低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用

刘 燕

（内蒙古赤峰市巴林左旗林东镇人民政府，内蒙古 赤峰 025450）

内蒙古赤峰市巴林左旗林东镇有耕地160 万亩，其中有效灌溉面积40 万亩，保证灌溉面积32 万亩，适宜种植的农作物品种有110 多种，其中蔬菜品种80 多种，如大葱、大蒜、杂粮杂豆、土豆等。全镇年平均水量166.4～366.4 mL，缺水较为严重。为保障农业生产质量与效率，地方政府与农业农村部门近年来积极修建小型农田水利工程，尝试和应用低压管道灌溉模式，提高灌溉用水效率，希望解决水资源匮乏问题。因此，研究低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用十分重要。

一、低压管道灌溉的优势

现代农业生态化、可持续发展离不开农田水利工程的支持，而农田水利工程中应用低压管道灌溉模式具有多方面优势，值得大力推广。低压管道灌溉一般指在不超过0.3 MPa 的低压管道中输水并进行地面灌溉，主要由水源、取水工程、输配水管网系统、田间灌水系统等组成。与传统渠道灌溉模式相比，低压管道灌溉在节水、省地、省工、省时方面优势显著；与喷灌、微灌技术相比，低压管道灌溉则有节能、成本低等优势，因此低压管道灌溉在现代农业中得到了广泛应用。但低压管道灌溉也存在局限性，本质上属于地面灌溉，单个工程控制范围小。

1、节约水资源

首先，低压管道灌溉通过管道输水和灌溉能够有效防止输水过程中的水分渗漏与蒸发，减少水资源浪费。其次，农田地势高低不平，运用低压管道灌溉技术能有效借助地势，实现对农田逐层灌溉，在保障适用性的同时进一步节省水资源。尤其是水资源较为匮乏的林东镇地区，应用低压管道灌溉模式的节水效能更为明显。

2、占地少，便于机械操作

管道体积小，不占用农田面积，与传统渠道灌溉等方式相比占地少，优势更明显，不会对农业生产造成明显限制。另外，低压管道处于地下，不会对农业生产中的农机设备操作造成影响，能有效节省人力、物力。

3、灌溉周期短

低压管道灌溉的供水速度远快于传统渠道灌水，能有效改善灌溉条件。尤其是大规模、大面积的农田，合理布置管道能实现快速、高效灌溉，真正保障农田灌溉的适时、适量。

4、成本低、效益高

低压管道灌溉模式应用成本低，成本主要集中在管网布设阶段，后期使用时成本极为低廉，整体成本不高。低压管道灌溉在科学合理的管网布置下能够实现大面积农田的高效灌溉，为农业生产提供可靠助力，促进农业经济效益提升[1]。

二、低压管道灌溉的应用

1、应用的基本原则

在小型农田水利工程中应用低压管道灌溉技术时，需遵循一些基本原则，最大化发挥该技术的优势，为农业生产创造良好灌溉条件，同时做到节水、节能、高效。

（1）因地制宜原则

低压管道灌溉系统是完整的灌溉体系，设计和建设时必须考虑地方实际条件，针对性进行科学规划与设计，不盲目照搬其他地区的灌溉系统、灌溉方式，以保障实际应用效果。

（2）合理布置原则

小型农田规模有限，应用低压管道灌溉技术后的节水、节能、增产作用也有限，在设计规划时有必要合理控制成本，尽量从投资经济效益最大化角度出发，对整个低压管道灌溉系统进行合理建设，兼顾成本、经济效益、节水与节能作用等。

（3）客观规律原则

在设计与建设低压管道灌溉系统时，需充分考虑农作物种植方向、农田地形与坡度等，确保支管走向与二者相适应，保障水资源能够被农作物充分吸收，避免管道水乱流的问题。

2、结合实际与规划原则设计

在小型农田水利工程中实际应用低压管道灌溉技术时，一定要结合实际情况与规划设计原则，对管道系统进行合理设计，保障规划设计的科学性、合理性与可行性。

首先，做好基础资料收集工作。对地方农田灌溉面积、灌溉水源位置、农田水利工程、气候、农田地势、主要种植物、道路、林带、排水等基础信息进行收集与分析，结合低压管道灌溉设计要求进行统筹规划，从整体上为灌溉系统的合理设计奠定基础。

