农田水利学排水灌溉论文

农田水利学排水灌溉论文

灌区水生态文明建设思考论文

灌区是指有可靠水源，输水系统和排水系统都相应比较完善的灌溉面积，它不仅充分利用了天然的光，热，土壤资源，还有人工安排的作物种植，在这里，作物有最利于生长的环境，是一个理想的粮食产区。自从党的十八大提出，大力提倡生态文明建设，灌区也一直在向着这个目标前进。但是，当前灌区存在一些生态与环境问题，本文结合多方经验，指出这些问题所在并且提供了一些解决措施，希望为灌区水生态文明建设提供帮助。

1灌区在我国国民经济发展中的重要作用

因为灌区有着作物生长的理想环境，阳光充足，水源便利，所以植株成活率和粮食的产出率都特别高。众所周知，中国作为一个农业大国，要用占世界百分之七的土地养活占世界百分之二十的人口，对粮食的需求很大。而且，从古至今，农业就是中国国民经济的基础。所以，国家着手于建立各种规模的灌区，以此来提高我国粮食产量。据统计，灌区已经以占全国耕地百分之四十的面积生产了占全国总产量百分之七十五的粮食和占比百分之九十五的经济作物。所以灌区在推进我国国民经济发展和保障民生中占有重要地位。

2生态型灌区模式

2．1定义

生态文明是人与自然，社会和谐发展的一种状态，建设生态文明是为了追求和谐共生，可持续发展以及良性循环。灌区是一个比较理想的生态系统，建设生态型灌区是指我们在追求粮食产量的同时还要追求人与自然和谐相处，把资源利用和资源保护达成协调，把现代科学技术成果和传统农业的有效经验结合，形成经济，生态，社会的效益统一。

2．2基本特点

生态型灌区可以概括为三个特点:现代性，协调性，发展性。现代性是指生态型灌区注重利用现代科技来提高灌区生态环境，提高耕作效率，增加粮食产量，完善生态系统，实现科技兴农。协调性是指生态型灌区要实现人，自然，社会的.和谐发展。既要提高粮食产量，又要节约人力，物力资源，使保护环境和社会经济协调发展。发展性是指随着社会的发展，生态文明的含义也一直在演化，逐渐丰富，被赋予新的含义，所以生态型灌区的定位和标准也不是一层不变的，会一直与时俱进的。

2．3实质

生态型灌区所要达到的状态是人与自然和谐相处，各种资源之间可以有效循环，协调配合，同时达到节能减排。灌区水生态文明建设要做到，实现节水节能的优化技术，以及污水废水的过滤再用，形成对水资源的高效利用。其次还要实现水保护与治理，水文化与人文景观，建立一个完善的灌区水生态文明系统。

3我国灌区水生态文明建设目前存在的生态与环境问题

3．1灌溉水利用率低下，可供水量减少

由于输水系统和引水系统基础设施的不完善，灌溉水利用率低下，我们所提供的用水量是需水量的数倍，严重造成了水资源的浪费。现在全球水资源紧缺已经是一个越来越严重的问题，可以引到灌区用作灌溉水的本来就少，加之灌溉水利用率如此低下，所以可供水量就随之减少了。

3．2生物多样性破坏，生态链失衡

因为灌区农作物居多，需要进行防水防洪等应急处理，所以采用混凝土，石灰等硬化材料进行修建堤坝，这样的工程导致靠近修建部分以及周围的土地变质，产生了硬化现象，无法进行植被种植。这样不仅减少了灌区可利用面积，而且这部分土地的质量也会影响周围植被的生长状况，所以破坏了生物多样性，导致了生态链失衡。

3．3污染物过量排放，灌区水体污染

灌区污染物的来源主要有两大方面:灌区农作物经常需要施肥，这些化肥通过施肥工具，或者残留在作物表面未被吸收，进而进入河流，引起灌区水体污染。另外一个严重的就是，在灌区附近有工厂，工厂排放的污水途径灌区水的输水和排水处，过量的废水废气则造成了灌区水体的严重化学污染。

