灌区节水改造与灌溉工程规划设计

吴希瑞灌区节水改造与灌溉工程规划设计随着石羊河流域综合治理项目的全面实施，民勤县这块绿洲掀起了一次水利发展史上的重大革命，红崖山灌区节水改造项目正在建设。水资源配置方案的落实、智能化计量设施的运行、关井压田措施的实施等切实触及到了广大的用水户，水利从制度上、措施上、步伐上、运行上全面渗透到了社会的各个角落，方方面面。工程节水是实施节水措施的重要手段之一，实施工程节水要做好灌区规划和采用适合灌区的工程措施。今天与大家共同交流的内容有两部①民勤县实施灌区节水改造的必要性；②农业灌溉工程的规划设计。一、民勤县实施灌区节水改造的必要性

1．是社会发展的需求节水是以提高水资源利用效率、减少排污为目的，通过政府和市场调控，采取包括工程、技术、经济和管理等各项综合性措施，来协调水资源与经济社会、环境关系的行为，达到水资源的高效利用，实现水资源的可持续利用，促进经济社会的可持续发展。水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和社会发展的重要基础资源。节约用水，既是关系人口、资源、环境可持续发展的长远战略，也是当前经济和社会发展的一项紧迫任务。随着社会经济的不断发展，人类在从事社会生产活动中的用水量也在不断增加，工农业和城镇生活用水逐年递增工业与农业之间的用水矛盾将日渐突出，社会的不断发展要依赖于水资源的现象也越来越明显。21世纪我区社会发展的主要制约因素是水资源不足。同时，我县农业发展将会面临严重缺水危机，因此，节约水资源对我区的工农业发展具有十分重要的战略意义。众所周知，农业是国民经济中的用水大户，但同时存在着用水效率低，浪费严重的普遍情况，农业灌溉节水的潜力非常大。可以预见，最有效的办法就是从农业着手，大力发展节水灌溉，保护和利用好现有水资源，充分挖掘现有水利设施的潜力，大幅度提高水的利用率。通过积极实施灌区节水改造并采用新的灌溉方法、新技术、新设备等现代化的技术手段来实现农业节水，来保证社会经济发展用水。民勤县人均占有水资源量537m3，是全国人均水资源量2400m3的22%，是全省人均水资源量1200m3的44%，亩均占有水资源量161m3，是全国亩均水资源量1835m3的8.7%，是全省亩均水资源量750m3的21%。而现状全社会用水量高达7.82亿m3,不足水量只能依赖超量开采地下水，加剧了地下水位的下降，平均年降幅达1.44m左右，使水质不断恶化，水资源和生态环境受到一定的威胁，农业生产正常维护是建立在严重超采地下水的脆弱基础之上的,水资源的承载力已达极限，节水也显得刻不容缓。面对水资源相对短缺，利用率不高，浪费严重的现状，为提高水的利用效率，科学合理和高效利用水资源，实现县域社会经济的可持续发展，“九五”、“十五”期间，我县因地制宜地开展了节水灌溉示范项目、灌区续建配套与节水改造、农村人饮工程、水库除险加固等工程的建设和改造。狠抓水利工程基础设施建设，不断夯实基础，提高了工程科技含量，为工程节水奠定了基础，积累了一定的经验。但发展高新（效）节水技术难度大，灌溉用水效率低，水利骨干工程老化失修，投入不足，水利用率不高等问题还非常突出，成为制约水利工程健康发展的一快软肋。节水灌溉工程的建设与发展无论是从投资力度，还是从发展速度，技术水平来看，都远不适应形势和水利可持续发展的需要。

