高效節水灌溉工程優化設計要點

張虎

摘 要：要保證灌溉工程設計的科學合理性，就必須做好輪灌機選擇、流量設計、管材確定等一系列工作，只有這樣，才能有效地降低運營成本，最大化的利用水資源。文章作者將高效節水灌溉工程的優化設計作為切入點，深入論述了高效節水灌溉工程的優點，主要包括水資源的充分利用、增加農田的灌水水平、經濟效益以及環境效益都較高等幾個重點方面。

關鍵詞：高效節水；灌溉工程；優化設計；工作重點

中國地廣物博，各種資源的儲量相對較大，但由于人口基數非常大，所以人均資源占有量很少。尤其是我國的水資源，不僅存在著短缺的問題，還存在著區域分布不均的問題，在我國的西部，常常出現干旱、缺水的問題。所以，在農業灌溉用水較多的地區建設高效的節水灌溉工程，促進水資源的最大化利用，是我國農田水利建設的重中之重。做好這項工作，除了能夠促進我國農業產業的長遠穩定發展，也能夠更好地促進我國農業向著工業現代化、科技化、產業化的方向進步。現今，我國正在積極的推廣科學發展觀。因此，做好高效節水灌溉工程是極為重要的一項工作。

1 我國高效節水灌溉的發展方向

中國是一個人口大國，同時也是農業大國，日常生活以及農業灌溉對于水的需求都非常大，使用高效節水灌溉的方式，促進水資源的最大化利用是農業發展的必然方向。之前的農業灌溉在我國用水中占有很大的比重，其比例甚至超過了70%，但其灌溉效果并不十分突出，有很多的水都是蒸發到空氣中，沒有充分的被植物吸收，這直接體現了我國在農業灌溉方面還存在著很大的浪費。為貫徹落實好“可持續發展”這一理念，中國政府開始積極的推廣高效節水灌溉技術，并且撥放了專項的資金，還出臺了一系列的扶持政策，這對于我國高效節水灌溉的發展有著非常積極的促進作用。

2 高效節水灌溉工程優化設計的關鍵

高效節水灌溉工程的最主要特征就是要應用到多種多樣的管材，在建設管網時需要的鋼材設施數量十分龐大，這便需要投入很多的成本。因此，提高管網工程設計的科學性是高效節水灌溉工程的要點之一。

2.1 進行分組輪灌設計

為了更好地控制成本，我們常常會使用分組輪灌的方法來開展工作，這一工作方法的節水性很強，有利于管材設施的最大化利用，并且能夠有效降低成本，管理起來也十分簡便。在滴灌系統中，一般要通過下述的公式來較為準確的確定輪灌的組數[2]：

N≤CT/t（1）

式中：C為1d運行的時間（12～22h）；t為一次灌水的持續時間（不能超過6h）；T為灌溉周期（4～15d）；N為輪灌的組數。文章將甲高效節水灌溉示范區作為例子對輪灌設計展開了深入的分析。這一示范區內專門有一片區域是種植郁金香的，其灌溉面積為323km2，灌溉水主要來自于其周邊的干渠，實際進行灌溉工作之前通常會開展加壓工作，它的管網包括干管、毛管、支管等幾個主要部分，結合郁金香的生長需求，灌水周期一般都是3天，一天進行三次灌溉，每次灌溉不能小于6小時，通過公式（1）計算可以得到其輪灌組數是小于9的，結合管網的實際狀況，按照厲行節約、管理簡便的原則，將示范區劃分成了8個輪灌組，各個輪灌組都是通過支管控制的，頭一天灌2個組，以后每天都是灌3個組。需要注意的一點是，一定要保證各個輪灌組所灌溉的面積都是相同的，這樣可以使管徑一致，增強其美觀性，并且能夠有效降低投資成本。此外，進行工程設計工作時還應考慮到后續管理工作，以促進工程效益的更好發揮。

