水利灌溉工程中低压管灌的应用

吴绍锋

(江西省赣抚平原水利工程管理局，南昌 330009)



水利灌溉工程中低压管灌的应用

吴绍锋

(江西省赣抚平原水利工程管理局，南昌 330009)

中国的水资源分布总体上呈现出南方水多、北方水少，东部多、西部少，山区多、平原少的特点，而从农田种植灌溉层面来说，中国又是一个农业灌溉大国。利用先进灌溉技术实现有限水资源的灌溉价值最大化发挥，节省更多的水资源是当前水利灌溉工程建设行业的研究热点。低压管灌技术在中国的应用时间较早，可以实现水资源的高效率利用，相对于水浇地灌溉形式来说，可以节省更多的水资源。

水利灌溉工程；低压管灌技术；水资源；设计；应用

低压管灌技术相对于传统的农业灌溉技术来说，属于是技术上进步的体现，它在当前农业灌溉中的应用具有一系列的优势特点，包括节水、简单、省时、高效等等，水利灌溉工程需要在结合本地区实际的基础上，设计出科学合理的低压管道灌溉技术方式，对传统的灌溉形式进行创新和完善，最大程度的发挥低压管道灌溉的技术优势，实现农业灌溉效率的提升，并起到节约水资源的作用，使其兼顾经济性和效益性。

1　水利工程中低压管灌的设计

从水利灌溉的形式方面来讲，水利工程中的低压管灌灌溉技术实质上属于是一种典型的地面灌溉类型，从它的实际应用来看，进行灌溉的过程中主要是利用低压的作用，并通过低压管道系统，把储存在蓄水库中的水资源快速的引流到需要灌溉的地区。根据它的引起方式将其划分为2种灌溉形式，即自压和提水：

1)对于自压灌溉形式来说，管道设计需要利用到水利工程中的地形地势，尽可能形成一个自然性的高差低压，这样在低压引水的过程中就可以节省很多的电能资源，实现了能源的节约使用。

2)提水灌溉形式主要是从口井或者是塘坝等来获取水源，利用水泵的作用来实现低压灌溉，整个灌溉过程会产生一定的电力能耗，但是它的灌溉效率是非常高的，也是当前较为常用的一种低压管灌技术。

2　低压管道灌溉方式的设置

经过大量的实践证明，低压管灌技术的实际应用效果非常好，可有效提高水资源的综合利用率，在实际应用过程中要结合灌溉区的实际状况为主，采取合理的灌溉措施。

低压管道灌溉方式指的是采用水力工程中的主蓄水池，把需要引流的水资源在管道的作用下，引向各个分蓄水池中，分蓄水池中也要采用这种具有密封性质的导管，连接水利工程周围的灌溉区域，具体的密封导管使用需要依据灌溉区域的模式，合理设置灌溉方式，确保灌溉区的所有部分都可以实现低压管道灌溉。通常情况下，为了进一步促进低压管道灌溉的灵活性得到提升，所采用的密封导管需要每间隔约40m安装1个闸阀，这个闸阀的主要作用是起到相邻导管的连接作用，进行灌溉时只需要把软管和闸阀相连即可，在实际灌溉的工程案例中可以发现，这种灌溉形式的覆盖面积较广，可以大大减少软管的移动次数，从而促进水利灌溉时间效率的提升。以实际的果园灌溉例子来分析，某一果园在进行果树灌溉时采用了低压管道灌溉技术，可以把事先准备的软管接入到低压管道灌溉储水池之中的闸阀位置，再经过低压作用的引导，把储水池中的水流引入到软管中，然后再把软管中的水流引入到整套的灌溉设备之中，这个灌溉设备的整体是协调完整的，可以实现在同一时间内对至少8棵果树完成灌溉，这样就可以减少软管的移动次数，也就减少了水资源的浪费、蒸发，从而提高了水资源的综合利用效率。

3　低压管道灌溉技术实际应用的效益

低压管道灌溉措施在当前水利工程中的应用，一方面可以提高水资源的灌溉效率，另一方面也可以使其经济效益得到进一步的提升。经过实际应用，其水资源利用效率可以提升约2%～3%，在水利工程中的应用效益有：

1)低压管道灌溉技术在应用的过程中，大多数情况下不会受到外界环境的影响，对管道低压进行科学合理的利用，保证水资源可以得到高效利用。

2)在低压管道内部，它的水资源很清洁，污染程度很小，与当前水利灌溉的绿色环保化要求相一致，促进实际灌溉质量水平得到显著提升。

3)其应用可以依据水利工程的实际需求，主动的调节低压管道灌溉过程中的水量、水流流速等，尽可能的满足农田种植的实际要求，减少水资源灌溉的浪费。

4　低压管道灌溉技术的实际应用

低压管道灌溉系统的组成主要有5个方面：①水源；②首部枢纽；③输配水管网系统；④给水装置；⑤保护装置以及农田间灌溉设施等5个部分，之间是相互协调配合的，共同完成低压管道灌溉技术的实际灌溉任务。

