管道輸水灌溉在馬跡嶺灌區節水改造中的應用

陳洪斌

(湖口縣水利技術指導站，江西 湖口 332500)

0 引 言

水資源匱乏歷來是我國農業發展的重要制約因素。農田灌溉作為農業增產增收的重要手段，在保證農作物產量與促進農業經濟發展中發揮著積極作用；但是，由于我國水資源不足，且灌溉過程中水資源利用率相對較低，造成灌溉用水浪費嚴重。隨著現代信息、材料、計算機、制造工藝等不斷發展，國家明確提出要以節水為中心，以水資源的合理開發利用、科學配置，加強生態環境保護和建設為重點，建設水資源調度自如的工程體系[1]。灌區節水改造已然刻不容緩。管道輸水作為灌區節水改造的重要手段之一，因其節水效果明顯，節約土地，可以有效增產增收等優點，在國內許多大中型灌區有了廣泛應用，在節水改造中扮演著越來越重要的角色。

1 管道輸水灌溉的優點

1.1 節約用水，降低運行成本

管道輸水利用分水設施直接將水輸送至田間，不會出現堵塞的情況，在田間溝畦灌溉中可以有效減少輸水過程中的蒸發量和滲透量，從而提高水的有效利用率；其節水效果一般比土渠少30%，比防滲渠少5%[2]。同時，管道輸水灌溉可有效提高渠系水利用系數，在自流水源不足、需要提灌等類型水源共同運行的灌區中，節約自流灌溉水量可以減少提灌水量、提高水資源利用率、降低運行成本[3]。

1.2 及時供水，促進增產增收

管道輸水灌溉是在一定壓力下進行的，具有輸水快、供水及時等特點，其工作原理與生活供水類似，即總閥門打開時，用戶只需將自家閥門打開即可使用；可以做到即開即用，縮短灌溉周期，在作物需水時可以及時灌溉，促進農作物增產增收。

1.3 節約用地，節省維管用工

傳統土渠輸水方式占地面積通常為灌溉面積的1%～2%左右，梯形斷面防滲渠甚至能達到灌溉面積的3%～5%；而管道輸水采用地埋式鋪設，只需要用到灌溉面積的0.5%，可以有效減少占用耕地，提高土地利用率。此外，由于管道內壁光滑，且輸水過程中存在一定水頭壓力，可有效防止堵塞等現象，節約清淤、清雜、維修等人工成本，且管道輸水可以避免明渠灌溉中定時輪灌，用水戶沿渠看管等現象，減少人力成本[4]。

1.4 適應性強，減少改造投資

管道輸水灌溉適用于各種地形，可以跨越溝坎、道路、拐彎等，由于有水壓存在，可以在丘陵、壟埂起伏等地形運用。在管道輸水改造過程中不必改造重建原有渡槽，降低渡槽工程需要高空作業的安全風險。在灌溉時配合田間移動軟管，可解決零散地塊的澆水問題，而且施工安裝方便，有很高的推廣價值[5]。

1.5 計量準確，便于水價改革

當前我國水價改革的一個重要制約因素就是計量問題，在輸水管道的不同分支安裝水表，可以精確計量各農戶灌溉用水，不僅管理方便，而且可以為農業水價綜合改革創造了條件。

2 管道輸水灌溉設計原則

2.1 項目概況

管道輸水應該結合項目需求進行規劃設計。馬跡嶺灌區位于鄱陽湖入長江交匯處，由于境內蓄水工程規模較小，可利用水資源不足，2019年，馬跡嶺灌區被列入節水配套改造計劃。馬跡嶺灌區是1座包含灌溉、養殖、供水等多項功能的綜合性水利工程，灌區包含流泗鎮、凰村鄉、大垅鄉、張青鄉4個鄉鎮，包含總干渠1條，支渠8條，斗渠37條，農渠67條，總灌溉面積為3 520 hm2。

2.2 工程規劃與灌溉制度

管道輸水設計應具體說明工程區規劃原則、水資源現狀評價與工序關系、分析工程區規劃目標。在設計過程中應當根據主要農作物年需水量、不同時期作物需水量和需水強度，結合設計保證率下典型年作物生育期有效降雨等[6]，推求出灌溉定額、周期、歷時等。

2.3 管道規劃

根據管道輸水灌溉系統中地下埋管與地面移動管所占比例與密度的區別，可以將管道輸水分為固定式、半固定式、一級固定管道、移動式管道等[7]；同時以固定管道的平面幾何圖形特征分布來看，可以將管道分為樹狀管網和環狀管網。在設計過程中需要根據灌溉區的實際地形條件和需水情況，選擇合理的管道布置形式，節約投資。