3．4不合理的灌溉模式引起灌区土壤质量退化，生产力降低

不合理的灌溉模式有很多，比如灌溉采用的水是地表水而不是地下水，这样的话，地下水的供给量多于使用量就会导致地下水的水位持续上升。而土壤中的地下水的水分会被蒸发，但是水中的盐分却留在了土壤中，并且不断聚集，长此以往土壤中的盐分就会过高，从而导致土壤碱化，生产力降低。

4解决灌区水生态文明建设采取的技术措施

4．1推广节水灌溉技术，提高水资源利用效率

水资源是有限的，适合人类饮用、作物生长的淡水资源更是少的可怜，我们的生活片刻也不能离水，而为了避免“最后一滴水是人类的眼泪”这样的窘境，我们必须充分利用水资源，不浪费任何一滴水。从农业生产上来说我们要采用哲学上“系统优化”的方法原理，优化农业生产系统，第一，我们应该改变过去那种简单粗暴的灌溉方式，利用现代的科学技术，采用节水灌溉技术，如喷灌，微灌等;第二，我们要防止田地里水的下渗，对于这一点可以采用工程手段解决，塑料膜防渗等。推广节水灌溉技术，不仅可以提高水资源的利用效率，还可以节省农业生产的成本，提高产量，并推进农业生产的现代化建设。

4．2防治农田非点源污染

非点源污染是农业生产中的一个非常棘手的问题，比之点源污染，它更加难以防范，不可捉摸，但实践出真知，在长久的实践过程中，我们还是找出了防治非点源污染的办法。第一，我们需要合理安排耕作制度，科学使用化肥农药，控制化肥农药使用量，减少化肥农药对土地和水源造成污染的机会;第二，发挥湿地生态净化的作用。4．3合理使用农药，化肥农药和化肥是把双刃剑，一方面，它们的出现是为了铲除害虫，增加产量，可以说它们提高了农业生产的效率与质量，另一方面，化肥会严重影响土壤成分，污染土地，使土壤出现板结的状况，农药又可以通过水循环等途径在人畜体内积累，危急人类的健康，更有甚者会致人死亡。正是因为化肥农药的弊端而使绿色食品被卖出了“天价”但不可否认的是化肥农药确实对农业生产有巨大的帮助，因此，我们应该合理使用化肥农药，如使用高效低毒的激素类农药，在农业专家的指导下合理使用化肥等。

5结语

对灌区水生态的维护，从小的方面来说，是关系到灌区人民的利益，从大的方面来说，灌区作为国家的重要粮食基地，这也符合国家的利益。因此，对灌区水生态的保护，不止是国家应该考虑的事，也应该是所有的中国人民的责任，我们每一个人都应该为灌区水生态文明建设贡献自己的力量。

参考文献:

［1］程文辉．对灌区水生态文明建设的思考［J］．中国水利，2013(06)．

［2］冯璐璐．永舒榆灌区水生态文明建设水平评价研究［J］．黑龙江水利，2016(09)．

［3］王瑞斌．推进宁夏引黄灌区水生态文明建设的思考［C］．中国水利学会2013学术年会论文集———S1水资源与水生态，2013．

农田灌溉与排水工程之间有怎样的关系

在古代的水利工程多用于农业，现代水利工程用途就比较多了，排水工程多用于城市排污、隐蔽工程排水、排涝等，农田灌溉是把水输送到农田作业，非要说相同点那就是都要用到输水排水设备，例如水泵水带之类，如果你要问这个禹泽水带可以帮助你，希望对你有帮助。

