本站原创摘 要：农田排水沟渠能够调节农田生态系统水分平衡,改变流域水文情势,田间排水沟作为农田水利工程配套系统的重要组成部分,在农业增产增收和粮食安全保障中发挥着重要作用.做好田间排水沟的规划设计,是实现高标准农田水利建设不可或缺的环节.本文择取设计工作中的经验,从田间排水沟的设计要素、排水沟的设计步骤等方面,与大家探讨.
关 键 词：排水沟；设计；技术
粮食产量持续增产的主要内因之一是农田水利建设的投入加大和节水灌溉技术含量的增加.近年来,为了加快农业现代化的进程,国家多方面筹集资金,加强农田水利建设,建成了一大批高标准的田间工程,形成了沟相连,路相通、林成行、田成方的现代农业示范区,有力地促进了现代农业的发展,为粮食增产增收奠定了坚实的基础.排水沟作为田间工程的组成部分,发挥着排除地表水,减少田间淹没深度和时间、减少地下水位上升高度、排除田间农药、化肥的残留渍害、建立生态净水等不可或缺的作用.做好排水沟的规划设计,是发挥田间工程效能的重要环节.
一、田间排水沟的设计要素
在进行排水沟设计时,要重点考虑排水系统工程布局和工程标准,确定田间排水沟深度和间距,分析计算各级排水沟道和建筑物的流量、水位、断面尺寸和工程量.田间排水沟设计的关键是确定排水沟的深度、间距、断面、比降边坡系数等要素.
(一)田间排水沟的间距
田间排水沟间距和断面尺寸由排水要求和机耕要求确定.云南北部降雨量少的地区排水沟间距一般为150-400m米.云南南部雨水丰沛的南部地区的排水沟间距为100-200m.
(二)田间排水沟的断面
除涝排水沟的断面根据排涝流量确定.排水沟的断面尺寸通过水力计算确定.先选择排水沟底的纵向坡降、横断面的边坡系数及沟床的糙率.兼有除涝和防渍的排水沟,一般按照排渍的要求确定沟深,再初步拟定过水断面,再校核是否满足除涝要求.
(三)田间排水沟的沟深
农沟沟深一般为1m左右.最末一级的地下水排水沟的深度,根据排水任务而定.防渍功能的沟深为0.8-1.5m.防止土壤返盐的沟深,则为地下水临界深度.
(四)沟深与间距的关系
排水沟水位与沟深间距关系一定时,排水农沟深度与农沟的间距有关.在要求的地下水位一定时,沟深大则间距大,沟深小则间距小.间距小,沟可浅些,否则要求较大的沟深.一般情况下根据作物要求的地下水埋藏深度和施工条件,初步确定排水农沟的深度,再确定相应的排水沟间距.由于排水地区的水文地质条件复杂,排水沟的深度和间距,需要通过试验资料和相近地区的成功经验分析选定.
(五)排水沟的设计流量
设计流量分排涝流量和排演流量两种.计算设计流量时,首先确定这两种情况的设计排水模数,然后分别乘以与排水沟断面相应的汇流面积,即为排涝设计流量和排渍设计流量.
(六)排水沟的设计水位要求
排水沟设计分为排渍水位和排涝水位两种,排渍水位是排水沟平时应维持的水位,也称日常水位,主要满足控制地下水的要求.为了保证农沟水位不被奎高,斗、支、干沟的排渍水位要逐级降低,除了水流的纵向坡降外,各级沟道汇流处尚需有适当的水位落差,一般0.1-0.2m.排涝水位也称最高水位,是排水沟通过排涝设计流量时的水位.排涝时各级沟道的水位均不应高于沟道两侧的田面高程,以低于田面0.2-0.3m为宜.在抽水排涝情况下,承泄水泵排水的排水沟段,或通过小块洼地的排水沟段,允许筑堤束水,使沟内水位高于两侧田面高程.