2．是农业灌溉的需求近年来，我县农业用水在全县总用水量中呈下降趋势，而农业灌溉用水所占比例仍然较大，农业灌溉用水依然是全县的用水大户，农业用水的利用率还较低。全县中低产田和常规灌溉面积所占比例高，且灌水技术落后，目前全县60％以上的农田仍沿用常规的灌水技术和耕作方式，农业耗用水量过大。为给节水型社会的建设强创造有力条件，只有通过灌区改造和渠系配套等节水措施，迅速改变传统落后的生产方式和灌溉方式，提高水的利用效率，发挥农业灌溉的节水潜力。通过大力普及推广节水灌溉技术，在全县范围内节约农业灌溉用水，对渠道进行防渗衬砌和利用管道输水减少输水过程中的渗漏和蒸发损失，提高输水效率。在田间配套工程中大力发展喷灌、滴灌、微喷灌等节水灌溉技术，把浇地变为浇作物，大幅度节约田间灌溉用水，提高水的利用率，提高灌溉效率、灌溉保证率和水分生产率，推进农田灌溉现代化和管理科学化，使传统农业向现代农业转变，从根本上降低农业灌溉用水量。通过对灌区骨干工程改造和田间节水工程配套建设是实现农业灌溉节水的一项重要措施。21世纪，我县经济要更好更快的发展，各行各业对水的需求将进一步增大。届时工业用水、城市用水要增加，粮食要满足新增人口的粮食供给，也要增加用水量。根据国家经济发展水平和全县水中长期供求规划，面对我县资源性缺水的现状，供水总量的增加将是十分有限的，而且随着人口的增加，工业化和城市化的发展，农业用水在社会总用水量中的比重必须下降。新增的供水量才能用于满足工业、城市发展和改善人民生活的需求。我县农业用水比重已从94.4%以上下降到83.7%左右，今后还要继续下降，农业干旱缺水的局面已不可逆转。民勤县水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。因此，解决农业缺水的问题将主要依靠建立节水农业和推广节水灌溉。在此情况下，要使灌溉发展适应农业增长的需要，除了加快水利基础设施建设和不断提高供水能力外，最有效的办法就是大力发展节水灌溉，保护和利用好现有水资源，充分挖掘现有水利设施的潜力，大幅度提高水的利用率，降低灌溉地表水量，减少地下水的过量开采，保护生态环境，促进可持续发展。因此，不论从我县水资源状况或人口、经济和社会发展的需要，还是从我县多年的实践以及先进地区的发展经验看，解决我县农业干旱缺水和今后可持续发展用水问题的根本出路在于节水，这是一件具有战略意义的大事，是经济社会发展的必然要求。

3．是建设和谐社会的需求人口、资源和环境问题是当前各个国家和地区发展中遇到的共性问题。石羊河流域的生态环境急剧恶化的问题引起了各级政府、部门和领导及社会各界的共同关注。省委书记陆浩明确指出石羊河流域的生态问题，实质上是人与自然的关系突破了平衡点，出现了严重的不协调，其要害是个水的问题，石羊河流域的综合治理，核心是要做好节水这篇大文章。要阻止民勤绿洲的不断缩减，保证民勤不成为第二个罗布泊，实现人与自然和谐相处目标，根本的出路在于节水，要全面建设节水型社会，统筹资源、环境、人口同经济社会的协调发展，努力走出一条水资源消耗少、科技含量高、经济效益好、人与自然和谐相处的发展路子。要保民勤，必须要保证民勤地下水不再下降，保证民勤生态用水安全，保证流域生态环境不再恶化并逐步到修复和改善。二、农业灌溉工程的规划设计近几年，我县结合实际，因地制宜地总结和推广了以下典型的六种节水技术：渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、日光温室滴灌技术、畦灌、沟灌技术、集雨节灌技术。今天主要就渠道防渗、管道输水、喷灌、微灌（滴灌）四种比较常见的工程节水技术的规划设计工作与大家共同学习。渠道输水是我县农田灌溉的主要输水方式。但传统的土渠输水的渗漏损失达50％，有的可多达70％以上，渗漏的水量非常惊人。它浪费了大量的水资源。如果采用渠道防渗工程技术，渗漏损失可减少80－90％，可有效的减小渠道水的渗漏损失，使渠系水的利用系数提高。此外，渠道防渗还具有加大过水能力、减小过水断面等优点。渠道防渗衬砌是我县当前节水灌溉技术推广的重点。（一）、渠道防渗技术的规划设计

1.渠道防渗是实行节水灌溉、提高渠系水利用系数的主要措施之一

2.我县渠道防渗形式渠道防渗按断面形式可分为梯形渠道、U型渠道两种；按防渗材料可分为现浇砼渠道、现浇砼或预制砼渠道、预制砼板加防渗膜组合等。结合我县地形、土质、气候、地下水位等环境条件和社会经济状况，按照因地制宜、降低造价的原则，我县渠道防渗主要采用现浇混凝土衬砌、预制混凝土衬砌等型式。这些形式渠道具有防渗抗冲效果好，输水能力大，经久耐用，便于管理等特点并能适用于各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道，特别是砼U形渠防渗技术的应用使我县渠道防渗技术得到了进一步的提高和发展。

3.灌溉渠系规划布置广义上说渠道是灌溉、发电、航运、给水与排水等广为采用的输水建筑物，它是具有自由水面的人工水道。渠道按用途可分为：灌溉渠道、动力渠道（引水发电用）、供水渠道、排水渠道和通航渠道等。因此，我们经常所讲的渠道是狭意的渠道，只指农田灌溉渠道。灌溉系统是指从水源取水并输送分配到田间的灌溉工程。

