管道输水灌溉技术在渠灌区的应用探讨

2014-03-05詹喜峰张维中河南省陆浑灌区偃师市管理局

河南水利与南水北调 2014年2期

□詹喜峰 □张维中（河南省陆浑灌区偃师市管理局）

管道输水灌溉技术在渠灌区的应用探讨

□詹喜峰 □张维中（河南省陆浑灌区偃师市管理局）

谈到灌溉技术，传统的地面渠道灌溉系统为大家所熟识，干、支、斗、农、毛各级渠道以及渡槽、隧洞、水闸、桥涵等渠系建筑物更是耳熟能详，而管道输水灌溉技术在渠灌区的应用较少，还没有形成完整的理论体系。文章从基层工程实践中大胆探索，提出管道输水灌溉技术在渠灌区应用的新概念，总结了三种管道输水灌溉模式，为低压管道输水灌溉增添了新的内涵。

管道输水灌溉；渠灌区；应用；探讨

0 引言

低压管道输水灌溉技术在井灌区已成熟应用，并在快速推广发展之中，其节水、节地效果明显，投资效益比得到公认。近年来，管道输水灌溉技术在渠灌区也开始应用，但发展较慢，理论上讨论较多，实践应用较少。

1 管道输水灌溉

1.1 定义

管道输水灌溉是以地埋管道代替地面明渠进行输水的灌溉系统。系统主要由水源、输水管道、分水闸（阀）及终端田间农（毛）渠或移动灌溉软管组成，分类上仍属于地面灌溉范畴。

管道输水系统分为开敞式和封闭式两种。开敞式系统中依靠调压井（分水井）调整管道压力，可以设计成无压或低压管道，输水能力高于明渠但低于封闭式系统，系统相对比较简单；封闭式系统中则以水源水头控制管道压力，管道中压力一般较高，输水能力较强，但系统相对比较复杂。

1.2 水源

管道输水灌溉的水源理论上可以是水库、池塘、河流等。由于水库水水量充沛、泥沙含量少、具有一定的取水水头，因此更适宜管道输水灌溉。水源为河流时，应考虑对泥沙、漂浮物进行处理。

1.3 输水管道

随着科技水平的不断提高，适宜输水灌溉的管道也越来越多，有钢管、普通混凝土管、预应力钢筋混凝土管、PCCP管、PVC管和PE管等。尤其是PVC管，因其重量轻、强度高、韧性好、抗腐耐久、输水能力强及运输安装方便等优点，已越来越受欢迎，更多地应用于输水灌溉工程。

1.4 分水闸（阀）

分水闸采用平面铸铁闸门、轻型螺杆式启闭机，适用于开敞式管道输水系统。闸门安装在调压井（分水井）内，启闭机安装在地面以上合适高度，通过调节闸门开度，控制分水量和下游输水量。

分水阀采用铸铁闸阀，适用于封闭式输水系统，闸阀安装在分支管道上，直接从输水管道取水。为了避免水锤现象，系统中应安装防止水锤发生的安全设施。

1.5 灌溉终端

管道输水灌溉仍属地面灌溉的范畴，其落脚点还要回到地面灌溉。对于开敞式输水系统，由管道把水送到各个分水井，通过分水闸取水至地面，然后进入地面农渠（毛渠）进行灌溉，灌溉终端为农渠（毛渠）。

对于封闭式输水系统，可通过管道和分水闸阀把水送至田间地头，再用给水栓分配给移动灌溉软管进行灌溉，灌溉终端为移动灌溉软管（与井灌区低压管道灌溉相仿）；也可通过管道和分水闸阀把水送至地面农渠（毛渠）进行灌溉，灌溉终端为农渠（毛渠）。压力足够时，也可考虑采用喷灌形式的灌溉终端。

2 管道输水灌溉技术在渠灌区的应用实例

偃师市属于陆浑灌区东一干渠中段，设计灌溉面积1.76万hm2。干渠以下有支渠15条，干斗渠25条，干农渠16条。灌溉渠道大多采用地面混凝土硬化渠道或土渠输水，输水渠总长度约200km。灌区地形属于山前丘陵区，南高北低，地面坡度较大，呈扇形展开。

