管道輸水灌溉技術在渠灌區的應用探討

□詹喜峰 □張維中（河南省陸渾灌區偃師市管理局）

管道輸水灌溉技術在渠灌區的應用探討

□詹喜峰 □張維中（河南省陸渾灌區偃師市管理局）

談到灌溉技術，傳統的地面渠道灌溉系統為大家所熟識，干、支、斗、農、毛各級渠道以及渡槽、隧洞、水閘、橋涵等渠系建筑物更是耳熟能詳，而管道輸水灌溉技術在渠灌區的應用較少，還沒有形成完整的理論體系。文章從基層工程實踐中大膽探索，提出管道輸水灌溉技術在渠灌區應用的新概念，總結了三種管道輸水灌溉模式，為低壓管道輸水灌溉增添了新的內涵。

管道輸水灌溉；渠灌區；應用；探討

0 引言

低壓管道輸水灌溉技術在井灌區已成熟應用，并在快速推廣發展之中，其節水、節地效果明顯，投資效益比得到公認。近年來，管道輸水灌溉技術在渠灌區也開始應用，但發展較慢，理論上討論較多，實踐應用較少。

1 管道輸水灌溉

1.1 定義

管道輸水灌溉是以地埋管道代替地面明渠進行輸水的灌溉系統。系統主要由水源、輸水管道、分水閘（閥）及終端田間農（毛）渠或移動灌溉軟管組成，分類上仍屬于地面灌溉范疇。

管道輸水系統分為開敞式和封閉式兩種。開敞式系統中依靠調壓井（分水井）調整管道壓力，可以設計成無壓或低壓管道，輸水能力高于明渠但低于封閉式系統，系統相對比較簡單；封閉式系統中則以水源水頭控制管道壓力，管道中壓力一般較高，輸水能力較強，但系統相對比較復雜。

1.2 水源

管道輸水灌溉的水源理論上可以是水庫、池塘、河流等。由于水庫水水量充沛、泥沙含量少、具有一定的取水水頭，因此更適宜管道輸水灌溉。水源為河流時，應考慮對泥沙、漂浮物進行處理。

1.3 輸水管道

隨著科技水平的不斷提高，適宜輸水灌溉的管道也越來越多，有鋼管、普通混凝土管、預應力鋼筋混凝土管、PCCP管、PVC管和PE管等。尤其是PVC管，因其重量輕、強度高、韌性好、抗腐耐久、輸水能力強及運輸安裝方便等優點，已越來越受歡迎，更多地應用于輸水灌溉工程。

1.4 分水閘（閥）

分水閘采用平面鑄鐵閘門、輕型螺桿式啟閉機，適用于開敞式管道輸水系統。閘門安裝在調壓井（分水井）內，啟閉機安裝在地面以上合適高度，通過調節閘門開度，控制分水量和下游輸水量。

分水閥采用鑄鐵閘閥，適用于封閉式輸水系統，閘閥安裝在分支管道上，直接從輸水管道取水。為了避免水錘現象，系統中應安裝防止水錘發生的安全設施。

1.5 灌溉終端

管道輸水灌溉仍屬地面灌溉的范疇，其落腳點還要回到地面灌溉。對于開敞式輸水系統，由管道把水送到各個分水井，通過分水閘取水至地面，然后進入地面農渠（毛渠）進行灌溉，灌溉終端為農渠（毛渠）。

對于封閉式輸水系統，可通過管道和分水閘閥把水送至田間地頭，再用給水栓分配給移動灌溉軟管進行灌溉，灌溉終端為移動灌溉軟管（與井灌區低壓管道灌溉相仿）；也可通過管道和分水閘閥把水送至地面農渠（毛渠）進行灌溉，灌溉終端為農渠（毛渠）。壓力足夠時，也可考慮采用噴灌形式的灌溉終端。

2 管道輸水灌溉技術在渠灌區的應用實例

偃師市屬于陸渾灌區東一干渠中段，設計灌溉面積1.76萬hm2。干渠以下有支渠15條，干斗渠25條，干農渠16條。灌溉渠道大多采用地面混凝土硬化渠道或土渠輸水，輸水渠總長度約200km。灌區地形屬于山前丘陵區，南高北低，地面坡度較大，呈扇形展開。

渠灌區不同于機井灌區，往往一條渠道輻射的灌溉面積成千上萬畝，跨村跨鄉渠道管理難度較大，跨村灌溉矛盾突出，嚴重影響下游村組灌溉，工程效益難于充分發揮，資源浪費巨大。為了解決跨村輸水問題，結合灌區節水改造的需要，積極探索，形成以下3種管道輸水灌溉模式：

2.1 封閉式壓力管道輸水灌溉模式—翟寨村管道輸水灌溉系統

翟寨村位于偃師市大口鄉，南有董村，北有雙泉村，都屬宋村支渠控制范圍。翟寨村的耕地面積大都在火焰崗上，由于地勢較高，無法進行自流灌溉，只能靠宋村支渠輸水進行提水灌溉。

