水利灌溉工程中低壓管灌的應(yīng)用

張 雷

（開封市通許縣水利局，河南 開封 475499）

低壓管灌在很大程度上不僅節(jié)約了水資源，而且也節(jié)省了很多的人力和物力。低壓管灌的工作原理是，機(jī)泵和管道系統(tǒng)兩者相結(jié)合把低壓水輸送到田間， 在田間各個(gè)部位設(shè)置一些防水口，防水口下面設(shè)置有效的流水溝，在這些流水溝中連接管子，利用管子把水輸送到各個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)灌溉。 這種灌溉方式的好處很多，被很多地區(qū)廣泛應(yīng)用，特別是在很多井灌地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。但是這種方式在澆地灌溉中有一個(gè)很大的限制，就是一次灌溉的資金投入很大，基于這個(gè)原因，沒有在全國(guó)大范圍長(zhǎng)期推廣應(yīng)用。我國(guó)完全可以利用這類項(xiàng)目發(fā)展管灌水田，以此節(jié)約水資源，保障我國(guó)的長(zhǎng)期發(fā)展。

1 低壓管灌的組成和特性

1.1 低壓管灌系統(tǒng)的組成

低壓管灌系統(tǒng)分布相對(duì)復(fù)雜，它一般是由水源、首部樞紐、水管網(wǎng)系統(tǒng)、灌水器、保護(hù)設(shè)施、田間灌水設(shè)施5 個(gè)部分組成，這5 個(gè)部分組成了一個(gè)完整的低壓管灌系統(tǒng)。 其中，首部樞紐和水管網(wǎng)系統(tǒng)是5 個(gè)部分中最核心的環(huán)節(jié)， 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)水資源和對(duì)水資源進(jìn)行合理分配。

1.2 低壓管灌系統(tǒng)特性

低壓管灌系統(tǒng)主要是針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉，在農(nóng)業(yè)灌溉中它的應(yīng)用區(qū)域主要是井灌區(qū)和輸水系統(tǒng)比較缺乏的一些地區(qū)， 低壓管灌最適合應(yīng)用在小型灌溉中。 低壓管灌系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，與灌溉渠道系統(tǒng)相比，主要有下面幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)水功能。 低壓管灌系統(tǒng)有很好的節(jié)水功能，在農(nóng)田管灌中，可以更好地避免在輸送水資源時(shí)出現(xiàn)滲漏和蒸發(fā)的情況， 可以大大地提高農(nóng)田灌溉中水資源的循環(huán)利用率。 （2）減少占地。 低壓管灌系統(tǒng)設(shè)備布設(shè)在地下，相應(yīng)地減少了對(duì)土地面積的占用，可以增加5%—10%的耕地面積。 種植面積的增加，有利于農(nóng)作物的增產(chǎn)。 （3）效率高。 低壓管灌系統(tǒng)的灌溉方式進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，流速很大，可以節(jié)省很多灌溉時(shí)間。輸水快，不僅可以節(jié)省灌溉時(shí)間而且使用起來(lái)也很方便。（4）成本低。由于低壓管灌系統(tǒng)的安全系數(shù)很高，在很大程度上可以避免安全事故的發(fā)生。 由于它對(duì)農(nóng)作物供水穩(wěn)定且及時(shí)，可以使農(nóng)作物更好地生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

2 低壓管灌在水利灌溉中的應(yīng)用

低壓管灌在農(nóng)田水利灌溉中的應(yīng)用非常廣泛，本文以某海島村低壓管灌規(guī)劃為例，對(duì)該區(qū)低壓管灌技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。該區(qū)水資源嚴(yán)重短缺，綜合考慮各方面因素，運(yùn)用低壓管灌技術(shù)進(jìn)行改造應(yīng)用。合理修建灌溉區(qū)域水塘，利用水泵對(duì)水塘的加壓把水通過(guò)輸水管道輸送到需要灌溉的區(qū)域。 各個(gè)支管相距150米設(shè)置水栓，灌區(qū)運(yùn)用移動(dòng)式管子對(duì)作物進(jìn)行澆灌。

2.1 需要計(jì)算出灌水定額

m=1 000γsh（β1-β2）=56.03m3/666.7m2

其中，M 為灌水定額m3/hm2；ys為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤干容重；h為土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度；β1為適宜土壤含水率上限；β2為適宜土壤含水率下限。

2.2 計(jì)算出灌水周期

T=m/Ed

式中，T 為灌水周期；m 為灌水定額；Ed為土壤水分最大消耗速度。

農(nóng)作物在幼期和生長(zhǎng)期階段對(duì)水的需求量很大，根據(jù)海島村的農(nóng)作物面積，灌溉方式應(yīng)該采用輪灌方式。 利用水泵低壓管灌15 個(gè)小時(shí)，對(duì)整個(gè)作物面積進(jìn)行整體的灌溉。 制定合理的灌溉計(jì)劃，進(jìn)行3 組灌溉，每一組設(shè)置15 小時(shí)的灌溉時(shí)間，灌溉的時(shí)候?qū)r(nóng)作物進(jìn)行充足的澆灌。

2.3 計(jì)算出灌溉設(shè)計(jì)流量

Q0=m×A/η×T×t=66.06m3/h

式中，Q0為灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量；A 為灌溉面積；η 為灌溉水利用系數(shù)；t 為每天工作時(shí)間。

2.4 計(jì)算出系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭

H=Zd-Zs-hs+∑hf+∑hj

式中，H 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)水頭；Zd為最不利地面高程；Zs為供水地面高程；hs為預(yù)留水頭；∑hf為由水泵吸水管至最末級(jí)管道的沿程水頭損失； ∑hj為由水泵吸水管至最末級(jí)管道的局部水頭損失。

對(duì)各個(gè)管道中各個(gè)階段的水流速度進(jìn)行最大限度的控制，將流速控制在1.50——2.00m/s，一定要大于管道不淤流速0.5m/s。 要把流水速度限制在管道最大流速以內(nèi)，一般情況下限制在2.5——3.0m/s。 各種管線全部運(yùn)用PVC－U 管材，這樣才可以更好地保持輸水的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

低壓管灌技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)灌溉中應(yīng)用最廣的一種灌溉技術(shù)。 低壓管灌技術(shù)不但能夠在很大程度上對(duì)水資源進(jìn)行節(jié)約利用，而且在很多情況下節(jié)約了大量的投入資金，使低壓管灌更好的運(yùn)行。 低壓管灌以最低限度的用水量獲得最大的產(chǎn)量或收益， 也就是最大限度地提高單位灌溉水量的農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)值。 水資源是不可再生資源，采用低壓管灌技術(shù)可在很大程度上節(jié)約可利用資源，確保后代子孫有良好的生活資源，有助于我國(guó)制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。