農村小型水庫灌區中低壓管道輸水灌溉節水技術應用探討

徐文菊

（山東省莒南縣大店水利服務中心，山東 莒南 276600）

山東省莒南縣有小型水庫184座，在十字路街道就有小型水庫18座，其中有小一型水庫4座，本文就以1座小一型水庫赤石溝水庫灌區節水改造為列，討論低壓管道輸水灌溉節水技術在灌區改造中的應用效果。小型水庫灌區一般灌溉面積不大，基本在3 000~5 000畝左右（1畝約等于0.0667 hm2，下同），受益村居一般3~5個，水庫大多修建于20世紀60—70年代，灌區大多也是在20世紀配套建設的，一般以土渠、石渠為輸水方式的自流式粗放灌溉為主，隨著年代的久遠灌區大多年久失修，毀壞嚴重，灌溉中跑水、漏水嚴重，灌區已經不能發揮效益，制約當地的糧食生產，當地在爭取上級資金扶持和群眾自籌資金配套對老舊灌區進行改造，本著節能高效、節約用水的目的，對幾種節水灌溉技術進行選取，最后本著實用、高效、節約的要求，選取了低壓管道灌溉節水方向進行灌區改造，因為灌區以種植小麥、玉米和花生等糧食經濟作物為主，滴灌、噴灌等節水技術不適用灌區的作物種植等，而且滴灌、噴灌等畝投資要比低壓管道灌溉技術高，本著經濟實用的目的選取了低壓管道輸水灌溉節水技術。

1 低壓管道輸水灌溉節水技術應用特點

低壓管道輸水灌溉節水技術，通過埋設在地面下的管道代替地面上的明渠，通過對管道施加比較低壓力（0.2~0.3 MPa），就可以對田間作物進行灌溉。和傳統的灌溉技術比較，低壓管道輸水灌溉節水技術主要有以下優勢。

一是與傳統明渠灌溉相比具有良好的節水節能效果。低壓管道輸水灌溉主要以各種管道作為輸水載體，水流不會出現滲漏、蒸發等損失，因此利用管道進行輸水時節水效果明顯。通過對比分析相比于傳統的土渠、明渠灌溉，采用低壓管道進行輸水可以減少水量損失20%以上，有效地提高了灌溉水的利用率。與采用防滲等混凝土材料建造的明渠相比，低壓管道輸水灌溉也能提高10%~12%的節水效果，因此低壓管道輸水灌溉節水技術也有著良好的節水效果，節水就意味著可以擴大灌溉面積、提高灌溉效率且降低能耗。

二是可以節約土地和節省人工。采用明渠土渠輸水時，需要在大田中修建專門渠道，不可避免地要占用土地，采用管道輸水時把管道埋在地下不影響上面土地的耕種，土地利用率得到提高。低壓管道輸水灌溉采用給水栓灌溉，用專門的接口接到出水口上用軟管進行田地灌溉，專業隊操作，使用的人力專業高效，使用人員比傳統灌溉要節省2/3以上，灌溉效率非常高，還能節省巡查渠道和清淤渠道等的維修用工，取得的經濟效益非常好。

三是工程投資比較小、經濟效益比較高。針對小型水庫灌區節水改造中采用低壓管道輸水灌溉節水技術對于材料設備等的技術要求并不高，一般就是各種管道如混凝土管、PE塑料管等，需要的工程建設畝投資比較少（和噴灌、滴灌等節水技術比較），每畝地搭建輸水管道需要的資金量在300~600元不等。并且相較于傳統灌溉，采用低壓管道輸水灌溉節水技術能很好地實現對用水量的有效控制，可以有效避免出現“灌溉過量”浪費水資源的問題，還能提高農作物的產量，提高農田的種植收益，提高農民的收入，一舉數得。

四是低壓管道輸水灌溉節水技術有著非常好的地形適應性。低壓管道節水灌溉進行管道鋪設時，管道鋪設一般不受地形的限制，管道可以自由放置，既可以順坡、逆坡放置，也可以淺埋或者深埋。在管道安裝時設置非常簡單，施工比較容易上手，施工人員當地群眾就可擔任，有技術人員指導即可，因此這種施工方式和技術方法簡單，有助于該技術推廣；另外一方面，利用低壓管道輸水灌溉的布置，通過出水口、給水栓，再通過連接移動軟管配置，對末級地塊進行灌溉，對地形適應性強，無論地形高低大都可灌溉，非常適合現在農田布局的農業生產發展，為農民作物種植、灌溉帶來更多便利。

