要对骨干渠道和规模较大的渠系建筑物进行必要的方案比较，从中选优。尽量选择地质条件好的地方布线。在山区，渠道尽量不沿河溪修建，以免洪冲毁。在骨干渠道上修建必要的泄洪闸，防止渠道发生溢流造成渠道毁坏。干、支渠道的布置应注意发挥原有的水利设施的作用。山区可以建立蓄、引、提结合的水利系统。干旱、半干旱平原区可发展井渠结合灌溉系统。

6 田间工程的规划设计

田间工程要有完善的田间灌排系统，灌排配套，运用自如，消灭串灌串排，能控制地下水位，防止土壤过湿和产生次生盐渍化现象，达到保水、保土、保肥。田面平整，灌水时土壤湿润均匀，排水时田面不留积水。田块的形状和大小要适合农业现代化需要，有利于机械作业和提高土地利用率。

6.1 条田规划的基本要求

平原区降雨强度超过入渗强度时就产生地面积水，积水深度和时间超过作物允许标准就影响作物生长，影响产量;地下水位过高可产生渍害，也可能形成盐碱化。这些都需要排水，一般是通过排水沟来排水，对排水沟有间距和深度的要求。农沟为末级固定排水沟，间距一般为100～200 m。同时，机耕不仅要求田块方正，还要求田块有一定的长度。太短，机械开行的长度太小，转弯次数多，生产效率低，机械磨损大，消耗燃料多。太长，控制面积过大，不仅增加了平整土地的工作量，而且由于灌溉时间长，灌水和中耕不能紧密结合，土壤蒸发大，深层渗漏多，易造成盐碱。此外，为了灌水后能及时中耕松土，减少蒸发，防止渗漏，一般一块条天能在1～2 d内灌完水较好，其相应长度不超过500～600 m。

6.2 田间渠系布置

田间渠系一般包括灌溉毛渠、输水沟和灌水沟、畦等，在水田区还包括格田和田埂等。毛渠布置与灌水沟、畦的方向一致，灌溉水从毛渠流经输水沟，然后再进入灌水沟、畦。灌水方向和农渠平行，毛渠布置和灌水沟、畦方向垂直，灌溉水从毛渠直接流人灌水沟畦。同时，在实施地面灌溉的地区，为了保证灌溉质量，必须进行土地平整，以条田或格田为平整单元，通过平整土地，削高填低，连片成方，除改善灌排条件之外，还可以改良土壤，扩大耕地面积，适应机械耕作的需要。平整土地是治水、改土、建设高产稳产田的一项重要措施。

7 结语

灌溉规划是农田水利工程规划的重要组成部分。设计标准河流的径流量是随着四季不断变化的，农田种植面积和作物种类等也是不断的在变化的，这就决定了灌溉用水量具有不确定性，也就是说在不同年份来水量和用水量都是不一样的。通过灌溉规划计算，选择合适的灌溉设计标准，正确地实施灌溉工程布局，并进行灌溉工程设计，对充分利用水土资源和灌区的经济开发具有重要的意义。

[1]宫玉焕.关于对农田水利工程灌溉规划设计分析[J].黑龙江水利科技，2013，41(06):143 －145.