以赣抚平原灌区红壤所实际的灌溉工程为例来分析，所需要进行水资源灌溉的规划面积大约是13hm2，主要种植物是苗木，由于该工程的项目区域内水土资源十分紧缺，兼顾到工程的经济效益，采用的是低压管道灌溉技术。灌溉的水源来自于方塘中，水泵从方塘开始提水经过一级加压之后，采用长度约为309m的PVC—U输水干管输水至需要灌溉的区域，最后一级的支管线来对灌溉区的各个轮灌组的供水状况进行合理控制和管理。在支管上要在每间隔约100m设置1个给水栓，保证各个给水栓的距离间隔合理，并利用移动软管来实现对苗木的灌水处理，具体的平面布置见图1所示：

图1　管网系统的平面布置图

4.1实际灌水的定额确定

灌水定额的计算公式为：

K=1000γsh(β1-β2)=56.03m3/666.7hm2

(1)

式中：K为灌水定额，m3/hm3；γs为计划湿润层土壤干容重；h为土壤计划湿润层深度；β1为适宜土壤含水率的上限，即占土重量的百分比；β2为适宜土壤含水率的下限，也可以是说是占土重量的百分比。

4.2灌水的周期确定

灌水的周期计算公式为：

T=K/Ed

(2)

式中：T为灌水的周期；K为灌水的定额；Ed为土壤中水分含量的最大消耗速度。

从苗木的生长周期来看，对追资源需求量最大的阶段是生长期，依据于果园所需灌溉的总面积，采用轮灌的方式进行水灌溉，水泵的每天工作时间是12 h，15d浇灌完所有的面积，根据它的根系持水层深度和单日最大耗水量，设计3d灌完1#轮灌组，12d灌完2#～4#轮灌组，每一个轮灌组灌水是4d。

4.3灌溉的流量设计

灌溉流量设计的计算公式为：

(3)

式中：Q0为灌溉系统的设计流量，m3/h；A为灌溉面积；η为灌溉水的利用系数；t为日工作时间。

4.4灌溉系统的水头设计

灌溉系统的水头设计计算公式为：

H=Zd-Zs+hs+∑hf+∑hj

(4)

式中：H为系统的水头设计；Zd为最为不利的地面高程；Zs为供水地面的高程；hs为预留水头；∑hf为经过水泵吸水管到达最后1级管道的沿程水头的损失量；∑hj为经过水泵吸水管到达最后1级管道的局部水头损失量。

上述工程灌溉案例总的投资费用约76万元。在这个管道设置中，各个管段的水流流速值是在1.00～0.91 m/s，要至少在管道不淤流速之上，管道不淤流速一般是0.5m/s，而且也不能超过最大可允许的流速，可允许的流速一般是限制在2.5～3.0m/s。对于本工程来说，它的输水干线和输水管线采用的是PVC—U管材，管材的管径为dn160～dn75，各不相等也各不相同，具体的工作压力为0.4 MPa，对于管线的接口来说，它的接口方式一般采用的是扩口加密封圈承插连接完成。

5　总　结

中国的水资源分布呈现出明显的地域不均衡的特征，这与其现阶段农业发展来说是不相一致的，农业灌溉的面积较多，水灌溉还远远不能满足实际所需，要实现农业水灌溉的高效率，就要采取先进的节水技术和灌溉技术。低压管道灌溉技术在当前农业灌溉系统构成体系中是重要的一种，它在实际农业灌溉中的应用具有一系列的优势特点，不仅可以提高农业灌溉的面积和效率，而且也可以最大程度的节约水资源，提高水资源的利用效率，再具体的应用时，要充分结合农业灌溉的实际所需，有针对性、科学性的设置低压管道灌溉系统，保证其灌溉价值最大化体现。

[1]姜西忠.节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].农业工程,2015,5(4):110-111.

[2]张雷.水利灌溉工程中低压管灌的应用[J].河南科技,2014,(10X):23.

[3]汤慧,赵岩松,伊佳倩.低压管灌系统在小型灌溉工程中的应用[J].黑龙江水利科技,2014,42(1):194-195.

[4]杨书君,高本虎,赵华.低压管道输水灌溉技术在灌区节水改造中的设计与应用[J].水利技术监督,2014,22(1):61-64.

[5]高国军,王恩一,秦英亮，等.水利工程的低压管道灌溉措施研究[J].科学中国人,2015(15):251.

1007-7596(2016)05-0120-03

2016-03-15

吴绍锋(1978-)，男，江西南昌人，工程师，从事灌区管理工作。

S277

B