低压管道设计中常见影响因素探讨

2015-04-06苏元金曹小平

山东水利 2015年7期

苏元金，曹小平

（1.无棣县水利勘测设计室，山东无棣 251900；2.无棣县水务局，山东无棣 251900）

低压管道输水灌溉，是一项节水、节能、省时、省工的灌溉技术，在我国华北地区应用较多。特别是近几年伴随着国土、水利、农业开发等部门国家重点小型农田水利项目的实施，当地建设了一大批低压管道输水灌溉项目，在解决农田灌溉“最后一公里”的问题上积累了很多经验，同时也提高了广大人民群众对节水灌溉、提高农业灌溉效益的认识，有助于该项技术在全国范围内的进一步推广。

1 低压管道输水灌溉的内涵及特点

低压管道输水灌溉，不同于微喷灌或滴灌的精确灌溉模式，而是传统明渠输水地面灌溉在现阶段的一种发展，是以管道代替明渠输水灌溉系统的一种工程型式，灌水时使用较低的压力，通过压力管道系统，把水输到田间、沟畦灌溉农田，在田间灌溉技术上，仍属于地面灌溉。低压管道输水灌溉的特点是：1）“低压”是指田间最末级管道出口的工作压力远小于微灌喷水口或喷灌的工作压力，一般控制在0.002～0.003MPa，管道系统的设计工作压力一般不超过0.2MPa。2）主要用于输配水系统层次少（一、二级）的小型灌区，特别是井灌区；也可用于输配水系统层次多的大型灌区的田间配水系统。3）主要突出在“输水”或“配水”功能上，并未改变原有灌溉模式，在田间灌溉技术上仍属于地面灌溉。

2 低压管道灌溉设计中常见的影响因素

华北地区的低压管道输水灌溉，前几年主要用于井灌区，一般每个系统（或泵站）控制几十亩地，规模较小、型式灵活、管理分散；而随着灌溉技术的不断发展和管理水平的提高，该项技术也在一些平原河灌区得到了一定的发展，而河灌区的低压管道输水灌溉系统（或泵站）一般要控制在66.67～133.33hm2，规模较大，管网设计比较复杂。因此，河灌区低压管道输水灌溉系统的规划设计是否科学、合理，是关系到该技术能否在实际应用中发挥其优越性的关键，也决定了该技术能否得到群众的认同，并得到进一步推广。

据笔者的经验，在平原地区河灌区进行低压管道输水灌溉系统规划、设计时，除按照规划、设计要求需要搜集的各种指标以外，还应根据当地实际情况着重考虑以下几个方面因素：

2.1 现状水源条件对灌溉模式的影响

低压管道输水灌溉是一项较传统地面灌溉更加先进的灌溉技术，由于该技术更加节水、节能、省工、省时，更加适应未来的土地规模化生产，更能提高农业生产效率，是一项很有发展前景的灌溉模式。因此，很多地方都把低压管道输水灌溉作为优先发展的灌溉模式。但水源条件对灌溉模式的选择有一定的影响，因此在选择灌溉模式前，应对当地的水源条件做充分的调查，以达到预期效益。

在进行水源条件的调查研究时，若存在以下情况可考虑采用低压管道输水灌溉：1）局部水源充沛、输水方便，但总体水量紧张，有节水要求；2）水源紧张、干旱少雨，需要探索新的节水灌溉模式；3）水源与灌溉区域距离较远，而灌溉区内又没有水源可以利用，需要调配水。若水量充沛、灌溉取水方便又无节水要求时，是否有必要采用低压管道输水灌溉模式，需进一步调查、论证。若常年严重缺水、干旱少雨，又多为经济作物时，为确保农业生产可探索更加高效的节水灌溉措施，如微、喷灌或滴灌等。

2.2 地面坡度等对一次灌溉毛灌溉水量的影响

农田灌溉设计时，灌水定额应根据当地灌溉试验资料确定，无资料地区可参考临近地区试验资料确定，也可按式：m=1000rsh（β1-β2）计算。利用公式计算时，从公式涉及的指标元素来看，灌水定额的确定只与畦田灌溉前后的状态有关，而容易忽略畦田地面坡度、畦长、单宽流量等灌水条件和灌水过程对灌水定额的影响，由于实际操作（或灌溉）过程中以上因素的不同而使不同畦田的灌水前后的状态出现变化或偏差，以致于计算结果与实际灌水定额不符。因而计算毛灌溉水量时，则是引入了灌溉水利用系数概念，故在具体的工程设计中，确定时除应充分考虑以上影响因素以外，还应选择具有代表性的畦田进行灌溉试验或结合当地群众灌溉经验进行修正，以使计算结果更加接近实际，工程设计更加实用。

2.3 出水栓布置对灌溉便利的影响

根据当地现有灌溉设施的配套情况和灌溉习惯，选择操作方便、易于使用的出水栓方式，是影响工程建设能否融入现有农村集体并获得认可的关键。灌溉时，出水栓是老百姓最直接的操作对象，应坚固、耐用、操作方便、易于掌握。另外，出水栓的布置也很重要，单从节水、节能的角度考虑，双向灌溉比较合理，可多年来已形成的原有灌溉体系下的耕地坡度，决定了在没有大面积平整土地的情况下，只适用于从地首向地尾的单向灌溉，故布置出水栓时应设在地首。还有，在有些地方原有末端渠系比较完善的情况下，低压管道配合原有渠系灌溉不失为一种行之有效的灌溉方法。即：低压管道出水栓只设于末级渠系渠首，管道负责输水，渠系负责田间配水，既实现了规模化集中灌溉，又大量减少田间管道出水设施，便于管理和灵活操作。

2.4 管理制度对灌溉效益的影响

一项工程设计是否成功，关键在于建设运营后能否达到理想的效果，以往评价一项农田灌溉工程设计的好坏往往只对工程设计的本身进行评价，而忽略了工程运营后灌溉管理制度在整个项目评价中的作用，即一个项目的设计即使设计本身没有问题，但如果采用了不合理的管理制度，同样会造成不理想的效果。以无棣县小型农田水利重点县建设项目为例，项目区面积为1333.33hm2，原计划按畦田均分成片原则，根据现状沟渠划分10个片区，修建10座低压管道提水泵站，分别形成独立灌溉系统，控制面积为120～146.67hm2，并成立用水者协会统一运营管理，该设计管道布置简单、平面规划合理，但跨村灌溉，不利于村民协调，各村之间宜产生矛盾。根据当时情况需要，由县水务局抽调设计及相关人员对项目区内的村庄耕地进行了详细的摸底调查，并认真听取了村民的意见，最终决定以村为界划分片区形成各自独立灌溉系统，建成后分别交由各村委会运营管理，这样每套系统控制面积53.33～133.33hm2，畦田相对分散、管道较长、平面布置不紧凑，但在现有以行政村为单位的土地制度下，不存在各村之间的利益纷争，村民易于协调，运营管理较容易。经一年的实践证明，这种运营管理模式在现阶段是一种可行并且行之有效的灌溉管理模式，也是破解多地出现的由于运营不善而废弃现象的有效方法之一。