(七)排水沟的边坡要求
由于有地下水逸出,容易坍塌,因而常采用较缓的边坡.由于排涝历时短,沟坡容易长草,沟床糙率大,因而耐冲能力强,可以选用较陡的纵向坡降.
（八）排水试验
根据农田排水试验规程SL-109-95的要求进行试验.试验时,针对某种沟深,拟定一组排水沟间距,测试排水沟间距最终排水效果.
二、排水沟的设计步骤
排渍水位设计排渍水位是排水沟经常需要维持的、满足防渍或防止盐碱化要求的水位,也称日常水位.其初步设计步骤为：一是确定排渍控制点高程（取最远处低洼地高程值）；二是初拟各级排水沟的比降；三是推算排干沟出口的日常水位.应满足干沟出口处的日常水位（排水承泄区的水位）.若不能满足上述要求,则调整比降,尽量争取自排.在水网圩区,无法自排,则采用抽排来维持日常水位.
排涝水位排涝水位是排水沟通过排涝设计流量时的水位,也称最高水位.其设计步骤为：一是确定排涝控制点；二是拟定各级排水沟比降；三是计算干沟出口处的排涝水位.应满足干沟出口处最高水位不低于外河的最高水位.若干沟出口发生壅水,则需调整排水沟比降,或筑堤束水.若无法自排,则考虑建站抽排.同时为进一步提高沟道的滞蓄能力,可采取提高加密沟网、提前预降沟水位等措施.若排水沟同时具有排渍和排涝的要求,则应同时满足上述两种水位要求.若以排涝要求确定沟道断面,则以排渍要求来校核.若以排渍要求确定沟道断面,则以排涝要求来校核.
排水沟横断面设计水沟横断面设计的步骤：一是确定排水沟横断面尺寸.一般干、支沟应作具体设计,斗沟选择有代表性斗沟作典型设计,农沟可采用地区统一的标准断面；二是按排涝设计流量确定排水沟过水断面,通常按明渠均匀流公式计算,方法与渠道计算相似；三是底坡应考虑接近地面坡降,以避免深挖方.应考虑承泄区水位,尽量自排.应满足不冲不淤,比降不能太大,也不能太小；四是结合引水的沟道比降宜缓,此时应顺坡排水,倒坡引水.结合蓄水灌溉、滞涝、通航时,也可采用平沟底.
边坡设计边坡系数主要与土质和沟深有关,一般同级沟、渠相比,沟道的边坡系数大于渠道的边坡系数.应考虑地下水渗出、坡面径流冲刷、沟内积水时,波浪的侵蚀等因素.
三、设计中应考虑的相关因素
一是根据防渍、通航养殖要求校核排水沟的水深和底宽.如果不能满足防渍、通航养殖要求,则应拓宽加深断面.如果排渍要求的沟深比排涝要求的沟深大得多,则可以采用复式断面,这样能满足排渍要求,又不致使断面扩大很多；二是平原、水网圩区,排水沟校核滞涝要求：确定需要排水沟滞蓄的水深,计算需要排水沟滞蓄水量、排水沟滞蓄容积、滞蓄能力.校核增加抢排水量,减小要求的滞蓄量.扩大沟深或沟宽,或采用复式断面,增加沟道密度；三是沟道灌溉引水能力校核要求：利用排水沟引水灌溉时,往往平坡,逆坡引水.需校核输水距离及水位能否满足灌溉要求,推算水面曲线,如不满足应调整排水沟的水力参数；四是随着国家对农业生态和食品安全的重视,农田生态建设问题凸显,在设计中应充分考虑排水沟和沉淀沟的布设问题；五是设计中要注意排水沟网的观感效应,勾画出与现代农业气息相映衬的生态艺术设计作品.
四、结束语
建立高标准农田水利工程,是保证粮食生产安全,实现农业增效,农民增收的有效举措.随着国家财力的增强,农业现代化进程的不断推进,建设具有现代化农业气息的田间工程的力度将不断加大,肩负着排涝、排渍、输水、生态等多项功能的田间排水工程,必将在未来的农业生产中产生巨大效应.