节水灌溉工作中低压农水管道传输的应用方法

张新贵

(新疆头屯河流域管理局，新疆 昌吉 831100)

相较于传统输水灌溉方式，采用低压农水管道传输的方式可有效避免渗漏与蒸发现象，从而节省大量水资源[1]。此外，管网系统主要埋设于地下空间内，对土体的占用面积相对较小。简言之，该项节水灌溉技术效果优良，兼具节水、省地等多重优势。

1 项目区概况

头屯河灌区可耕面积60.24万亩。枢纽工程于1964年建成。为满足生产作业要求，于1999年进行头屯河灌区续建配套与节水改造，头屯河渠首、总干渠渠道、灯楼渠渠道、东西两干渠、支渠及分水闸枢纽改造工程，可覆盖的灌溉面积30.01万亩。

2 低压管道灌溉系统

2.1 低压农水管道传输作用及特点

低压农水管道灌溉是现阶段最为常见的灌溉技术之一，将水资源引导至各个分蓄水池中，并借助具有优良密封性的导管实现与灌溉区域的有效连接[2]。节水灌溉布置情况见图1。

图1 节水灌溉布置形式

以地区水资源状况为准，确定合适的密封导管，并选择最高效的灌溉方式，从而满足灌溉需求。通常而言，为确保低压农水管道传输过程具有较高的灵活性，通常会增设数个闸阀，以30cm为间距将其分别设置在密封导管对应位置，与相邻管连接，从而达到灌溉效果。软管与闸阀拼接后，能够扩大灌溉面积，避免软管频繁移动的问题，提升了水利灌溉效率，相比传统灌溉技术具有更多的突出优势。采用低压农水管道传输的方式，与当前水资源紧缺局面下的灌溉需求相符，对于我国北方缺水地区而言更是如此，通过低压农水管道灌溉的方式可实现高效率灌溉[3]。

2.2 农水管道的灌溉布置

输配水管网是构成灌溉管道系统的重要部分，在其作用下可将水源引导至特定的配水管道中。现阶段，输配水管网主要发挥出两种作用，即输水与配水，配水管道主要由主管与干管两部分构成，二者功能一致，均是将水传输到特定管道内，随后再进行分流，确保各条管道输水量处于相对均衡状态，在此过程中水流量变化情况尤为关键，需得到密切监视。通过风水管道可实现对输水管道的引导，将灌溉水进一步分流至后续配水管道中，主要作用在于分配水资源并合理调控水量。配水管道由两部分构成，即配水干管与配水支管，二者对于材料质量等级提出较高要求，因此使用时需要确保材料的性能。此外，随着农田灌溉用水量持续变化，配水管道内的流量也发生变化。在选择配水管时，需在地形、地貌的基础之上，最大程度上减少管道使用量，且各类管道总长度应得到合理的控制，从而达到控制管径的效果。例如，在使用固定支管时，需要考虑到顺坡结构特性，遵循由下至上的布置原则，通过此方式尽可能减小支管管径。

3 低压管道输水灌溉系统工程的设计与示范

3.1 工程总体布置

本灌区采用的是低压农水管道的方式，全区种植方式统一，均采用的是小麦、油葵、玉米、果树作形式。基于实际灌溉需求，合理设置管网系统，可细分为开敞式与半封闭式，传输时管道系统处于不完全封闭状态，适配适量的分水调压井以及浮球阀，在上述结构的协同作用下有效控制闸(阀)门启闭。考虑到各个区域的灌水用量要求，有干管与支管两种形式，且均采用的是地埋的方式，遵循的是树枝状布置原则，合理调节管线走向，以平顺为基本要求，沿线尽可能减少起伏等波动现象，在不影响灌溉的前提下适当缩短管线长度，以便发挥出优良的经济效益。设置支管时，要求彼此间距控制在250～350m。以地形情况为准，在支管末端增设排水装置，若周边有天然洼地，可将水直接排入洼地。地面灌溉的结构设置，采用的是闸管、小管出流等相综合的方式。

3.2 取水工程

分别设置节制阀与分水闸，二者是构成取水工程的重要结构[4]。考虑到示范区的灌溉要求，针对不同装置选取相对应的型式，节制闸以开敞式为宜，设置分水闸时则选用的是胸墙涵洞式结构。

3.3 渠首工程

3.3.1 引渠

引渠发挥着重要的连接作用，可有效连接渠节制闸与沉沙池，该部分总长度10m，考虑地形特点，设计为矩形断面型式。

3.3.2 沉沙池

沉沙池用C20混凝土浇筑而成，设计为开敞式矩形单箱结构型式，基于实际运行状况，其容量设置为150m3，且设置了集水坑，该结构位于沉沙池出口右侧区域。伴随灌溉作业的持续推进，必然会产生杂物，为了避免其进入管道，须在管道口增设拦污栅栏。考虑到池中淤沙的清理需要，优化了池底结构，采用的是倒坡结构型式；考虑到干管内水流动状况，为确保沉沙池使用效果，合理设计管道进口，该处尽可能引取表层水。

