渠灌区管道输水灌溉技术研究

路喜虎

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730030）

管道输水灌溉技术主要是在压力作用下，通过管道把水资源输送到田间对农作物进行灌溉，不仅可以替代明渠对农田进行灌溉，还可节约水资源，减少资源浪费，促进农作物稳定生长。随着农业现代化的逐渐发展，农业经济水平逐渐提升，管道输水灌溉技术逐渐成为发展趋势。

1 渠灌区管道输水工程概述

渠灌区的主要特点：一是渠灌区可灌溉的农田面积比较大，输水配水管网比较多，管径较大，农作物灌溉效果较好，可节约水资源，减少对土地资源的占用和人工投入。二是农作物灌溉灵活，输水和灌水速度较快，提升了轮灌效率，可结合农作物具体需求进行灵活灌溉。三是维修方便，减少了渠灌区管理成本，降低了灌水投入[1]。

输水管道化是渠灌区田间输水的主要发展方向，目前尚处于初级摸索阶段，需结合不同地质条件和经济条件合理选择灌溉技术。对于一些低山丘陵区域，可结合地形落差配备自压输水系统，在满足农田灌溉需求的同时，还可以起到节水效果，减少管道工程占据的土地面积。输水管道通常敷设在冻土层下方，可有效避免环境因素造成的管道冻胀破坏，将工程维修费用降到最低。如某丘陵地区的渠灌区，地面坡度1/50～1/10，地形高差10～30 m，选择管道输水可节约耕地资源3%左右，渠系水利用系数可提升至95%。渠灌区周围的小片高地，通过水泵提水输水系统满足农田管道输水灌溉需求，在缓解水资源匮乏问题的同时，还可促进农村产业结构调整，促进喷灌和滴灌等先进节水灌溉技术的推广应用。

2 管道输水形式

管道输水对环境的适用性较强，即便是一些山地丘陵区域，也可以通过管道输水方式满足农田灌溉需求。地面坡度大、地形条件复杂的地区，可采用固定式管道输水形式；干渠两侧的农田，如果地势平坦，可使用半固定式管网，以降低成本。利用地形高低落差，结合用水保证率要求选择树枝状管网和环状管网。

3 渠灌区管道输水灌溉系统的组成

3.1 水源

一般情况下，渠灌区的水源有坝塘、水库、河流等，取水前要结合农作物的灌溉需求，对水源水质进行检验，防止农作物受到污染。如果水中含有较多的污泥、杂草等物质，会堵塞管网，因此在灌溉之前需进行沉积、拦污处理。

3.2 首部枢纽

该构件主要是把水从水源中提取出来，并结合实际灌溉要求，对水质、水压、水量等进行针对性处理，确保管道输水灌溉顺利进行。要结合具体水源的类型，对首部枢纽进行合理选择。一般情况下首部枢纽设置在水源周边；如果水源与农田距离较远，需在中间位置选择合适区域设置首部枢纽，从而简化操作流程，提升管理的便利性。在水源较多的情况下，需对水量、水位、水质等要素进行综合考量，选择最佳的提水方案，以便对管理成本进行合理控制。在具体的设置过程中，要综合考虑地形、地质、蓄水及供水建筑物位置等要素，尽量缩短输水距离[2]。

3.3 输配水网管

主要由低压管道、管件、附属管道装置等构成。在灌溉面积较大的情况下，还要另外设置干管、支管等。如果灌溉面积较小，仅使用单机泵、单级管道即可。渠灌区输配水管网由多级管道构成，且都是固定式的地埋管，一般情况下其管材主要有混凝土管、硬塑料管、钢管等[3]。

3.4 田间灌水系统

3.4.1 田间灌水管网输配水形式 通常使用地面移动管道进行输水，可减少水资源的消耗，提升水资源利用率，且管理方便，占用土地少，不会对耕作及田间管理产生不利影响。

3.4.2 明渠输水垄沟输水方式 主要包括常规畦灌、沟灌等，输水过程中水资源渗漏损失大，水资源浪费严重，且劳动强度和灌水工作量较大，占用土地较多。

3.4.3 地面移动管道输配水 以沟灌、畦灌实施地面灌水，不需要太多的输水软管，成本较低，可利用闸孔管道、引水管等对周边的畦、沟等实施灌溉。

4 渠灌区管道输水灌溉技术应用要点

4.1 规划布置原则

渠灌区管道输水灌溉系统的布置，与工程运行情况、后期维护及总体经济效益密切相关，应严格遵循规划布置原则。一般情况下，管网工程占管道输水灌溉工程总投资的70%以上，要充分结合渠灌区的地质地形条件和水文条件，对多种方案进行对比分析，确定符合区域实际情况的最佳方案和最佳管网类型。具体布置中，管网设计和敷设时，应将每条斗渠控制的面积作为完整系统；管网规划中要根据畦田长度，选择合适的给水栓供水方式，确定最佳的给水栓布设间距；给水栓位置明确后，要尽可能缩短管道布设线路；尽可能保证管线平顺、笔直，减少弯曲点和起伏点；管道尽可能与沟渠、路等保持平行，顺着机耕路与地边布置，便于后续机械化作业和管理；尽可能采用双向供水管道，以节约管材。给水栓间距对输水管网的总长度影响较大，间距越大，管网的总长度越小。

