水利工程规划设计与农田灌溉技术分析

刘 玲

(甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400)

现代智慧农业的发展离不开水利工程和农田灌溉技术的支撑。水资源的短缺是制约现代农业发展的主要因素，而水利工程建设和农田灌溉技术可以解决此类问题，实现现代农业生产的可持续发展。对此，有什么样的水利建设规划与设计，就产生相应的水利灌溉技术。本文对水利工程设计的标准、取水方式的设计和罐渠布置的原则等方面做了全面的分析，在此基础上提出了农田水利灌溉的模式、存在的问题和解决措施，使水资源满足农田灌溉的需求。

1 农田水利工程的规划与设计分析

1.1 工程设计标准分析

农田灌溉之水主要来自河水、雨水、泉水等地表水源，西北旱寒地区由于干旱少雨、河流较少、地表少水，冬春河水干涸断流，使农田灌溉之水严重缺乏，秋夏河水泛滥成灾，又呈现严重过剩的现象。对此，农田水利工程的规划与设计要充分考虑到西北旱寒地区水资源的实际情况来确定灌溉技术和方式。从理论上分析，能用的水源量和需要的水量是灌溉工程设计的前提，农田灌溉工程设计是否科学合理的衡量指标是灌溉设计保证率(表示符号P)和抗旱天数，其计算方法是提取一段时间的正常灌溉用水量满足的年数再除以总年数所得的百分比。农田灌溉工程设计的主要参考指标是灌溉设计保证率和抗旱天数，此外，农田灌溉工程设计时还要考虑水源持续性和其它各类作物的需求，如果灌溉工程设计保证率P值在80%以上，可满足需水量较大的作物，如果P值较低，可考虑抗旱性较强的作物，其目的是保证作物最大用水量和节约、共享水资源。抗旱天数是以水利灌溉工程供水能力为依据，在持续高温、无雨或严重少雨的极端天气下，能够满足农作物最小需水的天数为标准。对于抗旱天数的确定，要根据当地的干旱程度、作物生长抗旱情况和水资源有效利用率确定，不是主观设计中决定的标准。

1.2 取水方式的设计

水利工程规划与设计中最主要的环节是灌溉取水方式的设计，设计师要结合实际情况对灌溉水源进行科学的设计。目前，灌溉取水方式为自流式灌溉取水和人工灌溉取水，水利工程规划设计应围绕这2种取水方式展开实际的设计，根据地理地质状况，可设计一种灌溉取水方式，或设计2种灌溉取水方式。农田灌溉之水往往来自于河流和湖泊，地下水源成本较高，水源不足，而河流之水在灌溉中广泛运用，可无坝提取河水或者拦坝提取河水。根据灌溉取水的地方和流量不同，将无坝提取河水设计为建闸和不建闸，无坝有闸的设计有助于科学合理的调整河流全年的流量，保护了罐渠设施和农田作物，减少了洪涝灾害的破坏，实现了水利灌溉工程的自我调节。另一方面，有坝取水是在河流上建坝拦截流水，提高水位，增加罐渠数量，保证水资源满足灌溉，从而克服了由于地势、水量等原因导致水位较低不能满足灌溉需求，虽然拦坝建闸投资大，但是万亩良田的灌溉比起投入的资金来说显得更加重要。在拦坝工程的设计中，溢流坝既能够提高河流水位，又能起到泄洪排汛的作用。进水闸的设计能够有效控制灌溉水量、减少泥沙流入、起到既保证灌溉水流正常，又保护农田、交通和房屋免遭侵害的作用。

1.3 灌渠布局的设计原则

罐渠设计规划时须考虑经济和社会效益2个方面，既要充分利用当地资源，也要考虑到农田、山林、水利和交通等工程项目的规划，规划既要考虑当前实际，又要考虑未来的发展。罐渠布局科学合理的设计需要遵循以下原则：一是科学合理利用地理位置实现自流灌溉，在高地修建灌溉渠、底地修建配水渠，减少灌溉用水成本和作物损失，必要时对地势较低、落差明显的区域修建提灌实现灌溉；二是注重安全意识，在修建坝渠过程中尽量避免大规模的动土和深挖方、高填方等工程，以免发生重大事故，尽量避免沿河修建罐渠；三是提高综合利用，高山丘陵耕地由于缺水可开展多种作物种植，采取一水多用的方法，平原地区可采用地表水与地下水结合的方式提高灌溉能力和满足作物对水资源的需求。