3.4 管道安装

塑料管长度以8m为宜，通过对多类单管组合连接的形式，并辅以适量管件，构成地下管道输水系统。管身的使用情况复杂，需承受来自于外部的荷载以及内力的持续性压力，由于管道接口采用的是管壁挤压处理方式，具有较好的融合效果，因此无须设置封口。衔接口管路部分区域较为脆弱，须确保该部分安装质量。关于管材的连接作业，应以塑料管的基本特性为准，施工之前处理管结构，可利用干毛巾清理干净，在此基础上再涂抹适量的洗洁精，合理控制接口长度，确保无误后再逐个安装[5]。

3.5 田间灌溉工程

3.5.1 小管出流灌溉

为深入探讨多泥沙水是否具备微灌的能力，本工程中共选取400亩桃树种植区，在此基础上探讨小管出流灌溉方案的可行情况。由于设置了总干管，通过此结构能够有效地将水转移到灌溉区，再通过小管出流灌溉系统处理，形成干、支、毛三级管道，各自管径分别为200mm、90mm和32mm。基于本工程实际情况，考虑到小管出流特点，选用了固定式管网系统，具体有：将上述提及的三类管道埋于地下，其中毛管沿着种植方向有序设置，施工中要求每两行树中间均增设毛管，各管间距保持为4m。选取合适管道材料，干支管一致且均为UPVC管，毛管为PE管。微灌管使用的是φ6聚乙烯管，选其前端1m埋于地下，余下部分绕树基一周，以0.3m为间距分别在毛管上设置若干个流孔。合理控制灌水量，每棵树为60L/h，并为各个轮灌组增设4个闸阀井，浇灌过程中，小管出流压力0.05MPa。

3.5.2 田间闸管灌溉

移动软管以及供水阀共同构成田间闸管灌溉系统，可取代毛渠从而达到田间输配水的效果，通过对调节阀开度的控制，可选择合适的进沟(畦)流量。区域内共有500亩采用闸管灌溉形式，主要为头屯河农场园艺场支管灌溉的区域。

3.6 管道建筑物

3.6.1 分水调压井

通过分水调压井的作用，能够达到分水、调压的效果，设计为矩形结构型式，可分为进水室(长0.7m)与溢流室(长控制在1～3m)两部分，二者协同作业，确保整个分水调压井的运行效果。

3.6.2 出水口

出水口主要设置在干、支管上，可调节出水口流量，该部分为全铸铁结构型式，内径200mm。实际使用中，通过改变螺杆调节阀瓣开度的方式，可以达到对流量精确控制的效果。

4 低压管道输水灌溉效果分析

相较于传统方式下的明渠灌溉技术，利用低压管道灌溉系统更具可行性，其优势体现在如下几点：

a.节水。有助于缓解渗漏与蒸发现象，提升了水利用率，相较于常规的土渠灌溉而言节省量约30%。

b.减少占地、省工。所有管道均埋在地下，可有效控制耕地占用面积，相比于明渠灌溉形式减少约2%的占用，在当前土地资源紧缺的背景下具有积极意义。管道灌溉除了减少对土地的占用外，整个灌溉流程都具有规范化与系统化特性，有助于缩短输水时间，达到省工的效果。

c.增产增收。灌溉水的利用率较高，优化了田间灌水条件，明显缩短了轮灌周期，为作物生长提供了良好环境，实现了增产增收。

d.管理方便。系统构成较为合理，从运行原理这一层面来看，低压管道灌溉系统的工作稳定性更强，采用的是压力供水形式，即便是在拐弯等特殊地段也具有适用性。选用的管道灌溉设备较为简单，不存在过多技术难点，提升了系统管理效果，可有效控制用水量。

e.使用寿命长。不同于常规方式的是，此处所有管道均采用的是埋入地下的方式，不易出现老化现象，通常情况下寿命可达50年。

实践结果表明，低压管道灌溉系统能够有效控制用水量，避免了水资源浪费的问题，提升了灌溉水平，增强了农作物抗干旱能力，成为推动农业产业制度改革的关键所在。

5 结 语

低压农水管道传输系统自运营以来，整体使用效果良好，足以说明半封闭式结构型式的可行性。实践结果表明，当地农业生产环境得到改善，灌溉水利用率随之提升，可实现对农业结构的科学调整，达到农业增产增收的效果，推动灌溉农业的持续发展。