宁夏平原灌溉渠和排水渠对当地环境的作用

农田的排水沟渠是农田水利发展的过程中重要的基础设施，主要的作用就是将农田中过多的水分全部的排出农田，这样农田就不会由于水分过多，农作物在生长的过程中出现烂根的情况[1]。农业排水沟渠能够使农业排水流入河流及湖泊当中，沟渠中生长着许多适用于该环境的水生植物，其中包括蒲草以及芦苇等其他水生植物，当发生暴雨时，能够起到阻滞地表径流和蓄持降水的作用。
排水沟渠系统中的各个沟渠相互独立，各个沟渠能够对整个区域的降水起到蓄持的作用，能够使农田排水起到交汇的作用，同时还能降低农田淹没的数量，以及减少洪水所造成的不良影响。同样，渠道还能够对农田灌溉起到水源的作用，在干旱少雨季节能够补充农田灌溉所需用水。沟渠还能够调控地表水和地下水位，其主要利用其输水功能直接影响水位，并且还可以通过外界的渗透和排泄间接的补充水位。研究还表明，控制水位能够对农田的水文和水环境产生重要的影响，能够有效的降低农田排水中的氮和磷养分的输出，同时能够改善排水水质，同时可以认为的提高地下水位，使土壤中的水份得到充分利用。目前国内外对沟渠水文的作用研究并不完善，导致湿地以及农田的保护和管理工作难以展开。
沟渠生态系统与农田生态系统联系较为密切，现阶段国内外对农田排水沟渠在保证农田生态系统的多样性作用研究相对较少，二者之间的关系及影响原理较为模糊，加强沟渠与农田生态系统安全需要进行更深刻的研究，进而为保持农田生态系统的稳定性和粮食的安全性提供保障。
《中华人们共和国环境保护法》第三十三条：各级人民政府应当加强对农业环境的保护，促进农业环境保护新技术的使用，加强对农业污染源的监测预警，统筹有关部门采取措施，防治土壤污染和土地沙化、盐渍化、贫瘠化、石漠化、地面沉降以及防治植被破坏、水土流失、水体富营养化、水源枯竭、种源灭绝等生态失调现象，推广植物病虫害的综合防治。
县级、乡级人民政府应当提高农村环境保护公共服务水平，推动农村环境综合整治。

灌溉与排水工程

(一)水源工程

1.水源工程方案

从项目区的水资源储存状况和当地的种植、灌溉习惯看，项目区农田供水主要由山平塘、蓄水池等工程解决。

2.蓄水池设计

项目区规划新建蓄水池27口，其中容积为100立方米的蓄水池23口，主要用作灌溉；容积为200立方米的蓄水池4口，主要用作蓄水。大部分蓄水池主要靠天然降水蓄水，小部分蓄水池从项目区外的小溪取水，下面仅以100立方米蓄水池为例说明设计。

根据《雨水积蓄利用工程技术规范》(SL267—2001)、《水土保持综合治理技术规范》(GBT16453—2008)、《四川省坡改梯工程建设技术规范》及《节水灌溉技术规范》(SL207—98)，结合项目区实际情况，拦蓄坡面径流，自然蓄水，按p＝80%保证率、五级建筑物设计，集流面积确定按下式进行计算：

灾害损毁土地复垦

式中：w——年供水量，立方米；

Si——第i种材料的集流面积，平方米；

pp——保证率为p时的年降雨量，毫米(p＝80%，pp＝1356毫米)；

Ki——第i种材料的年集流效率(0.45)；

n——材料种类数。

蓄水池容积公式：

灾害损毁土地复垦

式中：V——蓄水容积，立方米；

w——全年供水量，立方米；

α——蓄水池工程蒸发，渗漏损失系数，取0.05～0.1，本次取0.1；

k——容积系数，半干旱地区，人畜饮用工程取0.8～0.9，灌溉供水工程可取0.6～0.9；湿润、半湿润地区可取0.24～0.4，本次取0.3。水池超高值按0.3米计算。

根据上述公式，蓄水池直径设计为7.5米，深为2.7米，有效容积为100立方米的圆形蓄水池汇流面积为491.64平方米。

同样根据上述公式计算容积为200立方米的蓄水池，汇水面积为983.28立方米，设计直径为8米，深4.3米。

根据上述计算成果，选择汇流相对集中的地方布置蓄水池，避开填方或易滑坡地段，并配置引水渠、排水沟、沉沙凼。

根据农业生产要求和蓄水池功能设置，蓄水池修建在有良好汇流面的坡面。蓄水池采用圆形结构，容积为100立方米，直径7.5米，高2.7米。池壁用M10水泥砂浆砌标准砖，池底用C20砼现浇。在池顶布置砖砌防护栏板，并设置警示牌，在水池侧布置引水渠和沉沙凼，用来聚集坡面汇流和沉沙，引水渠和排水沟合计长50米，渠底用C20 现浇混凝土，两侧墙用浆砌标准砖，内墙和池底用M10水泥砂浆抹面；沉沙凼容积1.0立方米，用M10水泥砂浆砌标准砖，共修建引水渠长1.35千米(该区为丘陵地区，在设计蓄水池的汇流面积时采用山坡单面汇水，引水渠能满足491.64平方米的蓄水面积)，修建沉沙凼27 口。在水池的下方布置排水沟，用来排泄暴雨。

