关于农田灌溉渠系规划与优化设计的探析

关于农田灌溉渠系规划与优化设计的探析

王顺功

王顺功

(响水县水利勘测设计室)

摘要：加强农田灌溉渠系规划建设与优化设计，对提高灌溉水利用率显得非常重要。本文阐述了灌溉渠系的规划原则以及渠道渠线规划步骤，对灌溉系统的优化设计以及排涝工程的优化设计进行了探讨分析，以供参考。

关键词：农田灌溉渠系规划原则渠线规划设计灌溉系统排涝工程

在进行渠系规划建设与优化设计之前，首先要了解灌区的基本情况。同时还应收集灌区气象及种植作物资料。其次，应对灌区内河流情况进行详细了解分析，确定灌区主要取水主干河道以及可用于排水的河道，初步确定灌区干支渠分布。最后，对灌区灌溉资料进行整理分析，确定灌区需灌溉面积以及灌区土壤性质。

一、灌溉渠系的规划原则

灌溉渠系的规划通常要遵守一些基本的原则，确保渠道的规划科学合理，具体表现在：

1、干渠应该布置在灌区地势较高地带，以便自流控制较大的灌

溉面积。其他各级渠道也应布置在各自控制范围的较高地带。对于面积较小的局部高地适宜采用提水灌溉的方式，不必据此抬高渠道高程。

2、保证工程量和工程费用最小。渠线一般应尽量短直，以减小占地和工程量。若在山区、丘陵地带，岗、冲、溪等地形障碍较多，地质条件复杂，是渠线绕岗穿谷沿等高线布置，还是直穿岗谷保证渠线短直，需要比较经济因素后选择合理方案。

3、灌溉渠系的位置应参照行政区划确定，尽可能使各用水单位都有独立的用水渠道，以便管理。同时斗、农渠布置应满足机耕要求。上、下级渠道尽量垂直，斗、农渠的间距要有利于机械耕作。

二、渠道渠线规划步骤

1、查勘。先在小比例尺（一般为1/50000）地形图上初定渠线位置。一般若是地形复杂地区，可以布置几条比较线路，然后进行实地勘探，在查勘过程中，不仅要进行线路比较，还应调查渠道沿线的地形、地质条件，粗估建筑物的类型、数量以及规模，对复杂地段要进行复勘，经多次比较之后，确定一条可行的渠线布置方案。

2、纸上定线。对经过查勘初步确定的渠线，测量带状地形图，比例尺为1/1000-1/5000，等高距为0.5-1m，带状地形图测量的范围从初定渠道中心线向两侧扩展。渠道中心线位置，包括弯道的曲率半径和弧形中心线位置需要在图上准确布置。同时，根据沿线地形和输水流量选择适宜的渠道坡降。平原地区，为使渠道有足够的控制高程。

渠道水位一般高于地面，形成半挖半填渠道；丘陵山区，当渠道沿线地面横向坡度较大时，可按渠道设计水位选择渠道中心线的地面高程。

3、定线测量。通过测量，将带状地形图上渠道中心线放到地面上，沿线打桩，木桩位置和间距是地形变化情况而定，木桩上标注桩号，同时测量各木桩处的地面高程和横向地面高程线，再根据设计的渠道纵横断面确定各桩号处的挖、填深度和开挖线位置。

三、灌溉系统的优化设计

1、灌溉渠系与渠系建筑物规划布置。（1）水源与取水口的选择。选择水源时，除考虑水源的位置尽可能靠近灌区和附近具备便于引水的地形条件外，还应对水源的水量、水质以及水位条件进行分析研究，以便制定利用水源的可行方案。而取水口一般取在河流凹岸中点偏下游处。取水方式也根据水源类型、水位和水量的状况而定。（2）各级渠道和排水沟的布置。干支渠布置形式主要取决于地形条件，一般遵循高水高用，低水低用的原则。而斗、农渠布置一般除了满足灌概渠道规划原则外还要满足下列要求：第一、适应农业生产管理和机械耕作要求；第二、便于配水和灌水，有利于提高灌水工作效率；第三、有利于灌水和耕作的密切配合；第四、土地平整工程量少。斗农渠道和排水沟一般根据地形选择灌排相邻和灌排相间两种方式。在确定渠道布置之后，其斗农渠控制面积也随之确定。在计算灌溉控制面积时，应把土地利用率因素考虑进去。（3）渠系建筑物布置。一般根据需要布置以下五种水工建筑物：引水建筑物（进水闸等）、配水建筑物（分水闸、节制闸等）、交叉建筑物（隧洞、渡槽、倒虹吸等）、衔接建筑物（跌水、陡坡等）、量水建筑物等。