其次，重点针对支管间距、出水口间距等进行设计。低压管道灌溉系统能否满足田间灌水要求，在很大程度上取决于支管间距与出水口间距。前者直接影响灌溉量和灌溉面积，后者直接影响有效灌溉面积，结合实际情况进行综合设计，基本可满足田间灌溉要求。

最后，在对低压管道灌溉系统进行规划设计时还需要考虑系统运行的可靠性、维护管理方便、投资与运行管理费用少等要求，尽可能提高其可行性。

3、计算灌溉制度内容与设计流量

灌溉制度指基于作物需水特性和地方气候、土壤、农业技术等因素制定的灌水方案，主要包含灌水次数、灌水时间、灌水定额以及灌溉定额等[2]。在小型农田水利工程中设计和建设低压管道灌溉系统时，需要合理确定灌溉制度，重点计算灌水定额、灌水周期等。此外，低压管道灌溉系统设计还需要对设计流量进行准确计算，主要是计算系统设计流量以及管道设计流量。

（1）灌水定额

灌水定额指1 次灌水的水量。通常由作物、土壤持水量、灌溉面积、可利用的灌水时间等综合决定，可通过公式m= 1000Hγ(βmax-βmin)计算。公式中的H代表计算湿润层深，γ代表土壤干容重，βmax与βmin分别代表土壤适宜含水量的上限和下限。

（2）灌水周期

（3）系统设计流量

（4）管道设计流量

4、管网设计与布置

进行管网设计与布置前需合理选择管材。通常在综合考虑强度高、不易变形、承插连接简便、防水性能好、成本合理等的前提下选择PVC 软管。管径一般根据经济流速与管道设计流量的关系进行计算，即按照公式计算，其中PVC 管的经济流速一般取1.0～1.5 m/s。

布置管网时，首先需要按照基本原则与方法进行规划和布置，保障管道灌溉系统的科学性与合理性。水源位于田块的不同位置，通常需要采取不同的管网布置形式。如果水源位于田块一侧，通常可将管网布置为“一”“T”“L”等较为简单的形状；如果水源位于田块中心，则一般可将管网布置为“H”“一”字型或环形；如果水源位于田块一侧且田块为面积较大的方形，则可将管网设置为梳齿形或“丰”字型。

其次，需要考虑水源位置以及田间地形。在地势、地形存在高低起伏时，尽量让水源以自动流入田间的方式进行管道设计，从而做到节能高效。

最后，管道走向应与农作物种植方向相适应，尽量保持管线平顺不弯曲，便于整体管理，同时防止对耕作活动造成不必要的负面影响。

5、选择水泵与动力机

水泵与动力机的合理选择是确保低压管道灌溉系统正常运行和发挥作用的关键。选择水泵时，通常要在确定系统流量和系统扬程的基础上进行合理选择。系统扬程的确定需要合理选择参考点，取最难灌处放水口所需的龙头作为保守取值，通过参考点出水口中心线与地面高差、管网水头损失、水泵进出水管水头损失、机井动水位等进行合理计算。动力机需根据电源供应情况选择电动机或柴油机，并且需根据水泵的配套功率科学选择动力机型号。

三、结语

低压管道灌溉系统作为一种节水、节能、高效的灌溉系统，广泛应用在小型农田水利工程中，为农业生产和发展提供重要支持。在现代农业产业化发展进程中，根据地方实际合理建设与运用低压管道灌溉系统，能进一步完善农田水利工程，为农业生产管理模式的优化与完善创造良好条件，协调农业生产的经济效益与生态效益。