管道输水灌溉在马迹岭灌区节水改造中的应用

陈洪斌

(湖口县水利技术指导站，江西 湖口 332500)

0 引 言

水资源匮乏历来是我国农业发展的重要制约因素。农田灌溉作为农业增产增收的重要手段，在保证农作物产量与促进农业经济发展中发挥着积极作用；但是，由于我国水资源不足，且灌溉过程中水资源利用率相对较低，造成灌溉用水浪费严重。随着现代信息、材料、计算机、制造工艺等不断发展，国家明确提出要以节水为中心，以水资源的合理开发利用、科学配置，加强生态环境保护和建设为重点，建设水资源调度自如的工程体系[1]。灌区节水改造已然刻不容缓。管道输水作为灌区节水改造的重要手段之一，因其节水效果明显，节约土地，可以有效增产增收等优点，在国内许多大中型灌区有了广泛应用，在节水改造中扮演着越来越重要的角色。

1 管道输水灌溉的优点

1.1 节约用水，降低运行成本

管道输水利用分水设施直接将水输送至田间，不会出现堵塞的情况，在田间沟畦灌溉中可以有效减少输水过程中的蒸发量和渗透量，从而提高水的有效利用率；其节水效果一般比土渠少30%，比防渗渠少5%[2]。同时，管道输水灌溉可有效提高渠系水利用系数，在自流水源不足、需要提灌等类型水源共同运行的灌区中，节约自流灌溉水量可以减少提灌水量、提高水资源利用率、降低运行成本[3]。

1.2 及时供水，促进增产增收

管道输水灌溉是在一定压力下进行的，具有输水快、供水及时等特点，其工作原理与生活供水类似，即总阀门打开时，用户只需将自家阀门打开即可使用；可以做到即开即用，缩短灌溉周期，在作物需水时可以及时灌溉，促进农作物增产增收。

1.3 节约用地，节省维管用工

传统土渠输水方式占地面积通常为灌溉面积的1%～2%左右，梯形断面防渗渠甚至能达到灌溉面积的3%～5%；而管道输水采用地埋式铺设，只需要用到灌溉面积的0.5%，可以有效减少占用耕地，提高土地利用率。此外，由于管道内壁光滑，且输水过程中存在一定水头压力，可有效防止堵塞等现象，节约清淤、清杂、维修等人工成本，且管道输水可以避免明渠灌溉中定时轮灌，用水户沿渠看管等现象，减少人力成本[4]。

1.4 适应性强，减少改造投资

管道输水灌溉适用于各种地形，可以跨越沟坎、道路、拐弯等，由于有水压存在，可以在丘陵、垄埂起伏等地形运用。在管道输水改造过程中不必改造重建原有渡槽，降低渡槽工程需要高空作业的安全风险。在灌溉时配合田间移动软管，可解决零散地块的浇水问题，而且施工安装方便，有很高的推广价值[5]。

1.5 计量准确，便于水价改革

当前我国水价改革的一个重要制约因素就是计量问题，在输水管道的不同分支安装水表，可以精确计量各农户灌溉用水，不仅管理方便，而且可以为农业水价综合改革创造了条件。

2 管道输水灌溉设计原则

2.1 项目概况

管道输水应该结合项目需求进行规划设计。马迹岭灌区位于鄱阳湖入长江交汇处，由于境内蓄水工程规模较小，可利用水资源不足，2019年，马迹岭灌区被列入节水配套改造计划。马迹岭灌区是1座包含灌溉、养殖、供水等多项功能的综合性水利工程，灌区包含流泗镇、凰村乡、大垅乡、张青乡4个乡镇，包含总干渠1条，支渠8条，斗渠37条，农渠67条，总灌溉面积为3 520 hm2。

2.2 工程规划与灌溉制度

管道输水设计应具体说明工程区规划原则、水资源现状评价与工序关系、分析工程区规划目标。在设计过程中应当根据主要农作物年需水量、不同时期作物需水量和需水强度，结合设计保证率下典型年作物生育期有效降雨等[6]，推求出灌溉定额、周期、历时等。

2.3 管道规划

根据管道输水灌溉系统中地下埋管与地面移动管所占比例与密度的区别，可以将管道输水分为固定式、半固定式、一级固定管道、移动式管道等[7]；同时以固定管道的平面几何图形特征分布来看，可以将管道分为树状管网和环状管网。在设计过程中需要根据灌溉区的实际地形条件和需水情况，选择合理的管道布置形式，节约投资。