3.1．灌溉渠系的组成及布置原则

3.1.1灌溉渠系的组成（1）渠首工程：渠首引水闸（2）灌溉渠道：干、支、斗、农渠等固定渠道（3）渠系建筑物：与渠道配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等建筑物。（4）田间渠系工程：斗渠、农渠、农渠以下的毛渠、输水沟、田块、沟畦等临时性的工程。包括土地平整、道路布局、护田林网等。

3.1.2渠道的灌溉方式：（1）续灌：上一级渠道同时向所在下一级渠道配水，续建渠道在灌水时期内连续工作。（2）轮灌：上一级渠道按预先划好的轮灌向下一级渠道配水，轮灌渠道在灌水时期内是轮流地工作。干、支渠多实行续灌，斗、农渠多实行轮灌。3.2.渠系的布置的原则（1）满足作物灌溉要求。①渠道应布置在高处；②渠道的长度和间距应当适宜，保证能灌得上水；③在满足灌溉的前提下，要尽量缩短渠道长度,应尽量做到短（线短），直（顺直规整），半（半填半挖）。（2）灌溉渠道应尽量选择灌区高处，沿等高线布置，以争取控制更大灌溉面积。（

3）安全可靠。如渠道要避免深挖高填，渠道沿线最好有比较稳定的土层，便于渠道的开挖，并尽可能避开滑坡及岩石破碎地带，避开难、险工段。（4）渠道应尽量减少与道路、沟道交叉，以减少交叉建筑物。（5）经济合理渠道要尽量短直，以减少土方量；要尽量减少压占耕地。（6）改建或扩建灌区时，应尽可能利用已有工程，对舍弃的部分应进行充分的方案论证后决定。

3.3.渠道的布置形式3.3.1.渠道的两种布置形式

①渠道沿等高线布置

②渠道垂直于等高线布置3.3.2支、斗、农渠布置：（1）在平原区支渠控制面积0.5—1万亩为宜。支渠垂直于干渠，其间距由地形条件决定，斗渠间距一般为：400-800m；农渠间距一般为：100~200m（2）渠道的级数应根据自然河道分布情况确定，支渠上可直接分为农渠，干渠上也可直接分出斗渠或农渠，但应尽量减少越级引水，以免造管理不便。

（3）渠道布置与道路网的布置相结合，支、斗渠一般都尽量沿（或平行）主要交通线布置，以减少交叉建筑物和便于通行，并有利于田块规整。

(4)如果直接由毛渠灌溉，根据毛渠是否带有灌水垄沟可以分为横向式布置方式（毛渠不带灌水垄沟）和纵向式布置方式（毛渠带有灌水垄沟）两种，见下图。

3.4.田间工程规划与布局3.4.1.渠、路、林、田相对位置（1）渠系：田间渠系分斗、农渠二级布置。斗渠垂直等高线布置，农渠基本平行等高线布置。（2）道路：灌区道路分为主干道、机耕道、田间道三级。主干道一般设在干、支渠不分水一侧，或在灌区中心地带设置，机耕道设在条田尾端或斗渠不分水一侧。田间道布置在农渠不分水一侧，每两条农渠布设一条。（3）林带：灌区林带规划为省界林、阻沙林、护田林（主林带和付林带）三类。（4）条田：基本顺等高线方向布置，净宽是农机具工作幅度3.6米的双倍数，根据灌区土层厚度在21.6米~50.4米之间选择条田的宽度。3.4.2渠系建筑物：有农渠进水闸、斗渠节制闸、斗、农渠跌水、桥涵、量水槽等。（1）进水闸分为单向进水闸和双向进水闸。（2）斗、农渠跌水除部分地方现浇砼外采用砼予制构件。桥有平板桥、拱桥、涵管桥三种。（3）量水建筑物在斗渠上设置，采用无喉道量水槽。4.1.1.渠道的设计流量计算的原则渠道的设计流量可以从两方面考虑：如果水源满足不了农田用水要求，那就依水源定渠道设计流量；如果水源可以满足农田的用水要求，那就根据渠道所控制的农田面积和作物用水要求来确定。我们通常是以农田面积和作物用水要求来确定渠道设计流量。4.渠道设计4.1.确定渠道的设计流量:主要介绍支渠和斗、农渠渠道的设计流量的计算。4.1.2.渠道的设计流量计算方法根据民勤县灌区实际配水情况，支渠一般采用续灌方式，设计流量一般在1.0－2.5m3/s之间，斗、农渠通常采用自下而上的分组轮灌方式，斗渠设计流量一般在0.3－0.5m3/s之间，农渠设计流量在0.15－0.3m3/s之间。（1）支渠续灌采用下式计算：

