高效节水灌溉工程优化设计要点

张虎

摘 要：要保证灌溉工程设计的科学合理性，就必须做好轮灌机选择、流量设计、管材确定等一系列工作，只有这样，才能有效地降低运营成本，最大化的利用水资源。文章作者将高效节水灌溉工程的优化设计作为切入点，深入论述了高效节水灌溉工程的优点，主要包括水资源的充分利用、增加农田的灌水水平、经济效益以及环境效益都较高等几个重点方面。

关键词：高效节水；灌溉工程；优化设计；工作重点

中国地广物博，各种资源的储量相对较大，但由于人口基数非常大，所以人均资源占有量很少。尤其是我国的水资源，不仅存在着短缺的问题，还存在着区域分布不均的问题，在我国的西部，常常出现干旱、缺水的问题。所以，在农业灌溉用水较多的地区建设高效的节水灌溉工程，促进水资源的最大化利用，是我国农田水利建设的重中之重。做好这项工作，除了能够促进我国农业产业的长远稳定发展，也能够更好地促进我国农业向着工业现代化、科技化、产业化的方向进步。现今，我国正在积极的推广科学发展观。因此，做好高效节水灌溉工程是极为重要的一项工作。

1 我国高效节水灌溉的发展方向

中国是一个人口大国，同时也是农业大国，日常生活以及农业灌溉对于水的需求都非常大，使用高效节水灌溉的方式，促进水资源的最大化利用是农业发展的必然方向。之前的农业灌溉在我国用水中占有很大的比重，其比例甚至超过了70%，但其灌溉效果并不十分突出，有很多的水都是蒸发到空气中，没有充分的被植物吸收，这直接体现了我国在农业灌溉方面还存在着很大的浪费。为贯彻落实好“可持续发展”这一理念，中国政府开始積极的推广高效节水灌溉技术，并且拨放了专项的资金，还出台了一系列的扶持政策，这对于我国高效节水灌溉的发展有着非常积极的促进作用。

2 高效节水灌溉工程优化设计的关键

高效节水灌溉工程的最主要特征就是要应用到多种多样的管材，在建设管网时需要的钢材设施数量十分庞大，这便需要投入很多的成本。因此，提高管网工程设计的科学性是高效节水灌溉工程的要点之一。

2.1 进行分组轮灌设计

为了更好地控制成本，我们常常会使用分组轮灌的方法来开展工作，这一工作方法的节水性很强，有利于管材设施的最大化利用，并且能够有效降低成本，管理起来也十分简便。在滴灌系统中，一般要通过下述的公式来较为准确的确定轮灌的组数[2]：

N≤CT/t（1）

式中：C为1d运行的时间（12～22h）；t为一次灌水的持续时间（不能超过6h）；T为灌溉周期（4～15d）；N为轮灌的组数。文章将甲高效节水灌溉示范区作为例子对轮灌设计展开了深入的分析。这一示范区内专门有一片区域是种植郁金香的，其灌溉面积为323km2，灌溉水主要来自于其周边的干渠，实际进行灌溉工作之前通常会开展加压工作，它的管网包括干管、毛管、支管等几个主要部分，结合郁金香的生长需求，灌水周期一般都是3天，一天进行三次灌溉，每次灌溉不能小于6小时，通过公式（1）计算可以得到其轮灌组数是小于9的，结合管网的实际状况，按照厉行节约、管理简便的原则，将示范区划分成了8个轮灌组，各个轮灌组都是通过支管控制的，头一天灌2个组，以后每天都是灌3个组。需要注意的一点是，一定要保证各个轮灌组所灌溉的面积都是相同的，这样可以使管径一致，增强其美观性，并且能够有效降低投资成本。此外，进行工程设计工作时还应考虑到后续管理工作，以促进工程效益的更好发挥。

