低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用探析

賈鵬偉

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

水利工程是保障農業高效發展的基礎，只有在不斷提升工程運行效率和質量的前提下，才能突破農業發展中的困境，達到增產增收的效果。農業灌溉是農業生產中的主要工作內容，灌溉效果會對作物的生長產生影響，應提高重視程度，提升農業生產效益。在傳統生產模式下，由于水資源分布不均和資源浪費等問題嚴重，阻礙了農業的可持續發展。灌溉方式不夠合理，容易造成嚴重的滲漏或者蒸發問題，水資源利用率難以達到相關標準要求。應采用低壓管道灌溉的方式改善當前灌溉模式，真正體現節約化生產的理念，提升農業生產經濟效益。因此，要掌握低壓管道灌溉的特點，結合當前灌溉要求加以融合應用，體現小型農田水利工程的社會價值。

1 工程概況

青海省引大濟湟西干渠工程的主要任務是供水和灌溉，屬Ⅲ等中型水利工程，控制灌溉面積 2 萬hm2，其中農田灌溉面積 1.67 萬 hm2，林地灌溉面積 0.33 萬 hm2。

西干渠工程16#分支渠標段，渠首位于西干渠18#隧洞進口位置，全長14.09 km，設計流量0.25 m3/s，加大流量 0.33 m3/s，由 2 條倒虹吸、管道、陡坡及退水建筑物組成。其中，PVC-M（壓力0.63 MPa，外管徑 710 mm）管道長 12 863.44 m；倒虹吸 2 座，長 628.18 m；退水 1 座，長 596.56 m；檢查池兼分水井共44 座，節制閘閥井共9 座。

2 農田灌溉低壓管道常用管材

2.1 PVC-M 管

聚氯乙烯已經成為世界上最通用的熱塑性塑料之一，抗沖型聚氯乙烯（簡稱PVC-M）是兼具高強度和高韌性的新型材料。抗沖改性劑的加入增加了材料的延展性，并同時保持了材料原有的強度。改性劑在PVC 母體內的作用如同橡膠顆粒，使得材料有優良的韌性，提高了管材抵抗點載荷的能力，抗沖擊性能顯著提高，能更好有效地抵抗點載荷和地基不均勻沉降。PVC-M 管具有較低的設計系數，從而節省了材料，降低了成本，管壁的變薄使其質量更輕，便于安裝、運輸和維修。另外，PVC-M 管也具有輸水能力強的特點。

2.2 PE 管

一是PE 管材在市場上很常見，流通廣泛，經濟合理劃算。首先，PE 管具有內壁光滑、不易結垢的優點，相比較而言，鋼材的表面絕對粗糙比值是PE 管的20 倍。其次，類比相同管徑、相同長度、相同壓力下的鋼管，PE 管的市場流通能力比鋼管高出3 成左右，經濟優勢明顯；更重要的是，PE 管的物理性能使得其使用率進一步提高，中密度聚乙烯性能既保持了高密度聚乙烯的剛性、強度，又保持了良好的柔性、耐蠕變性，其熱熔連接性能也使得塑料管的安裝更加便捷。另外，在工程造價方面，PE 管因其比金屬管道具有投資小的優勢，為施工材料的選擇提供了更多的可能性。

二是PE 管材能夠耐受腐蝕，長久使用，減輕了維修和更換的成本。由于我國沿海地區地下水位偏高，且土地潮濕度大，因此使用無縫鋼管時需要耐腐蝕材料做外側包裝，防止鋼管受潮被腐蝕，其保質期一般只有30 多年；而PE 管材能抗各種化學物質的腐蝕，無須做防腐處理。PE 管的使用壽命可達50 年之久，并且不會促進藻類、細菌或真菌生長。PE 管還具有一定程度高溫和低溫的耐受能力，具有良好的抗應力開裂性，耐環境應力開裂性極為優秀。

