灌溉渠道工程的設計及相關對策

張明生

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

農田水利灌溉渠道工程主要是為農業服務，因此在開展相關的設計建設工作時要從實際出發，根據灌溉需求、農業發展需求以及當地自然環境特征等科學設計渠道工程，確保水利灌溉渠道工程能充分發揮作用。下面結合實際，對農田水利灌溉渠道工程設計問題做具體分析。

1 農田灌溉渠道工程設計原則

1.1 對節水灌溉與充分灌溉之間的關系進行合理優化

在對農田水利灌溉渠道工程進行設計時，要對節水與充分灌溉之間的關系進行合理優化，既要滿足農作物正常生長所需的水量，同時也要提高水資源利用率，減少農田灌溉中的水資源浪費問題。因此，在進行具體的農田灌溉渠道工程設計時，要遵循以下原則：要結合田間農作物的具體種植方式、種類以及田間土地的坡度方向等，對田間渠道進行分級設計，如可以分為1 級、2 級等，以便結合農作物的具體需求進行針對性灌溉，滿足其正常生長需求，提高水資源利用率。注意在對渠道工程進行修筑時，盡量選擇在作物播種、出苗前的時段，以免機械施工對農作物造成損壞；同時還要結合農作物種類，采取不同的渠道工程模式，滿足其差異化的用水需求，如蓄水量大的農作物可以采取雙排渠道模式，蓄水量較少的農作物可以選擇單排方式。此外，盡量不要使用串流、串排的方式，以提高水資源利用率為主，優化資源配置，減少水資源浪費，強化節水農業的高質量發展。

1.2 結合灌溉區地形地貌進行優化設計

灌溉區的地形地貌對農田水利灌溉渠道的功能發揮具有重要的決定性作用。因此，在對農田灌溉渠道工程進行設計前，要對當地的具體地形地貌進行全面勘察，尤其要對當地地質、土壤性質、總降水量等數據進行全方位了解，同時也要對自然災害、社會經濟發展狀況進行調研，掌握基本的信息，從而開展詳細化和專業化的灌溉分析與評價，結合相關規定文件要求，以便對當地水資源開發利用的潛在風險因素進行深度挖掘與分析，并制定科學合理的應對措施。在具體的設計過程中，如果遇到地形、地貌、水文條件差異較大的情況，可以結合實際需求對其進行劃分灌溉，設置不同的灌溉分區，進行針對性灌溉，從而提高水資源利用率，減少浪費，強化農田灌溉質量；在對農田灌溉渠道進行布設時，要結合當地種植面積較大的農作物的習性、種植比例、土壤所需的濕潤深度、地下水補給量等進行分析，以便對渠道進行科學化布局，提高整體灌溉系統的科學性與合理性。

1.3 自流灌溉設計原則

在對農田水利灌溉渠道工程進行設計時，要結合旱季農作物的灌溉需求，盡量做好自流灌溉，也可以提高灌溉效果，優化水資源配置，提高水資源利用率，減少資源浪費，推動當地農業產業的穩定發展。在具體設計時，要注意盡量選擇地勢較高的水源地，對渠道進行優化設置，可以借助地勢的落差，加快水流速度，實現農田的自流動灌溉；在對自流渠道進行設計時，要結合當地的實際情況，優化其抗洪澇的功能作用，例如需要設計相關的排水溝渠，以便在夏天降雨量較多的情況下，可以有效排出農田中多余的水。在具體設計中，要注意把自流渠道與排水溝渠進行分開修建，如部分高海拔地區進行局部灌溉，洼地區進行局部提排；在對不同級別的渠道進行修建時，盡量不要出現彎道問題，確保其整齊、平直，防止受到其他構造物阻斷，有效提升工程施工進度，減少施工費用，保障其穩定安全運行，強化整體灌溉渠道工程的使用效率。

1.4 對干渠、支渠進行合理設計

在對干渠、支渠進行設計時，要結合當地的實際情況，采取針對性的設計方案，以便保證干渠、支渠工程設計和施工與具體的需求相適宜，提高灌溉渠道功能效用的發揮。在對平原灌溉區進行設計時，要對灌溉渠道的抗旱防澇功能進行優化設計，以便在旱季能對農作物進行充足灌溉，在降水較多的季節能有效排澇，保障農作物的正常生長；在對常年降水量較多的灌區，可以結合具體地形進行灌排分開布局，尤其是在對排水渠道進行設計時，要注意避免對河壩以及土壤的沖刷，避免出現嚴重的土壤鹽堿化等問題。

2 農田灌溉渠道工程設計要點與對策

2.1 縱斷面設計

在農田灌溉渠道設計中，渠道縱斷面設計是一項重要內容，縱斷面設計效果直接決定了渠道工程能否正常發揮功能。由于縱斷面設計十分重要，因此在正式設計縱斷面形式之前工作人員需進行實地勘察，查明灌溉區域的地形地勢特征，在此基礎上選擇等高線平行線位置來確定渠道工程縱斷面的走向?？v斷面走向確定后，設計人員還需對工程所在地的土壤性質、降水特點、農業灌溉需求等進行調查分析，在綜合考慮各項因素的基礎上科學設計渠道縱坡位置，同時參考縱斷面中心線來確定各樁點高程、渠道的頂部以及底部。設計渠道頂部高程需要參考借助渠道水位超高值以及水位高程進行。在通過上述計算確定出渠道縱斷面水位高程后，再根據當地具體的灌溉需求準確確定渠道流量，計算U 型槽的縱向坡降等以及空斷面的尺寸，確保渠道縱斷面設計科學合理[1]。