2.2 灌溉流量的設計

式中：ai為灌水高峰期第i種農作物的比例；Ti（d）灌水高峰期第i種農作物一次灌水的持續時間；t（h）為工作的時間；e為灌水高峰期內同時灌溉的農作物的種類；Q0（m3/h）為設計的流量值；δ為水利上使用的系數；mi（m3/hm2）為灌水高峰期第i種農作物的凈灌水定額；A（hm2）為設計灌溉面積。作者將甲高效節水灌溉示范區作為例子來分析了灌溉流量設計工作。在這一示范區里有一個低壓管灌區，種植的作物為金銀花，灌溉的總面積是42平方千米，其灌溉水來源于其周圍的干渠，正式進行灌溉之前，通常都會開展低壓處理工作，管網的構成為干管以及直管，支管每隔50米就會設立一個灌樁，一共設立了180個灌樁。結合金銀花的生長特性，我們將灌溉周期設置為4天，一次灌溉時長為24小時，結合公式（1）我們知道輪灌的組數不能大于4。按照“厲行節儉、方便管理”的原則，結合管網的實際特征，將這一示范區劃分成了4個輪灌組，一天一組，這樣便無需同時打開180個灌樁，也能更好的控制流量，最大化的利用水資源。

2.3 科學選擇管材

建設高效節水灌溉工程所需的最基本材料就是管道，各種各樣的管材好比是高效節水灌溉工程的血管。各個管材的性能以及價格有很大的差異。因此，我們在選用管材時一定要考慮到成本降低、具體灌溉要求等各個方面，切忌一味的選用高性能的管材，這一方式除了會使高效節水灌溉工程的成本大大提高，而且會造成高性能管材的浪費。不過，我們也不能為了降低施工成本，選擇性能不符合規定的管材開展施工，這會使工程整體的使用壽命大大縮短。無縫鋼管、焊接鋼管、球墨鐵鑄管、石英玻璃鋼管、鍍鋅鋼管等是常見的輸水管道，在我國的灌溉工程均有所使用。各個輸水管道都有著自身的優點和缺點，所以我們必須先對各種管材有一個深入的了解，這樣才能科學的選用管材。鋼管的主要優勢是堅固、承載性能強，但是其缺陷是極易受到腐蝕、運輸業很不方便，會使建設成本大大增加，尤其是應用口徑較大的鋼管時。塑料管道十分輕便，運輸簡單，不易生銹且本身有較強的彈性，但其缺陷是極易斷裂，使用時間一長就會老化。幾乎所有的輸水管都是埋設于地下的，所以因外力而發生折斷問題的概率很小，并且對于管材的承載性能也沒有很高的要求，因此常常選用硬聚氯乙烯、聚氯乙烯材質的塑料管道。聚氯乙烯管的優點是耐高溫、無毒、耐磨性好、耐腐蝕，在灌溉工程中極為使用。硬聚氯乙烯的優勢是運輸簡單、施工簡便、化學性質十分穩定、成本低且質量小，抗腐蝕性強，但其韌性不夠好。將兩者進行比較后發現使用硬聚氯乙烯的工作效果更好，其成本僅為聚氯乙烯的一半。因此，建設高效節水灌溉工程時常常會使用硬聚氯乙烯，以更好的實現工程效益。

3 結束語

綜合文章論述，中國作為一個農業大國，每年所需的灌溉用水量極大，但這部分水并沒有得到最充分的利用，所以，發展高效節水灌溉工程對于我國農業的長遠穩定發展有著非常積極的作用，我國將來進行水利建設工作時，應將高效節水灌溉工程的建設作為重中之重。不過，高效節水灌溉工程也有其限制性，包括投資成本太高、建設效果不明顯等，這對于高效節水灌溉工程的大范圍推廣是非常不利的，不過，科學技術的不斷發展進步、新型材料的產生，一定會促進高效節水灌溉工程的進一步發展。

參考文獻

[1]李中華，王樹鵬，張云峰.高效節水灌溉工程優化設計要點[J].中國農村水利水電，2012（12）：23-25.

[2]季春根.高效節水灌溉工程優化設計要點分析[J].廣東科技，2014（18）.

[3]翁愛民.農田水利工程高效節水灌溉發展思路初探[J].中小企業管理與科技，2013（9）：179-180.