水田管道輸水技術研究

李 雷，陳 昕，高 巖

(1.沈陽天易通工程咨詢有限公司，沈陽110016;2.遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽110016;3.沈陽市排水公司，沈陽110016)

1 概 述

水田管道輸水灌溉技術是農田灌溉輸水的工程形式之一，它是通過蓄水池給管道水加壓或自流使灌溉水輸入田間分水閘閥進行灌溉，多應用于井灌區或提水灌區，也叫暗管輸水。由于管道輸水優點較多，特別是深埋于地下的混凝土管輸水方式已得到廣泛應用。

2 管道輸水灌溉系統的組成及優缺點

2.1 管道輸水灌溉系統的組成

管道輸水灌溉系統通常由水源、取水口沉沙攔污裝置、輸水配水管道、分水閘閥等部分組成。

1)水源，井灌區管灌水源為井水，渠灌區如以灌溉渠道(干、支渠)為水源的，應根據需要在干、支渠道上設置控制建筑物及其配套設備等。

2)沉沙攔污裝置，在管道進水口設蓄水池，池底低于管道底高程，起到沉沙、攔沙作用，防止推移質及泥沙進入管道;在管道進水口設攔污柵、網，防止水中的作物秸稈、柴草等漂浮物進入管道。

3)輸水配水管道，是指全部或部分埋于土壤中的混凝土管、PVC 管等輸水管道。

4)分水閘閥，是指上一級輸水管道向下一級輸水管道或田間分水的設施。通常將分水閘閥設計為敞口形式，并兼做沉沙池［1－3］。

2.2 管道輸水灌溉的優點

管道輸水灌溉的優點有如下:

1)節水。管道輸水比混凝土襯砌明渠輸水可有效減少蒸發損失約5%的水量，同時管道輸水比明渠輸水糙率小，輸水效率高，灌水周期可縮短約30%。

2)省地。管道輸水灌溉系統中管道全部或部分埋入土中，占用耕地少，與相同輸水能力的明渠灌溉系統相比，減少占用耕地約22%。

3)減少凍脹變形。管道輸水灌溉系統中管道全部或部分埋入土中，能有效提高管底地溫，同時管道斷面為圓形，可有效釋放土體凍脹應力，減少管道凍脹變形［4－6］。

4)施工速度快。管道鋪設可采用機械化作業，不需要技工，節約人力。

5)便于農田機械化作業。管道輸水灌溉系統管道埋于土中，農機跨越管道進行作業不會造成管道損壞;管道灌溉設備比較簡單，用水量便于控制和計量，為農業機械化、水量控制自動化的發展提供了基礎條件［7－9］。

3 管道設計

3.1 流量設計

與渠道灌溉流量設計一樣，根據控制灌溉面積的大小和灌溉制度來確定設計流量，設計凈流量計算公式為:

式中:q凈為設計灌水率，m3/s·hm－1;ω 為管道控制灌溉面積，hm2。

管道在輸水過程中有部分滲漏損失，不能進入田間為作物所用，在渠道設計時要加以考慮。

因此，Q設=Q毛=Q凈+Q損

3.2 確定管道直徑和水頭

在確定管內流速時，要考慮沖於和經濟效益，一般管道中的流速≤2.5 ～3.0 m/s，≥0.25 m/s;當管徑為100 ～200 mm時，經濟流速為0.6 ～1.0 m/s;當管徑為200 ～400 mm，經濟流速為1.0 ～1.4 m/s;當管徑更大時，需要根據當地實際情況確定。當管道流速確定以后，管道直徑可由下式確定:

3.3 管壁厚度選擇

混凝土輸水管，采用預制混凝土圓管。根據側土壓力、水重、自重、內水壓力、溫度壓力、凍土壓力等計算出管壁的工作壓力，選擇合適的壁厚。一般情況下的壁厚選擇有25 ～50 mm不等。

3.4 埋深

為了適應機耕要求和不致受凍，一般管子埋深0.7 ～1.0 m。

3.5 連接方式

混凝土管與管之間的連接一般采用平口式、子母口式、承插式連接。連接時，把管頭對接后，用水泥砂漿或其他黏結材料密封［10－12］。

4 結論與展望

水田管道輸水與明渠輸水相比具有施工機械化程度高，速度快，水量滲漏、蒸發損失較少，水量計量管理易于控制，占用耕地少，便于農也機械化作業等優點。隨著農業機械化的推廣使用和節水農業的快速發展，水田管道輸水的應用越來越多，但在設計和管理中要注意水源中泥沙含量≤10 kg/m3;進入田間的出水口應做消能處理，防止對田間沖刷;在管道末端應設泄水閘閥，將管道內的水放凈，避免管道凍壞［13］。

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