低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用

劉 燕

（內蒙古赤峰市巴林左旗林東鎮人民政府，內蒙古 赤峰 025450）

內蒙古赤峰市巴林左旗林東鎮有耕地160 萬畝，其中有效灌溉面積40 萬畝，保證灌溉面積32 萬畝，適宜種植的農作物品種有110 多種，其中蔬菜品種80 多種，如大蔥、大蒜、雜糧雜豆、土豆等。全鎮年平均水量166.4～366.4 mL，缺水較為嚴重。為保障農業生產質量與效率，地方政府與農業農村部門近年來積極修建小型農田水利工程，嘗試和應用低壓管道灌溉模式，提高灌溉用水效率，希望解決水資源匱乏問題。因此，研究低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用十分重要。

一、低壓管道灌溉的優勢

現代農業生態化、可持續發展離不開農田水利工程的支持，而農田水利工程中應用低壓管道灌溉模式具有多方面優勢，值得大力推廣。低壓管道灌溉一般指在不超過0.3 MPa 的低壓管道中輸水并進行地面灌溉，主要由水源、取水工程、輸配水管網系統、田間灌水系統等組成。與傳統渠道灌溉模式相比，低壓管道灌溉在節水、省地、省工、省時方面優勢顯著；與噴灌、微灌技術相比，低壓管道灌溉則有節能、成本低等優勢，因此低壓管道灌溉在現代農業中得到了廣泛應用。但低壓管道灌溉也存在局限性，本質上屬于地面灌溉，單個工程控制范圍小。

1、節約水資源

首先，低壓管道灌溉通過管道輸水和灌溉能夠有效防止輸水過程中的水分滲漏與蒸發，減少水資源浪費。其次，農田地勢高低不平，運用低壓管道灌溉技術能有效借助地勢，實現對農田逐層灌溉，在保障適用性的同時進一步節省水資源。尤其是水資源較為匱乏的林東鎮地區，應用低壓管道灌溉模式的節水效能更為明顯。

2、占地少，便于機械操作

管道體積小，不占用農田面積，與傳統渠道灌溉等方式相比占地少，優勢更明顯，不會對農業生產造成明顯限制。另外，低壓管道處于地下，不會對農業生產中的農機設備操作造成影響，能有效節省人力、物力。

3、灌溉周期短

低壓管道灌溉的供水速度遠快于傳統渠道灌水，能有效改善灌溉條件。尤其是大規模、大面積的農田，合理布置管道能實現快速、高效灌溉，真正保障農田灌溉的適時、適量。

4、成本低、效益高

低壓管道灌溉模式應用成本低，成本主要集中在管網布設階段，后期使用時成本極為低廉，整體成本不高。低壓管道灌溉在科學合理的管網布置下能夠實現大面積農田的高效灌溉，為農業生產提供可靠助力，促進農業經濟效益提升[1]。

二、低壓管道灌溉的應用

1、應用的基本原則

在小型農田水利工程中應用低壓管道灌溉技術時，需遵循一些基本原則，最大化發揮該技術的優勢，為農業生產創造良好灌溉條件，同時做到節水、節能、高效。

（1）因地制宜原則

低壓管道灌溉系統是完整的灌溉體系，設計和建設時必須考慮地方實際條件，針對性進行科學規劃與設計，不盲目照搬其他地區的灌溉系統、灌溉方式，以保障實際應用效果。

（2）合理布置原則

小型農田規模有限，應用低壓管道灌溉技術后的節水、節能、增產作用也有限，在設計規劃時有必要合理控制成本，盡量從投資經濟效益最大化角度出發，對整個低壓管道灌溉系統進行合理建設，兼顧成本、經濟效益、節水與節能作用等。

