渠灌區管道輸水灌溉技術研究

路喜虎

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

管道輸水灌溉技術主要是在壓力作用下，通過管道把水資源輸送到田間對農作物進行灌溉，不僅可以替代明渠對農田進行灌溉，還可節約水資源，減少資源浪費，促進農作物穩定生長。隨著農業現代化的逐漸發展，農業經濟水平逐漸提升，管道輸水灌溉技術逐漸成為發展趨勢。

1 渠灌區管道輸水工程概述

渠灌區的主要特點：一是渠灌區可灌溉的農田面積比較大，輸水配水管網比較多，管徑較大，農作物灌溉效果較好，可節約水資源，減少對土地資源的占用和人工投入。二是農作物灌溉靈活，輸水和灌水速度較快，提升了輪灌效率，可結合農作物具體需求進行靈活灌溉。三是維修方便，減少了渠灌區管理成本，降低了灌水投入[1]。

輸水管道化是渠灌區田間輸水的主要發展方向，目前尚處于初級摸索階段，需結合不同地質條件和經濟條件合理選擇灌溉技術。對于一些低山丘陵區域，可結合地形落差配備自壓輸水系統，在滿足農田灌溉需求的同時，還可以起到節水效果，減少管道工程占據的土地面積。輸水管道通常敷設在凍土層下方，可有效避免環境因素造成的管道凍脹破壞，將工程維修費用降到最低。如某丘陵地區的渠灌區，地面坡度1/50～1/10，地形高差10～30 m，選擇管道輸水可節約耕地資源3%左右，渠系水利用系數可提升至95%。渠灌區周圍的小片高地，通過水泵提水輸水系統滿足農田管道輸水灌溉需求，在緩解水資源匱乏問題的同時，還可促進農村產業結構調整，促進噴灌和滴灌等先進節水灌溉技術的推廣應用。

2 管道輸水形式

管道輸水對環境的適用性較強，即便是一些山地丘陵區域，也可以通過管道輸水方式滿足農田灌溉需求。地面坡度大、地形條件復雜的地區，可采用固定式管道輸水形式；干渠兩側的農田，如果地勢平坦，可使用半固定式管網，以降低成本。利用地形高低落差，結合用水保證率要求選擇樹枝狀管網和環狀管網。

3 渠灌區管道輸水灌溉系統的組成

3.1 水源

一般情況下，渠灌區的水源有壩塘、水庫、河流等，取水前要結合農作物的灌溉需求，對水源水質進行檢驗，防止農作物受到污染。如果水中含有較多的污泥、雜草等物質，會堵塞管網，因此在灌溉之前需進行沉積、攔污處理。

3.2 首部樞紐

該構件主要是把水從水源中提取出來，并結合實際灌溉要求，對水質、水壓、水量等進行針對性處理，確保管道輸水灌溉順利進行。要結合具體水源的類型，對首部樞紐進行合理選擇。一般情況下首部樞紐設置在水源周邊；如果水源與農田距離較遠，需在中間位置選擇合適區域設置首部樞紐，從而簡化操作流程，提升管理的便利性。在水源較多的情況下，需對水量、水位、水質等要素進行綜合考量，選擇最佳的提水方案，以便對管理成本進行合理控制。在具體的設置過程中，要綜合考慮地形、地質、蓄水及供水建筑物位置等要素，盡量縮短輸水距離[2]。

3.3 輸配水網管

主要由低壓管道、管件、附屬管道裝置等構成。在灌溉面積較大的情況下，還要另外設置干管、支管等。如果灌溉面積較小，僅使用單機泵、單級管道即可。渠灌區輸配水管網由多級管道構成，且都是固定式的地埋管，一般情況下其管材主要有混凝土管、硬塑料管、鋼管等[3]。

3.4 田間灌水系統

3.4.1 田間灌水管網輸配水形式 通常使用地面移動管道進行輸水，可減少水資源的消耗，提升水資源利用率，且管理方便，占用土地少，不會對耕作及田間管理產生不利影響。

3.4.2 明渠輸水壟溝輸水方式 主要包括常規畦灌、溝灌等，輸水過程中水資源滲漏損失大，水資源浪費嚴重，且勞動強度和灌水工作量較大，占用土地較多。

3.4.3 地面移動管道輸配水 以溝灌、畦灌實施地面灌水，不需要太多的輸水軟管，成本較低，可利用閘孔管道、引水管等對周邊的畦、溝等實施灌溉。

4 渠灌區管道輸水灌溉技術應用要點

4.1 規劃布置原則

渠灌區管道輸水灌溉系統的布置，與工程運行情況、后期維護及總體經濟效益密切相關，應嚴格遵循規劃布置原則。一般情況下，管網工程占管道輸水灌溉工程總投資的70%以上，要充分結合渠灌區的地質地形條件和水文條件，對多種方案進行對比分析，確定符合區域實際情況的最佳方案和最佳管網類型。具體布置中，管網設計和敷設時，應將每條斗渠控制的面積作為完整系統；管網規劃中要根據畦田長度，選擇合適的給水栓供水方式，確定最佳的給水栓布設間距；給水栓位置明確后，要盡可能縮短管道布設線路；盡可能保證管線平順、筆直，減少彎曲點和起伏點；管道盡可能與溝渠、路等保持平行，順著機耕路與地邊布置，便于后續機械化作業和管理；盡可能采用雙向供水管道，以節約管材。給水栓間距對輸水管網的總長度影響較大，間距越大，管網的總長度越小。

