寧津縣小型農(nóng)田水利井灌區(qū)低壓管道灌溉工程設(shè)計淺析

【摘要】寧津縣處于引黃最下游，水資源極為缺乏，農(nóng)業(yè)灌溉用水在很大程度上要依靠節(jié)水予以解決。近年來，我縣大力開展小型農(nóng)田水利重點縣工程建設(shè)，在全縣北部井灌區(qū)大力發(fā)展低壓管道輸水灌溉工程，從根本上改變了傳統(tǒng)的土渠輸水的灌溉方式，大大提高了水的利用率，節(jié)水效率達30%左右，比傳統(tǒng)土渠節(jié)水20%左右。筆者結(jié)合近年來從事管道輸水灌溉工程設(shè)計的實踐，談?wù)勛约旱膸c體會。

【關(guān)鍵詞】小型農(nóng)田水利；井灌區(qū)；管道灌溉；設(shè)計體會

寧津縣處于德州市引黃最下游，水資源極為緊缺，這就決定了我縣的農(nóng)業(yè)用水只能走節(jié)水的路子。由于我縣農(nóng)田灌溉用水量占農(nóng)業(yè)用水量的90%左右，而水資源又嚴(yán)重的不足，所以我們因地制宜，大力發(fā)展以機井為水源的低壓管道輸水灌溉，有效地提高了水的利用率，極大地促進了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)農(nóng)民增收。自2009年以來，寧津縣以開展小型農(nóng)田水利重點縣工程建設(shè)為契機，大力發(fā)展管道節(jié)水灌溉工程，取得了突出的成效。

1、低壓管道灌溉工程類型的確定

低壓管道輸水灌溉工程類型按輸配水方式分加壓輸水、自壓輸水；按管網(wǎng)布置形式分為樹狀管網(wǎng)和環(huán)形管網(wǎng)；按工作方式分為移動式、固定式；按結(jié)構(gòu)形式分為開敞式、封閉式。

我縣農(nóng)田低壓管道輸水設(shè)計采用固定樹狀加壓輸水方式，原因闡述如下：

我縣處于魯北平原區(qū)，農(nóng)田灌溉靠自流無法實現(xiàn)，只能采用加壓輸水。如果采用自壓輸水，必須采用蓄水池進行調(diào)蓄，意即由水泵提水經(jīng)管道輸水至高位蓄水池，然后再由蓄水池通過管道自壓向田間供水。這種灌溉方式特別適用于地形起伏比較大的山丘地區(qū)，可以充分利用自然地勢建造蓄水池實現(xiàn)自流灌溉。而在地勢極為平坦的北方平原地區(qū)采用這種輸水方式需要增加蓄水池建設(shè)投資，不經(jīng)濟且不利于管理。

考慮到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化耕作條件，結(jié)合當(dāng)時當(dāng)?shù)剞r(nóng)村的實際環(huán)境情況，采用固定式管道輸水灌溉較為合理。固定式輸水方式比移動方式勞動強度低，用工少，灌水均勻，雖然一次性投資大，但從長遠角度看，還是切實可行的。移動式管道輸水方式全部采用輸水軟管，單位面積投資少，但它勞動強度高，運行時需要的勞動力比固定式多2～3倍，灌水時需要經(jīng)常來回移動輸水軟管，且軟管比固定式地埋PVC-U管不耐用，易破損，壽命僅1～2年，在農(nóng)作物生長后期，在高桿作物田間移動軟管時困難較大，所以從技術(shù)經(jīng)濟角度看，采用地埋管輸水較為合理。

在結(jié)構(gòu)形式上，我們采用封閉式管道輸水方式。由于我縣處于北方地區(qū)，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)村環(huán)境，不利于采用開敞式管道輸水，這種方式需要建設(shè)調(diào)壓井，考慮到農(nóng)業(yè)機械作業(yè)和管護的實際情況，不適宜采用這種方式。

