小型农田水利工程设计中存在的问题分析及注意事项

2014-01-21孙翠英

黑龙江水利科技 2014年6期

关键词：农田水利节水断面

孙翠英

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐830002)

小型农田水利工程设计中存在的问题分析及注意事项

孙翠英

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，乌鲁木齐830002)

小型农田水利工程建设是一项较为复杂且系统的工作。文章从小型农田水利工程的建设现状分析入手，并从渠道防渗设计、高效节水灌溉和排碱渠综合利用3个方面，给出了小型农田水利工程设计中的注意事项。期望通过本文的研究能够对促进我国农业发展有所帮助。

小型农田水利工程;渠道防渗;防渗材料;节水灌溉

1 小型农田水利工程的建设现状分析

自20世纪90年代开始，国家以及新疆维吾尔自治区逐步加大了农田水利工程的建设力度，为推动新疆水利事业的发展创造了良好的条件。由于新疆地处祖国西北边陲，经济条件较为落后，水利投入虽然有所增加，但总量仍是不足，现状灌区仍有较多的小型农田水利基础设施由于建设时间长，设计标准低，工程配套程度低，加之建设质量及管理等多方面的原因，老化破损严重，农业灌溉用水利用系数约为0.43，这一数值较之全国平均水平低很多，小型农田水利工程建设是今后新疆水利事业发展的重要内容之一。

为了有效改善新疆的小型农田水利基础设施条件，以实现提高农业生产力的目标，新疆从2000年开始，将农业节水建设、地下水开发利用、盐碱地治理、低产田改造等内容作为农田水利建设的重点。据有关调查统计数据显示，新疆的灌溉面积现已达到约480万hm2，仅南疆五地州新建的配套机电井就有5 600多眼，膜下滴灌达到133.3万 hm2以上，约有80%的县市实现了末级渠系量水设施，并完成了4 500 km的各级防渗渠道建设，有效促进了新疆的农业发展［1］。

通过近年农田水利工程的建设与运行，新疆在小型农田水利工程技术方面暴露出一些问题，具体体现在以下2个方面:

1)由于小型农田水利工程规模较小，方案比选重视程度不足，多直接采用当地惯用的方式，这很难突出技术方案的优越性，在投入大量人力、财力、物力的同时，并未收到应有的成效。

2)在小型农田水利工程项目设计中，一些计算公式的参数选用缺少依据，设计人员常常采用比较保守的设计理念进行工程设计，创新性严重不足，设计中应用的先进技术措施也相对较少，施工组织设计无法达到方案要求的深度。此外，还存在着部分设计内容没有充分结合当地的实际情况，致使工程定型不准确，造价比较高的问题，造成工程资金使用效率偏低［2］。

针对当前新疆小型农田水利工程基础设施的实际情况，为进一步做好下一步工作，当务之急是要不断提高工程设计的总体水平，改进一些不足之处，并积极采用先进的节水灌溉技术，以此来进一步推动新疆农业发展。

2 小型农田水利工程设计中的注意事项

2.1 渠道防渗设计

2.1.1 设计中应考虑的主要因素

渠道防渗设计是小型农田水利工程建设的重中之重，必须对此予以足够的重视。结合新疆自治区的实际情况，在设计过程中应当充分考虑如下因素:

1)气候条件。这是渠道防渗工程设计与施工必须考虑的因素之一，其不仅对防渗材料的耐久性影响较大，而且也是防冻胀设计中的关键性因素。

2)地形地貌。该因素会对防渗渠道工程的造价有所影响，所以在选择防渗方案时应当充分考虑当地的地形条件［3］。

3)土体性质。基础土壤本身的渗透性是选择防渗措施的关键，通常对于一些基础较好、渠床稳定的地区，可采用混凝土或是砌石等措施进行防渗。而对于含有膨胀性黏土的渠基，则应当以厚压实土料为主，并尽可能采用柔性防渗措施。

4)地下水位。当地下水位高于防渗渠底时，应当在防渗层下部位置处设置排水设施。

5)其它因素。主要包括防渗材料的选择、工程造价、管理养护等。

2.1.2 断面形式选择

常用的防渗渠道断面形式如图1所示。防渗渠道一般可分为明渠和暗渠两大类，前者可选用的断面形式有以下几种:U型断面以及复合型断面;暗渠则可选用圆形断面、正反拱形断面［4］。

