井灌区低压管道布置及关键参数选择

刘文华

（刘庄引黄灌区管理处，山东 菏泽 274000）

井灌区低压管道布置及关键参数选择

刘文华

（刘庄引黄灌区管理处，山东 菏泽 274000）

结合菏泽市井灌区低压管道灌溉系统应用的成功经验，分析了低压管道系统的工程形式、主要参数设计、管材、管道布置等关键内容的选择，为指导类似工程规划设计提供借鉴。

菏泽市；井灌区；低压管道；系统布置

山东省井灌区面积较大，而菏泽市由于水资源分布不均，农业生产多采用井灌方式。近年来，由于地方农业结构的不断优化，农业对灌溉用水需求量日益增多，传统土渠、大水漫灌方式已经不满足当前农业发展的需求。为此，菏泽市大力发展节水高效灌溉模式，采用低压管道与沟灌、畦灌相结合的方式，极大地推动了当地农业的发展。

1 输水工程形式及关键技术参数

1.1 工程形式

按照低压管道的固定方式，工程形式可分为管渠结合式、移动式、半固定式以及固定式。

1）固定式管道系统中所有管道与分水设施均需要埋入地下，而系统的给水栓与分水口则需要直接倒带农田沟、畦。

2）半固定式系统的机井水泵、主干管道与给水栓是固定的，而进入田间则采用地面软管。地面软管可根据需要进行移动，但在灌水过程中需要提前在地下埋入固定管道，各固定管道出水口再通过移动软管送入指定位置进行灌溉。

3）移动式管道输水系统中，配水源一般保持固定，而水泵、地面管道可根据需求进行移动调整。这种工程形式灵活性较强，投资相对较小，但移动较麻烦，且管道容易损坏。

4）管渠结合式与半固定式系统有很大的相同之处，其差异表现在管渠结合式不需要地面软管进行配水，而是通过田间毛渠来配水。

分析可知，如井灌区以农业生产为主，因此，低压管道输水灌溉形式可选择半固定式与管渠相结合的形式。而农业作物如以经济作物为主，则应选择固定式管道输水。

1.2 主要参数设计

井灌区低压管道灌溉系统设计需要考虑3个方面因素，即灌溉保证率、灌水周期和灌溉沟、畦长度。菏泽市地区种植农作物主要为旱作物，灌溉设计保证率一般保持在50%～75%，上限为80%，经济作物可视情况适当增加。旱作物的灌水定额控制在225～450 m3/hm2，根据农作物生长规律，确定适宜的灌水周期，一般取7～15 d，管网设计灌水周期为7 d。为尽可能提高灌溉水利用率，保证灌溉的均匀，灌溉采用小畦灌溉，视土壤透水性确定沟、畦长度。灌区土壤透水性越强，畦长越短，一般采用30～40 m、40～60 m、50～80 m三个标准，上限不超过100 m。

2 管道系统设计

2.1 管材比选分析

现阶段，管灌工程所应用的管材主要有2种，即塑料管材和水泥制品管材。单从工程造价方面考虑，如管径不超过250～300 mm，塑料管材的价格要低于水泥制品管材；而随着管径的增加，使用水泥制品管材的成本将下降，因此在管径大于250～300 mm时，宜采用水泥制品管材。如从施工难易角度分析，塑料管材运输方便、安装简易，质量有保障，而水泥制品管材在运输、安装方面要求较高。同时，塑料管材能够适应复杂的地形条件，具有较强的适应能力。地区单井出水量一般不超过100 m3/h，所需管径不超过250 mm，因此管材宜采用塑料，如薄壁聚氯乙烯管材、双壁波纹管和低密度聚乙烯软管。

2.2 管径的选择

当单个机井的出水量不超过40 m3/h时，管道系统的干管、支管均可采用Φ110 mm的管材，这也能够在一定程度上降低管道流体阻力。而当单井出水流量大于40 m3/h时，管道系统应相应地增加同时工作的支管数，支管规格仍选择Φ100 mm，而由于出水量的增加，干管需要提高一个规格，选择Φ140 mm或Φ160 mm管。据相关资料统计显示，本地区单井出水量一般在80 m3/h，所以干管直径上限为Φ160 mm。综上分析可得，一般情况下，井灌区干支管可选择Φ110 mm的同径管，如管道流量较大或者管道系统线路过长，可适当增加干管规格，选择Φ140 mm或Φ160 mm管材。

2.3 管道系统布置

在确定低压管道系统时，应综合考虑井灌区地形特点、水源位置以及水量特性、农业结构等条件，以最低的经济投入，达到最大的经济效果。管线布设中应力求最短的管线控制最大的灌溉面积，应保证管线的平顺，减少不必要的拐弯和起伏情况。菏泽市灌溉农田面积普遍较小，宜选择两级管道进田的方式。对于小面积的狭长地块，也可以选择一级管道进田。

3 其他参数设计

3.1 末级固定管道与出水口间距

末级固定管道与田间灌水沟布置方式一般有2种，即平行式和垂直式。采用平行布置方式时，如选择双向分水，出水口间距应保持在沟(畦)长度的2倍左右，单向分水时应与沟（畦）等长。采用垂直布置方式时，如选择双向浇地，末级固定管道间距应保持在沟（畦）长度的2倍左右，单向浇地时应与沟（畦）等长。根据菏泽市成功实施经验，末级固定管道与出水口间距均宜保持在50～100 m，单个出水口控制面积保持在0.27～0.60 hm2，固定管道布设密度控制在90～150 m/hm2。

3.2 出水口或给水栓

出水口或给水栓主要为铁铸件，形式有丝盖型、球阀型和螺杆压盖型3种。丝盖型出水口应用最为普遍，其结构较为简单，成本相对较低，能够实现向各个方向送水，缺点是灌水流量不能进行调节。球阀型出水口结构包含上下两个部分，结构复杂，能够任意旋转出水口，但不便于拆装，且造价较高。螺杆压盖型出水口比较耐用，启闭灵活，流量可控，但成本偏高。具体采用哪种出水口，需综合考虑灌溉任务、经济条件等内容。

3.3 工作水头

低压管道系统工作水头需经过严格的水力计算，而根据菏泽市井灌区低压管道成功实施经验，得到一般井灌区管道工作水头参数，如表1所示。

表1 一般井灌区管道工程工作水头 m

3.4 水泵

井灌区机井多抽采浅层地下水，地区动水埋深普遍较浅，机井出水量约在40～60 m3/h。因此，水泵总扬程应控制在15～20 m，才能保证低压管道系统的正常输水。为保证井灌区输水的平稳性，水泵泵型多选择离心泵，其工作效率较为平稳，且安装、运行非常灵活，能够适应低压管道输水系统的需求。

4 结语

井灌区低压管道输水工程能够大大提高灌溉水利用率，保证农业生产产能，尤其对于像菏泽市水资源匮乏的地区。通过总结菏泽市景观区低压管道灌溉系统的成功经验，可为类似工程提供借鉴。

[1] 吴文荣,丁培峰,忻龙祚,等.我国节水灌溉技术的现状及发展趋势[J].节水灌溉,2008,(4)：50-52.

[2] 张艳红.论提高井灌区低压管道输水灌溉用水效率 [J].水利规划与设计,2005,S1：33-36.

[3] 王文平.低压管道输水节水灌溉技术在石头河灌区的运用[J].水利与建筑工程学报,2011,03：156-159.

（责任编辑崔春梅）

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1009-6159（2017）-05-0036-02

2016-12-13

刘文华（1970—），男，工程师