2 低壓管道輸水灌溉系統配置

低壓管道輸水灌溉系統一般由以下幾部分構成。

一是水源部分，本系統水源為赤石溝小一型水庫，提供整個灌溉系統的灌溉用水，水質和水位都滿足低壓管道輸水灌溉要求，水庫最低水位滿足低壓管道灌溉壓力要求，水庫灌區位于水庫下游，為自流灌區，水位和灌區地面高差比較大，能滿足低壓灌溉壓力。水質合格符合農業灌溉用水要求，水庫輸水無淤積、泥沙及雜物等影響管道灌溉的物質。

二是低壓管道灌溉首部樞紐。水庫水源首部樞紐直接從水庫水源處取水，把取水管道直接通過水庫放水洞接入取水樞紐進行取水，通過埋設管道進行防污、攔污等一系列處理，使取水管水壓、水量、水質等各方面都能滿足管道低壓灌溉需求。首部樞紐水源在建設時，選擇與水源工程距離近的地方，本工程直接在放水洞用閘門控制放水，放水洞出口處設置閘閥控制灌溉流量，考慮到不同地塊的水量要求，在滿足農田灌溉水量需求的情況下，選擇在最近的水源處進行首部樞紐設置，是節省工程建設成本的最優方法。

三是低壓管道節水灌溉技術輸配水網管的布置原則，灌區輸配水網管在組成方面，由于存在不同的輸水需求，管網組成比較復雜，除了主管道、支管道等基本管網配置，還要附帶有很多附屬分水裝置如閘閥、四通、三通、彎脖等配套器材。如果灌溉灌區面積比較大，在設置輸配水網管時，需要做好分級分區設置，這樣能達到均勻灌水，輪灌效果好，像小型灌區灌溉面積小，則直接進行2級管網配置設置，主管加支管，在支管設置給水栓通過連接灌水軟管進行灌溉，對于不同的灌區，要因地制宜進行不同的管網布置，不可千篇一律，針對當地的灌區地形地勢灌水條件布置管網規劃灌溉方式。在本灌區改造中，灌溉輸水管網設置采用主管道、支管道地埋方式主管道和支管道通過管道閘閥井控制給水，在支管道上設置給水栓，通過給水栓連接給水軟管進行灌溉澆地。

四是低壓管道輸水灌溉的田間灌水系統選取特點。低壓管道輸水灌溉用于田間灌水的方式有許多種，各自有著優缺點，具體應用以下3種方式居多。第一種是用田間灌水管網配水的形式。利用地面軟管管道直接進行灌溉，這種灌溉方式形式灌溉輸水水量損失最小，在實際使用方面灌溉管理也很方便，不會影響田間耕作和種植管理。第二種是利用明渠進行田間輸水溝輸水和配水方式，在這種方式下，需要在田間采取畦灌、溝灌方式，這種方式會造成比較多的灌溉水量損失，還會影響耕種，這種灌溉方式勞動強度大，使用的人力比較多，是一種效率低費工費財的灌溉方式，在灌溉運用中一般不采用這種方式。第三種是在向田間輸水的溝渠應采用地面移動管道配水輸水，灌溉田間土地作物仍然采用普通的常規溝灌畦灌方式，這種灌溉方法的優勢在上述2種灌溉方法之間，由于不需要采用軟管進行輸水，這種方式節約了給水栓到灌溉軟管的投資，在一定程度上節省工程的投資成本，但是要增加一定的人工成本。

3 低壓管道輸水灌溉節水技術在灌區節水改造中的應用

一是進行灌區水源工程規劃布置，本例以赤石溝水庫為灌溉水源，通過需要改造的灌溉面積3 500畝，通過灌溉定額的計算，同時結合用水水量、對水質要求和壓力水位要求。水庫水源技術可行、達到灌溉工程投資少、在施工方便方面都可以水庫作為水源工程規劃地，而且低壓管道輸水灌溉系統需要的壓力，水庫現有水位能達到要求，可以進行自流提供壓力進行灌溉，不需要額外提供水泵動力等配套設施，這樣大大節約了動力配套的設備費用和運行資金。只需要對灌溉水進行攔污處理，水庫水源工程的首部樞紐除了需要做好基本的取水建筑物、控制用的水閘布置外，還要布置專門的凈化、攔污裝置不讓雜質、水草和雜草等進入灌溉管道，這樣可以有效提高低壓管道輸水節水灌溉質量。