(二)灌溉渠

按《土地开发整理项目规划设计规范》(TD/T1012—2000)规定灌溉方法采用地面灌溉，干旱地区或水资源紧缺地区以种植旱作物为主的，灌溉设计保证率取50%～75%。根据项目区实际情况及当地水利建设实践经验，确定灌溉设计保证率为75%。

(1)断面形式选择。经现场调查，当地灌溉斗渠习惯上多采用梯形石渠，考虑施工方便，同时结合可研设计和当地群众的意见，经过比选，新建农渠断面设计为梯形石渠，项目区需要整治的农渠也按梯形石渠考虑。

(2)横断面设计。灌溉渠道中的水流可以认为是明渠均匀流，按照明渠均匀流公式推算渠道断面。灌溉渠水流量控制在0.3～0.5米3/秒；根据《灌溉与排水工程设计规范》，灌溉渠水流流速应小于防渗衬砌渠道允许的不冲流速2米/秒，同时也应满足小型灌溉渠道流速不小于0.3～0.4米/秒的要求。

过水流量计算采用明渠均匀流公式：

灾害损毁土地复垦

式中：Q——设计流量，米3/秒；

A——过水断面面积，平方米；

R——水力半径(米)，R＝A/x，x为湿周；

i——渠底比降，具体布置结合地形；

C——谢才系数，采用公式 进行计算，其中n为沟床糙率，浆砌料石取0.020，混凝土渠取0.014～0.017。

渠道的渠底比降可按下式计算：

V＝n-1·R2/3·i1/2(10-14)

梯形断面的水力要素计算采用下列公式：

A＝(b＋m·h)h (10-15)

灾害损毁土地复垦

灾害损毁土地复垦

式中：x——湿周，米；b——底宽，米；m——边坡系数；h——水深，米。

表10-9 溉渠道水力要素表

项目区规划灌溉渠水利要素见表10-9，按照水力最佳断面的要求，对于项目区规划的30厘米宽的渠，水深25厘米，超高设计按1.30～1.50 倍流量来计算，渠道断面设计为30厘米×30厘米，坡比按1：0.2设计，设计流量为0.06＞0.04，满足要求。

(3)纵断面设计。为了保证渠道所控制的灌溉面积都能进行自流灌溉，各级渠道在分水点处都具有足够的水位高程。各分水口的水位控制高程，是根据灌溉土地的地面高程加上渠道沿程水头损失以及渠水通过各种水工建筑物的局部水头损失，计算公式为：

B分＝A0＋h＋∑l·i＋∑Φ (10-18)

式中：B分——表示分水口要求的控制水位；

A0——渠道灌溉范围内的地面参考点的高程，米；

h——所选参考点与该处末级固定渠道水面的高差，取0.1米；

l——各级渠道的长度；

i——各级渠道的比降；

Φ——水流通过渠系建筑物的水头损失。

根据式(10-18)验算各种渠道纵断面均满足要求。

(4)渠道衬砌形式。渠道衬砌形式在水利工程中占有十分重要的地位，它决定着工程的投资、效益、使用时间与管理费用。

渠道衬砌形式的选择一般应考虑以下原则：①设计应力求经济上合理，技术上可行；②工程施工做到不影响正常灌溉，施工方便，质量易控可行；③运行管理方便，使用期较长；④尽量采用地方材料。

根据项目区的自然与地理情况，结合目前当地渠道衬砌普遍采用的形式，对规划设计中的渠道采用浆砌卵石衬砌。

浆砌卵石衬砌的(底板为混凝土)主要优点为：①浆砌卵石衬砌的渠道抗冻和抗冲性能好，稳定性好，耐久性较强；②浆砌卵石施工简便，质量易控制；③衬砌所用卵石可以就地取材，价钱便宜；④该衬砌方案为当地普遍采用的形式。