4.2 管网布置

渠灌区的地形条件较复杂，要充分结合实际情况灵活选择管网布置方式。两边分水式：山丘地区地质条件较差，被冲沟分隔为长舌状台地，等高线保持平行状态，主管在地块中间区域布置，支管则是在干管两侧布设。一边分水式：主要是在单侧坡地地块设置，如果地面坡度较大，可沿着高地一侧布置主管，低地一侧布置支管，此种管道布置形式需要消耗大量的管材，投资较高。

4.3 管材选取

渠灌区管道输水灌溉工程施工中，管材的选择至关重要，常见管道有塑料管、水泥类预制管及软质管等。水泥类预制管的总成本较低、寿命长、最大承受压力在0.2 MPa 左右。若区域流量较大，且拥有充足的砂石材料，可选择水泥类预制管作为输水管道，但要考虑地基不均匀沉降问题，增强管道的沉降适应性。塑料管内部光滑，整体重量较轻，输水阻力较小，便于后期施工安装，被广泛应用于管道输水灌溉工程中。施工条件良好时可选择薄壁PVC 管，施工条件较差时适合选择双壁波纹PVC 管。软质管材质较为柔软，适合盘卷，通常应用于半固定式的管道灌溉系统中。

4.4 现场施工

水泥类预制管施工中，要根据设计标准合理配置灰膏，将油膏切块放到加热容器中，加热、搅拌，温度控制为120～140 ℃。熔化的油膏与麻丝、水泥混合搅拌，配置为灰膏，即配即用，防止冷却固化。接头连接安装阶段，将接头上的杂质清理干净后平放在沟槽中；下一节管立在槽中，承口向上，并在承口周围均匀涂抹灰膏，承口对准插口，结合间隙不超过5 mm。输水管道安装好后，应做好管件和附属设施的安装工作。在出水竖管管口均匀涂抹一层灰膏，然后用混凝土浇筑。完成施工后可利用计算机模拟管网运行情况，了解调压井、管道、出水口设计情况，编制合理的出水口防水方案，确保各项压力符合要求，依据模拟结果及时发现并改进不足，提升设计的合理性。

5 管道输水灌溉技术应用效果

管道输水灌溉工程实施前，主要是土渠输水，水资源浪费严重，粮食产量不稳定。管道输水灌溉工程较土渠输水每年可节约大量灌溉用水，灌溉周期可缩短3～5 d，在满足农作物灌溉需求的同时，提升了灌水效率[4]。

5.1 提升灌溉保证率，缓解水资源供需矛盾

管道输水灌溉工程的推广应用，在水资源有限的情况下，可最大限度地满足农作物的灌溉需求，实现适时灌溉。同时，管道输水灌溉工程可改善水资源供需矛盾，尤其是工农业争水矛盾。

5.2 按方收费，科学合理控制用水量

目前全国部分地区已推广实施管道输水灌溉工程，借助自动化控制技术和计算机技术建立了相应的机井射频卡管理系统，实现了农业灌溉自动化控制[5-7]。机井射频卡管理系统依据用户射频卡信息进行管理，按方计量和收费，通过预收水费有效控制用水量，提升了灌溉水利用率，避免了不必要的水资源浪费，显著降低了农民负担，为后续的工程养护提供了资金支持，引导农民树立了用水缴费及节约用水的意识，对推动农业转型发展具有积极作用。同时，提高了群众保护水利工程设施的主动性和自觉性，为水利工程建设和发展创造了有利条件[8-9]。

5.3 节约土地资源，降低农耕难度

管道输水灌溉工程将干支管全部埋设在地下，不需要占用地表土地资源，相较于明渠输水工程而言每米渠道可节约2.5 m2土地资源。在农业耕作过程中，可避免农业机械设备跨越沟渠的问题，操作便捷，在降低设备损毁率的同时，大幅度提升了农业耕作效益。

6 结语

我国是农业大国，促进农业经济发展对于提升国民经济发展水平具有重要意义。农业生产需要消耗大量的水资源，加剧了水资源供需矛盾。只有加强对农业灌溉节水技术的研究，采取有效措施提升水资源利用率，减少农业灌溉中的水资源浪费，才能提升农业现代化发展水平。管道输水灌溉技术在渠灌区的有效应用，缓解了农业用水矛盾，提升了农业灌溉效率和质量，对促进农业可持续发展具有重要意义。