节水节地：全程低压管道灌溉

■ 何剑荣 李念斌

节水节地：全程低压管道灌溉

■ 何剑荣 李念斌

2011 年中央一号文件明确提出“大力发展节水灌溉，推广渠道防渗、管道输水、喷灌滴灌等技术，扩大节水、抗旱设备补贴范围”，并制定了“到 2020 年，农田灌溉水有效利用系数提高到 0.55 以上”的发展目标。全国各地的地下低压管道灌溉覆盖范围逐渐扩大，正逐步替代土渠、衬砌渠道。

传统灌溉的特点与缺点

传统的灌溉方式是水从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，这是最古老的也是目前应用较为广泛的一种灌水方法。平原地区在从水源经水泵提升后到田间的过程中，必须经过渠道的传输，不同历史时期、不同经济发展水平、不同地区以及不同的灌溉习惯，所采用的灌溉渠道是不同的。传统的灌溉渠道有土渠、衬砌渠道、无压地下混凝土暗渠等，

但随着科技的发展，传统渠道的缺点越来越明显，很难与农业现代化、农业自动化相适应、相衔接。

虽然国家于 2006 年 7 月 1 日发布实施了《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T 20203-2006），但由于经济条件以及灌溉习惯等各种因素的限制，全国各地区全程低压管道灌溉（即从水泵出水口至最末端田间给水栓）的面积占灌溉总面积的比例较小。

目前，上海地区采用的灌溉渠道多为混凝土预制板砌渠、混凝土预制整体组装渠。混凝土预制板砌渠需要预制混凝土板进行拼装，同时渠顶设置压顶，整体性较混凝土预制整体组装渠差，泡田期施工质量差时预制混凝土板容易翻掉，且板后填土很难密实，经过泡水后，预制板后填土沉降空掉，导致明渠坍塌。混凝土预制整体组装渠整体性较好，不会翻掉，也不会因渠后填土沉降而坍塌。近年嘉定外冈地区也采用了机器现浇混凝土整体一次成型的渠道，通过调研，这种渠道质量可控、整体性好、耐久性好，但施工相对麻烦，需要在开好的沟顶两侧设置导轨，供浇筑机械行走，投资相对较高。无压地下暗渠在田间需设置很多较高的检查井或放水井，一方面不够美观；另一方面影响农业机械耕作。上述各种传统渠道都需要大量的人工打开放水的小闸门，费工且效率很低。从 2011 年中央一号文件发布以来，上海市在农田水利方面加大了投入，全程低压管道灌溉逐渐推广。

全程地下低压管道的特点及优势

1．节水

水泵出水管与灌溉干管完全对接，灌溉水体经过水泵、干管（分干管）、支管、给水栓直接输送至田面，在这一输水过程中，水体完全处于低压管道中，避免了蒸发，也避免了明渠决堤造成的流淌损失，而且灌溉结束后留存在管道里的水体远远小于渠道灌溉留存在渠道里的水体。目前，低压管道管材质量较高，接头方便、牢靠，基本没有渗漏水的情况，管道系统水利用系数设计值可达 95% 以上。全程地下低压管道比土渠节水约 50%，比混凝土渠道节水约 25%。

2．节地

管道输水比明渠输水灌溉省地，管道多埋于地下，除取水口、阀门井需占地外，干管与支管均埋在田间道路一侧土路肩地下，相对相同输水量的渠道（衬砌渠道以及土渠）来说，地下低压管道干管占地较少。通过计算和技术经济比较，全程地下低压管道干管的管径一般为 400～600mm，最为经济合理（原因主要是较大管径的低压管道、配套管件以及控制阀（如蝶阀、闸阀）价格昂贵）；支管管径一般为160～350mm。以管代渠一般可比土渠减少占地 5.0% 左右，比混凝土渠道节地约 2.5% 左右。

3．节能

采用低压管道输水，节省了灌溉用水量，从而节约了能耗。以水稻田灌溉为例，相比土渠节约能耗约 45%，比混凝土渠道可节约能耗 20% 以上。

4．节省人工和维护费

输水管道多采用 PVC-U 给水管，内壁光滑，阻力小，输水快，灌水周期短，只需按时开泵以及阀件放水即可，启闭方便，条件允许的情况下，配置自动化控制系统，远程即可操作，省事、省时、省工。与渠道输水需定期清淤、维修相比，减少了渠道清淤、不定期维修、定期岁修等工作量，从这个角度也节约了工费和维修费。

