关于深季节冻土区浅埋低压管道输水灌溉技术的调查

杨 培

关于深季节冻土区浅埋低压管道输水灌溉技术的调查

杨 培

浅埋低压管道输水灌溉水田技术是一种以管道输水代替明渠输水的灌溉形式，通过压力管道系统，将水输送到灌溉农田。从2013年开始，黑龙江省农发办分别在肇源县头台镇、林甸县东兴乡、巴彦县富江乡规划建设了灌溉面积1392亩、7855亩、3210亩和2480亩的浅埋低压管道输水灌溉水田项目区。从近几年的运行情况看，深季节冻土区具备推广浅埋低压管道输水灌溉水田的条件。

一、浅埋低压管道输水灌溉水田项目区基本情况

1.肇源县头台镇项目区。项目区无霜期146天，多年平均气温4℃，最高气温39.1℃，最低气温-37.2℃。项目区面积1392亩，地势西高东低，南北高中间低，地势高差达到5米。2013年春季，农业综合开发对该地块进行了浅埋低压管道输水灌溉水田工程规划设计。低压管道供水系统由渠首、供水干管、供水支管、出水桩、排水系统构成。输水管道选用PE管道。项目区沿着地块边缘布置干管1条；总长1646米，支管8条，总长6142米，支管与干管垂直连接沿田埂布置，输水管道最浅埋深0.7米，在支管道末端设置排水装置。2013年4月中旬开始工程建设，5月中旬工程竣工并投入运行。

2.林甸县东兴乡项目区。项目区无霜期125天，多年平均气温2.3℃，最高气温38.8℃，最低气温-38.1℃。项目区原为水田，农民用小四轮分散从渠道中提水灌溉，用水无计划，灌溉费用高。2014年秋季，农业综合开发将东兴乡福兴村0.83万亩水田规划为浅埋低压管道输水灌溉水田项目区，分两个供水系统。管材选用PE管道，按经济流速确定管径。项目区布设主干管2条，总长2364米；干管9条，总长6075米；支、斗管179条，总长43780米。斗管末端上设排水装置。2014年10月开始工程施工，冬季停工3个月，2015年5月15日工程竣工并投入运行。

3.巴彦县富江乡项目区。项目区以松花江水为灌溉水源，需二级提水灌溉。项目区无霜期133天，多年平均气温3.4℃，最高气温38℃，最低气温-37℃。项目区地势较高，需设置提水泵站2座，分别从巴彦港灌区总干渠经二级提水灌溉水田。2015年8月，农业综合开发对该项目区进行浅埋低压管道输水灌溉水田规划设计，分两个灌溉系统。管材选用PE给水管，按经济流速确定管径。一号泵站设干管2条，总长3282米；支管23条，总长13951米。二号泵站设干管1条，总长1510米；支管20条，总长12467米。斗管上设出水装置。2015年10月开始管道工程施工，冬季停工3个月，2016年5月灌溉系统竣工并正式运行。

二、浅埋低压管道输水灌溉水田的优势

浅埋低压管道输水对地形适应性强，具有节地、节水、建设成本低、运行费用少、建设工期短、便于耕作和自动控制及运行管理费用低等优势。

1.对地形适应性对比。管道输水可实现水由低处向高处输送，减少水田种植平整土地的工程量，适应各种地形。

2.占地对比。明渠输水占用耕地面积大，低压管道输水以管代渠，避免因修渠占地产生的纠纷，比明渠灌溉可节约耕地4.67%。

3.节水对比。管道输水可减少渗漏和蒸发，提高水的利用率。据测算，低压管道输水比混凝土衬砌明渠节水26%以上，亩节水150立方米以上。

4.工程成本对比。铺设低压管道每亩投资1400元左右，与明渠输水造价相差不大。管道使用年限可达30年以上，比明渠使用年限长15年以上，亩年均投资比渠道混凝土衬砌少40元以上。

5.运行费用对比。低压管道输水灌溉与明渠灌溉相比，增加了出水压力管道沿程和局部水头损失。按照现行农用电每度0.5元计算，亩增加用水费用15元左右，但考虑工程占地减少增加的效益，亩增加收入在50元以上。

