高效节水灌溉工程低压管灌典型设计浅析

苗宗雷

(山西临汾翼城县水利局，山西 翼城，043500)

通过对高效节水灌溉工程进行低压管灌设计，能够有效节约水资源，满足农作物的基本生长需求。对于低压管灌设计人员来讲，在实际工作当中，要结合高效节水灌溉工程的运行情况，不断改进原有的低压管灌设计方案，在提升低压管灌设计方案实施效果的同时，减少水资源的浪费，促进当地农业经济的快速发展。鉴于此，本文主要分析翼城县高效节水灌溉工程低压管灌典型设计要点。

1 翼城县高效节水灌溉工程基本概况

翼城县属暖温带半湿润的季风气候，气候温和，四季分明，降水量比较充沛。该地区多年平均降水量869mm，年变化量在565.3mm～1310.6mm之间。境内多年平均地表水资源量约为3.9亿m3，多年平均径流深有205mm，年径流系数为0.236，平均降水日81d。夏季降水最多，平均509mm，占全年降水量的58%。

根据临汾第二次水资源评价报告，翼城县年平均水资源资源总量为16435万m3，人均水资源可利用量2765m3，仅为全国的23.5%。全县2020年生活用水270万m3，工业用水3725万m3，建筑用水66万m3，第三产业用水307万m3，农业用水6111万m3，林牧渔畜用水610万m3，生态用水75万m3，共计11164万m3。根据县水资办提供的数据，全县地表水年取水量1500万m3，地下水年取水量3030万m3，共计4530万m3，尚缺5125万m3，除禹门口东扩引黄分配我县水量3533万m3外，还缺3101万m3水量。

近年来，翼城县认真贯彻新发展理念，遵守节水优先的原则，真正把推进农业节水、发展节水灌溉作为重点发展内容，并因地制宜地大力发展节水灌溉工程。

截至2015年底，翼城县累计发展灌溉总面积为1.47万hm2，占总耕地面积的40%，而高效节水灌溉工程总面积为0.56万hm2左右，占灌溉面积的35%。

2 高效节水灌溉工程建设中存在的问题

在翼城县高效节水灌溉工程建设初期，由于工程的建设规模比较大，受当地土壤性质、水源、地形、气候等条件影响较大，再加上缺乏经验丰富的技术人员，考虑的因素不够充分，使高效节水灌溉工程不能按时完工投入使用[1]。当地基层水利服务管理制度又不完善，导致工程后期的经营管理难度不断加大，影响高效节水灌溉工程的正常使用，致使工程效益不能充分发挥出来[2]。

3 高效节水灌溉工程低压管灌典型设计要点

翼城县“十三五”高效节水灌溉工程实施范围涉及翼城县4个镇，规划至2020年新增高效节水灌溉面积0.91万hm2，其中低压管灌工程0.73万hm2，微灌工程0.18万hm2[3]。由于低压管灌工程面积较大，设计上需得到重视，本次针对翼城县低压管灌工程特点，对设计要点进行分析。

3.1 加强可供水量预测

结合我国水利工程建设现状来看，通过适当加强可供水量预测，能够保证河道、水库塘坝得到更好地整治利用，提升地表水的利用率，保证水利工程能够更加稳定地运行。在翼城县高效节水灌溉工程中，加强可供水量预测，预计到2020年，地表水可供水量不同保证率将会增加5%、10%、15%。另外，相关设计人员还要结合各项参数，绘制合理的节水灌溉分区分片图做好各片区供需水平衡分析[4]。全区及不同分区不同保证率的可供水量预测见表1。