經勘查對比，火焰崗適宜灌溉的耕地地面高程260.00m，宋村支渠設計水位271.30m，相對高差11.30m，具備管道輸水條件。鑒于到火焰崗須經過董村低洼地帶，高程只有229.00m，開敞式管道輸水已不適用。因此，工程布置成封閉式壓力管道（倒虹吸形式）輸水，設計為DN315PVC-U管，公稱壓力0.60MPa，總長1800m，并在中途設分水閘閥，向雙泉村輸水，在火焰崗設終端取水口，進入地面農渠（毛渠），滿足翟寨村灌溉需要。

翟寨村管道輸水灌溉系統，不僅解決了翟寨村、雙泉村跨村灌溉問題，又解決了翟寨村不能自流灌溉的問題，起到了節水、節能、節地和降低灌溉成本的多重作用。

2.2 開敞式無壓（低壓）管道輸水灌溉模式—王橋村管道輸水灌溉系統

王橋村位于李村鎮，所用灌溉渠道屬于雷村支渠的一條斗渠分支，由于地面坡度大、地形復雜，上游1100m渠道沖毀嚴重，已無修復價值，長期沖刷形成的地面溝渠深達1.50～2.00m，寬達3.00～5.00m，灌溉取水極度困難，群眾意見很大，由此影響下游村莊灌溉。

修復該段渠道有3種方案可選。一是對原有渠道進行回填，恢復到現有地面高程，重新修筑地面明渠，但填筑工程量較大；二是渠道改線重建，但占地問題不好解決；三是采用管道輸水灌溉系統。

經過比較，選用了開敞式管道輸水灌溉系統。對現有地面溝渠進行整理，利用地面坡度大的自然條件，鋪設Φ500的預制混凝土管1100m，主要分水口分別設10座分水井及分水閘門，很好地解決了分水灌溉與向下游輸水的問題。

王橋村管道輸水灌溉系統，在正常情況下為無壓流狀態，合閘取水時分水閘以上少量管道稍有壓力，壓力水頭1.50～2.00m左右。

2.3 純粹的管道輸水模式—李家村管道輸水系統

李家村位于寇店鎮，屬于朱窯支渠控制范圍的邊緣地區，上游有賈莊坡村、韓寨村、楊裴屯村、寇店村等。李家村灌溉必須跨越上述4個村，特別是寇店村，灌溉面積大，灌水時間長，是影響李家村灌溉的主要障礙。

多村同時灌溉不僅計量困難，而且上游亂開口子亂扒水，下游很難見到水；一村單獨灌溉，又受上游偷水影響，每次灌溉的看管費用巨大，灌溉成本激增，嚴重制約了下游灌溉。

為了解決上述問題，技術人員從楊裴屯村進行分水，鋪設1900mΦ600預應力鋼筋混凝土管道，管道縱坡1/200左右，輸水流量0.40m3/s，直接輸水至李家村，進入地面斗農渠灌溉系統，徹底跨越寇店村全境和楊裴屯村大部分區域，成功解決了長期困擾李家村的灌溉問題。

3 管道輸水灌溉技術在未來灌區節水改造中的應用前景

綜合分析，筆者認為渠灌區管道輸水灌溉有以下五方面的優勢：減少滲漏和蒸發，提高渠系水利用系數，能達到節水的目的;管道埋入地下節約了耕地，可有效防止人為破壞，提高工程的使用壽命，降低維修管理成本；管道埋入地下解決了地面渠道工程與機械耕種相互制約的矛盾，方便耕種作業；利用水源水頭，變提灌為自流灌溉，能達到節能減排、擴大灌溉面積的目的；解決跨鄉、跨村輸水問題，使工程效益充分發揮，擴大灌溉面積，緩解用水矛盾；解決地面明渠反復淤積，反復清淤問題，特別是夏秋兩季秸稈入渠給灌溉帶來的不利影響。大大減少了清渠費用，降低灌溉成本。

4 結論

通過上述3個典型工程的實踐，可以看出，管道輸水灌溉在丘陵渠灌區中可以發揮很好作用，對灌區未來節水改造提供了一條新的有效途徑。管道輸水灌溉的優勢決定了其在現代農業灌溉技術發展中的地位，在未來大中型灌區節水改造中具有強大的生命力，建議有條件的灌區繼續探索推廣。

渠灌區管道輸水灌溉與井灌區低壓管道輸水灌溉相比，具有管網形式多、布置范圍大、地形相對復雜、附屬工程設施多樣等特點。因此，渠灌區管道輸水灌溉系統的規劃、設計、施工、運行管理都有較高的要求，還需要相關技術部門深入研究，盡快形成完整的理論體系。

S275.4

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1673-8853(2014)02-0021-02

2013-12-10

趙 鑫）