Q＝amω/86400Tηa——主要作物种植比（占控制面积比数）m——作物最紧张时的灌水定额m3/万亩ω——渠道控制面积（万亩）T——依次灌水的灌水延续时间（天）η——渠系水利用系数(2)斗、农渠轮灌设计流量计算Q田净轮＝N×q设×ω其中：q设＝am/86400TQ田净轮＝N×amω/86400TN——轮灌组数ω——上级渠道控制面积（万亩）q设——设计灌水率（m3/s·万亩）4.2.渠道断面设计渠道的设计流量流量确定以后，就可据此设计渠道的纵横断面。设计流量是进行水力计算、确定渠道过水断面尺寸的主要依据。4.2.1.渠道断面设计原理在一个渠段内水流状态为明渠均匀流。因此，灌溉渠道可以按明渠均匀流公式设计。明渠均匀流的基本公式是：

Q＝ωC（Ri）1/2式中：Q——渠道设计流量，m3/s；ω——渠道过水断面面积（m2）C——谢才系数（m1/2/s），用曼宁公式计算C＝1/nR1/6；R——水力半径（m）i——渠道纵坡n——渠道糙率4.2.1.横断面设计方法

(1)渠道设计的依据渠道设计的依据除输水流量外，还有渠底比降、渠床糙率、渠道边坡系数以及渠道的不冲、不淤流速等。①渠底比降(i)为了减少工程量，应尽可能选用和地面坡度相近的渠底比降。一般随着设计流量的逐级减小，渠底比降应逐级增大。山区小水渠一般沿地形等高线布置，混凝土渠道纵坡大约在１/1000～１/１5００，不冲流速应小于２～２.５m/s。土渠的不冲流速应小于１m/s，纵坡大约在１/1500左右。②渠床糙率系数(n)渠床糙率系数n是反映渠床粗糙程度的技术参数。我县修建的渠道基本为砼衬砌渠道,参照表下表可选定衬砌渠道糙率系数为0.015~0.017。渠床糙率系数值表(n)表面平整的混凝土护面粗糙的混凝土护面沥青混凝土、表面粗糙一般喷浆护面不平整的喷浆护面修整养护较差的混凝土护面浆砌块石护面干砌块石护面干砌卵石护面，砌工良好干砌卵石护面，砌工一般干砌卵石护面，砌工粗糙0.0150.0170.0170.0170.0180.0180.0250.0330.025～0.03250.0275～0.03750.0325～0.0425③边坡系数(m)大型渠道的边坡系数应通过土工试验和稳定分析确定；中小型渠道的边坡系数根据经验选定。灌区近年来采用的断面边坡，支渠边坡系数大于1.25（1或1.5），斗、农渠边坡系数取1.0。拆除改建渠道本次规划设计采用1.75.④不冲不淤流速在稳定渠道中，允许的最大平均流速为临界不冲流速，简称不冲流速，用表示；允许的最小平均流速称为临界不淤流速，简称不淤流速，用表示。为了维持渠床稳定，渠道通过设计流量时的平均流速(设计流速)应满足以下条件：A：渠道不冲流速数值要通过试验研究或总结已成渠道的运用经验而定。一般土渠的不冲流速在0.6～0.9m/s之间。表4-2中的数值可供设计参考。土质渠床的不冲流速有衬砌护面的渠道的不冲流速比土渠大得多，如混凝土护面的渠道允许最大流速可达12m/s。美国垦务局建议：无钢筋的混凝土衬砌渠道的流速不应超过2.5m/s。土质不冲流速(m/s)土质不冲流速(m/s)备注轻壤土0.60～0.80重壤土0.70～1.00干容重为1.3～1.7t/m3中壤土0.65～0.85粘土0.75～0.95B：渠道的不淤流速

:也应通过试验研究或总结实践经验而定。在缺乏实际研究成果时，可选用有关经验公式进行计算。允许不冲流速浆砌卵石渠道流速为2.0－4.5m/s，现浇砼渠道流速为小于2.5m/s。(2)渠道水力计算渠道水力计算的任务是根据上述设计依据，根据假设的b、h值计算相应的过水断面面积A、湿周P、水力半径R和谢才系数C，通过计算确定渠道过水断面的水深h和底宽b。

(3)确定过水断面以上部分的有关尺寸①渠道加大水深渠道通过加大流量Qj时的水深称为加大水深hj。计算加大水深时，渠道设计底宽bd已经确定，加大水深h直接求解仍很困难，通常按照设计规范选定，也可根据实际经验选择。②安全超高为了防止渠水漫溢，保证渠道安全运行，渠道的堤顶应高于渠道的加大水位，要求高出的数值称为渠道的安全超高，通常用经验公式计算。计算渠道的安全超高直接求解仍很困难，通常根据实际经验选择。③堤顶宽度为了便于管理和保证渠道安全运行，渠道的堤顶应有一定的宽度，以满足交通和渠道稳定的需要。堤顶宽度以渠堤高度及流量大小决定，设计中斗、农渠流量小于1m3/s时,渠堤顶宽可取1－2m；支渠流量为1.0m3/s－2.0m3/s，渠堤顶宽可取2－4m。当渠堤与道路相结合时，按道路要求设计，支渠一般为6－8m的Ⅲ级砂砾石路面，斗、农渠为4m或2m。

