农村小型水库灌区中低压管道输水灌溉节水技术应用探讨

徐文菊

（山东省莒南县大店水利服务中心，山东 莒南 276600）

山东省莒南县有小型水库184座，在十字路街道就有小型水库18座，其中有小一型水库4座，本文就以1座小一型水库赤石沟水库灌区节水改造为列，讨论低压管道输水灌溉节水技术在灌区改造中的应用效果。小型水库灌区一般灌溉面积不大，基本在3 000~5 000亩左右（1亩约等于0.0667 hm2，下同），受益村居一般3~5个，水库大多修建于20世纪60—70年代，灌区大多也是在20世纪配套建设的，一般以土渠、石渠为输水方式的自流式粗放灌溉为主，随着年代的久远灌区大多年久失修，毁坏严重，灌溉中跑水、漏水严重，灌区已经不能发挥效益，制约当地的粮食生产，当地在争取上级资金扶持和群众自筹资金配套对老旧灌区进行改造，本着节能高效、节约用水的目的，对几种节水灌溉技术进行选取，最后本着实用、高效、节约的要求，选取了低压管道灌溉节水方向进行灌区改造，因为灌区以种植小麦、玉米和花生等粮食经济作物为主，滴灌、喷灌等节水技术不适用灌区的作物种植等，而且滴灌、喷灌等亩投资要比低压管道灌溉技术高，本着经济实用的目的选取了低压管道输水灌溉节水技术。

1 低压管道输水灌溉节水技术应用特点

低压管道输水灌溉节水技术，通过埋设在地面下的管道代替地面上的明渠，通过对管道施加比较低压力（0.2~0.3 MPa），就可以对田间作物进行灌溉。和传统的灌溉技术比较，低压管道输水灌溉节水技术主要有以下优势。

一是与传统明渠灌溉相比具有良好的节水节能效果。低压管道输水灌溉主要以各种管道作为输水载体，水流不会出现渗漏、蒸发等损失，因此利用管道进行输水时节水效果明显。通过对比分析相比于传统的土渠、明渠灌溉，采用低压管道进行输水可以减少水量损失20%以上，有效地提高了灌溉水的利用率。与采用防渗等混凝土材料建造的明渠相比，低压管道输水灌溉也能提高10%~12%的节水效果，因此低压管道输水灌溉节水技术也有着良好的节水效果，节水就意味着可以扩大灌溉面积、提高灌溉效率且降低能耗。

二是可以节约土地和节省人工。采用明渠土渠输水时，需要在大田中修建专门渠道，不可避免地要占用土地，采用管道输水时把管道埋在地下不影响上面土地的耕种，土地利用率得到提高。低压管道输水灌溉采用给水栓灌溉，用专门的接口接到出水口上用软管进行田地灌溉，专业队操作，使用的人力专业高效，使用人员比传统灌溉要节省2/3以上，灌溉效率非常高，还能节省巡查渠道和清淤渠道等的维修用工，取得的经济效益非常好。

三是工程投资比较小、经济效益比较高。针对小型水库灌区节水改造中采用低压管道输水灌溉节水技术对于材料设备等的技术要求并不高，一般就是各种管道如混凝土管、PE塑料管等，需要的工程建设亩投资比较少（和喷灌、滴灌等节水技术比较），每亩地搭建输水管道需要的资金量在300~600元不等。并且相较于传统灌溉，采用低压管道输水灌溉节水技术能很好地实现对用水量的有效控制，可以有效避免出现“灌溉过量”浪费水资源的问题，还能提高农作物的产量，提高农田的种植收益，提高农民的收入，一举数得。

四是低压管道输水灌溉节水技术有着非常好的地形适应性。低压管道节水灌溉进行管道铺设时，管道铺设一般不受地形的限制，管道可以自由放置，既可以顺坡、逆坡放置，也可以浅埋或者深埋。在管道安装时设置非常简单，施工比较容易上手，施工人员当地群众就可担任，有技术人员指导即可，因此这种施工方式和技术方法简单，有助于该技术推广；另外一方面，利用低压管道输水灌溉的布置，通过出水口、给水栓，再通过连接移动软管配置，对末级地块进行灌溉，对地形适应性强，无论地形高低大都可灌溉，非常适合现在农田布局的农业生产发展，为农民作物种植、灌溉带来更多便利。

2 低压管道输水灌溉系统配置

低压管道输水灌溉系统一般由以下几部分构成。

一是水源部分，本系统水源为赤石沟小一型水库，提供整个灌溉系统的灌溉用水，水质和水位都满足低压管道输水灌溉要求，水库最低水位满足低压管道灌溉压力要求，水库灌区位于水库下游，为自流灌区，水位和灌区地面高差比较大，能满足低压灌溉压力。水质合格符合农业灌溉用水要求，水库输水无淤积、泥沙及杂物等影响管道灌溉的物质。

二是低压管道灌溉首部枢纽。水库水源首部枢纽直接从水库水源处取水，把取水管道直接通过水库放水洞接入取水枢纽进行取水，通过埋设管道进行防污、拦污等一系列处理，使取水管水压、水量、水质等各方面都能满足管道低压灌溉需求。首部枢纽水源在建设时，选择与水源工程距离近的地方，本工程直接在放水洞用闸门控制放水，放水洞出口处设置闸阀控制灌溉流量，考虑到不同地块的水量要求，在满足农田灌溉水量需求的情况下，选择在最近的水源处进行首部枢纽设置，是节省工程建设成本的最优方法。