图1 防渗渠道常用的断面形式

2.1.3 防渗材料的选用

目前，市面上的防渗材料种类比较繁多，每种材料的防渗效果均不相同。为此，应当结合工程所在地的实际情况，并考虑材料的使用年限，选择最为适合的防渗材料，达到一劳永逸的目的。各种防渗材料的防渗效果及使用年限如表1所示。

2.1.4 渠道防渗设计要点

由于我国南北方存在着明显的差异，所以在渠道防渗设计上也有着一定的区别。

1)新疆地处我国西北部，该地区的特点是水量和降水量都相对较少，防渗设计时应当特别注意渗漏损失问题，故此可尽量采用混凝土或是沥青混凝土等防渗结构，其厚度也应当取最大值，同时还应对伸缩缝进行严格处理［5］。

2)由于北方地区的地势都相对比较平坦，渠道水流的速度比较缓慢，这样很容易形成淤积，所以设计时要重点考虑不淤流速。

3)北方地区的温度较低，渠道容易形成冻害，设计时必须采取相应的抗冻措施，以此来防止渠道破坏。为避免冻胀问题的发生，应当尽可能选用U形渠道。此外，新建的防渗渠道应尽可能设置为南北走向，这样能够降低不均匀冻胀变形的发生几率。

4)由于北方地区的地下水位普遍偏低，加之降水量相对较少，渠道断面和流量较小，所以设计中不需要考虑水位骤降问题。

5)为了进一步提高砌体结构的整体性，可以选用强度等级相对较高的水泥混合砂浆砌筑，并以水泥砂浆进行勾缝，同时要妥善设计砌筑缝，以免裂缝等问题的发生。

表1 各种防渗材料的防渗效果

2.2 高效节水灌溉

大力推广高效以喷、滴灌为主的高效节水灌溉技术，喷、滴灌技术与常规沟畦灌相比，具有显著的节水、增产效益。

2.2.1 滴灌

在对滴灌系统进行布置的过程中，水源的确定是比较重要的环节。可结合工程所在地的情况，将水源选定为水库、江河、池塘或是自机井。通常情况下，只要水质符合滴灌要求的均可以作为水源;在布设管网时，应当遵循节约耕地的原则，将管网布置在少占耕地的位置处，借助输水管网将净化之后的水流泵入到支管、辅管和毛管当中，随后便可以通过灌水器灌入到农作物根部的土层当中。大量的实践表明，采用滴灌技术，不但能够显著节约成本，而且还能起到较好的节水效果，是今后一个时期内的重要发展方向。小型农田水利建设中有条件的地区应充分考虑采用滴灌技术，并根据地形条件，尽可能采用自压灌溉，在工程布置时要多方案比较，充分考虑当地职工管理能力与需要，并考虑下一步全面实施自动化管理的技术需要。

2.2.2 喷灌

喷灌具体是指借助机械设备将压力喷射至低空，经过雾化之后，均匀降落到农作物和地面上。也是一种较好的节水灌溉措施，通常情况下，喷灌系统主要由以下几个部分组成:水源供水工程、田间输水工程、喷灌机械设备。目前，较为常见的喷灌系统有两大类，即机组式和管道式。现阶段，喷灌技术的发展速度较快，应用范围也相对较广，大田、果园、温室大棚均可以应用，同时还可与施肥机组结合使用。喷灌受当地气象条件影响较大，以牧区应用较多，农田主要应用于苜草、小麦等条播密植作物。

2.3 排碱渠综合利用

1)可以按照地势的高低，在农排和支排内间隔一定距离设置水位调节阀，若是不具备建阀条件的地区，可以使用塑料膜、编织袋或是草皮等修筑可调节滚水坝。

2)在农作物进头水后或是农作物生长至果实成熟期时压闸调水，借此来使水位提升至距离土层底约30 cm的高度，然后按照土壤的性状以及土层实际深度，将水位调整至距离地表面65～80 cm的高度。通过提升水位不但能够提高农作物对水肥的利用率，从而减少水肥流失和降低污水排放量，而且还能显著提高农作物的抗旱能力。若是遇到缺水期，可以借助机力对排碱渠水进行二次利用。在实际应用中，需要对如下事项加以注意:由于土壤多数在春季气温较低时容易出现返碱现象，所以在设置排碱渠时应当尽可能降低水位，这样可以充分发挥出其排碱作用，不但有利于降低碱害的发生几率，而且还能促进作物苗期生长。