4.3.渠道横断面结构渠道断面形式选择主要从断面安全、稳定、渠床不冲、不淤、输水能力大，渗漏损失小，充分利用本地材料和原有渠道断面形式，我区采用浆砌石梯形断面和现浇梯形断面。

4.3.1渠道衬砌的型式目前我县渠道衬砌的断面型式主要有梯形式、U形式。4.3.2渠道衬砌厚度①干支渠一般采用C15现浇砼衬砌，控制流量1.0－30m3/s，衬砌断面常采用底宽B＝0.5－3.0m，渠深H＝0.70－2.45m，边坡系数m＝1.25－1.75,其衬砌厚度为0.06－0.1m。②斗、农可以采用C15砼预制板衬砌。控制流量在0.15－0.5m3/s之间，断面底宽b＝0.5－1.0m，渠深H＝0.5－0.75m，边坡系数m＝1.0。预制板厚度0.05m。③近年来在井灌区的农井渠常采用砼预制“U”型农渠，控制流量基本为0.02m3/s，圆心角162°，圆弧半径R=0.15m,渠口开敞角为9°,采用渠深H=0.4m,口宽B=0.51,厚度为0.06m的预制块衬砌。4.3.2.垫层及抗冻胀设计依据《渠系工程抗冻胀设计规范》SL23－91，应该按渠道不同部分进行抗冻胀计算。（1）标准冻深H0用公式H0＝2I01/2计算标准冻深，I0为灌区的冻结指数（2）设计冻深HdHd＝Kp·Kd·Kz·H0Hd——工程设计冻深cmKp——频率模比系数，取1.15Kd——考虑日照及遮荫程度的修正常系数，按规范取1.2Kz——地下水影响系数，按规范取1按上述参数可计算工程设计冻土深，根据工程设计冻深计算冻胀量h，。按规范和灌区实际情况采取换填非冻胀性土来防止渠道冻胀破坏。（3）置换深度计算：Hn＝εH0－δ0Hn——置换深度cmHd——工程设计冻土层深ε——转换比（%）取70%δ——衬砌厚度cm

根据经计算值结合灌区多年建设经验，本着经济合理，来确定垫层厚度。我县渠道底部垫层厚度在0.25-0.4m之间，粒径通常0.5－0.4m且含土量小于10%的砾石垫层，能较好的防止渠道及建筑物冻胀破坏。5.渠系建筑物5.1.渠道建筑物的概念:简单地说渠系建筑物是指与渠道或排水沟配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等建筑物。

5.2.渠系建筑物选型与布置的原则（1）满足使用要求:如渠道切断了道路，那么该处需设涵洞或桥梁；渠道水位不够则需建节制闸抬高水位。

（2）尽量采用联合枢纽布置的形式:目的是为节省投资和管理方便。如闸与桥常联合修建，分水闸与节制闸常联合修建。（3）尽量采用定型设计和装配式建筑物:由于渠系建筑物数量很多，同一类建筑物工作条件常相近。（4）尽量考虑采用当地材修建:如在山丘区建渡槽、农桥可用砌石建筑，在平原地区则宜用钢筋混凝土排架渡槽。

