浅谈低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用

王华国

摘 要 针对小型农田水利工程，在介绍低压管道灌溉技术的作用和特点基础上，对其在小型农田水利工程中的应用进行深入分析，以此确保低压管道灌溉技术发挥出应有的节水灌溉效果，为小型农田水利工程的节水灌溉发展奠定良好基础。

关键词 小型农田水利;低压管道灌溉;应用

中图分类号：S274 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.095

小型农田水利工程对节水灌溉要求越来越高，为实现预期的节水灌溉目标，需要在工程中使用不同的节水灌溉技术。其中，低压管道灌溉是一项合理可行且效果显著的节水灌溉技术，可在小型农田水利工程中大规模应用。

1 低压管道灌溉的作用与特点

低压管道灌溉的管理方便，水资源实际利用率高，替代了传统的明渠输配水方式，在农田水利灌溉工程中普遍应用，适用于纯井灌区，其具有以下6个方面的优势。1）节水。采用管道输水的方式能减少水资源渗漏和蒸发，使水资源利用率达到0.95以上，较土渠输水节水35%左右。2）节地。采用管道输水，将管道埋在地下，无需占用地上面积，能节约耕地1%～2%。3）节能。由于管道输水灌溉节省水量，缩短了灌水时间，相较于土渠输水节省20%～30%的能源。4）省时省工。采用管道进行输水，不仅供水速度较快，而且供水及时，能缩短轮灌的时间，保证灌水效率。采用管道取代明渠系统以后，还能杜绝跑水与漏水，减少管理投入。5）良好地形适应性。管道输水灌溉为有压供水方式，可良好适应不同的地形条件，能使渠道无法到达的耕地实现灌溉，既减少工程量又增加灌溉面积。6）经济效益好。采用低压管道灌溉，单位面积所需管道数量相对较少，一次性投资相对较少：对于可移动软管，其每公顷用量在75～90 m范围内，需要60～80元的投资;对于半固定形式的管道，其每公顷需要500～1 000元的投资。

在水源条件完全相同的情况下，因采用管道灌溉方式能增大灌溉面积，实现对田间灌水条件的有效改善，且对适时适量灌溉有利，所以能满足作物正常生长对水的要求，实现增产增收目标，其中，一般年份可增产15%左右，干旱年份的增产增收效果在20%以上。

2 低压管道布置

在灌溉管道系统中，管网分输水管道与配水管道。输水管道是指把水从水源输送至配水管道中，以输水为主的管道。配水管道是把输水管道中的水按轮次要求适时适量分配输送到田间进行灌溉的管道。

管道布置应充分考虑水源位置、地块形状和作物种植方向等，综合确定具体布置方式。对于管道的级数，需要以灌溉面积及地块条件为依据确定，具体如表1所示。

当地块的渗透性较强或不平整时，需在末级管道加设地面移动软管。软管应尽量短而平直，减少或避免折点及起伏的产生。对于两级固定管道，其长度应控制在90～150 m·hm-2。支管的走向应和作物种植行保持平行;支管的间隔距离应控制在50～150 m，采用单向浇地方式时，应取较小值，而采用双向浇地方式时取较大值。

给水栓或出水口需要按照灌溉的面积均衡布置，间距控制在50～100 m，单口灌溉面积以0.25～0.60 hm2为宜，采用单向浇地方式时，应取较小值，而采用双向浇地方式时取较大值[1]。当管内压力水头≥6 m且管轴线转角≥15°，或管内压力水头≥3 m且管轴线转角≥30°，或管轴线转角≥45°时管路应设置镇墩。镇墩应设在坚实的地基上，并按受力要求确定尺寸。

在出水口处应设置防冲池，地面移动管道出口，宜有防冲措施。防冲池宜就地取材，优先采用预制混凝土构件，防冲池池底应至少低于地面15 cm。在管道轴线起伏段的高处和向下弯处，设置进排气设施;在管道轴线起伏段低处和管道系统的最低处，宜设置泄水閥和渗水井。在顺坡管道节制阀下游侧、逆坡管道节制阀上游侧以及可能出现负压的管段，应设置负压消除设施。管道宜埋于冻层以下，必要时可设伸缩节或柔性接头。

输水配管类型需要以地形地貌等基本情况和要求来确定，在选择时要注意，尽可能减少管道配置总数，管道总长要控制在允许的范围之内，并在能满足要求的基础上减小管径。采用固定支管的过程中，应沿顺坡按照由下至上的顺序进行布置，以此减小管径。

在利用低压管道实施农田灌溉时，必须充分考虑管径尺寸，以收集到的所有相关资料为依据，对低压管道进行合理设置，以此保证设计可行性与合理性。以此为基础进行管道系统建设，在实际施工过程中要做好和种植户的沟通，制定有效策略，根据资料确定灌溉面积和灌溉制度[2]。