6.工程施工对比。管道铺设施工技术简单，要求工期短，当年建成，当年使用。而明渠输水灌溉工程建设工期一般需2-3年。

7.输水及耕作对比。低压管道输水灌溉比明渠输水快、供水及时，可实现精准灌溉，自动控制，有利于机械耕作和标准化生产。

8.工程管理对比。管道输水避免跑水漏水，节省管理维护用工，节约灌水劳动力。地埋低压管道冬季需防止冻胀侵害，入冬前需将管道内余水排空。

三、浅埋低压管道输水灌溉水田应注意的问题

田间灌溉系统发展的趋势是实现地下管道化。由于受到管材力学指标和造价的制约，我国管道输水灌溉系统发展缓慢。随着石油化工工业的发展和科学技术的进步，北方中高纬度地区管道输水技术开始推广应用。从我省农发项目区浅埋低压管道输水灌溉系统设计、实施、运行和管理的情况看，浅埋低压管道输水灌溉从技术上、经济上、管理上在中高纬度地区推广成为可能。

1.管道系统设计。低压管道输水灌溉系统的水利计算应满足《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》规定要求，以控制流速1.5米/秒计算管道管径，局部水头损失按沿程损失的10%计算。为减少沿程损失和选择经济管径，轮灌组均衡分布在每条支管上，从末端向首端轮灌。水稻生育期用水量不同，建议采用变频电机。出水桩宜设在田埂上，避免机械作业时损坏。地埋管道末端应设置排水阀门和排水井防止冻害。排水系统结合管道布局和实际地形按规范进行规划设计。

2.材料选择。经过实际运行和综合实验比较，管材应选择具有一定柔韧性的材料，以适应冬季冻胀变形。管材除满足国家给水管材标准要求外，线性膨胀系数应小于0.086×10-3/℃，允许的直径变形率小于5%；断裂伸长率为大于620%，冻融变形应小于1%。

3.管道施工。管道埋深应满足管顶覆土70-80厘米，管道坡降掌握在0.3‰-0.5‰，为防止局部沉降，应在管底垫沙20厘米以上，分层对称回填、分层对称压实。管道焊接按照埋地聚乙烯给水管道工程技术规范要求施工。环境温度低于-5℃时停止施工，如冬季施工，需采取搭建帐篷等保护措施，设置加热装置，提高焊接环境温度，保证焊接质量。

4.运行管护。输水管道运行中各供水、排水阀门应经常检查，防止锈蚀或滴漏。在大型车辆通过的地段铺设管道时应添加套管，做好标识。灌区应做好轮灌计划管理，入冬前排空所有管道积水。管理单位应做好管道漏水时应急抢修预案。

四、低压管道输水灌溉水田推广前景

低压管道输水灌溉技术最大的优势在于解决了旱田改水田工程占地问题，减少了旱田改水田过程中繁杂的群众思想工作，消除了政府与农民之间产生矛盾的隐患。低压管道输水灌溉对地形、土壤有较强适应性。特别是在渗漏损失大、填方渠道和水资源紧张地区具有广阔的推广前景。

据我省水利部门统计，2013年全省市、县水田灌溉面积3486万亩（全省5837万亩），其中地表水灌溉水田1220万亩，需要地表水置换地下水面积在300万亩左右。从我省亿亩生态高产标准农田建设规划情况看，沿松花江、嫩江、黑龙江、乌苏里江、兴凯湖、引嫩工程、引汤工程提水灌溉可发展水田800万亩。按照肇源、林甸、巴彦三个县项目区的实践成果，如果全省1100万亩水田提水灌区推广该项技术，可节省耕地51.37万亩，增加优质粮食生产能力6.16亿斤；节约的水量可再发展394万亩水田，按亩增粮食200斤计算，可增加粮食产能7.88亿斤。两个因素可增加优质粮食产能14.04亿斤，相当于再造一个中等产粮大县，不但可实现水资源的可持续利用，而且经济、社会和生态效益显著。

（作者系黑龙江省农发办综合处处长）

责任编辑/张砾