（5）多作经济比较，选择最优方案:如渠道穿过河流时，有时可在技术上和满足使用要求上可采用渡槽，也可采用倒虹吸，这时就需要进行经济比较。

5.3.渠系建筑物的类型与布置5.3.1控制建筑物作用：控制流量和水位。(1)进水闸：布置在干渠首端。

(2)分水闸：布置在各支渠、斗渠和农渠渠首。斗首、农首分水闸也叫斗门和农门。(3)节制闸：控制渠道水位或流量。

何处需布置节制闸：

(1)在上级渠水位不能保证下级渠正常引水时，需在上级渠建节制闸抬高水位，保证下级渠引水。

(2)实行轮灌时，在轮灌组分界处需设节制闸。

(3)在重要建筑物或险工渠段前需联合修建节制闸和泄水闸，以防止漫溢，保证建筑物和渠道的安全。5.3.2.交叉建筑物

渠道与河流、道路交叉时应布置交叉建筑物。交叉建筑物主要的三种：渡槽、倒虹吸、涵洞。

选择方法：

（1）不影响交通和航运；

（2）技术上可行；

（3）进行经济比较，选择最优的型式。

5.3.3.泄水建筑物

用于排除渠道中余水或入渠洪水。

（1）退水闸

布置在较大的干支渠末端，以排泄渠中余水（防止滋生杂草和蚊虫）。

（2）泄水闸

与节制闸联合修建，保护重要建筑物和险工渠段。

5.3.4.衔接建筑物

渠道经过一陡坎或坡面，时需建跌水或陡坡。

（1）跌水:水位落差小于３ｍ时，宜建跌水。

（2）陡坡:水位落差大于３ｍ时，宜建陡坡。这时建跌水不安全。

5.3.5量水建筑物

（1）利用闸、涵、渡槽等量水。在干支渠上量水一般利用这些渠系建筑物量水。

（2）利用特设计量水备量水。如三角堰、梯形堰、巴歇尔量水槽、喷嘴等。一般斗、农渠上可采用特设量水设备。

5.4.斗、农渠渠渠系建筑物5.4.1.分水建筑物（1）斗渠分水建筑物:斗渠分水建筑物常见的为节制分水闸，根据农渠布置可设置为设开敞式单向、双向分水闸，闸体为C15预制砼块护面，过流量在0.3－0.5m3/s之间，孔宽0.6－1.0m，闸墙高0.6－0.8m，闸墙前后均设3m左右的长渐变段，节制闸的闸孔宽度选定与斗渠过水断面相等或稍大，分水闸的闸孔宽度依分水流量选定，并根据斗、农渠渠底高差，在分水闸后设跌水。配套的闸门常采用钢闸门，启闭机一般为:LQ（1-1.5T）型。（2）农渠分水建筑物:根据农渠分水方向，可设置单、双向毛渠进水闸，闸体为C15预制砼块护面，过流量在0.15－0.3m3/s之间，孔宽0.6－0.8m，闸墙高0.55－0.8m，闸板一般为手提式闸板。5.4.2.车桥可采用构造简单，施工方便，对各种地基承载力均能适应的间支平板桥。一般现浇C20钢筋砼结构。斗渠车桥板厚为0.15-0.2m之间，板长根据斗渠衬砌的断面尺寸确定，取为2－2.5m，桥面宽4-6m。桥墩采用C10细粒砼卵石重力式结构，便桥桥板厚为0.15-0.2m，板长根据渠道的断面尺寸确定，通常为1－2m，桥面宽多为3m。5.4.3.量水堰为了方便准确的测水量水，在渠到进口处的顺直段要设量水堰。到斗渠常采用无喉道量水堰，量水堰前后一般为4m的渐变段，喉宽0.8m，槽长1.8m,槽深0.8m的C15现浇砼结构。（二）、管道输水技术的规划设计低压管输水灌溉（简称低压管灌）是以低压管道代替明渠输水输水灌溉的一种工程形式。管道输水具有节水、输水迅速、省地、增产和有利于抢季节等优点，采用低压管道输水，可以大大减少输水过程中的渗漏和蒸发损失，使输水效率达95%以上，比土渠、砌石渠道、混凝土板衬砌渠道分别多节水约30%、15%和7%。低压管道输水与土渠相比较节电20%-30%，省地2%-5%，增产幅度10%左右。对于井灌区，由于减少了水的输送损失，使从井中抽取的水量大大减少，因而可减少能耗25%以上。另外，以管代渠，可以减少输水渠道占地，使土地利用率提高2%-3%，且具有管理方便、输水速度快、省工省时、便于机耕和养护等许多优点。因此，对于地下水资源严重超采的地区，井灌区应大力推行低压管道输水技术，要力争实现输水管道化。由于低压管道输水灌溉技术的一次性投资较低（与喷灌和微灌相比），要求设备简单，管理方便，农民易于掌握，故特别适合我区农村当前的经济状况和土地经营管理模式，深受广大农民的欢迎。1.管灌的特点同传统地面灌溉相比，低压管道输水灌溉具有下列优点：（1）节水、节能由于采用管道输水，输水损失较沟渠大大减少，输水利用系数可达95%~97%，比土渠提高30%-40%，比衬砌渠道提高5%-15%。同时，由于田间水流路径缩短，灌水比较均匀，故可减少每次灌水的水量，从而减少灌溉时的深层渗漏。在机械提水灌区，节水即节能。（2）少占用耕地管道埋入地下可节约沟渠占地。据井灌渠统计资料，田间沟渠占地一般为机井控制面积的3%-5%，高者达7%左右。改为管道输水后，仅占地0.5%-1.0%，少占用土地2%-4%。（3）省时、省工管道输水速度快、不跑水、渗漏小、浇地快。据今年在清源灌区实施的管灌工程实测，440M长的土渠输水，水从渠首到渠尾需要1.5小时，而用管道输水只要7分钟，日灌溉速度提高30%以上。管道输水灌溉一般不用巡水人员，比土渠输水少用人工1/3以上。（4）适应性强低压管道输水灌溉技术在机井灌区、扬水灌区和自流灌区均可适用。对不同作物、不同土壤又较好的适用性。（5）投资小，见效快，便于推广管道输水灌溉技术灌溉成本较低（相对于喷灌）一般当年施工，当年见效。并因管灌设备简易、技术容易掌握、管理方便等优点，很便于推广。

