低压管道输水技术在汾河灌区末级渠系改造中的应用

王 婧

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省汾河灌溉管理局，山西 祁县 030900）

0 引言

低压管道灌溉作为节水节能、省地省工、投资小效益高、适应性强的现代农业灌溉技术，在汾河二坝灌区末级渠系田间输配水系统改造中试点应用，表明农业灌溉将向着节能环保高效的方向发展。综合考虑现有经济条件和技术水平，合理选择适宜土地经营模式的灌溉技术途径，总结已有管道输水灌溉实施区域的经验教训，积极探索汾河灌区末级渠系管道输水灌溉的适宜性，对新时期汾河灌区灌溉事业发展具有重大意义。

1 低压管道输水灌溉系统示范工程情况

平遥县洪善项目区自然条件较好，交通便利，土壤肥沃。近年来由于地处灌区下游，田间工程设施配套不足，地表水灌溉保证率低，水资源供需矛盾突出，导致地下水开采力度加大，造成地下水位下降，部分河灌面积成为名誉水地，出现作物产量不稳定情况，严重制约了当地农业生产结构的调整和农业经济的发展。按照汾河流域农业灌溉发展布局，充分利用地表水，控制使用地下水，利用地表水置换地下水的原则，当地水利部门对洪善灌溉片区进行了管道工程节水配套改造。

1.1 工程总体布置

平遥县洪善片区低压管道输水灌溉工程受益区包括洪善、北长寿和宋家堡等11个行政村。项目区属汾河沿岸一级阶地，地形东北高西南低，南北向坡度1/1850，东西向坡度1/2800。项目区灌溉面积0.119万hm2，种植比例为冬小麦15%、大秋70%、其他15%和复播10%。管网系统结构为封闭式输水灌溉方式，采用地埋干管、支管两级固定渠道，管网系统采用树枝状布置，管网布置时紧密结合地块形状及地形条件，管线尽量平顺，减少起伏和转折点。出水口间距150~200 m。根据地形设置排水排沙阀井，管道局部低洼处设置排沙口。地面灌溉使用小畦灌溉。

1.2 取水工程

取水工程为汾河二坝汾东灌区东三支八号闸上游200 m处左岸设进水闸带桥1座，采用钢筋混凝土结构。

1.3 渠首工程

沉沙条渠为闸带桥与泵站进水前池之间的连接建筑物，采用开敞式矩形结构，渠底为倒坡形式，容积105 m3，沉沙条渠一侧设集水井1座。为防止杂物进入管道，前池进口处设置拦污栅。

泵站工程由机泵房和配电室组成，设计流量915 m3/h，总装机120 kW。根据地块分布情况，供水形式采用两泵两管，其中：干管1设计流量550 m3/h，扬程42 m，选配水泵型号10sh-9双吸离心泵，装机容量75 kW；干管2设计流量365 m3/h，扬程16 m，选配水泵型号10sh-13双吸离心泵，装机容量45 kW。

1.4 干支灌溉管网设计

干支灌溉管网有关参数选定依据相关规范要求，灌水定额1200 m3/hm2。输水管道选用PVC管，确定管道压力等级0.4 MPa。干管1设计流量550 m3/h，直径400 mm，管道长8.64 km；干管2设计流量365 m3/h，直径315 mm，管道长4.0 km；北营一支管管道长1.08 km，直径315 mm；北营二支管管道长1.3 km，直径315 mm；洪善一支管管道长0.5 km，直径315 mm；洪善一支管管道长0.3 km，直径250 mm。

1.5 田间灌溉工程

项目区内近0.12万hm2耕地采用小畦灌溉方式进行灌溉。

1.6 管道建筑物

出水口为干支管上特定灌溉单元的供水装置，每隔100 m均匀布设。为满足出水流量要求，出水管径250 mm，为防止周围冲刷，增设钢筋混凝土预制消力槽。进排气阀井主要设置在输水管道首端、地形隆起点，平缓地段每隔900 m左右设置1处。

为检修机组、输水管道放空积水，并考虑管道内排沙，在管道局部低洼处设置泄水阀井。

2 低压输水管道技术特点及效果分析

与传统渠道灌溉相比，低压管道灌溉主要有如下优点：

一是施工便捷，使用寿命长，易维护。低压管道灌溉系统建设过程不需要繁琐的施工程序，适应任何地形，节约人工。在农田环境下，塑料管可保证使用50年，且不易损坏，基本不需要维修。

二是节约灌溉用水，减少渗漏和蒸发损失，提高水的有效利用率，灌溉水利用率可从35%~60%提高到85%左右，是一项有效的节水灌溉工程措施。

三是节约用地。低压管道灌溉系统能提高土地利用率，便于机械化操作，单米管道节约土地约0.8 m2，项目区敷设干支管道15.82 km，节约土地约1.263 hm2，具有显著的社会效益和经济效益。

四是输水快，省时省力。低压管道灌溉在一定压力下进行，较明渠输水流量大、输水快，供水及时，有利于提高灌水效率，适时供水，节约灌水劳力。尤其是冬季、早春时段，可避免出现灌溉渠道结冰影响农业供水现象。

五是灌水及时，促进增产增收。低压管道灌溉可改善田间灌水条件，缩短轮灌周期，从而有效满足作物生长需水，起到增产增收的效果。

六是构建新型农田输配水运行方式。该灌溉系统操作灵活，不受时间和空间限制，可根据实际情况，对不同地块进行灌溉或停止灌溉，科学解决了不同农渠控制范围由于自由种植，供水不统一引发的供水矛盾，满足了农户灵活灌溉的实际需求。

七是具有信息化技术应用空间。低压管道灌溉系统结合现代化农业技术，可继续升级为信息化远程管理灌溉系统，具有充足的发展空间。

3 发展建议

近年来，管道输水灌溉技术在渠灌区发展较慢，实践范围局限于水源保证率较高的设施农业，渠道取水方面应用较少。因此，上述所述的管道输水灌溉工程尚属试验研究性质。针对发展管道输水灌溉技术存在的问题，今后应重点注意以下四方面：

一是管道输水灌溉系统防泥沙淤堵技术的应用。首先，应建立汾河灌区不同季节渠道输水泥沙含量观测资料，为工程防泥沙淤堵设计提供参考。其次，应加强试点工程运行观测，为同类型工程提供试验资料。第三，参考引黄灌区管道输水水沙运送规律和泥沙淤积机理有关研究成果，开发经济实用的泥沙防淤堵设备（施）。

二是农业灌溉用低压管材管件生产研发。上述管道输水灌溉仅选用PVC管材，其试验管材范围十分有限。因此，今后应通过试验筛选出渠灌区低压管灌技术适合的经济耐用的管材，逐步形成满足低压管道输水灌溉应用的系列化、规格化、标准化产品。

三是田间配套新产品推广应用。目前管道输水灌溉田间大多采用沟、畦灌地面灌溉方式，为提高田间水利用率，应着力加强田间配水配套设备（施）的研究，大力推广应用成熟的新产品，如田间闸管灌溉系统等。

四是系统总结已建成试验的渠灌区管道输水灌溉技术。在当前试点实践的前提下，建立从规划设计、工程施工到运行管理的系列工程技术经验，为同类型工程建设提供参考。