水利工程低压管道灌溉技术

1概述

我国的水资源严重短缺，农业用水占我国每年用水总量的70%左右，且浪费现象非常严重。目前我国的灌溉面积大约为5330hm2，比起灌溉水利用系数达到0.8以上的先进国家而言，我国灌溉水的利用系数只有0.4左右，60%的水在输水、配水和田间灌水等环节中被浪费掉。若采用先进的节水灌溉技术，将全国的灌区灌溉水利用系数提高0.1，则每年可节约水400亿立方米。因此，提高水资源的利用率，节约用水和科学用水是解决水资源问题的核心任务。

2管道输水灌溉的特点

管道输水是指用管道替代明渠的一种输水工程措施，它将灌溉水由分水设施通过一定的压力输送到田间。管道输水既可由管道分水口分水进入田间沟、畦，也可在分水口处连接软管输水进入沟、畦。管道输水灌溉具有节水、省地、省工、低能耗等特点，成为节水灌溉技术中的常用措施。

2.1节水

管道输水通常都采用地埋式，故基本上消除了水的蒸发和渗漏损失。测试显示，在轻壤土中采用管道输水灌溉，水的利用系数为95～97%，比土渠、混凝土渠分别提高30%和10%。此外，用软管灌溉可顺畦埂从远到近分段浇地，常畦短灌，均匀灌水，灌水定额为600立方米/公顷。管道灌溉较土渠灌溉可节约用水40%左右，较混凝土板衬砌渠道节约用水8%，较石砌防渗渠道节约用水16%左右。

2.2耕地占用少，方便机械耕作

井灌区土渠一般占耕地面积的1～2%左右。管道埋入地下替代土渠后，可使耕地面积增加1～2%。虽然渠灌区输水流量大，但存在渠道占用耕地面积大的问题，故在渠灌区实现管道灌溉后，减少渠道占用耕地的优点十分明显，具有显著的经济和社会效益。此外，管道埋入地下替代土渠后，有利于机械耕作，提高劳动效率。

2.3适量适时灌溉，灌溉周期缩短

输水快、及时供水、缩短轮灌周期是管道输水灌溉较土渠灌溉的优势，既改善了田间灌水的条件，又利于适量适时灌溉，进而充分有效地满足作物生长期，尤其是作物需水关键期的需水要求。土渠灌溉因轮灌周期长，灌水不及时而影响作物生长，造成减产。管道输水灌溉较好地克服了这一缺点，起到了增产增收的效果。又避免了跑水漏水，节省了管理用工，提高了管理效率。

2.4应用范围广、经济合理、效益好

据研究调查表明，在提水站或机井供水的前提下，管道灌溉比渠道灌溉能够节省30%左右的能耗。管道输水灌溉使用的是有压供水，所以管道输水灌溉适用于各种地形，且对土渠难以灌溉的耕地也可进行有效的灌溉。不仅扩大了灌溉的面积，也提高了灌溉的经济效益。

管道灌溉技术简单易学，可轻松掌握管道灌溉设备的运用。地面软管可跨沟、越沟、拐弯和爬坡，可塑性好，埋在地下的硬塑料管具有防冻裂、寿命长的特点，水泥管方便就地取材。因此，不同的作物、土壤、水源、及流量均能适应于管道灌溉。

3在单井管道灌溉中安全阀的使用情况

在低压管道灌溉中，为了保证管道在开机和突然停电时避免遭受停泵水击的破坏，可在管网首部安装安全阀和排气阀装置。由实践调查可知，对接式、水塔式、三通式、井管式几种安全阀或排气装置效果好，可大力推广。

3.1对接式

对接式即在接头上部安装铸铁安全阀，接头下部与PVC地下管道相接，铸铁管或钢管接头与水泵出水管直接联接。具有运行效率高，安全性能良好的特点。

3.2水塔式

水塔式即水塔底部与地下PVC管相接，水泵出水管进入砖砌的水塔式水池（池高2～3m，内径0.4～0.5m，呈方形），水塔可将水压入地下管道进行灌溉。与对接式相比，该形式前期设备成本较低，但后期运行成本较高。