低压管道输水灌溉技术也存在一些缺点，如无法解决田间灌水过程中的费水问题；需要较多的建筑材料；自流灌区改管道后需加压；管件、设备较多等等。2.管道规划布置的基本原则（1）管道系统布置的总则是：因地制宜，合理布置，线路最短，费用最省，灌水效率最高，运行管理最方便。（2）管道系统：该系统布置应与当地道路、林带、供电、水利设施、农业耕作等密切配合，统筹安排。（3）管道级数：应根据水资源水量大小和地块地形及大小来确定管道的级数。（4）控制管线：要做到管线平顺，尽量减少拐弯、起伏等现象，要力求使管线最短，控制面积最大。（5）控制管道：在地形允许的条件下，尽量使管道双向分水，使单位面积管道用量最少。（6）便于用户管理：出水口位置要合适，能方便用户管理。

3.管灌系统的布置类型管道输水系统全部埋入地下耕作层和冻土层一下，取消地面上的全部管道，而且机泵、压力池、输水管道、分水池、放水池等都是固定的，见图一所示。水借助地下的输水系统送入田间进行灌溉。水的运行顺序是水源→进水池→干管→分水池→支管→放水口→毛渠，然后进入田间灌溉。此形式在平原井灌区应用较普遍。管道平面布置图4.管灌系统的组成低压管道输水灌溉系统一般由水源、水泵、及动力设备、进水装置、输水管网、出水装置及管件等组成。（1）水源机井、水库、塘坝和河渠等均可作为低压管道输水灌溉的水源，但无论哪种水源都应符合农田灌溉水质标准。对高含沙水源要进行泥沙处理，防止堵塞管网。（2）水泵及动力机按用水量和扬程的大小，选择适宜的水泵（如离心泵、潜水泵、深井泵等），动力机多选用电动机或柴油机。（3）管道、管件地埋固定管道一般选用双壁波纹塑料管、PVC塑料管等，工作压力为1-2大气压，主要管件有三通、弯头、闸阀等。（4）进水装置在水泵与地埋管道连接处设进水装置，使压力水平稳定地进入管网，如水泵塔、压力水池及通气阀等。（5）出水装置

出水装置是从地下管道取水送到田间的装置，如分水池和给水栓。（三）、喷灌技术的规划设计1.喷灌的优点

①节水灌溉利用管道输水，输水损失很小:加上喷灌容易控制灌水量，不容易产生深层渗漏和地面径流，因此，喷灌的灌溉水利用系数可达0.72～0.93，比明渠输水的地面灌溉省水30%～50%，在透水性强，保水能力差的土地，如砂质土，省水可达70%以上。

②灌水均匀:喷灌受地形和土壤影响较小，喷灌后地面湿润比较均匀，均匀度可达0.8～0.9。

③增产:喷灌像下雨一样灌溉作物，不会破坏土壤结构，还可以调节田间小气候，增加近地表层空气湿度，并能冲掉作物茎叶上的尘土，有利于作物的呼吸和光合作用，因此有明显的增产效果。与传统的地面灌溉相比，喷灌粮食作物增产10%～20%，喷灌经济作物增产20%～30%，喷灌果树增产15%～20%，喷灌蔬菜增产1～2倍。

④节省土地。喷灌利用管道输水，固定管道可以埋于地下，减少沟渠占地，比明渠输水的地面灌溉减少占地5%～15%。

⑤节省劳力:由于喷灌的机械化程度高，可以减轻劳动强度节约劳动力。一般采用移动机组可以成倍提高功效，采用固定式喷灌系统功效还会更高。此外，采用喷灌还可以减少修筑田间渠道灌水沟、畦等的投工。

⑥对地形和土质适应性强:山丘区地形复杂，修筑渠道难度较大，喷灌采用管道输水，管道布置对地形条件要求较低，另外喷灌可以根据土壤质地轻重和透水性大小合理确定水滴大小和喷灌强度，避免造成土壤冲刷和深层渗漏。因此，喷灌可以适用于各种地形和土壤条件。