2.2 灌溉流量的设计

式中：ai为灌水高峰期第i种农作物的比例；Ti（d）灌水高峰期第i种农作物一次灌水的持续时间；t（h）为工作的时间；e为灌水高峰期内同时灌溉的农作物的种类；Q0（m3/h）为设计的流量值；δ为水利上使用的系数；mi（m3/hm2）为灌水高峰期第i种农作物的净灌水定额；A（hm2）为设计灌溉面积。作者将甲高效节水灌溉示范区作为例子来分析了灌溉流量设计工作。在这一示范区里有一个低压管灌区，种植的作物为金银花，灌溉的总面积是42平方千米，其灌溉水来源于其周围的干渠，正式进行灌溉之前，通常都会开展低压处理工作，管网的构成为干管以及直管，支管每隔50米就会设立一个灌桩，一共设立了180个灌桩。结合金银花的生长特性，我们将灌溉周期设置为4天，一次灌溉时长为24小时，结合公式（1）我们知道轮灌的组数不能大于4。按照“厉行节俭、方便管理”的原则，结合管网的实际特征，将这一示范区划分成了4个轮灌组，一天一组，这样便无需同时打开180个灌桩，也能更好的控制流量，最大化的利用水资源。

2.3 科学选择管材

建设高效节水灌溉工程所需的最基本材料就是管道，各种各样的管材好比是高效节水灌溉工程的血管。各个管材的性能以及价格有很大的差异。因此，我们在选用管材时一定要考虑到成本降低、具体灌溉要求等各个方面，切忌一味的选用高性能的管材，这一方式除了会使高效节水灌溉工程的成本大大提高，而且会造成高性能管材的浪费。不过，我们也不能为了降低施工成本，选择性能不符合规定的管材开展施工，这会使工程整体的使用寿命大大缩短。无缝钢管、焊接钢管、球墨铁铸管、石英玻璃钢管、镀锌钢管等是常见的输水管道，在我国的灌溉工程均有所使用。各个输水管道都有着自身的优点和缺点，所以我们必须先对各种管材有一个深入的了解，这样才能科学的选用管材。钢管的主要优势是坚固、承载性能强，但是其缺陷是极易受到腐蚀、运输业很不方便，会使建设成本大大增加，尤其是应用口径较大的钢管时。塑料管道十分轻便，运输简单，不易生锈且本身有较强的弹性，但其缺陷是极易断裂，使用时间一长就会老化。几乎所有的输水管都是埋设于地下的，所以因外力而发生折断问题的概率很小，并且对于管材的承载性能也没有很高的要求，因此常常选用硬聚氯乙烯、聚氯乙烯材质的塑料管道。聚氯乙烯管的优点是耐高温、无毒、耐磨性好、耐腐蚀，在灌溉工程中极为使用。硬聚氯乙烯的优势是运输简单、施工简便、化学性质十分稳定、成本低且质量小，抗腐蚀性强，但其韧性不够好。将两者进行比较后发现使用硬聚氯乙烯的工作效果更好，其成本仅为聚氯乙烯的一半。因此，建设高效节水灌溉工程时常常会使用硬聚氯乙烯，以更好的实现工程效益。

3 结束语

综合文章论述，中国作为一个农业大国，每年所需的灌溉用水量极大，但这部分水并没有得到最充分的利用，所以，发展高效节水灌溉工程对于我国农业的长远稳定发展有着非常积极的作用，我国将来进行水利建设工作时，应将高效节水灌溉工程的建设作为重中之重。不过，高效节水灌溉工程也有其限制性，包括投资成本太高、建设效果不明显等，这对于高效节水灌溉工程的大范围推广是非常不利的，不过，科学技术的不断发展进步、新型材料的产生，一定会促进高效节水灌溉工程的进一步发展。

参考文献

[1]李中华，王树鹏，张云峰.高效节水灌溉工程优化设计要点[J].中国农村水利水电，2012（12）：23-25.

[2]季春根.高效节水灌溉工程优化设计要点分析[J].广东科技，2014（18）.

[3]翁爱民.农田水利工程高效节水灌溉发展思路初探[J].中小企业管理与科技，2013（9）：179-180.