3 低压管道技术应用

3.1 工程设计

在低压管道实际设计工作中，应加强过程管理，对和低压管道灌溉有关的问题进行深入论证。通常情况下，对工程设计有影响的因素主要包括以下5点。

3.1.1 管道布置

设计中应将泵站布置在农田中间，缩短干支管实际长度，以减少损失，同时确保干支管实际控制面积相当。如果需要在远处布置泵站，则应对线路布置实施优化，确保管道工作过程中压力保持一致。

3.1.2 管径选择

在选择管径时，需要充分考虑灌水强度和经济流速，以计算确定的流量与压力为依据进行校核，参考水泵布置情况，复核管道出水口实际压力与流量，用于满足实际的使用要求[3]。

3.1.3 工程关键点

低压管道灌溉实际上是使用低压管道代替明渠进行灌溉，采用一定压力，把灌溉水及时输送至农田的灌溉方式。管道系统实际压力通常在0.4 MPa以下，所以被称作低压管道系统。在实际的工程设计过程中，需要注意以下4个关键点：1）正确计算系统的水力;2）制定合理可行的灌溉制度;3）合理布置管网及出水口;4）严格执行各项工作规程。

3.1.4 管网布局

在低压管道系统中，管网布局有很多不同的形式，具体要根据灌区田块形状来确定。通常情况下，支管的长度应控制在200 m以内，排水沟和管道应采用相间布置的方式，如果道路的两侧均对灌溉提出要求，则不建议进行双侧布置，否则必然增加投资。

现阶段很多灌区都进行相间布置，格田尺寸为长边60～120 m、短边25～40 m，一般在短边方向上设置放水口，如果在长边方向上设置放水口，则需要连续布置很多个。通过调查，为了和农业生产机械实现良好匹配，条田的长度应控制在200 m以内。遵循该要求进行布置对支管的实际布置十分有利，若支管的长度很大，则其管径也会相应增加。在布置低压管道过程中，应严格遵循相关技术规范，如果系统中支管的长度很大，而且放水口的数量又很多，则要使放水口实际压力满足均匀性要求。以灌区的面积大小和水源位置为依据，可采用一字形、T字形、L字形、工字形、丰字形、梳齿形与鱼骨形等管网布置形式。另外，对于管道的实际长度和数量，还应伴随灌区面积变化进行适当调整。在确定了管道的布置方式、管径大小与水泵类型后，需要对不同情况下的流量及工作压力进行计算，以此确定管道的实际工作压力与出水口灌水是否保持均匀，最终检验设计成果是否合理。

3.1.5 实际应用

针对现阶段低压管道存在的出水流量较小和一次灌溉时间较长的实际问题，应优化作物种植结构，避免单一品种作物种植加大灌水强度。在制定灌溉制度过程中，需要充分考虑当地的民情、工情和水情，实现在满足用水基本要求的前提下，使用水达到均衡，防止用水产生矛盾。

3.2 运行管理与养护

3.2.1 严格执行相关工作制度

低压管道灌溉时，使用不当会产生系统工作不稳定等问题，产生这些问题的原因除了用户对系统认知能力不够、管理水平低等外，还和灌溉时没有严格执行相关制度有关。因此，为了使节水灌溉得以顺利运行，应严格执行相关管理制度，保证管道系统的稳定性，提高系统运行效率[4]。

3.2.2 督促用户积极参与管理

在工程建设完成后，应及时办理交接手续，严格落实管理和养护主体，明确相关管理人员，制定完善的岗位责任制与检查制，确保工程效益得以充分发挥。在实际工作中还要成立用户协会，督促用户参与实际的管理工作，以此提高实际的管理水平，保证最终的管理效果。

3.2.3 相关人才培训

建立可靠的科技保障及人才培养体系，加强对全体基层人员的教育和培训，以适应新灌溉技术的应用和发展需要。

4 结语

综上所述，低压管道灌溉是一项具有较强实用性且经济合理的节水灌溉技术，目前已经在农田水利工程中得到广泛应用，在实际的技术应用过程中，要切实做好工程设计和运行管理及养护，以此确保低压管道灌溉发挥出理想的效果。

参考文献：

[1] 刘杰.低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用[J].价值工程，2020，39（8）：213-214，155.

[2] 中华人民共和国水利部.SL/T 153-95 低压管道输水灌溉工程技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，1995.

[3] 全庆明.低压管道灌溉在小型农田水利工程的应用与分析[J].建筑知识，2017，37（3）：103-104.

[4] 刘文华.低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用[J].农技服务，2017，34（1）：160-161.

（責任编辑：赵中正）