2.4 管道设计

管道设计工作压力设计是管道设计的核心，管道工作压力为管道尾端压力差与沿程水头损失及局部水头损失之和。确定管道工作压力后，依据工作压力和工程去实际经济情况选择管材、管径、管件，要做到方案最优，折算年费用最小，促进项目效益最大化。

3 管道输水灌溉在马迹岭灌区的应用

3.1 灌区介绍

马迹岭灌区建于20世纪70年代初，该灌区是1座重点中型灌区，受工程建设时的历史环境、技术水平和经济条件所限，工程建设标准不高，配套不全，先天不足；加上老化失修，使得灌区水利用系数逐年下降，灌溉面积逐年衰减；目前灌区灌溉面积不足设计灌溉面积50%。

节水改造前灌区输水以混凝土渡槽为主，且部分渠道未考虑渠道衬砌，导致漏水情况普遍存在，渠系水利用系数仅为0.32，水资源浪费严重。同时，由于灌区设计标准低，部分泄洪闸未建，分水闸设备不配套，汛期山洪入渠，对渠道冲刷严重，危害灌区农田安全，造成巨大的经济损失。此外，由于缺少工程维护费用，无法对工程进行全面养护升级，导致部分渠道冲刷严重，渠道两侧土体塌方，过流断面被不断压缩，导致渠道过流能力逐年降低。

为恢复并一定程度地新增灌溉面积，改善灌区灌溉条件，提高水利用系数和灌溉保证率，管道输水在马迹岭节水灌溉中有了广泛应用。

3.2 管道输水应用

2019年，马迹岭灌区列入了节水配套改造计划，该灌区按水源地分为4个灌片，本次对其中的总干水源地灌片进行节水配套改造。该灌片设计灌溉面积1.98万亩(1亩=1/15 hm2)，以1座中型水库和1座小(2)型水库为水源，由1条总干、5条支渠及2座隧洞、18座渡槽、1座跌水等建筑物组成。总干渠首为马迹岭中型水库灌溉涵管，总干渠桩号0+333～1+648段为1号隧洞，全长约1 315 m；东支渠始于总干渠桩号1+765处，由1号分水闸分水进入1座小(2)型水库——移山水库，从移山水库灌溉涵管进口取水接东支渠；桩号1+827～2+035段为总干渠2号隧洞，全长208 m；2号隧洞出口总干渠桩号2+036处，由2号分水闸分水进入沿山支渠；总干桩号2+046～2+464段是1座跌水，为天然山洪沟，落差40.5 m，跌水过后接总干渠道；中支渠自总干渠桩号G4+157处，由中支分水闸取水；总干渠末端桩号6+200，分流泗支渠和张青支渠。

考虑总干桩号2+046～2+464段自然水头落差较大的有利条件，实施管道输水代替渠道输水，推广管道化输水灌溉技术，可有效提高渠系水利用系数，解决水源水量不足问题，提高灌溉保证率。对总干、支渠道采取管道输水灌溉，本次实施管道输水灌溉总长度为15.460 km,其中总干管长4.303 km，选用DN710～DN630 mm PE管；支管总长为11.157 km，选用DN560～DN110 mm PE管，局部明铺管道采用钢管，在各分水管上安装水表计量。设计方案采用将总干管取水口从2号隧洞出口跌水改到东支管取水口，即从东支渠上的移山水库灌溉涵管进口取水，管道渠首改线段管道长度相差不大，通过总干渠桩号1+765处，1号分水闸向移山水库补水。该水库兴利库容为18.06万m3,在灌溉调度中调节能力强，达到管网末端即开即用、供水及时、管理方便的目的。

3.3 改造效益

项目实施后，项目区渠系水利用系数由原来的0.32提高到0.81，每年可节约灌溉用水1 568.62万m3，提高了灌溉保证率，改善灌溉面积1.51万亩；年增产稻谷120.8万kg，新增农业产值362.4万元(见表1)。

表1 节水改造效益对比

4 结 论

相比明渠输水，管道输水灌溉可以有效提高渠系水利用系数和灌溉保证率，在节水灌溉改造中有着广泛的应用前景。管道输水灌溉具有适应性强、节水节地、供水及时等优势，且可以精确计量灌溉用水，便于管理，对推动水价改革有着重要意义。管道输水灌溉在马迹岭灌区应用过程中，有效提高了渠系水利用系数，平均每亩节水792.2 m3，取得了良好的经济收益，其项目经验值得在同类型灌区改造中进行推广。

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