(工程设计论文)中小型农田水利灌溉工程设计浅析

【工程设计论文】中小型农田水利灌溉工程设计浅析摘要：农业是我们国家国民经济发展的基石，是维系社会稳定和谐的关键。长期以来我们国家农业发展面临缺地少水的问题，严重制约了我们国家农业的可持续发展，需要通过农田水利灌溉工程的设计与优化来确保农业的可持续发展。基于此，笔者重点研究了中小型农田水利灌溉工程设计和节水技术，围绕农田水利灌溉节水标准、农田水利灌溉工程设计原则等展开分析，深切进入探究了农田水利灌溉工程设计路径以及节水技术的实际应用，仅供参考。关键词：农田；水利灌溉；工程设计；节水技术我们国家是农业大国，地域辽阔，资源丰富，但在过去很长一段时间为了经济的快速发展，主要以生态效益换经济效益，粗放型经济增长模式下资源损耗严重，包括水资源在内的诸多不可再生资源发生危机。农业灌溉历来是水资源应用的重点方向，农业灌溉节水技术是实现节约水资源的重要抓手。国内以中小型农田水利灌溉为主，加强这些农田水利灌溉的节水设计并全面应用，能够在短时间内普及节水技术，取得良好的节水效果。基于此，本文分析了中小型农田水利灌溉工程的设计以及节水技术，希望可以为国内农田灌溉节水工程的理论研究与实践提供参考。1农田水利灌溉节水标准农田水利灌溉工程的节水要求，需要在知足农作物正常生长的前提下尽可能地减少对水资源的应用。围绕这一要求，设定农田水利灌溉节约水资源工程的标准。1〕知足水利节水设计保证率。该指标指的是单位农田水利工程在运行期间，农田用水需求能够知足的年份占总年份的一定百分比，通常将这个百分比设置为80%，也就是说需要单位农田的水利灌溉工程在存续期间要保障该农田百年内有80年的时间可以确保该农田的用水需求，而剩下20年可能因气候或者其他不可抗力因素导致农田水利灌溉工程无法知足农田的足量用水需求。基于这一要求，需要农田水利灌溉设计人员与施工方综合考量农田水利过程的设计模式、设计内容，也要关注工程所在地水的来源以及农田内种植物对水的需求等[1]。对标不同地区的农田水资源储备程度，农田水利灌溉工程的水利节水设计保证率的标准也不同，对比较干旱的农田，该值范围在50%～80%之间即可，而若在水资源储备较丰富的农田，该值范围要保证在70%～90%之间。2〕挨过旱季的天数。该指标指的是在单位农田面临连续无雨的干旱期，只凭借农田水利灌溉工程，以及周边地区水库、水塘等的供应，能保障农田灌溉需求的天数。假定单位农田通过水利设备以及储备的水资源能够知足农田灌溉需求80天的用量，便要求农田水利灌溉工程以挨过旱季80天为标准进行节水工程的设计，确保单位农田灌溉不断档[2]。2农田水利灌溉工程设计原则1〕因地制宜原则。即结合农田所处地势、所在位置有针对性地规划农田水利灌溉工程，一般会选择在高处设置灌溉渠道，并将排水沟设置在低处，便于灌溉和排污两条线并线工作[3]。此外，灌溉与排水系统需要分开建设，且避免使农田灌溉系统影响周边居民的日常生活。2〕安全原则。即建设农田水利灌溉工程需要择易设计、择优施工，避开施工难度较大的区域，综合权衡风险和收益。不能将农田水利灌溉工程布置在山丘地形，一方面是降低施工难度，另一方面是避免塌方，降低洪水影响风险。农田水利灌溉工程周边要设置防洪基础设施，确保人工建设的灌溉渠道能够平稳作业。3〕保障原则。农田水利灌溉工程的建设要以当地储备水资源为基础，充分发挥水库、水塘的作用，确保多方资源与工程的融合，为地区农田灌溉提供充分保障。