淺談低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用

王華國

摘 要 針對小型農田水利工程，在介紹低壓管道灌溉技術的作用和特點基礎上，對其在小型農田水利工程中的應用進行深入分析，以此確保低壓管道灌溉技術發揮出應有的節水灌溉效果，為小型農田水利工程的節水灌溉發展奠定良好基礎。

關鍵詞 小型農田水利;低壓管道灌溉;應用

中圖分類號：S274 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.095

小型農田水利工程對節水灌溉要求越來越高，為實現預期的節水灌溉目標，需要在工程中使用不同的節水灌溉技術。其中，低壓管道灌溉是一項合理可行且效果顯著的節水灌溉技術，可在小型農田水利工程中大規模應用。

1 低壓管道灌溉的作用與特點

低壓管道灌溉的管理方便，水資源實際利用率高，替代了傳統的明渠輸配水方式，在農田水利灌溉工程中普遍應用，適用于純井灌區，其具有以下6個方面的優勢。1）節水。采用管道輸水的方式能減少水資源滲漏和蒸發，使水資源利用率達到0.95以上，較土渠輸水節水35%左右。2）節地。采用管道輸水，將管道埋在地下，無需占用地上面積，能節約耕地1%～2%。3）節能。由于管道輸水灌溉節省水量，縮短了灌水時間，相較于土渠輸水節省20%～30%的能源。4）省時省工。采用管道進行輸水，不僅供水速度較快，而且供水及時，能縮短輪灌的時間，保證灌水效率。采用管道取代明渠系統以后，還能杜絕跑水與漏水，減少管理投入。5）良好地形適應性。管道輸水灌溉為有壓供水方式，可良好適應不同的地形條件，能使渠道無法到達的耕地實現灌溉，既減少工程量又增加灌溉面積。6）經濟效益好。采用低壓管道灌溉，單位面積所需管道數量相對較少，一次性投資相對較少：對于可移動軟管，其每公頃用量在75～90 m范圍內，需要60～80元的投資;對于半固定形式的管道，其每公頃需要500～1 000元的投資。

在水源條件完全相同的情況下，因采用管道灌溉方式能增大灌溉面積，實現對田間灌水條件的有效改善，且對適時適量灌溉有利，所以能滿足作物正常生長對水的要求，實現增產增收目標，其中，一般年份可增產15%左右，干旱年份的增產增收效果在20%以上。

2 低壓管道布置

在灌溉管道系統中，管網分輸水管道與配水管道。輸水管道是指把水從水源輸送至配水管道中，以輸水為主的管道。配水管道是把輸水管道中的水按輪次要求適時適量分配輸送到田間進行灌溉的管道。

管道布置應充分考慮水源位置、地塊形狀和作物種植方向等，綜合確定具體布置方式。對于管道的級數，需要以灌溉面積及地塊條件為依據確定，具體如表1所示。

當地塊的滲透性較強或不平整時，需在末級管道加設地面移動軟管。軟管應盡量短而平直，減少或避免折點及起伏的產生。對于兩級固定管道，其長度應控制在90～150 m·hm-2。支管的走向應和作物種植行保持平行;支管的間隔距離應控制在50～150 m，采用單向澆地方式時，應取較小值，而采用雙向澆地方式時取較大值。

給水栓或出水口需要按照灌溉的面積均衡布置，間距控制在50～100 m，單口灌溉面積以0.25～0.60 hm2為宜，采用單向澆地方式時，應取較小值，而采用雙向澆地方式時取較大值[1]。當管內壓力水頭≥6 m且管軸線轉角≥15°，或管內壓力水頭≥3 m且管軸線轉角≥30°，或管軸線轉角≥45°時管路應設置鎮墩。鎮墩應設在堅實的地基上，并按受力要求確定尺寸。

在出水口處應設置防沖池，地面移動管道出口，宜有防沖措施。防沖池宜就地取材，優先采用預制混凝土構件，防沖池池底應至少低于地面15 cm。在管道軸線起伏段的高處和向下彎處，設置進排氣設施;在管道軸線起伏段低處和管道系統的最低處，宜設置泄水閥和滲水井。在順坡管道節制閥下游側、逆坡管道節制閥上游側以及可能出現負壓的管段，應設置負壓消除設施。管道宜埋于凍層以下，必要時可設伸縮節或柔性接頭。

輸水配管類型需要以地形地貌等基本情況和要求來確定，在選擇時要注意，盡可能減少管道配置總數，管道總長要控制在允許的范圍之內，并在能滿足要求的基礎上減小管徑。采用固定支管的過程中，應沿順坡按照由下至上的順序進行布置，以此減小管徑。

在利用低壓管道實施農田灌溉時，必須充分考慮管徑尺寸，以收集到的所有相關資料為依據，對低壓管道進行合理設置，以此保證設計可行性與合理性。以此為基礎進行管道系統建設，在實際施工過程中要做好和種植戶的溝通，制定有效策略，根據資料確定灌溉面積和灌溉制度[2]。