表1 翼城县项目区所在乡镇水资源总量和可利用总量

3.2 低压管灌管网设计要点

影响低压管灌管网设计的因素较多，首先应对影响系统设计的各个因素进行分析，采用精细分层优化设计方法，以年管网造价和年运行费用亩投资最小为总优化目标，按照由主到次的顺序逐步优化设计。翼城县低压管灌主要用于小麦、玉米及经济作物灌溉，具有灌溉面积大、灌水量多和灌水集中等特点。在管材选择时，一般选用具有安装运输方便、投资省和水损小等优点的PE或PVC-U管；在单站控制灌溉面积上一般以26.67hm2左右为最优；灌溉制度应根据当地试验资料和农民灌溉习惯综合确定，一般采用干管续灌支管分2～3组轮灌的灌溉制度；给水栓选择具有耐锈蚀、防冲刷和抗撞击等优点的产品，目前翼城县主要采用“升降式隐形给水栓”，应用效果较好；管网布置形式宜选用工程造价较低的树状管网，根据现场地形图优化布置；管径计算一般以经济流速进行控制，流速一般取1m/s～1.5m/s，干管一般取小值；管网附属设施设计直接关系到管网后期运行方便程度，因此，应按使用要求对阀门井、镇墩、排水井和自动进排气阀等进行合理布置设计，不得忽略。

3.3 泵站工程设计要点

泵站是低压管灌工程的核心，在水泵选型过程时，设计人员要结合泵站进出水管路布置情况和管网需要压力，准确计算水泵扬程，并根据设计流量合理选择水泵型号和相关设备。根据河道或者水库水位变化控制泵站的安装高程，该地区泵型选择主要采用ISGB型立式单级离心泵，泵站进水侧设置拦格栅防止大的杂物，泵管进口设置拦污网防止细小的杂物。为方便用水量计量，在水泵的出水侧安装电磁流量计。同时，出水管路侧还配有缓闭型止回阀、闸阀和压力表等安全保护装置。泵站内设电机控制保护柜，采用MNS型低压开关柜，采用变频器进行电机启动保护和恒压运行控制。以翼城县唐兴镇李庄村站灌溉面积133.33hm2为例，选用1台ISGB200-250(I)水泵，设计流量454m3/h，扬程为12.88m，电机配套功率为30kW，额定转速为1450r/min，泵站设备配套情况见表2。

表2 翼城县唐兴镇李庄站主要设备表

3.4 自动化、信息化工程设计要点

在进行高效节水灌溉工程低压管灌设计时，设计人员要根据国家信息化建设需求，并结合灌区管理现状，在保证灌区稳定运行的基础上，认真遵守“需求牵引、应用至上、统一规划、持续利用”的原则，对原有的设计方案进行优化，进一步提升高效节水灌溉工程低压管灌系统的开放性与兼容性。

设计人员应在各站点安装监控设备，以便了解泵站设备现场情况。视频监视系统主要由四部分组成，分别是前端设备、传输设备、控制设备、显示设备，其中，前端设备由摄像机、解码器及云台、支架、防护罩等组成，通过采集图像信号，将该信号传输到智能控制主机中，并接受智能控制主机远程监控命令；传输设备主要由同轴电缆、双绞线和光纤对应的传输系统组成；显示设备则能够根据不同的图像现实要求，显示出相应的图形。视频监视系统结构如图1所示。

图1 视频监视系统结构示意

除此之外，在设计信息化通信网络的过程当中，设计人员要结合低压管灌情况，将远程数据进行准确地传送，保证各个子系统能够更好地结合，真正实现信息系统的数据传输，保证水利资源得到更好地管理。在翼城县高效节水灌溉工程中，低压管灌设计人员结合区域范围内各个泵站、机井的分布情况，将有线网络与无线网络进行有效结合，共同构建泵站通信网络，保证节水灌溉工程中的各项数据得到更好地采集。

翼城县高效节水灌溉工程低压管灌信息管理系统示意见图2。

图2 翼城县高效节水灌溉工程低压管灌信息管理系统示意

4 结语

通过介绍翼城县高效节水灌溉工程的低压管灌典型设计要点，如加强可供水量预测，提出水泵工程设计、自动化、信息化工程设计要点等，能够帮助设计人员更好地了解高效节水灌溉工程的运行情况，提升水资源的利用率。对于相关设计人员而言，要运用先进的设计理念进行设计，并不断提升自身的专业素养，从而推动高效节水灌溉工程的稳定运行。