2.4 管道設計

管道設計工作壓力設計是管道設計的核心，管道工作壓力為管道尾端壓力差與沿程水頭損失及局部水頭損失之和。確定管道工作壓力后，依據工作壓力和工程去實際經濟情況選擇管材、管徑、管件，要做到方案最優，折算年費用最小，促進項目效益最大化。

3 管道輸水灌溉在馬跡嶺灌區的應用

3.1 灌區介紹

馬跡嶺灌區建于20世紀70年代初，該灌區是1座重點中型灌區，受工程建設時的歷史環境、技術水平和經濟條件所限，工程建設標準不高，配套不全，先天不足；加上老化失修，使得灌區水利用系數逐年下降，灌溉面積逐年衰減；目前灌區灌溉面積不足設計灌溉面積50%。

節水改造前灌區輸水以混凝土渡槽為主，且部分渠道未考慮渠道襯砌，導致漏水情況普遍存在，渠系水利用系數僅為0.32，水資源浪費嚴重。同時，由于灌區設計標準低，部分泄洪閘未建，分水閘設備不配套，汛期山洪入渠，對渠道沖刷嚴重，危害灌區農田安全，造成巨大的經濟損失。此外，由于缺少工程維護費用，無法對工程進行全面養護升級，導致部分渠道沖刷嚴重，渠道兩側土體塌方，過流斷面被不斷壓縮，導致渠道過流能力逐年降低。

為恢復并一定程度地新增灌溉面積，改善灌區灌溉條件，提高水利用系數和灌溉保證率，管道輸水在馬跡嶺節水灌溉中有了廣泛應用。

3.2 管道輸水應用

2019年，馬跡嶺灌區列入了節水配套改造計劃，該灌區按水源地分為4個灌片，本次對其中的總干水源地灌片進行節水配套改造。該灌片設計灌溉面積1.98萬畝(1畝=1/15 hm2)，以1座中型水庫和1座小(2)型水庫為水源，由1條總干、5條支渠及2座隧洞、18座渡槽、1座跌水等建筑物組成。總干渠首為馬跡嶺中型水庫灌溉涵管，總干渠樁號0+333～1+648段為1號隧洞，全長約1 315 m；東支渠始于總干渠樁號1+765處，由1號分水閘分水進入1座小(2)型水庫——移山水庫，從移山水庫灌溉涵管進口取水接東支渠；樁號1+827～2+035段為總干渠2號隧洞，全長208 m；2號隧洞出口總干渠樁號2+036處，由2號分水閘分水進入沿山支渠；總干樁號2+046～2+464段是1座跌水，為天然山洪溝，落差40.5 m，跌水過后接總干渠道；中支渠自總干渠樁號G4+157處，由中支分水閘取水；總干渠末端樁號6+200，分流泗支渠和張青支渠。

考慮總干樁號2+046～2+464段自然水頭落差較大的有利條件，實施管道輸水代替渠道輸水，推廣管道化輸水灌溉技術，可有效提高渠系水利用系數，解決水源水量不足問題，提高灌溉保證率。對總干、支渠道采取管道輸水灌溉，本次實施管道輸水灌溉總長度為15.460 km,其中總干管長4.303 km，選用DN710～DN630 mm PE管；支管總長為11.157 km，選用DN560～DN110 mm PE管，局部明鋪管道采用鋼管，在各分水管上安裝水表計量。設計方案采用將總干管取水口從2號隧洞出口跌水改到東支管取水口，即從東支渠上的移山水庫灌溉涵管進口取水，管道渠首改線段管道長度相差不大，通過總干渠樁號1+765處，1號分水閘向移山水庫補水。該水庫興利庫容為18.06萬m3,在灌溉調度中調節能力強，達到管網末端即開即用、供水及時、管理方便的目的。

3.3 改造效益

項目實施后，項目區渠系水利用系數由原來的0.32提高到0.81，每年可節約灌溉用水1 568.62萬m3，提高了灌溉保證率，改善灌溉面積1.51萬畝；年增產稻谷120.8萬kg，新增農業產值362.4萬元(見表1)。

表1 節水改造效益對比

4 結 論

相比明渠輸水，管道輸水灌溉可以有效提高渠系水利用系數和灌溉保證率，在節水灌溉改造中有著廣泛的應用前景。管道輸水灌溉具有適應性強、節水節地、供水及時等優勢，且可以精確計量灌溉用水，便于管理，對推動水價改革有著重要意義。管道輸水灌溉在馬跡嶺灌區應用過程中，有效提高了渠系水利用系數，平均每畝節水792.2 m3，取得了良好的經濟收益，其項目經驗值得在同類型灌區改造中進行推廣。

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