3农田水利灌溉工程设计3.1明确工程产权通常中小型农田水利灌溉工程由建设向管理的移交过程为工程竣工后办理手续，待专业单位对已竣工的水利工程按照既定标准验收合格后，施工方将农田水利灌溉工程带管理权与使用权同时交付给当地的水务局[4]。针对已竣工并投产使用的农田水利灌溉工程覆盖范围，使用主体需同水利局签订协议并领取一定数量的水利工程交付使用卡，由此实现水利灌溉工程的管理权下放，交到有实际需求的村委会。通过这样的流程，新建的农田灌溉水利工程便可以正式且连续地发挥其价值。3.2保障管护权责农田水利灌溉工程持续运营期间，需明确各方利益主体、监督主体对水利灌溉工程的管护权责。利益相关主体建立用水协会，基于水利工程的灌溉需求，制定长期与短期相结合的灌溉管理工作规划。以村为单位建立管护小组，推选组长，负责全权监督、管理农田水利灌溉工程的管护工作开展，确保责任到人。3.3执行管护制度要持续关注中小型农田水利灌溉工程的管护工作，国内许多地区的水利工程便是由于管护工作开展不到位，大大缩短了水利灌溉工程的使用寿命，不利于充分发挥水利灌溉工程的经济和社会效益。水利灌溉工程管护制度的确立，要求村干部共同参与，便于日后管护工作的执行，也能确保与农田灌溉、工程维护、水量监测等相关工作的有序开展[5]。具体而言，应由水利灌溉工程覆盖的村镇对应的管护会长、井长等共同参与水利灌溉工程的管护工作，定期组织工作会议，就不同部门、个体在工作开展过程中发现的问题拿出来讨论，明确基层人员的管护权责。3.4农田灌溉制度为切实实现农田灌溉对水资源的合理利用，应当在水利灌溉工程设计阶段便确定管理制度，搭建智能化的监控设备，实施反馈水源信息至管辖区的水务局，设定预警指标，保障合理用水、精准灌溉，并与奖惩措施绑定，激发工作人员的积极性，减少浪费水资源的行为，提升农田水利灌溉工程对水资源的利用效率[6]。3.5基层服务管理为确保农田水利灌溉工程发挥应有效用，保障中小型农田水利灌溉工程的经济价值与生态价值，让更多的利益相关主体知晓如何正确使用水利灌溉工程，实现节约用水与保障农作物生长的双赢，需要积极开展高效、科学的基层服务管理工作。立意长远，针对基层服务的各个环节设定专门的组织机构、工作流程以及工作目标等，例如设置基层水利服务中心服务基层大众，解答问题[7]；又如设置监督管理小组，保障农田水利灌溉工程的平稳运营，持续发挥其经济与生态价值。明确基层服务管理的引导者为辖区内的水务局，通过科学的工作规划与组织设计，使基层中小型农田水利灌溉工作有条不紊地开展。确保水资源管理、工程维护以及节水技术的应用等工作能同步开展、并线前进，确保节水技术能够服务于民、服务环境。4节水技术的具体应用4.1低压管道技术低压管道输出工程是一种比较常见的农田水利灌溉节水技术，其应用方法为将管道系统同天然水源连接，通过低压系统将天然水源导向农田灌溉[8]。对比传统的水渠灌溉模式，低压管道技术的优势在于通过管道的应用，大幅降低了水在传输过程中因蒸发、渗漏而导致的水资源浪费，提升资源利用率。以具体实例为证，应用低压管道工程为玉米田灌溉，单位时间内对比传统的水渠灌溉模式能节水13%，玉米田的产量也可平均增收20%。此外，应用低压管道技术建立的农田灌溉系统，还能有效地节约地上空间，提升土地资源利用效率，且该节水技术的应用更加稳定、高效。低压管道技术在全国多个地区广泛试点，取得了一定成效，相信在不远的将来，该技术将被推广至全国各地，以该技术为核心建立中小型农田灌溉节水工程将会创造巨大的社会效益、生态效益以及经济效益。4.2喷灌技术喷灌技术也是一种比较常见的农田水利灌溉工程应用的节水技术，该技术的应用能有效提升灌溉效率及资源利用率。