根据需要，需在项目区整治灌溉渠990.00米，新建灌溉渠562.00米。

(三)截流沟

该项目截流沟主要布置在海拔高度相差较大的山坡底部，保护农田、村镇和其他设施免受洪水侵袭。项目区规划整治截流沟4条，共长950米。截流沟的断面要根据该区汇水面积及该区3小时或6小时最大降雨量进行计算，当排水地块集雨面积很小且无明显溪沟时，可采用坡面汇流法计算设计洪水，因地震区域多为山区，可采用简化方法计算洪峰流量：

采用公式(7-1)到公式(7-4)计算流速，如流速不致引起冲刷或淤积，则校核该断面能否达到设计要求的输水能力。如果流速偏大或偏小，则应改变断面规格，另行计算，直至计算流量与沟道设计流量一致时即可。如截流沟较长时，由于各沟段承接来水量不同，相应可采取不同的过水断面。

采用明渠均匀流确定截流沟断面，截流沟流水方向根据纵向排水沟的位置确定，条件允许时最好是分段双向流水，以减轻截流沟雍水现象发生，同时可适当减小截流沟断面。截流沟纵比降主要是根据地形确定的，同时尽量降低土石方开挖量，一般控制在1/800～1/1500。截流沟采用浆砌块石，石料特别充足的地区可以浆砌条石，沟壁厚度不小于30厘米，沟底采用浆砌块石，或浆砌条石(条石横向放置)，如石料缺少地区可以用C20 砼，但施工时最好设置横向沟痕，以降低流速，底板两侧应超出沟壁外壁10～20厘米，满足其使用寿命。

规划的截流沟设计为梯形，因项目区石料较充足，采取浆砌块石砌筑，不冲流速查表取3.0米/秒，不淤流速查表取0.4米/秒，糙率查表取0.025，纵比降设计为1/1000。根据甘溪水文站陈家坝水文观测点2008年9月23日，全天降雨量为255.5毫米，1小时降雨达10.64毫米，从现场观察，估算得出大竹村2组、3组坡面汇水面积不足1.0平方千米，按1.0平方千米计算。经过反复计算，底部宽180厘米，两侧墙体高200厘米，墙壁厚50厘米，坡比按1：0.3设计，底部与两侧墙体都采用浆砌块石，其中超高设计70厘米。过水断面面积2.847 平方米，设计水深1.3米，计算出截流沟流速为0.945米/秒，满足不冲与不淤流速要求，其断面设计合理。靠山坡一侧设置180厘米长，10厘米厚的C15 混凝土做溢流面，另一侧接生产路。

(四)排水沟

根据项目工程布局，排水沟基本与等高线垂直布置，主要用于排放多余的水。项目区需整治排水沟7 条，合计长度2162米。排水沟横断面设计为梯形，底部宽180厘米，两侧墙体高200厘米，坡比按1：0.3设计，底部与两侧墙体都采用浆砌块石修筑，其水深100厘米，超高设计100厘米。

(五)涵桥

项目规划设计的涵桥主要布置在沟渠与生产路交会处，方便当地农民行走、耕作。本项目区涵桥共7个，其中整治生产路与沟渠交汇较多，有6处需要设置涵桥，涵桥宽度设计为1米，跨径有2种规格，其中一种跨径为200厘米；一种跨径为400厘米，根据沟渠的宽度选择相应的跨径。涵桥底部两边分别各放置1个C20混凝土基础，基础尺寸为50厘米×30厘米×100厘米，基础上放置C20混凝土柱，混凝土柱尺寸为30厘米×150厘米×100厘米，混凝土柱顶部并排放置2块预制混凝土板，每块预制混凝土板规格为宽50厘米，厚12厘米，长度和两种跨径规格对应，分别为200厘米和400厘米。