2、管網(wǎng)的布置形式及管道安裝設(shè)計

2.1管網(wǎng)布置形式的確定

我縣地處魯北平原區(qū)，地形起伏不大，地勢平坦，易于按照地埋管網(wǎng)進行封閉布置設(shè)計。其布置形式宜根據(jù)目前農(nóng)作物種植習(xí)慣和畦田尺寸、給水栓間距來確定。結(jié)合我縣農(nóng)作物種植實際情況，采用樹狀形式布置地埋管網(wǎng)。即水流從干管流經(jīng)支管，從上游流向末端，只分流無匯流。這種布置方式較有利于進行管網(wǎng)的水力計算，也非常切合目前農(nóng)村灌溉的實際情況，所以采用這種樹狀管網(wǎng)進行地埋設(shè)計。根據(jù)近年來我縣低壓輸水管道灌溉設(shè)計的經(jīng)驗，管網(wǎng)布置時主要依據(jù)機井井位來確定管網(wǎng)的布置形式。

我縣目前采用的樹狀管網(wǎng)布置主要包括以下幾種形式：

2.1.1當(dāng)機井位于路邊時，適宜采用“T”形、“L”形或“圭”字形。

2.1.2當(dāng)機井位于地塊中央時，適宜采用 “H”形。

2.2管道安裝設(shè)計

2.2.1管材選取

低壓輸水管道灌溉用管材的選取應(yīng)充分考慮技術(shù)要求和經(jīng)濟要求，選擇符合設(shè)計工作壓力、耐土壤腐蝕、管道連接方便可靠、移動輕便且地埋管道能夠承受一定的沉陷壓力、易于運輸、使用年限長久、建后管理方便及維護費用低的塑料硬管即硬聚氯乙烯（PVC-U）管材作為地埋管材。這種管材具有質(zhì)量輕、易搬運、內(nèi)壁光滑、輸水阻力小、耐腐蝕和施工安裝方便等優(yōu)點，在我縣的低壓管道輸水灌溉工程中廣泛應(yīng)用。由于管材埋于地下，可以減緩其老化程度，埋于地下的管道，其使用壽命可達20年以上，并能適應(yīng)一定的不均勻沉降。地埋管道的工作壓力我們采用0.4MPa。

2.2.2給水裝置

低壓輸水灌溉管網(wǎng)給水裝置包括三通、立管、給水栓（出水口）。我們一般選用固定式給水 裝置。將其栓體露出地面以上，灌溉時用特用扳手將閥門打開，灌溉完畢后卸下扳手。栓體以圓形預(yù)制混凝土管進行保護。

在進行低壓輸水管道布設(shè)時，我們按照因地制宜的思路進行，同時考慮到北方平原區(qū)冬季多年凍土深度，根據(jù)《凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，我縣凍土深度小于0.6m，但考慮到安全越冬和工程耐久性，在進行低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計時，地埋管道宜在凍土層以下工作，且埋深不小于70cm，為安全起見，我們采用管道埋深100cm。

3、管道的連接

針對硬塑料管材（PVC-U），我們采用較廣泛使用的膠結(jié)黏合式承插連接法。這種方法簡便、實用、黏結(jié)牢固。它是通過在承口端內(nèi)壁和插頭端外壁涂抹黏合材料承插連接管段，這種連接接頭密封壓力較高。

在這里必須對連接后管段的接頭安裝方向進行設(shè)計要求：對于黏結(jié)完成的管段進行安裝時，必須使其承口方向與水流方向相反，而使插口方向與水流流向一致。這樣要求是為了防止水流長期沖擊管壁，易于發(fā)生凍脹開裂，最后導(dǎo)致接頭斷開。目前很多井灌區(qū)的機井配套管網(wǎng)設(shè)計沒有提出這一要求，給灌溉運行管理造成不必要的安全隱患。

綜上所述，低壓管道輸水灌溉技術(shù)是我縣乃至魯北地區(qū)最廣泛應(yīng)用的節(jié)水灌溉技術(shù)措施之一，田間渠系輸水改用低壓管道輸水以后，可以極大地提高輸水效率，有效地減少田間渠系輸水過程中的滲漏損失，據(jù)測算，井灌區(qū)管道系統(tǒng)水利用系數(shù)達到0.95以上，比土渠節(jié)水30%左右，比土渠輸水灌溉節(jié)能20%～30%，具有顯著的節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、省工等效益。

參考文獻：

1.水利部農(nóng)村水利司《低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)》（黃河水利出版社）；

2.杜貞棟等編《農(nóng)業(yè)綜合節(jié)水技術(shù)》（黃河水利出版社）；

3.凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范。