2 农田灌溉技术的分析

2.1 灌溉模式分析

随着水资源的短缺，农田灌溉技术的改进是设施农业发展关键环节。设施农业技术就是对水资源的充分利用，其主要包括保墒耕作技术、抗旱栽培技术、覆膜保墒技术、化学药剂抗旱保墒技术和抗旱作物培育选种技术等。目前，罐渠输水是农田灌溉的主要输水方式之一，以前的土渠或者石渠输水使水资源损耗较大，水渠的改造和减少水渠漏水为设施农业发展的第一要务。可采用新型的管道输水技术，即可减少管道占用土地的空间，提高耕地的利用率，还可以减少水资源在输送过程中因蒸发、渗漏、水草吸收等导致的水量损失。此外，根据土壤、季节、作物、水资源状况等实施喷灌、滴灌、引灌和低压管道输水等不同方式的农田节水灌溉技术，既能满足作物的用水需求，又提高水资源的利用率。

2.2 农田水利灌溉中存在的问题

目前，我国的农田水利工程建设取得巨大的发展，在自然条件允许的地区已经完成了节水农业灌溉基本设施，黄河中下游、长江中下游、淮河流域等水资源比较丰富的地区已经实现了农业生产智慧化建设。但是，西北地区的农田水利灌溉工程建设困难重重，问题诸多：首先，存在农民对节水农业建设认识性不足的问题，传统农耕思想依然深厚，而且水利部门对农田灌溉的新技术和新设备的推广普及力度不够，甚至仅限于工程示范。其次，农田水利灌溉工程资金投入不足导致灌溉设施建设和维护难以持续，使水利灌溉工程建设滞后，设施的使用寿命缩短，必然影响节水农业和智慧农农业的建设与发展。最后，农田水利灌溉技术推广规划缺乏科学合理性，导致农业灌溉工程不能正常发挥效益。农田灌溉区域经常出现罐渠经营权和所有权关系混乱的现象，导致管理权责不清、公共资源私用、设施无人维修的情况，这为农田水利灌溉技术在农村广泛的普及增加了阻力。

2.3 农田节水灌溉的改善措施

设施农业发展中的农业节水灌溉保证了作物需求的水量，也保证了栽培技术和灌溉技术的优化发展。农作物中有需水量较大的作物，有抗旱能力较强的作物，所以灌溉技术的改进应该根据本地普遍作物的用水量和气候条件实施改造措施。农田水利灌溉技术的革新需要重新规划，设计一套行之有效的节水农业灌溉体系，这个体系必须结合设施农业的发展方向，调整农业种植结构，培育和种植抗旱能力较强、经济效益较好的作物，科学合理的开展退耕还林，保持水土流失，增加需水量少、根系发达的树种、畜草和经济作物的栽种。农田节水灌溉技术的革新与推广要因地制宜，根据不同的作物和水土选择节水灌溉技术，例如对于中低产田可实施滴灌技术或喷灌技术来满足作物的需水量，而对于盐碱地可实施大水浇灌的方式冲掉土壤中过多的盐分，改良土壤的盐碱性，达到作物生长的环境。红色土壤地区通过灌溉改善土壤所含的元素成分，补充营养成分，确保作物的产量。

3 结语

农业是人类生存和发展的基础性产业，自古以来，通过品种改良、农田灌溉和耕作改进等方式提高粮食产量，满足人类生存的需求。随着水资源的短缺和农田灌溉技术的发展，农业节水灌溉要根据实际要求选择灌溉技术，保证农作物的用水量。本文对设施农业发展中的水利工程规划与设计进行了分析，将水利工程规划与灌溉技术相结合，进一步增强水利工程服务于现代设施农业的效果，推动科技智慧农业的快速发展。