三是PE 管材在管道連接時方便快捷，利于施工，并且不拘泥于具體方式。由于PE 管道管身輕巧，搬運簡單，容易焊接且焊接口少，在長管線施工可采用盤管敷設PE 管溝，其施工條件與難度遠低于鋼管溝，并且在施工條件受限時，電熔接頭處理連接也更加快捷高效。PE 管材的這種電熔焊接保證了接口材質、結構與管體本身的同一性，實現了接頭與管材的一體化，具有良好的密封性。最主要的是，電熔焊接接口的抗拉強度與爆破強度均高于管材本體，可有效反抗內壓力產生的環向應力、軸向應力。PE 管材良好的密封性能避免類似橡膠圈類接應或各類機械接頭產生的接應扭曲，杜絕了管道泄露的危險。PE管材還可在不停水停氣的情況下進行維修和安裝，方便管理。另外，因PE 管材在水下可采用管沉入式的鋪設方法，大大降低了工程施工的難度和費用。

3 低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的特點

3.1 提高水資源利用率

低壓管道通常是在地下設置相應的管道來輸送水資源，做好有效的防滲防漏處理，不僅能夠解決滲漏問題，而且避免過度蒸發造成的損失。在土層狀況良好的情況下，低壓管道的應用效果更好，在今后發展中也應逐步探索復雜區域中的應用方法，解決農業灌溉中的水資源浪費狀況[1]。特別是在水資源分布不均的地區，可以達到定時定量灌溉的要求，使農作物在合適的時間得到必要的水分，提高產量和質量。

3.2 操作便捷

由于低壓管道鋪設在地下，因此節約了大量的地上空間，能夠為生產作業提供便捷。尤其是在機械化生產體系下，大型農機在實踐中得到廣泛應用，能夠為機械化作業創造良好的條件，防止機械行走過程中對管道造成破壞[2]。傳統灌溉模式采用大水漫灌的方式，不僅灌溉效率低下，而且在實踐操作中也會遇到各種困難，應采用低壓管道加以優化，增強其適用性。

3.3 成本投入低

采用低壓管道的方式可以有效降低成本投入，這也是在農田灌溉中的主要優勢。根據實際情況設置低壓管道，可以使豐富的水資源快速輸送到缺水地區，滿足農業生產中的灌溉要求。與傳統灌溉方式相比，同樣的灌溉面積在灌溉范圍方面有所提升，自然能夠降低成本，改善農業生產的綜合效益。

4 低壓管道灌溉在小型農田水利工程中的應用措施

4.1 明確基本原則

首先，應遵循“因地制宜”的原則。在低壓管道建設和使用中應提前做好勘察工作，了解本地區的實際灌溉需求和水資源分布狀況，選擇切實可行的方案，以便解決實踐中存在的問題。在借鑒其他地區灌溉經驗的同時，還應了解不同季節的灌溉水量和頻次，防止出現盲目性的問題[3]。其次，應遵循“科學合理”的原則。由于農村地區的基礎設施較為落后，在應用低壓管道的過程中應優化整體結構布局，從生產質量、效率和成本等要素考量，創造良好效益。特別是要關注管道的節水功能，達到提質增效的要求。最后，應遵循自然規律。除了要明確作物類型和生長特點外，還要結合當地的地形地貌和地質狀況等鋪設低壓管道，確保水流的良好狀態。

4.2 合理選擇管材

低壓管道的管材是決定應用效果的主要因素，特別是當前市場中多種材料的出現使得低壓管道性能得到改善，在選擇時應了解工程的整體建設要求，防止材料不合理而影響灌溉生產。針對各類材料的強度和抗形變能力等實施檢測，選擇性價比較高的管材，了解生產廠家的資質情況，從源頭上改善管道的運行狀況。低壓管道要長期承擔輸水任務，還應對防水性能實施檢測，特別是在連接位置要采用合理的防水涂料加以強化，防止在使用中造成漏水。聚乙烯軟管是一種常用的管道類型，能夠滿足靈活調整的目的，同時密封效果更好。

4.3 優化管網布局

全面調整和優化管網布局能夠提升整體輸水效率，解決水資源分布不均的問題，減輕農民的灌溉壓力。在施工過程中要深入研究圖紙，了解圖紙中的比例和尺寸要求，防止線路重復交叉。要明確井水的地理位置和分布特征，分析每一個管道的覆蓋范圍及其整體面積情況，結合當地自然環境優化線路，防止低壓管道過長而造成成本增加的情況。為了減小輸水過程中的動力能耗，還應充分發揮地形優勢，盡可能采取自我疏導的形式，達到節能降耗的要求，同時也能夠有效控制管道的用量[4]。對于管道的走向進行針對性設計，盡可能避免在鋪設中出現嚴重的彎曲情況，支管的間距通常不能超過75 m。

