剖析灌溉技术在农业节水工程中的应用

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摘要：低压管运输水灌溉的简介，适用条件，优点，组成，类型，布置，管材，运行管理

关健词：灌溉；节水；工程

低压管道输水灌溉技术，简称“管灌”，它以管道代替明渠输水。灌水时，使用较低的压力水头，通过压力管道系统将水送入田间沟、畦，灌溉农田。其管理系统的压力，一般不超过0.2MPa（2kg/cm2），在克服管道的输水压力损失之后，管道最远处出水口压力应控制的0.002~0.003MPa。由于管道内水压力很低，故称低压管道输水灌溉。

1、低压管道输水灌溉的适用条件

由于低压管道输水灌溉是在低压条件下运行的，目前主要用于井灌区，也可用于大型灌区的田间配水系统。由于它不受地形的影响，扬水站灌区、水库自压灌区均可应用，但要注意压力水头和泥砂淤积问题。

2、低压管道输水灌溉的优点

灌溉管道系统与灌溉渠道系统相比较，一般有以下几方面的优越性：

（1）节水效益显著。管道输水系统是利用管网输配水和灌水，可以完全避免产生输水损失和蒸发损失，节约用水，一般可比明渠系统节水30~50%，并可防止因渠系渗水而导致土壤盐碱化、沼泽化和冷浸田等的发生。

（2）土地利用率高。管道输水系统的输配水管网大部分或全部埋设在地下，一般比明渠少占10%左右的耕地，方便交通。

（3）适应性强，便于实现自动化。管道输水系统运用灵活方便，容易调节控制和实现自动化；可适用于各种地形和不同作物与土壤；不会影响机耕和田间管理，并可方便地与施肥拖农药等相结合。

（4）输水速度快，灌溉效率高。利用管道输水配水和灌水，水流速度快，灌溉效率高，灌水劳动生产率高，节约灌水用工、用时，一般可比明渠系统的灌溉效率提高1倍以上，用工减少50%左右。

（5）维修养护省工、省时，管理方便。管道输水系统不会滋生杂草，而且孔雀易进入管道，因此可去明渠清淤除草和整修维护渠道等繁重劳动。

（6）灌水及时，作物增产增收效果明显。利用管道输配水和灌水，有利于作物适时适量地及时供水灌水，提高作物产量和品质。

3、灌溉管道系统的组成

灌溉管道系统是指从水源取水，并通过压力管网输水、配水及向农田供水、灌水的工程系统。它通常由水源与首部枢纽、输配水管网、田间灌水装置以及附属建筑物的附属装置等部分组成。

（1）水源。江、河、湖、井、泉、水库、塘堰等均可作为管道灌溉的水源。与渠道系统比较，管道灌溉对水质要求较高，若水源含有大量污物、杂草和泥沙等杂质，则必须进行拦污、沉淀等。

（2）首部枢纽。商务部枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处理以条例输配水管网在水量、水压和水质三方面的要求。灌溉管道系统一般均可采用水泵机组加压。若有自然地形落差可利用，也要采取自压式灌溉管道系统。为使灌溉水质条例要求，通常采用过滤装置，有时还需设置拦污栅、沉淀池等，以去除水中的固体杂质、微生物和藻类。

（3）输配水管网。由管道、管件和附属管道装置相连接而成的输配水管道网络，担负着全系统的输水和配水任务。它通常由干管、支管和毛管三级管道组成。管网控制面积较大时，有时也在干管的上一级设置主管（或称部干管）。

（4）田间灌水装置。田间灌水装置是灌溉管理道系统最终将灌溉水均匀分布于田间、湿润土壤并转化为田间土壤水分的装置。综随灌水方法不同而不同。

（5）保护设备。为防止机泵突然关闭或其他事故等产生的水锤，致使管道变形、弯曲、破裂等现象，在管道系统首部或适当位置安装高压阀或进排气阀保护设施，以保证管理系统安全运行。

4、低压管理输水灌溉系统的类型

管灌系统的类型随各地条件的变化而异，大致可分为移动式、半固定式和固定式三种。

（1）移动式。即机泵和输水管道均为移动的，它适合水源、小机组和水管径的塑料饮管灌溉，工作压力一般为0.02~0.04MPa。它具有设备利用率高，单位面积投资低，效益较高，适应性较强，适用方便的特点；但劳动强度大，若管理运用不当，设备易损坏。