3.3三通式

三通式即PVC三通管件其中一通向上安装2～3m与之同径的PVC管，一通与地下PVC管道相接，一通与水泵出水管相连。与其他形式相比，三通式具有效率高、安装方便、经济实用、投资低等优点。

3.4井管式

井管式即水泵出水管的底部与地下的PVC管网相接，另一端进入混凝土井管，需2～3节（2～3m），内径Ф200～400mm的井管。

4低压式管道灌溉的管理规范与技术要求

在水利工程中，正确处理协调好建、管、用三者的关系十分重要，低压管道灌溉工程也是如此。为了实现利用低压管道灌溉增产的目标，管道是其中的关键，而建好管道是根本。要想充分发挥其效益，必须保证管道系统建设的质量，并且管好用好。

4.1管理规范

为了保证低压管道灌溉系统的正常运行，需要建立一套与低压管道灌溉系统相适应的、较完善的管理规范。可以从依法管水、实施承包经营责任制、完善组织管理、建立相应的标准等方面改善管理规范。

4.2低压管道灌溉系统运行时的技术要求

灌溉前管道的检修工作十分必要，首先打开应浇地块的给水栓，且每条管道上至少打开三个；接着开进水闸。进水闸开启时，要注意压力池水位和堰顶齐平，且水位稳定，能够满足管道用水量；最后，结束灌溉时操作次序相反，即先关闭进水闸，然后再关闭给水栓。在冬天灌溉结束时，还应排进管道内残留的水。否则，易冻坏管道。

5国内低压管道输水灌溉技术存在的不足

5.1管道输水灌溉工程的标准低。数千万亩管道输水工程是在20世纪80年代初期边研究边实践中其发展规模才逐渐壮大起来的。因此，管道输水灌溉工程的标准跟不上管道输水灌溉在实践中的设计、施工、使用的步伐。

5.2缺少大口径管材、系列配套管件及附属设备。管道输水灌溉技术的发展速度和工程质量仍不能满足管道灌溉的实际需求。影响这一现状的原因主要是，专门生产农用管道系列管件、管材及附属设备的厂家还未产生，而生产适合大型灌区发展管道输水灌溉技术的大口径管材厂家尤其缺乏，即使井灌区用的管材、管件也没有形成系列化、规格化、标准化和产业化生产。

5.3工程规划设计水平尚需提高。在整个管道输水系统投资中，管网系统的投资是最大的。为了提高灌溉效益，降低工程投资成本，可对管网进行整体的优化设计。然而，由于我国当前的管网工程规划设计水平，对官网的优化难以实现。

5.4田间工程的标准和配套程度有待提高。目前，无法未形成标准化、系列化的定型产品和技术主要是由于给水拴或出水口向田间输水垄沟灌水的配水装置及配水技术还不完善。

5.5投资少。在国外发达国家中，管道输水已经达到90%以，而在我国管道输水由于其投资较少，其覆盖率远不如国外。因此，有关部门应加大在管道灌溉上的投资。

5.6设备利用率低。大口径低压管道输水在很多灌区代替明渠输水已经成为未来发展的趋势，但是，目前许多设备利用率较低。主要原因是运行管理以及推广的不到位，造成了不必要的资源浪费。

结语

由于水资源的短缺，农业节水已成为节水的重点，而渠灌区节水则是重中之重。随着我国井灌区低压管道输水灌溉技术的成熟，低压管道输水灌溉面积约占井灌区总面积的1/4，但目前尚有约933公顷的耕地面积还未推广低压管道输水。考虑到农村城镇化、农业产业化的发展程度，目前我国主要是利用先进的科学技术和现代设施来提高灌水效率与农田自动控制程度从而达到农业节水的目的。据实践表明，灌溉输水管道化的适用性强，能够实现合理控制输配水、减少耕地占用、降低灌溉用时，经济效益高。因此，灌溉输水管道化应是农业灌溉节水的主要措施。为了节约灌溉用水，促进低压管道输水灌溉技术的发展，急需迫切展开开农业高效用水投入机制、政策、法规及管理服务体系的研究。