4.4 健全灌溉制度

完善的管理制度是提高低壓管道應用成效的關鍵，在灌溉工作中應綜合考慮作物生長期、土壤條件和氣候狀況等，真正提高農作物的產量。根據不同作物的生長期特點，確定合理的灌溉量和周期等，尤其是要明確突發情況下的灌溉要求，及時應對設備損壞等情況[5]。在幼苗期和生長期適當縮小灌溉周期，保障作物生長所需的水分充足。嚴格遵循灌溉計劃開展灌溉工作，同時要注重觀察作物的生長狀況，以便調整灌溉計劃。

4.5 規范操作過程

低壓管道施工具有較強的專業性，應確保操作過程的規范性，保障工程項目能夠順利實施。在控制整體布局的前提下，要明確給水栓的間距值，使其達到相關標準要求。對河道的水位進行全面調查，了解不同時期的水位變化情況，以此為依據確定水閘的開度[6]。完成灌溉工作后要及時清理其中的積水，防止在低溫環境下造成結冰的情況。

5 管道系統運行管理中注意事項

管理工作水平的高低影響低壓管道灌溉技術的實際應用效果。因此，現就具體情況，從以下3 個方面采取措施，不斷加強水利灌溉管道系統管理工作。

5.1 專人管理

根據水利工程的工期和工程量，對工程量小的低壓管道系統要安排熟悉管理和善于管理的專職人員進行管理；對工程量大的低壓管道系統，還要專門設立的管理部門，明確責任分工，落實管理責任制。

5.2 制定管理制度

通過制定具有針對性的管理制度，能夠提高水利灌溉系統的運行效率。管理制度一般由工程內部制定，管理制度要包含系統的運行管理制度、灌溉的用水管理制度、灌溉設施的檢測維護管理制度等。

5.3 對設備進行定期檢查和修護

要定期對管道系統進行檢查和維護，建立灌溉設備常態化預防、檢查維護、反饋機制。通過預防發現和排除問題，比如為水井修建井臺或井房等；定期檢查和維護給水栓、水泵等組件等。

6 加強水利工程灌溉管理的建議

6.1 提高思想認識

隨著現代農業的大力發展，水資源變得越來越稀缺，農田水利工程節水灌溉應運而生。但要提高人們的節水觀念，加強節水思想認識，轉變傳統用水習慣，還需不斷采取相應的措施，加強相關管理工作。具體來說，一是發揮農田水利管理人員的榜樣作用，積極引導示范廣大人民群眾節約用水；二是大力宣傳倡導節約用水理念，科學合理地使用水資源；三是不斷建立健全節水灌溉管理制度和節水灌溉運行體系；四是順應生態，因地制宜，依托先進節水技術對水資源科學合理配置。

6.2 更新灌溉設備

農業水利工程建設單位要把基礎設施的建設作為當前工作的重點任務，并對已建成和投入使用的灌溉設備定期進行檢查與維護，對存在問題的設備及時維修保養，使得節水灌溉工程得以順利運行。另外，為了提高灌溉效率與節水效果，需引進更加先進的灌溉設備，實現灌溉設備的更新換代升級。

6.3 加大資金投入

為了確保和實現節水灌溉的效益最優化，地方政府必須在農田水利節水灌溉工程建設中予以相應的財力保障與政策支持。首先，政府在社會層面要宣傳和引導節水灌溉的重要性，通過減免灌溉用水電費、聘請相關專家普及講解節水灌溉的重要性、對應用節水灌溉的人員進行資金獎勵等，多措并舉，促進整個農業生產行業形成節水灌溉的普遍意識與共識。其次，政府需要在指導農業灌溉上下功夫，通過聘請農業灌溉行業內的專家，指導和督促農戶農業生產勞動，根據實際情況，實現用水量精準合理的分配。最后，政府在農業灌溉中要不斷加大投資購買節水設備，大力引進和推廣節水灌溉技術，提高節水灌溉效益。

7 結語

低壓管道灌溉方式在實踐中的應用越來越多，不僅能夠使水資源得到優化配置，起到良好的節水作用，而且在生產作業中具有便捷性及高效性特點，成本投入相對較低。在明確基本應用原則的基礎上，應通過合理選擇管材、優化管網布局、健全灌溉制度和規范操作過程等途徑，逐步提高低壓管道的應用實效性，提升整體灌溉水平。