二是對低壓管道節水灌溉輸配水管網規劃布置。首先根據地形和控制面積進行主管道的布設，主管道布設以控制面積、節省管道、施工方便和支管連接省事節約為目的，主管道一般布置在灌區的控制高點位置，支管從主管道以魚刺狀向兩邊布置，在支管上布置給水栓，在田間實際進行管網布置時，需要結合實際田地現實寬度和長度及需要灌溉的面積。然后確定給水栓間距和數量。本著經濟節約高效實用的原則，做好給水栓與供水管網的連接，最后布設完成一個系統完整的供水灌溉管網的形式。在確定水栓位置后，管網的長度和管徑的大小直接關系到灌溉工程實際投資。在具體規劃布置上，根據不同的地塊形式和水源的位置可以布置為不同的形式，例如若水源在農田一側，并且面積較大，整個地塊近似方形，可以將管網布置成“圭”字形，若水源在農田一側，并且面積較大，整個地塊近似成長條形，可以將管網布置成“一”字形，若水源在農田中心，并且面積較大，田塊的長寬比小于2，可以將管網布置成“H”字形。本例布置為“一”字形，水源在地塊的上游，灌區地形程長條形。

三是做好不同布置類型的灌溉管網水力計算設計。灌溉輸水配水管網在布局設計主要有2種布置形式。一種是樹枝狀管網布置。這種管網布置一般由干管、支管和斗管等不同等級的管道組成，灌溉配水方式，灌溉配水一般是根據等級自上級主管道到下級支管道再斗管等進行管道配水，管線的布置與樹枝相類似，因此被稱為樹枝狀類型管網。這種布置管網的特點，第一管線長度較短節省管道；第二構造簡單，水力計算方便，在實施建設花費的工程成本比較低。目前在大多數灌區建設中，一般都采用這種管網布置形式。但是這種布置形式也有一些缺點，例如在不同的管道之中，水流量和供水壓力具有一定差異，壓力不均勻，而且在不同的供水管道之間，各自供水沒有辦法進行供水水量的調節，對灌溉效率的提高不利。樹枝狀管網布置適合用于灌區控制面積較大，地塊方正大致成正方形的地形，可以將灌溉管網設計成樹枝類型。第二種是環狀管網布置形式，環裝管網布置一般由干管、支管或干管、支管和斗管等各種管道組成，不同的管道間相互連接，形成一個閉環狀管網形式。這種灌溉管網在供水方面因為管道相互連通，在不同的管道之間的壓力也比較均勻，由此灌溉供水方面更加穩定和安全，灌溉管道內的水流流態條件也比較穩定，對于不同的管道之間也可以進行灌溉水量的調配，對于隨機供水灌溉更加適合要求。各種管網的選擇要根據實際情況結合實際進行選擇。本例根據實際灌溉要求、地形和地貌條件選取了樹枝狀管網布置方式，以能夠達到最優化灌溉為目的。

4 結束語

通過對以上低壓管道輸水灌溉的特點分析可知，在小型水庫灌區節水改造中根據實際情況選擇一種節水模式是非常重要的，節水方式的選擇關系到工程建設效益和投資利益，因此要切合實際。經過科學對比，本項目選擇低壓管道輸水灌溉節水技術，在投資、收益和效果等方面都達到最好的發揮。在進行低壓輸水管道輸水灌溉技術應用過程中，要密切和實際情況結合，采取科學合理高效的措施，達到設計合理，運用高效，節水節能的目的，只有把低壓輸水管道輸水灌溉技術發揮好了，才能把這項技術更好地推廣和應用，更好地推動小水庫灌區節水改造的進行，更好地節約水源提高農民糧食產量，增加農民的收入。

節水灌溉是農業生產的發展趨勢，農業的發展今后將向智慧農業，高效農業方向進展，高效節水技術將是助力農業發展的重要動力，農業的繁榮發展離不開節水灌溉，大力發展農田高效節水灌溉技術顯得更加重要。各種節水灌溉技術應用要客觀分析，并結合不同地區因地制宜采取不同的節水灌溉技術方式，實施節水灌溉技術及相關規范、規定，這樣就能解決農業灌溉節水技術的應用瓶頸，大力發展各種節水灌溉技術達到節約水資源。