5．增产

管道灌溉输水速度快、灌水及时、均匀等，根据粮食生产单位统计对比资料，管道灌溉比渠道灌溉增产增收10%左右。

6．对地形变化有很强的适应性

渠道灌溉适用于地势较为平坦的田块，或者地势变化朝一个方向的情形，以适应水往低处流的自然规律。而低压管道内水体有一定压力，地势变化在一定范围内时，水体均可到达需水的田面；低压管道灌溉不仅适用于扬水灌区，也可用于自流灌区；管灌不仅可在整齐大块地里铺设，亦可在零星地和插花地使用。

低压管道灌溉的经济效益

自 2012 年以来，上海嘉定水务工程设计有限公司参与了大量农田水利工程的设计任务，所涉及水稻田的灌溉大都采用了低压管道灌溉。在上海的域外大型农场—上海农场 2012 年 5000 余亩高水平粮田建设中不仅全程采用低压管道进行灌溉，同时增设管道将发酵好的猪粪水输送到田面，实现了种养结合、废弃物利用、节能减排，生产出优质有机大米。上海农场在 2012 年高水平粮田建设项目基础上，2013～2016 年又连续多年进行高水平粮田建设，均采用了灌排分开的“渠改管”灌溉模式，取得了良好的经济效益。

上海市嘉定区 2012～2016 年期间，水稻田农田水利建设中大都采用“渠改管”低压管道灌溉模式，深受中粮合作社欢迎，同时也吸引了不少上海市以及其他郊区农业、水务部门的专家来嘉定区进行考察，并在金山等区进行推广。下面简要介绍低压管道灌溉在嘉定区 2012 年华亭镇高水平建设项目应用及其效益。

嘉定区 2012 年华亭镇高水平建设项目位于华亭镇华亭村，建设规模 1115 亩，主要种植水稻和小麦，在田、水、路、林、村统一规划的基础上，根据自然地形和便于灌溉管理的要求，将 1115 亩耕地划分为 4 个小灌区，从灌溉泵站至田间放水口全部采用地下管道，实施全封闭有压输、配水；水泵采用变频调速的小型立式混流泵，管道管材采用PVC-U 管给水管，其中干管为 DN400，支管为 DN250。两条支管间距约84m，中间设一道 0.8m 宽排水明沟。每条支管上设置 1.2m宽砂石田埂，以方便农民喷洒药水等耕作通行。

目前，嘉定区 2012 年华亭镇高水平建设项目于 2013 年春建设完成，并于 2013 年 5 月投入使用，效益显著，通过项目实施前后对比分析与测算，主要经济效益体现如下：

节约劳动力：项目区运行后，每年大约可节省放水员、清理沟内杂草杂物等人工 5500 个（每亩约节省 5 个人工），每个人工按 100 元计算，可节省 55 万元 / 年。

支管上砂石田埂

支管控制蝶阀

增产：项目区为水稻、小麦轮作，通过项目实施前后对比分析，水稻每亩约增产 45kg，小麦每亩约增产 35kg，按水稻单价 3.3 元 /kg，小麦单价 2.3 元 /kg 计，项目区增产效益达 25.1 万元 / 年。

节水 ：原有灌溉水利用系数只有 0.45，采用管道灌溉后提高到 0.95。经运行测算，每亩节约水资源约 200 吨，1115亩节约地表水资源 223000 吨，目前上海地区对农业取水暂缓征收水资源费。

节电：对比测算地下管道灌溉模式比原有的明渠模式每亩用电量减少约20度。整个项目区节约用电约22300度/年，节约用电成本 0.89 万元 / 年。

低压管道灌溉存在的问题

虽然管道灌溉有很多优势，但通过这几年的实践，也发现了一些问题：

1．质量好的管材较贵，市场上管材质量参差不齐，施工单位选购的管材常常为小厂生产价格便宜的劣质管材，实际实施中很难控制。

2．配套的管件、控制闸阀，放水栓等设施设备选择的余地不大，且价格较贵，需要相关生产企业尽快开发方便连接、维修、耐久性好、价格便宜的配套产品。

3．项目建成移交使用后，需要对使用操作人员进行培训，加强已建工程维修保养工作，确保管道灌溉设施的正常运行和充分发挥应有效益。

随着社会的的发展，农村、农业经营方式也将会发生急剧的变化，农村劳动力越来越少，务农人工工资不断增加，土地流转将进一步加速。传统的渠道灌溉向管道灌溉转变是未来的发展方向，不仅节工、水、电、地，增产，同时为水稻等大田灌溉实现输水管道化、水肥一体化、控制自动化、管理信息化创造了条件，为实现农业现代化奠定了基础。

（作者单位：上海嘉定水务工程设计有限公司）