（3）客觀規律原則

在設計與建設低壓管道灌溉系統時，需充分考慮農作物種植方向、農田地形與坡度等，確保支管走向與二者相適應，保障水資源能夠被農作物充分吸收，避免管道水亂流的問題。

2、結合實際與規劃原則設計

在小型農田水利工程中實際應用低壓管道灌溉技術時，一定要結合實際情況與規劃設計原則，對管道系統進行合理設計，保障規劃設計的科學性、合理性與可行性。

首先，做好基礎資料收集工作。對地方農田灌溉面積、灌溉水源位置、農田水利工程、氣候、農田地勢、主要種植物、道路、林帶、排水等基礎信息進行收集與分析，結合低壓管道灌溉設計要求進行統籌規劃，從整體上為灌溉系統的合理設計奠定基礎。

其次，重點針對支管間距、出水口間距等進行設計。低壓管道灌溉系統能否滿足田間灌水要求，在很大程度上取決于支管間距與出水口間距。前者直接影響灌溉量和灌溉面積，后者直接影響有效灌溉面積，結合實際情況進行綜合設計，基本可滿足田間灌溉要求。

最后，在對低壓管道灌溉系統進行規劃設計時還需要考慮系統運行的可靠性、維護管理方便、投資與運行管理費用少等要求，盡可能提高其可行性。

3、計算灌溉制度內容與設計流量

灌溉制度指基于作物需水特性和地方氣候、土壤、農業技術等因素制定的灌水方案，主要包含灌水次數、灌水時間、灌水定額以及灌溉定額等[2]。在小型農田水利工程中設計和建設低壓管道灌溉系統時，需要合理確定灌溉制度，重點計算灌水定額、灌水周期等。此外，低壓管道灌溉系統設計還需要對設計流量進行準確計算，主要是計算系統設計流量以及管道設計流量。

（1）灌水定額

灌水定額指1 次灌水的水量。通常由作物、土壤持水量、灌溉面積、可利用的灌水時間等綜合決定，可通過公式m= 1000Hγ(βmax-βmin)計算。公式中的H代表計算濕潤層深，γ代表土壤干容重，βmax與βmin分別代表土壤適宜含水量的上限和下限。

（2）灌水周期

（3）系統設計流量

（4）管道設計流量

4、管網設計與布置

進行管網設計與布置前需合理選擇管材。通常在綜合考慮強度高、不易變形、承插連接簡便、防水性能好、成本合理等的前提下選擇PVC 軟管。管徑一般根據經濟流速與管道設計流量的關系進行計算，即按照公式計算，其中PVC 管的經濟流速一般取1.0～1.5 m/s。

布置管網時，首先需要按照基本原則與方法進行規劃和布置，保障管道灌溉系統的科學性與合理性。水源位于田塊的不同位置，通常需要采取不同的管網布置形式。如果水源位于田塊一側，通常可將管網布置為“一”“T”“L”等較為簡單的形狀；如果水源位于田塊中心，則一般可將管網布置為“H”“一”字型或環形；如果水源位于田塊一側且田塊為面積較大的方形，則可將管網設置為梳齒形或“豐”字型。

其次，需要考慮水源位置以及田間地形。在地勢、地形存在高低起伏時，盡量讓水源以自動流入田間的方式進行管道設計，從而做到節能高效。

最后，管道走向應與農作物種植方向相適應，盡量保持管線平順不彎曲，便于整體管理，同時防止對耕作活動造成不必要的負面影響。

5、選擇水泵與動力機

水泵與動力機的合理選擇是確保低壓管道灌溉系統正常運行和發揮作用的關鍵。選擇水泵時，通常要在確定系統流量和系統揚程的基礎上進行合理選擇。系統揚程的確定需要合理選擇參考點，取最難灌處放水口所需的龍頭作為保守取值，通過參考點出水口中心線與地面高差、管網水頭損失、水泵進出水管水頭損失、機井動水位等進行合理計算。動力機需根據電源供應情況選擇電動機或柴油機，并且需根據水泵的配套功率科學選擇動力機型號。

三、結語

低壓管道灌溉系統作為一種節水、節能、高效的灌溉系統，廣泛應用在小型農田水利工程中，為農業生產和發展提供重要支持。在現代農業產業化發展進程中，根據地方實際合理建設與運用低壓管道灌溉系統，能進一步完善農田水利工程，為農業生產管理模式的優化與完善創造良好條件，協調農業生產的經濟效益與生態效益。