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浅谈农田水利工程灌溉渠道设计

 摘要:灌溉规划是农田水利工程规划的重要组成部分。农田水利灌溉工程是关系到农业、农村、农民利用的工程,在建设新农村的大背景下,水利部门应该严抓、严管工程的设计工作,以发展农业,建设农村,利惠农民为基本指导方针,设计出科学合理、高效安全的水利灌溉工程。文章对农田水利灌溉工程的设计进行了分析研究,为农田水利灌溉工程的建设提供借鉴。 

  关键词:农田水利;工程灌溉;规划设计 

  中图分类号:S27文献标识码: A 文章编号: 

  1灌溉渠系布置的设计原则 

  1.1 总体规划布置的设计原则 

  在进行灌溉渠系规划时,要把当地的国土整治,水、田、林、路的规划密切结合,同时还要考虑其他用水部门如人畜饮水的需要,全面安排,统筹兼顾,做到科学合理,便于管理,充分利用水土资源,扩大灌溉面积,最大限度地实现经济效益和社会效益的完美结合。其规划布置一般应遵循下述基本原则: 

  (1)充分利用地形条件的原则。灌溉渠道应布置在高处,与其相对应的排水沟道布置在低处,力求自流灌溉、排水,建成灌排分开,各自独立的灌排两套系统。对局部高地或洼地,可分别采取小片提灌(排)等措施处理,不必为了照顾局部而影响全局。同时,在渠道线路布置上要考虑到经济因素,渠线布置尽可能直、顺、整齐,减少交叉建筑物,避免更多良田和民房被占; 

  (2)安全为主的设计原则。渠道工程必须要安全可靠,在渠道布置时尽可能避免深挖方、高填方和难工险段。干渠沿线的地质条件要好,避开风化岩层和节理发育的破碎带以及透水性强的土质地带。沿渠应有合适的排洪、泄洪设施,如溢洪堰、泄水闸等; 

  (3)综合利用的原则。开展多种经营,一水多用,充分利用水土资源。 

  1.2干、支渠布置的设计原则 

  在确定干、支渠的布置方案时,要坚持实事求是的原则,具体问题具体分析,根据实际的地形地貌进行设计。 

  (1)平原型灌区。平源地区大多位于河流的中、下游,由河流冲积而成,地形比较开阔,而且有大片集中的耕地。设计时可以把地理条件与洪、涝、旱、溃、碱等灾情的程度结合起来,进行干、支渠的布置。 

  (2)中积平原型灌区。针对这类地形,在设计时当工程位于在地面水丰富、排水条件较好的地区时,应该采用灌排分开的布置形式。利用灌溉渠道进行灌溉和冲洗压盐,排水沟道则除涝、防溃和防止土壤次生盐碱化。 

  2灌溉渠道设计的主要内容 

  灌溉渠道设计中流量的求解:流量为灌溉渠道设计中的一项重要因素。因此,对灌溉渠道的流量进行准确计算和求解对整个灌溉渠道设计具有重要意义。通过对灌溉渠道设计规范的深入研究以及实践经验的总结,我们可以了解到,灌溉渠道设计中流量的计算主要按照以下公式进行:   

  在公式中,我们假定灌溉渠道设计中的流量为,单位为(),假定渠道输水损失和灌区灌水损失的流量为,单位为(),假定渠道在输送水的过程中的流量损失为,单位与相同,为灌溉渠道设计灌水率,单位为,灌溉渠道所能控制的净灌溉面积为A,单位为。然后我们可以知道,灌溉渠道的设计流量等于未计渠道输水损失、田间灌水损失的流量与输水过程中渠道流量损失之和,即,而则等于灌溉渠道设计的灌水率与灌溉渠道所能够控制的净灌溉面积之和,即。 

  通过对灌溉渠道的渗水损失计算,我们了解到灌溉渠道在实施后,通过对其渗水量的观测,可以求得灌溉渠道所产生的渗水损失。但是,在灌溉渠道的设计阶段,我们通常都是根据实践经验总结出的公式进行该项指标的计算。计算公式如下:灌溉渠道在灌溉过程中所损失的流量=(灌溉渠道每公里灌水的流量损失/1000)×灌溉渠道的总长度,其中灌溉渠道每公里灌水损失流量的单位为(L/(s·km),而灌溉渠道的长度单位为米。 

  然而,在实际应用中,会有很多因素对灌溉渠道的设计产生影响,需要进行相应的调整。例如,如果临时需要扩大灌溉面积,或者遭遇严重干旱时,所设计出的灌溉渠道要能够保证大流量的水能够安全通过,所以,在灌溉渠道的设计过程中,就要对流量的求解进行考虑,并适当的考虑加大流量。根据灌溉渠道的设计经验和规范,加大灌溉渠道的设计流量要以原始流量设计为基础,并以灌区的气候、地质状况为基准,来选取一个适当的流量加大系数,进而保证灌溉渠道的稳定性。 