（2）固定式。即机泵、管道及出水口都是固定的，工作压力约为0.04~0.1MPa。此种类型造价较高，须统一管理。

（3）半固定式。即移动式和固定式相结合的“复合式”，其水泵、地下管道和给水栓都是固定的，只是地面灌水管和附件是移动的。它兼有以上两上两种类型的优点，配套合理，运行方便，造价低廉，是一种较好的管灌类型，符合我国国情，宜于推广应用。

5、管道系统的布置

管道系统布置时，应做到排水、道路、林带、供电系统等统筹安排。管网布置力求管线长度短，控制面积大，管线平顺，减少拐弯和起伏。出水口间距，应适用于用户管理。根据水源位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向，管网布设一般为树枝状或网环状网两类。当水源（机井）位于田块一侧，常采用“一”字型、“T”字型、“L”型三种。这三种形式适用于井的出水量20~40m3/h，控制灌溉面积3.33~6.67hm2的田块。当水源位于田块中心，常采用“H”型或环型布置，这两种形式适用于井的出水量40~60m3/h，控制面积较大或近似方形地块时，可布置成梳齿、鱼骨型或环状网型，它适用于出水量60~100m3/h，控制面积10~20hm2。

6、低压输水管道的管材

管材用量大，一般其投资要占到工程总投资的2/3以上，故对工程造价及效益的发挥影响很大，规划设计时要慎重选用。

（1）管材

常用的管材有：

①水泥类管材。一般用做地埋暗管，如钢筋混凝土管、素混凝土管、水泥土管以及石棉水泥管等。

②塑料类管材。有硬管和软管两类。硬管如聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管和双壁薄纹管等，一般党作为固定管道使用，但也可选用地面移动软管。软管如改性聚乙烯薄膜塑料管、涂塑布管等，主要用作地面移动管道。固定标准塑料管主要有聚氯乙烯管（PVC）、高密度聚乙烯管（HDPE）、低密度聚乙烯管（LDPE）、改性聚丙烯管（PP）。

③金属材料管。如各种钢管、铸铁管、铝合金等、薄壁钢管等，均为硬管材，可用作固定管道，也可作地面移动管道。

④当地材料管。如缸瓦管、陶瓷管、灰土管、石料圬工管等，均属硬管，可作固定管道。

7、管道灌溉系统的运行管理

7.1水击破坏管道的预防

当地埋固定管道放水或停水时，常会产生涌浪和水击，很容易发生管道爆裂。为此，必须采取以下措施：

（1）开机时应首先打开进排气阀和出水口，逐渐向管道内充水。当管道充满水后，再缓慢关闭排气阀和作为进排气用的其他出水口。

（2）管道若为单条或单个出水口出流，当第一条管道或第一个出水口出水灌溉时，须先缓慢打开第二条管道或第二个出水口，然后再缓慢关闭第一个管道或第一个出水口，以防因突开、突关闸阀、给水栓引起水击。

（3）日常运行时，严禁突然关闭闸阀、给水栓、出水口，以防炸管或击坏水泵。

（4）灌水结束时，应先停机或先缓慢关闭进水闸阀，然后再缓慢关闭给水栓、出水口。有多个出水口停止运行时，应自下而上逐渐关闭给水栓。有多条管道停止运行时，也应自下而上逐渐关闭闸阀，并同时借助进排气阀、安全阀或逆止阀向管内补气，以防止出现水击或负压破坏水管。

7.2管道漏水的检查

地理固定管如有漏水，不仅浪费水量，而且会影响管道和建筑物基础的稳固。检漏方法有直接观察、听漏和分区检漏等方法，可根据具体条件运用。

（1）实地观察。即从地面上观察漏水迹象。

（2）听漏法。一般需在夜间进行，以免受到车辆行驶和其它杂声的干扰。可使用人听或半导体检漏仪检听的方法。

（3）分区检漏。是按管道分级、分段或分小区，利用水表、量水堰或量水装置测量管道的输水损失量；若超过正常输水损失量过多，就表明该条、该段或该小区内的管道有损坏。

7.3定时测定管网水压和流量

在输水、灌水时，应经常测定各级管道的水压，了解管网的工作情况和水压变化，防止发生水压超过管道的承受能力，或因水压过低导致产生负压现象等。

8、工程实例

山东省临沂市兰山区在1999~2008年农业综合开发工程中，共埋设低压输水管道19000米，新增和改善灌溉面积3亩，农业增收9午多万元，综合效益非常显著。