(六)渡槽

项目规划设计的渡槽基本布置在灌溉渠与排水沟的交汇处，安置在排水沟的上方，确保灌溉渠的流通，避免被排水沟阻挡。项目区共规划5个渡槽，因为排水沟的宽度不同，渡槽也相应设计跨径400厘米和跨径200厘米两种规格，其中跨径400厘米的4个，跨径200厘米的1个，总长18米。本次渡槽设计为矩形，底部断面为12厘米×80厘米的钢筋混凝土预制板，两边墙体用浆砌标准砖，单边墙体断面为30厘米×24厘米。

(七)涵洞

项目区设计新建涵洞23 座，其中跨径400厘米的10个，设计净高300厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨；跨径200厘米的7个，设计净高150厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨；跨径300厘米的6个，设计净高200厘米，涵洞桥面宽500厘米，共一跨。桥基采用C20 现浇混凝土，桥台采用C20 混凝土现浇，桥面采用C25钢筋混凝土预制板。

涵洞桥身的基础下先铺设20厘米厚的砂砾石垫层，然后再现浇混凝土条型基础，基础应在地面或河床以下至少埋深1米。地基承载力特征值ƒαk应不小于200千帕。

桥梁盖板的承载力计算结果如下。

1.参数设置

涵洞桥面板，混凝土强度等级C25(ƒcd＝11.9 牛顿/毫米2，ƒtd＝1.27 牛顿/毫米2)，纵向受力筋采用HRB335(Ф)，其余钢筋采用HPB235(Ф)。桥面活荷载标准值按四级公路、两车道荷载考虑，均布活荷载(人群荷载)取qk＝3.0千牛顿/米2，跨中集中活荷载Pk＝130千牛顿(汽车荷载，按四级公路考虑)。

2.预制钢筋混凝土面板计算

每块面板宽1.0米，厚26厘米，计算长度l0＝400厘米。砂浆容重20.0 千牛顿/米3；混凝土容重25.0千牛顿/米3。

(1)荷载计算。

a.永久荷载计算

栏杆柱 0.2×0.2×25＝1.0千牛顿/米

栏杆 0.1×0.1×25＝0.25千牛顿/米

扶手 0.2×0.15×25＝0.75千牛顿/米

混凝土面板 0.26×25×1.0＝6.5千牛顿/米

水泥砂浆面层 0.02×20×1.0＝0.4千牛顿/米

合计： gk＝8.9千牛顿/米

b.可变荷载计算

均布荷载 qk＝3.0×2.0＝6.0千牛顿/米

跨中集中荷载 Qk＝130千牛顿×1/2＝65千牛顿

c.荷载设计值

均布荷载设计值 q＝1.2×8.9＋1.4×6.0＝19.08千牛顿/米

集中荷载设计值 Q＝1.4×65千牛顿＝91千牛顿/米

(2)内力计算。

按简支板计算跨中弯矩：

灾害损毁土地复垦

灾害损毁土地复垦

(3)正截面受弯承载力计算。

h0＝h-40＝260-40＝220毫米

由M≤ ξ(1-0.5ξ)

解得：ξ＝0.257＜ξb＝0.55；

由As＝ ＝ ＝2246.00平方毫米

＞ρminbh0＝max(0.002，45ƒt/ƒy)×1000×260＝520平方毫米；

取12Ф20(As＝3768平方毫米)(双层配筋)。

(4)斜截面受剪承载力计算。

选配Ф8＠200箍筋，受剪承载力验算如下：

灾害损毁土地复垦

＝0.7×1.27×1000×220＋1.25×210× ×220＝216.4千牛顿＞V＝83.06千牛顿，满足要求。

同理可对跨径为200厘米和跨径为300厘米涵洞的预制钢筋混凝土面板计算。

(八)RPVC管道

规划设计的RPVC管道是从项目区外的小溪中取水，主要用作灌溉和当地居民生产生活用水。本次项目的RPVC管道共2种，管径分别为Ф125和Ф50，管径Ф125的RPVC管道主要用于从小溪取水到蓄水池，管径Ф50的RPVC管道主要用于连接蓄水池。RPVC管道埋深80厘米，开挖线坡比为1：0.2。由于管道管径相对埋深较小，土方回填面积与土方开挖一致。

灌溉排水工程学的参考书目

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