该技术的出现，极大地变革了传统农田引水漫灌的种植方式。喷灌技术顾名思义，是应用专业的设备传输水源并在农田上方喷洒而下，其情其景类似于雨滴自然灌溉。通过喷灌设备喷灌出的水滴为细小的水珠，确保能够渗透入农田农作物的深处，保障农田农作物能够均衡吸收水分，保障农作物生长。若某地区地下水使用超支，避免地下水资源枯竭，可权衡采用该节水技术建设中小型农田灌溉工程，在合理的财政预算范围内优化工程方案，在保障节水灌溉效果的前提下减少成本支出。以小麦田地的灌溉为例，若采用喷灌技术保障农业生产，对比传统的农田漫灌作业方式，小麦年产增收在15%以上，节水量十分显著，节水高达40%，并在一定程度上提升了耕地面积的利用效率[9]。对比本小节的喷灌技术与前面提到的低压管道技术可知，应用喷灌技术建立的农田水利灌溉工程节水效果更加出众，但成本也更加高昂，因此适宜在严重缺少地下水的地区应用该技术建设农田灌溉工程，在一般缺水的地区应用低压管道技术或者其他节水技术。喷灌技术的应用需要地方水务局以及其他相关部门综合权衡生态价值、社会价值以及经济价值后，酌情使用。4.3微灌技术微灌技术在全国多个地区得到较多农户的响应与支持，应用微灌技术建立的中小型农田灌溉工程也在实践工作中取得了一系列优异成果。该技术的特征为应用专业设备将有压水传输的农田，相比传统的节水技术，微灌技术以专业设备定向将水滴输入到农作物的根部，其对水资源的应用效率更高。微灌技术的应用方式包括滴灌、微喷等多种方式，基于微灌技术的特有技术优势，以微灌技术为核心的中小型农田灌溉工程在农业节水与粮食增产等各方面均取得了显著成效，值得在全国范围内进行普及，有效提升资源利用效率。微灌技术应用需要以专业微灌设备为基础，对比喷灌技术的设备和技术要求更高，微灌水利工程成本巨大，因此即便该技术对水资源利用效率更高，从长远来看也能为地区农业发展带来显著优势，然而其居高不下的成本在当前阶段的推广依然存在诸多难题。基于各方面的考量，微灌技术在全国范围内尚未真正意义上的大范围推广，应用于的种植物也并非人们日常饮食的粮食，而是多用于一些名贵中药、花卉的种植灌溉[10]。应用该节水技术一方面能有效节约用水，提升水资源利用率，另一方面也有利于确保对灌溉物的精细化种植和管理，避免传统漫灌方式破坏名贵种植物的生态环境，有效提升名贵种植物的存活率，提升农户经济效益。因此微灌技术的应用，需要综合考量多方利益，基于自身的发展需求和地方财政预算，酬情进行选择。4.4渠道防渗技术除了节水技术的应用，还应全面梳理传统水利灌溉工程运营过程中造成资源浪费的主要因素，其中很重要的一点便是渠道渗漏，由此引发水资源的浪费。应用于中小型农田的水利工程，广泛分布于一些乡村基层，这些地区基建水平落后，缺少对中小型农田水利工程的保护措施，由内因和外力作用综合导致水利工程渠道出现不同程度的损坏，由此导致灌溉用水在传输过程中不断渗漏，造成水资源的严重浪费，也不利于提升单位农田的年产量，导致经济效益与生态效益的损失。为确保农田水利工程运营的稳定与安全，以多样化节水技术为基础建设的农田水利灌溉工程需要合理应用渠道防渗节水技术，除了主动节水，也要确保水源在传输过程中的损耗降低。具体渠道防渗工程的实施，需要重点强化渠底与渠墙的防渗设计。要定期处理渠道底部淤泥，因为渠道底部淤泥会大量占据输水空间，若输水空间不足，则会导致传输中的水源溢出，由此造成水资源的浪费。国内主要应用的节水策略便是对水利灌溉工程输水渠道的防渗漏处理