2.2 橫斷面設計

橫斷面設計也是農田灌溉渠道設計中的一個重點，渠道橫斷面的設計一般是結合灌溉工程的覆蓋范圍、當地農業灌溉需求等進行確定。經調查得知，當前我國農田灌溉渠道橫斷面多以矩形斷面或U 型斷面為主。結合實踐經驗可知，農田灌溉水利工程橫斷面的設計效果受多種因素影響，如不淤流速、渠道糙率、邊坡系數等。要想獲得最為理想的設計效果，設計人員就需綜合考慮以上影響因素。另外，農田灌溉渠道工程的橫斷面還會受到當地地形地質的影響，如當渠道工程處于巖石地段時，渠道橫截面就多為矩形；渠道所處位置以及周邊地質為土質時，渠道橫截面多為梯形。但需要注意的是，以上設計原則只適用于大部分情況，并不適合所有工程。因此，在具體的設計活動中還需根據當地的實際土壤性質，合理確定渠道工程的橫斷面形狀，從而保證渠道工程在建成后能充分發揮作用[2]。

2.3 渠道跌水設計

渠道跌水設計效果會影響整個農田灌溉渠道工程的設計質量，因此在具體的設計中工作人員要高度重視渠道跌水設計。具體來說，在進行渠道跌水設計時，工作人員要合理控制跌差，從而減小水阻力，提高灌溉效率。另外，在進行渠道跌水設計時工作人員需認真做好實地考察工作，在全面把握工程特性特點的情況下科學控制跌差，使農田灌溉渠道工程能充分滿足當地的灌溉需求[3]。

2.4 渠道流量設計

農田灌溉渠道流量設計效果也是衡量渠道設計水平的一個重要指標。因此，在開展農田灌溉水渠工程的設計工作時也需高度重視流量設計。具體來說，在計算以及確定水渠最佳流量時，設計人員應先開展實地調研工作，通過調研掌握當地的氣候特征、降雨特點以及地質條件等，在此基礎上結合行業技術規范與實踐經驗合理確定渠道流量，確保渠道工程能充分發揮出作用。在信息化時代，設計人員也可充分利用計算機、大數據、云計算等先進技術手段來構建三維空間，在三維空間中精準計算渠道灌溉輸水損失、田間灌溉水損失等，最終實現對渠道流量的合理設計。

2.5 其他設計要點

在進行農田灌溉渠道工程設計時，需遵循“安全性、經濟性、耐久性”等原則，從當地實際的灌溉需求出發，合理選擇渠道工程材料，延長農田水利工程的使用年限，提高水利工程施工建設的經濟效益、社會效益與生態效益。隨著科學技術的快速發展，更先進、更環保、更優良的水利施工材料開始在市場上涌現，在進行渠道設計時要科學運用先進材料以提高農田灌溉渠道工程設計建設水平，也要根據不同農田規模對渠道的級層進行設計，根據不同情況對不同形式渠道進行設計，確保渠道工程有較高的實用性[4]。

3 農田灌溉渠道工程設計管理措施

3.1 優化渠道工程設計方案

農田灌溉渠道工程是重要的民生工程，在進行農田灌溉渠道工程設計時必須高度樹立質量意識，從當地實際的灌溉需求出發來設計渠道形式、長度、流量等，形成科學合理的設計方案，為工程的施工建設及使用打好基礎。在設計過程中，設計人員要按照“因地制宜”的理念與原則合理選擇渠道位置、渠道橫截面、縱斷面形式等，使渠道工程能充分滿足當地的灌溉需求。另外，由于農田灌溉渠道工程的設計易受環境等因素影響，設計質量較難控制。因此，要嚴格按照國家與行業制定的規范及要求，結合當地實際情況建立設計質量管控機制，對渠道工程的設計過程進行嚴格管理，確保設計方案科學可行。

3.2 引進先進的管理技術

在信息化時代，農田灌溉渠道工程設計環境、設計標準、設計技術等均有了很大變化，傳統的設計管理模式與方法已很難適應當前的管理工作?；诖?，設計人員及相關責任人就要在渠道工程設計管理工作中靈活引進現代化信息技術，構建設計管理系統，對整個設計過程實現信息化管理，具體如在設計農田灌溉渠道工程時，有關人員可對運用智能數據采集裝置以及數據處理軟件對各項設計數據進行收集與處理，并由信息化系統自動生成設計質量報告，讓工程設計人員以及相關管理人員更直觀、更準確地發現渠道設計中的不足，查明設計方案中的缺陷并做出處理，進一步提升渠道工程設計水平。除此之外，也可運用BIM 技術進行虛擬施工，在虛擬施工活動中查找渠道工程設計方案中的問題并進行改進，避免渠道工程在施工建設及使用過程中出現任何質量問題或安全問題[5]。

3.3 加強人員培訓管理

為了使農田灌溉渠道工程能在建成后充分發揮出作用，有關單位還可采取必要的培訓教育與激勵管理措施,提高設計人員的專業技能與責任意識，確保各人員能嚴格按照技術標準與設計規范完成渠道設計工作，優化渠道工程設計效果。

4 結語

農田灌溉渠道工程的設計有較強的專業性，技術難度較高。在開展渠道設計時，要嚴格按照國家與行業的規定與要求，根據當地實際情況合理選擇渠道縱斷面、橫截面形式，科學計算渠道跌水誤差與流量，全面保證渠道工程設計質量。