渠灌区不同于机井灌区，往往一条渠道辐射的灌溉面积成千上万亩，跨村跨乡渠道管理难度较大，跨村灌溉矛盾突出，严重影响下游村组灌溉，工程效益难于充分发挥，资源浪费巨大。为了解决跨村输水问题，结合灌区节水改造的需要，积极探索，形成以下3种管道输水灌溉模式：

2.1 封闭式压力管道输水灌溉模式—翟寨村管道输水灌溉系统

翟寨村位于偃师市大口乡，南有董村，北有双泉村，都属宋村支渠控制范围。翟寨村的耕地面积大都在火焰岗上，由于地势较高，无法进行自流灌溉，只能靠宋村支渠输水进行提水灌溉。

经勘查对比，火焰岗适宜灌溉的耕地地面高程260.00m，宋村支渠设计水位271.30m，相对高差11.30m，具备管道输水条件。鉴于到火焰岗须经过董村低洼地带，高程只有229.00m，开敞式管道输水已不适用。因此，工程布置成封闭式压力管道（倒虹吸形式）输水，设计为DN315PVC-U管，公称压力0.60MPa，总长1800m，并在中途设分水闸阀，向双泉村输水，在火焰岗设终端取水口，进入地面农渠（毛渠），满足翟寨村灌溉需要。

翟寨村管道输水灌溉系统，不仅解决了翟寨村、双泉村跨村灌溉问题，又解决了翟寨村不能自流灌溉的问题，起到了节水、节能、节地和降低灌溉成本的多重作用。

2.2 开敞式无压（低压）管道输水灌溉模式—王桥村管道输水灌溉系统

王桥村位于李村镇，所用灌溉渠道属于雷村支渠的一条斗渠分支，由于地面坡度大、地形复杂，上游1100m渠道冲毁严重，已无修复价值，长期冲刷形成的地面沟渠深达1.50～2.00m，宽达3.00～5.00m，灌溉取水极度困难，群众意见很大，由此影响下游村庄灌溉。

修复该段渠道有3种方案可选。一是对原有渠道进行回填，恢复到现有地面高程，重新修筑地面明渠，但填筑工程量较大；二是渠道改线重建，但占地问题不好解决；三是采用管道输水灌溉系统。

经过比较，选用了开敞式管道输水灌溉系统。对现有地面沟渠进行整理，利用地面坡度大的自然条件，铺设Φ500的预制混凝土管1100m，主要分水口分别设10座分水井及分水闸门，很好地解决了分水灌溉与向下游输水的问题。

王桥村管道输水灌溉系统，在正常情况下为无压流状态，合闸取水时分水闸以上少量管道稍有压力，压力水头1.50～2.00m左右。

2.3 纯粹的管道输水模式—李家村管道输水系统

李家村位于寇店镇，属于朱窑支渠控制范围的边缘地区，上游有贾庄坡村、韩寨村、杨裴屯村、寇店村等。李家村灌溉必须跨越上述4个村，特别是寇店村，灌溉面积大，灌水时间长，是影响李家村灌溉的主要障碍。

多村同时灌溉不仅计量困难，而且上游乱开口子乱扒水，下游很难见到水；一村单独灌溉，又受上游偷水影响，每次灌溉的看管费用巨大，灌溉成本激增，严重制约了下游灌溉。

为了解决上述问题，技术人员从杨裴屯村进行分水，铺设1900mΦ600预应力钢筋混凝土管道，管道纵坡1/200左右，输水流量0.40m3/s，直接输水至李家村，进入地面斗农渠灌溉系统，彻底跨越寇店村全境和杨裴屯村大部分区域，成功解决了长期困扰李家村的灌溉问题。

3 管道输水灌溉技术在未来灌区节水改造中的应用前景

综合分析，笔者认为渠灌区管道输水灌溉有以下五方面的优势：减少渗漏和蒸发，提高渠系水利用系数，能达到节水的目的;管道埋入地下节约了耕地，可有效防止人为破坏，提高工程的使用寿命，降低维修管理成本；管道埋入地下解决了地面渠道工程与机械耕种相互制约的矛盾，方便耕种作业；利用水源水头，变提灌为自流灌溉，能达到节能减排、扩大灌溉面积的目的；解决跨乡、跨村输水问题，使工程效益充分发挥，扩大灌溉面积，缓解用水矛盾；解决地面明渠反复淤积，反复清淤问题，特别是夏秋两季秸秆入渠给灌溉带来的不利影响。大大减少了清渠费用，降低灌溉成本。