2.喷灌系统的分类与选型管道式喷管系统分固定式、移动式和半固定式三类。固定式喷灌系统除竖管（也叫立管）外干管、支管都埋于地下，并有固定的首部枢纽（泵房、水泵、动力机等），这种喷灌系统投资较高，但管理比较方便；移动喷灌系统的所有管道都可移动作业，且水泵与动力机也是可以移动的，移动式喷灌系统可在不同田块移动作业，因此单位面积投资较低，其缺点是管理操作劳动强度较大；半固定式喷灌系统枢纽和主干管固定，支管和竖管可移动作业，半固定式的优缺点介与前两者之间。目前看来，固定式喷灌系统应用最普遍。一般的经济作物，如蔬菜、果树、花草等都宜选用固定式喷灌系统。北方一些地区大田喷灌常选用移动式喷灌系统（铝合金管道）。半固定式喷灌系统应用最少。

3.喷灌技术指标三要素喷灌技术指标三要素为喷灌雾化指标、喷灌均匀度和喷灌强度（1）喷灌雾化指标初步选择喷头后应进行雾化指标校核。雾化指标(Pd)计算公式为：Pd=100Hp/d式中：Hp为喷头的工作压力（kPa)；d为喷嘴直径(mm)。设计雾化掼标应满足下表要求：种

类

Pd蔬菜及花卉4000-5000粮食作物、经济作物及果树3000-4000牧草、饲料作物、草坪及绿化林木2000-3000（2）喷灌均匀度规范规定：“在设计风速下，喷灌均匀系数不应低于75%，但对于行喷式喷灌系统，不应低于85%。”在实际设计中，喷灌均匀度是通过合理确定喷头组合间距而实现的。国产喷头可按根据“射程间距”比来计算合理的组合间距，即按下表确定喷头组合间距：设计风速喷头组全间距等间距布置垂直于风向平行于风向0.3-1.6R1.3R(1.1-1.0)R1.6-3.4(1-0.8)R(1.3-1.1)R(1.0-0.9)R3.4-5.4(0.8-0.6)R(1.1-1)R(0.9-0.7)R

注：R为喷头的设计射程。当支管方向与风向成45度角时按等间距布置确定组合间距。（3）喷灌强度规范规定，喷灌系统设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度。当地面坡度大于5%时，允许喷灌强度应进行折减。各类土壤的允许喷灌强度：土壤类别0允许喷灌强度(mm/h)土壤类别允许喷灌强度(mm/h)砂土20壤粘土10砂壤土15粘土8壤土12

注：有良好覆盖时，表中数值可提高20%。坡地允许喷灌强度降低值：地在坡度（%）允许喷灌强度降低（%）地面坡度（%）允许喷灌强度降低（%）5-82013-20609-1240>20754、喷灌工程类型选择喷灌工程的类型应根据作物种类、经济条件、动力设备条件、地形条件等因素确定。经济价值高的作物可采用固定管道式喷灌工程，大田作物宜采用半固定式或机组式喷灌系统，有自然水头的地方尽量采用自压喷灌工程。5、喷灌制度的制定：以确定适合作物的灌溉制度

(1)设计灌水定额设计灌水定额按下式计算：式中：m设计灌水定额，(mm)；H为喷灌土壤计划湿润层深度，(cm)，对于大田作物可取40～60cm；r为土壤干容量，(g/cm3)；土壤含水量上限(取田间持水率)，为土壤含水量下限(取田间持水率的60%)，为喷洒水利用系数(一般取0.85～0.95)。若用m0表示米3/亩的灌水定额，m表示mm灌水定额，它们之间关系为：(2)设计灌水周期设计灌水周期指两次灌水的时间的间隔，以天数表示。设计灌水周期可用下式确定：式中：Ｔ为设计灌水周期，(d)；m为设计灌水定额，(mm)；喷洒水利用系数；Ea为作物临界耗水期日平均耗水量，(mm/d)。6.喷灌管道水力计算：以确定供水管道的管径（1）管道沿程水头损失式中，hf为沿程水头损失（m)；Q为流量（m3/h)；d为管道内径（mm）L为管长（m）；f为摩阻系数；m为流量指数；b为管径指数。

管

材

f

m

b硬塑料管0.948×1051.774.77铝管、铝合金管0.861×1051.744.74多孔管支管的沿程水头损失应在上式基础上再乘以多口系数。多口系数可计算也可查表。f、m、b取值表（2）管道局部水头损失计算计算公式为：

式中，ζ为局部阻力系数；v为流速(m/s)；g为重力加速度(9.81m/s2)（注：支管管径应满足：支管上首末喷头处工作压力之差应小于喷头设计工作压力的20%)7.水泵与动力选型：以设计水泵的扬程和流量（1）设计扬程：式中：△为典型喷