2、计算渠道特征流量。一般将设计流量、最小流量和加大流量统称特征流量。推求设计流量时，首先要确定工作制度，一般干支渠选用续灌方式。选择典型支渠，根据灌区设计灌水模数逐级推求农渠、支渠以及斗渠的设计流量，从而最终确定干渠设计流量。在利用灌水模数推求设计流量时，要注意灌区土地利用率。通常，加大流量为设计流量乘以一个加大系数J。一般用修正灌水模数图上的最小灌水模数和灌溉面积进行计算。灌溉渠系的特征流量确定之后，就可以据此涉及渠道的纵横断面。设计流量是进行水力计算、确定渠道过水断面尺寸的主要依据。最小流量主要用来校核下级渠道的水位控制条件，判断上级渠道输送最小流量时，下级渠道能否引足相应的最小流量。若不满足某条下级渠道的进水要求，就要在该分水口下游设节制闸，雍高水位，满足取水要求。加大流量是确定渠道断面深度和堤顶高程的主要依据。在设计渠道断面时，确定渠道比降尤为重要。适宜的渠道比降再满足设计流量的要求下，还能够保证冲淤平衡。

3、渠道防渗。渠系损失水量的绝大部分都是由于渠道渗漏。渠道渗水量一般占渠首引水量的30%-50%。渠系水量损失不仅降低了渠系水利用系数，浪费了宝贵水资源，而且还会引起地下水位上升，招致农田渍害。为了减少渠道输水损失，提高渠系水利用率，增加灌溉效益，一方面要加强渠系工程配套和维修养护，实行科学配水制度，不断提高灌区管理工作水平；另一方面要采取防渗工程措施，减小渗漏水量。

四、排涝工程的优化设计

1、确定除涝设计标准。除涝设计标准的选定，以中央及地方有关部门颁发的规范、规程为依据。根据国民经济发展的要求、投资、设备、动力、劳力等条件及工程经济效益指标，进行全面权衡，综合分析确定。除涝设计标准一般有三种表达方式：（1）以治理区发生一定重现期的暴雨，作物不受涝为标准。（2）以治理区作物不受涝的保证率为标准。（3）以某一定量暴雨或者涝灾严重的典型年作为排涝设

计标准。

2、布置排水沟道。排水沟的布置，主要包括承泄区和排水出口的选择以及各级排水沟道的布置两部分。布置排水沟遵循以下原则：

（1）各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处，以便能排出整个排水地区的多余水量；（2）尽可能做到高水高排，低水低排，自排为主，抽排为辅；即使排水区全部实行抽排，也应根据地形将其划分为高、中、低等片，以便分片分级抽排，节约排水费用和能源；（3）干沟出口应选在承泄区水位较低和河床稳定的地方；（4）下级沟道的布置应为上级沟道创造良好的排水条件，使之不发生壅水；（5）各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用规划、道路网、林带和行政区划相结合；（6）工程费用小，排水安全及时，便于管理。排水沟还要避开土质差的地带，同时也不给居民区的交通设施带来危害；（7）在有外水入侵的排水区或灌区，应布置截流沟或撇洪沟，将外来地面水和地下水引入排水沟或直接排入承泄区。

结束语

实践证明，加强农田灌溉渠系规划与优化设计，是保障粮食安全，提高农业生产力的需要；是提高农民生活水平，建设社会主义新农村的需要；是优化水资源配置，推动工业生产力发展的需要；是改善生态环境，促进农业可持续发展的需要。

参考文献：

[1]郭元裕.农田水利学[M].北京：中国水利水电出版社，1997：156-167.

[2]覃献基.小型农田水利渠道设计与施工[J].科技风，2012（09）：176-177.