渠灌区管道输水灌溉技术发展模式探讨

2019-12-23

山西水利科技 2019年4期

（伊犁哈萨克自治州南岸干渠灌区管理处新疆伊犁哈萨克自治州 835000）

截止2010年底，我国低压管道输水灌溉面积即已超0.067亿hm2[1]，但这些管灌面积基本上位于井灌区，渠灌区内微乎其微。井、渠灌区管灌发展现状如何？二者之间有何不同？渠灌区、管灌应该怎样发展以及如何发展等，目前节水灌溉事业的形势发展迫切要求人们回答这些问题。

1 低压管道输水灌溉发展简况

国外发达国家应用管道输水灌溉技术比较普遍，我国应用的也比较早，但有规模地发展则是起始于20世纪80年代。

1.1 井灌区低压灌溉输水灌溉技术应用法律支撑

为将科技成果快速转化为生产力并保障低压管道输水灌溉技术的规范化发展，水利部及时将有关科研成果制定成标准，如制定了《低压输水灌溉用薄壁硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664-92）、《低压管道输水灌溉工程技术规范（井灌区部分）》（SL/T153-95）和《灌溉用低压输水混凝土管技术条件》（SL/T98-1994）等。此后，根据技术发展情况，又对这些标准进行了修订，如GB/T13664-92修订为《低压输水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664-2006），SL/T153-95修改后上升为国家标准《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T 20203-2006）。美中不足的是，GB/T 20203-2006是以国家质检总局为主批准发布，而国家质检总局主要负责产品、方法等基础标准的管理，故GB/T 20203-2006虽名为规范，但因没有标准的条文说明，这给规范使用者进行工程建设带来诸多不便，故应废除GB/T 20203-2006，到负责工程建设国家标准管理的住房和城乡建设部立项制定低压管道输水灌溉工程技术规范，以发挥规范应有的作用。这是因为，我国国家标准由国家标准化管理委员会、住房和城乡建设部分头管理，两者的国家标准编写规定是不一样的。

通过将科研成果转化为标准这一最佳路径[2]，将适用于井灌区灌溉用新型塑料管材制定成产品标准，将管灌技术制定为工程技术规范，以标准化的形式，促进并保障了低压管道输水灌溉技术在我国得以规范、较快地发展。新型塑料管材和规范在井灌区管灌发展中起着至关重要的作用。目前我国主要采用塑料管作为井灌区低压输水用管道，且以年均约33万hm2的速度发展，至2010年底已超0.067亿hm2。

1.2 渠灌区自压管道输水灌溉技术实验研究

自井灌区低压管道输水灌溉技术得到大面积推广应用后，我国又陆续开展了渠灌区管灌的试验研究。如“八五”期间，由中国水利水电科学研究院承担的国家重点科技攻关项目中的渠灌区管道输水灌溉技术试验研究内容[3]，采用了开敞式的管道输水灌溉系统[4]，在河北冶河灌区兴建了67 hm2自压管灌试验区，进行了管道性能和水力特性现场试验，并建立模型模拟管网系统运行管理。该示范工程自1994建成至今，运行良好，深受农民欢迎，附近农民还仿照该试点工程模式，自费兴建了一处自压管灌工程。2010年，水利部设立相关课题科研专项，由中国水科院在山西省某670 hm2管灌示范工程，并开展了一系列开敞式管道输水灌溉系统试验研究，达到了项目预期目标。

除上述试验研究外，也有不少地方对渠灌区管灌进行了有益的研究和探索，有的还建设了试验工程。值得注意的是，近年来，某些渠灌区自压管道输水灌溉试点工程，采用管径大、输水距离长、全封闭封闭式管道输水灌溉系统，对灌溉输水的要求考虑不周，造成工程投资过高，还给管道系统运行埋下了重大的安全隐患。

总体来看，目前我国渠灌区发展自压管道输水灌溉工程仍处于试验示范阶段，急需大力开展相关试验研究，总结渠灌区管灌从规划设计、分水调压设备开发、大口径管材管件制造、工程施工到运行管理的成功经验和失败教训，尽快制定渠灌区管灌工程技术规范或指南。

2 井灌区和渠灌区管道输水灌溉系统对比分析

受机井出水量所限，井灌区单眼机井可控制的灌溉面积一般只有几公顷，最多上十公顷，而渠灌区适合以管代渠的斗渠控制灌溉面积则可达成百上千公顷。灌溉规模的大小决定了井灌区和渠灌区具有不同的系统性能指标（见表1）。

表1 井灌区和渠灌区管灌系统主要指标对比

3 渠灌区管道输水灌溉技术发展缓慢成因分析

渠灌区管灌发展缓慢的主要原因:一是灌溉规模大，管道系统复杂，缺乏对管灌系统结构的清晰认识；二是缺乏渠灌区管灌的经验，没有规范可依；三是缺乏适用于渠灌区的大口径管材管件和调压设备，此外还有管灌系统一次投资大，运行管理要求高等。随着我国国民经济实力提升，考虑到管道输水灌溉具有输水快、占地少、便于灌溉自动化管理等优点，更重要的是采用管道输水可满足供用水的多元化用途，即不仅能满足灌溉用水要求，还可在管道沿线提供居民生活用水、工业用水以及生态用水等，故近年来渠灌区发展管道输水灌溉的现实需求猛增，对适宜渠灌区的管灌技术发展模式要求迫切。

4 渠灌区管道输水灌溉分类及系统构成

4.1 渠灌区管道输水灌溉分类及运行

管道输水灌溉系统依据不同的分类形式分为不同的灌溉系统。具体管道输水灌溉系统分类图见图1，其中最能体现渠灌区自压管道输水灌溉系统特征的，是按系统结构形式进行的分类。

在规模较大的渠灌区自压管道输水灌溉系统中，各种结构形式并存，即针对不同级别的管道，可以有不同的管道输水系统结构形式。如在作为输水用的干管沿线常常设置分水减压井或调蓄水池，故干管为开敞式的输水系统；作为配水用的支管、斗管通过闸阀自分水调压井中取水或通过浮子阀取水，则支管、斗管以下的管道系统常常作为封闭式或半封闭式的管道输配水系统。

图1 管道输水灌溉系统分类图

4.2 渠灌区管道输水灌溉系统构成

渠灌区管道输水灌溉系统通常由进水、输水、分水与调节以及安全保护等管理部分构成。灌溉系统各构成部分只有在满足水管理方式合理、工程经济可行、设施运行安全等条件下组成一个有机整体才能发挥其各自应有的作用。即先区分是输水系统还是配水系统的管道，进而根据水源供水和用户需水配置调节池、调压和分水等设施；接着对区分后的管道系统，通过对地形条件、灌溉用水方式等进行研究分析，以选定管体和附属设施，此过程有时需反复进行，才能获得最佳的灌溉系统配置组成方案。