  此外,灌溉渠道还是连接水源地与灌区的重要枢纽,对能够进入灌溉区域中的水量具有重要影响。所以,我们在保证灌区所需水量能够通过灌溉渠道的同时,还应保证灌溉渠道的运行质量能够有较大程度的提高。一般来说,对灌溉渠道的运行质量进行等级评定所产生的综合指标就是渠系水利用系数与渠道的水利用系数等。因此,在进行灌溉渠道设计时,要充分保证灌溉渠道的施工质量,运用科学、合理的管理方法对灌溉渠道进行管理与利用,提高灌溉渠道的运行水平是保证灌溉渠道能够充分发挥其作用的关键。 

  3灌溉渠道断面的确定 

  灌溉渠道的断面设计可以分为两个部分:即渠道横断面设计与渠道的纵断面设计,但是,无论是那种断面设计,都要以灌溉渠道的设计流量为依据进行,主要目的是为了保证灌溉渠道能够拥有对整个灌溉区的水位的控制权,能够为灌溉渠道提供足够强大的过水能力,并为灌溉渠道的断面结构的稳定性提供保障。在灌溉渠道的横断面设计中,一般都是按照灌溉渠道的设计流量而进行设计的,同时,运用明渠均匀流计算公式来对灌溉渠道进行水力计算,进而得出灌溉渠道的横断面尺寸。 

  在确定灌溉渠道横断面尺寸时,我们要知道,灌溉渠道的设计流量与灌溉渠道中能够过水的断面面积成正比关系,而且,灌溉渠道的设计流量还受到渠道的水力半径与灌溉渠道的纵坡影响。所以,在计算灌溉渠道断面尺寸时,要先进行相关系数的计算,即水力计算,要对计算过程中所能够用到的灌溉渠道的纵坡,渠床糙率以及灌溉渠道断面的宽度与深度之间的比率等相关系数进行拟定,因为,这些计算参数对灌溉渠道是否合理,渠道的行水是否安全以及灌溉渠道的安全施工等都具有重要影响,同时,它们不仅可以保证灌溉渠道设计的合理性,还可以为灌溉渠道的运行管理提供便利,缩短工期,减少渠道的工程量,节约成本,提高经济效益等。所以在进行计算之前,要根据灌溉渠道设计的原则和规范,实践经验等对计算参数进行正确的拟定。 

  此外,对灌溉渠道的纵断面进行设计就是对渠道水位的衔接问题进行设计与解决。所以在进行纵断面设计时,要对灌溉区域的地质条件,地形的差异进行充分的了解,因为渠道纵断面处于不断的变化过程中,灌溉渠道周边的建筑物、分水口等特殊位置的实际状况都会对它造成影响,所以要先对灌溉渠道的实际地理位置进行实际考察,然后再以此为基础对灌溉渠道的纵断面进行科学而合理的设计,为水位的衔接和水流的通顺提供保障。 

  4 渠系建筑物在实际应用中的合理布置 

  在设计灌溉渠道设计中,为了满足对水位与流量的良好控制,对水量的合理分配,灌溉渠道还要布置其它设施,我们称之为渠系建筑物,渠系建筑物的数量和种类多种多样,所以,在灌溉渠道设计的过程中对渠系建筑物也要进行合理的布置,进而优化灌溉渠道的渠线,保证其作用能够充分的发挥出来。要对渠系建筑物进行合理布置和选型,从全局的角度对其进行合理规划,主要从以下四个方面的内容加以考虑: 

  (1)在对渠系建筑物进行布置的时候要满足渠道的输水、排水以及泄水等要求,同时保证灌溉渠道能够安全的运行,并且维修和管理便利,保证灌溉区域内部的交通畅通,不会发生堵塞的现象,以及满足灌溉区域居民生活中对水的需求。 

  (2)渠系建筑物的布置要起到调节水位和流量的作用,同时能够保证水流量的损失能够处于最低水平以及水流的稳定性等。 

  (3)渠系建筑物最好可以采用联合运用,以便对他们能够进行集中管理,不仅可以降低灌溉渠道对渠系建筑物的需求数量,还可以减少渠道的交叉现象的发生,节约成本,降低工程投资。 

  (4)在对渠系建筑物进行布置时,要以灌溉区的地质、地形条件为基础选择施工技术,对它们所处的位置和形式进行合理的选择与安排。此外,在布霞渠系建筑物时要对灌溉区域的材料进行充分的利用,所以,可以采用定型设计的设计方式。 

  注:缺渠道材料选择比较;设计内容过于理论化,无实际内容。    

  参考文献 

  [1]王文娟.对新时期实施节水农业的认识与思考[J].山西水利,2010(09). 

  [2]兰代祥.浅谈农田水利工程中的质量控制及相关管理工作[J].中国新技术新产品,2011(01). 

  [3]李宗亮.基于农田水利工程的建设及管理措施研究[J].科技资讯,2011(05). 

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