3 低壓管道技術應用

3.1 工程設計

在低壓管道實際設計工作中，應加強過程管理，對和低壓管道灌溉有關的問題進行深入論證。通常情況下，對工程設計有影響的因素主要包括以下5點。

3.1.1 管道布置

設計中應將泵站布置在農田中間，縮短干支管實際長度，以減少損失，同時確保干支管實際控制面積相當。如果需要在遠處布置泵站，則應對線路布置實施優化，確保管道工作過程中壓力保持一致。

3.1.2 管徑選擇

在選擇管徑時，需要充分考慮灌水強度和經濟流速，以計算確定的流量與壓力為依據進行校核，參考水泵布置情況，復核管道出水口實際壓力與流量，用于滿足實際的使用要求[3]。

3.1.3 工程關鍵點

低壓管道灌溉實際上是使用低壓管道代替明渠進行灌溉，采用一定壓力，把灌溉水及時輸送至農田的灌溉方式。管道系統實際壓力通常在0.4 MPa以下，所以被稱作低壓管道系統。在實際的工程設計過程中，需要注意以下4個關鍵點：1）正確計算系統的水力;2）制定合理可行的灌溉制度;3）合理布置管網及出水口;4）嚴格執行各項工作規程。

3.1.4 管網布局

在低壓管道系統中，管網布局有很多不同的形式，具體要根據灌區田塊形狀來確定。通常情況下，支管的長度應控制在200 m以內，排水溝和管道應采用相間布置的方式，如果道路的兩側均對灌溉提出要求，則不建議進行雙側布置，否則必然增加投資。

現階段很多灌區都進行相間布置，格田尺寸為長邊60～120 m、短邊25～40 m，一般在短邊方向上設置放水口，如果在長邊方向上設置放水口，則需要連續布置很多個。通過調查，為了和農業生產機械實現良好匹配，條田的長度應控制在200 m以內。遵循該要求進行布置對支管的實際布置十分有利，若支管的長度很大，則其管徑也會相應增加。在布置低壓管道過程中，應嚴格遵循相關技術規范，如果系統中支管的長度很大，而且放水口的數量又很多，則要使放水口實際壓力滿足均勻性要求。以灌區的面積大小和水源位置為依據，可采用一字形、T字形、L字形、工字形、豐字形、梳齒形與魚骨形等管網布置形式。另外，對于管道的實際長度和數量，還應伴隨灌區面積變化進行適當調整。在確定了管道的布置方式、管徑大小與水泵類型后，需要對不同情況下的流量及工作壓力進行計算，以此確定管道的實際工作壓力與出水口灌水是否保持均勻，最終檢驗設計成果是否合理。

3.1.5 實際應用

針對現階段低壓管道存在的出水流量較小和一次灌溉時間較長的實際問題，應優化作物種植結構，避免單一品種作物種植加大灌水強度。在制定灌溉制度過程中，需要充分考慮當地的民情、工情和水情，實現在滿足用水基本要求的前提下，使用水達到均衡，防止用水產生矛盾。

3.2 運行管理與養護

3.2.1 嚴格執行相關工作制度

低壓管道灌溉時，使用不當會產生系統工作不穩定等問題，產生這些問題的原因除了用戶對系統認知能力不夠、管理水平低等外，還和灌溉時沒有嚴格執行相關制度有關。因此，為了使節水灌溉得以順利運行，應嚴格執行相關管理制度，保證管道系統的穩定性，提高系統運行效率[4]。

3.2.2 督促用戶積極參與管理

在工程建設完成后，應及時辦理交接手續，嚴格落實管理和養護主體，明確相關管理人員，制定完善的崗位責任制與檢查制，確保工程效益得以充分發揮。在實際工作中還要成立用戶協會，督促用戶參與實際的管理工作，以此提高實際的管理水平，保證最終的管理效果。

3.2.3 相關人才培訓

建立可靠的科技保障及人才培養體系，加強對全體基層人員的教育和培訓，以適應新灌溉技術的應用和發展需要。

4 結語

綜上所述，低壓管道灌溉是一項具有較強實用性且經濟合理的節水灌溉技術，目前已經在農田水利工程中得到廣泛應用，在實際的技術應用過程中，要切實做好工程設計和運行管理及養護，以此確保低壓管道灌溉發揮出理想的效果。

參考文獻：

[1] 劉杰.低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用[J].價值工程，2020，39（8）：213-214，155.

[2] 中華人民共和國水利部.SL/T 153-95 低壓管道輸水灌溉工程技術規范[S].北京：中國水利水電出版社，1995.

[3] 全慶明.低壓管道灌溉在小型農田水利工程的應用與分析[J].建筑知識，2017，37（3）：103-104.

[4] 劉文華.低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用[J].農技服務，2017，34（1）：160-161.

（責任編輯：趙中正）