4.2 管網布置

渠灌區的地形條件較復雜，要充分結合實際情況靈活選擇管網布置方式。兩邊分水式：山丘地區地質條件較差，被沖溝分隔為長舌狀臺地，等高線保持平行狀態，主管在地塊中間區域布置，支管則是在干管兩側布設。一邊分水式：主要是在單側坡地地塊設置，如果地面坡度較大，可沿著高地一側布置主管，低地一側布置支管，此種管道布置形式需要消耗大量的管材，投資較高。

4.3 管材選取

渠灌區管道輸水灌溉工程施工中，管材的選擇至關重要，常見管道有塑料管、水泥類預制管及軟質管等。水泥類預制管的總成本較低、壽命長、最大承受壓力在0.2 MPa 左右。若區域流量較大，且擁有充足的砂石材料，可選擇水泥類預制管作為輸水管道，但要考慮地基不均勻沉降問題，增強管道的沉降適應性。塑料管內部光滑，整體重量較輕，輸水阻力較小，便于后期施工安裝，被廣泛應用于管道輸水灌溉工程中。施工條件良好時可選擇薄壁PVC 管，施工條件較差時適合選擇雙壁波紋PVC 管。軟質管材質較為柔軟，適合盤卷，通常應用于半固定式的管道灌溉系統中。

4.4 現場施工

水泥類預制管施工中，要根據設計標準合理配置灰膏，將油膏切塊放到加熱容器中，加熱、攪拌，溫度控制為120～140 ℃。熔化的油膏與麻絲、水泥混合攪拌，配置為灰膏，即配即用，防止冷卻固化。接頭連接安裝階段，將接頭上的雜質清理干凈后平放在溝槽中；下一節管立在槽中，承口向上，并在承口周圍均勻涂抹灰膏，承口對準插口，結合間隙不超過5 mm。輸水管道安裝好后，應做好管件和附屬設施的安裝工作。在出水豎管管口均勻涂抹一層灰膏，然后用混凝土澆筑。完成施工后可利用計算機模擬管網運行情況，了解調壓井、管道、出水口設計情況，編制合理的出水口防水方案，確保各項壓力符合要求，依據模擬結果及時發現并改進不足，提升設計的合理性。

5 管道輸水灌溉技術應用效果

管道輸水灌溉工程實施前，主要是土渠輸水，水資源浪費嚴重，糧食產量不穩定。管道輸水灌溉工程較土渠輸水每年可節約大量灌溉用水，灌溉周期可縮短3～5 d，在滿足農作物灌溉需求的同時，提升了灌水效率[4]。

5.1 提升灌溉保證率，緩解水資源供需矛盾

管道輸水灌溉工程的推廣應用，在水資源有限的情況下，可最大限度地滿足農作物的灌溉需求，實現適時灌溉。同時，管道輸水灌溉工程可改善水資源供需矛盾，尤其是工農業爭水矛盾。

5.2 按方收費，科學合理控制用水量

目前全國部分地區已推廣實施管道輸水灌溉工程，借助自動化控制技術和計算機技術建立了相應的機井射頻卡管理系統，實現了農業灌溉自動化控制[5-7]。機井射頻卡管理系統依據用戶射頻卡信息進行管理，按方計量和收費，通過預收水費有效控制用水量，提升了灌溉水利用率，避免了不必要的水資源浪費，顯著降低了農民負擔，為后續的工程養護提供了資金支持，引導農民樹立了用水繳費及節約用水的意識，對推動農業轉型發展具有積極作用。同時，提高了群眾保護水利工程設施的主動性和自覺性，為水利工程建設和發展創造了有利條件[8-9]。

5.3 節約土地資源，降低農耕難度

管道輸水灌溉工程將干支管全部埋設在地下，不需要占用地表土地資源，相較于明渠輸水工程而言每米渠道可節約2.5 m2土地資源。在農業耕作過程中，可避免農業機械設備跨越溝渠的問題，操作便捷，在降低設備損毀率的同時，大幅度提升了農業耕作效益。

6 結語

我國是農業大國，促進農業經濟發展對于提升國民經濟發展水平具有重要意義。農業生產需要消耗大量的水資源，加劇了水資源供需矛盾。只有加強對農業灌溉節水技術的研究，采取有效措施提升水資源利用率，減少農業灌溉中的水資源浪費，才能提升農業現代化發展水平。管道輸水灌溉技術在渠灌區的有效應用，緩解了農業用水矛盾，提升了農業灌溉效率和質量，對促進農業可持續發展具有重要意義。