三是低压管道节水灌溉技术输配水网管的布置原则，灌区输配水网管在组成方面，由于存在不同的输水需求，管网组成比较复杂，除了主管道、支管道等基本管网配置，还要附带有很多附属分水装置如闸阀、四通、三通、弯脖等配套器材。如果灌溉灌区面积比较大，在设置输配水网管时，需要做好分级分区设置，这样能达到均匀灌水，轮灌效果好，像小型灌区灌溉面积小，则直接进行2级管网配置设置，主管加支管，在支管设置给水栓通过连接灌水软管进行灌溉，对于不同的灌区，要因地制宜进行不同的管网布置，不可千篇一律，针对当地的灌区地形地势灌水条件布置管网规划灌溉方式。在本灌区改造中，灌溉输水管网设置采用主管道、支管道地埋方式主管道和支管道通过管道闸阀井控制给水，在支管道上设置给水栓，通过给水栓连接给水软管进行灌溉浇地。

四是低压管道输水灌溉的田间灌水系统选取特点。低压管道输水灌溉用于田间灌水的方式有许多种，各自有着优缺点，具体应用以下3种方式居多。第一种是用田间灌水管网配水的形式。利用地面软管管道直接进行灌溉，这种灌溉方式形式灌溉输水水量损失最小，在实际使用方面灌溉管理也很方便，不会影响田间耕作和种植管理。第二种是利用明渠进行田间输水沟输水和配水方式，在这种方式下，需要在田间采取畦灌、沟灌方式，这种方式会造成比较多的灌溉水量损失，还会影响耕种，这种灌溉方式劳动强度大，使用的人力比较多，是一种效率低费工费财的灌溉方式，在灌溉运用中一般不采用这种方式。第三种是在向田间输水的沟渠应采用地面移动管道配水输水，灌溉田间土地作物仍然采用普通的常规沟灌畦灌方式，这种灌溉方法的优势在上述2种灌溉方法之间，由于不需要采用软管进行输水，这种方式节约了给水栓到灌溉软管的投资，在一定程度上节省工程的投资成本，但是要增加一定的人工成本。

3 低压管道输水灌溉节水技术在灌区节水改造中的应用

一是进行灌区水源工程规划布置，本例以赤石沟水库为灌溉水源，通过需要改造的灌溉面积3 500亩，通过灌溉定额的计算，同时结合用水水量、对水质要求和压力水位要求。水库水源技术可行、达到灌溉工程投资少、在施工方便方面都可以水库作为水源工程规划地，而且低压管道输水灌溉系统需要的压力，水库现有水位能达到要求，可以进行自流提供压力进行灌溉，不需要额外提供水泵动力等配套设施，这样大大节约了动力配套的设备费用和运行资金。只需要对灌溉水进行拦污处理，水库水源工程的首部枢纽除了需要做好基本的取水建筑物、控制用的水闸布置外，还要布置专门的净化、拦污装置不让杂质、水草和杂草等进入灌溉管道，这样可以有效提高低压管道输水节水灌溉质量。

二是对低压管道节水灌溉输配水管网规划布置。首先根据地形和控制面积进行主管道的布设，主管道布设以控制面积、节省管道、施工方便和支管连接省事节约为目的，主管道一般布置在灌区的控制高点位置，支管从主管道以鱼刺状向两边布置，在支管上布置给水栓，在田间实际进行管网布置时，需要结合实际田地现实宽度和长度及需要灌溉的面积。然后确定给水栓间距和数量。本着经济节约高效实用的原则，做好给水栓与供水管网的连接，最后布设完成一个系统完整的供水灌溉管网的形式。在确定水栓位置后，管网的长度和管径的大小直接关系到灌溉工程实际投资。在具体规划布置上，根据不同的地块形式和水源的位置可以布置为不同的形式，例如若水源在农田一侧，并且面积较大，整个地块近似方形，可以将管网布置成“圭”字形，若水源在农田一侧，并且面积较大，整个地块近似成长条形，可以将管网布置成“一”字形，若水源在农田中心，并且面积较大，田块的长宽比小于2，可以将管网布置成“H”字形。本例布置为“一”字形，水源在地块的上游，灌区地形程长条形。

三是做好不同布置类型的灌溉管网水力计算设计。灌溉输水配水管网在布局设计主要有2种布置形式。一种是树枝状管网布置。这种管网布置一般由干管、支管和斗管等不同等级的管道组成，灌溉配水方式，灌溉配水一般是根据等级自上级主管道到下级支管道再斗管等进行管道配水，管线的布置与树枝相类似，因此被称为树枝状类型管网。这种布置管网的特点，第一管线长度较短节省管道；第二构造简单，水力计算方便，在实施建设花费的工程成本比较低。目前在大多数灌区建设中，一般都采用这种管网布置形式。但是这种布置形式也有一些缺点，例如在不同的管道之中，水流量和供水压力具有一定差异，压力不均匀，而且在不同的供水管道之间，各自供水没有办法进行供水水量的调节，对灌溉效率的提高不利。树枝状管网布置适合用于灌区控制面积较大，地块方正大致成正方形的地形，可以将灌溉管网设计成树枝类型。第二种是环状管网布置形式，环装管网布置一般由干管、支管或干管、支管和斗管等各种管道组成，不同的管道间相互连接，形成一个闭环状管网形式。这种灌溉管网在供水方面因为管道相互连通，在不同的管道之间的压力也比较均匀，由此灌溉供水方面更加稳定和安全，灌溉管道内的水流流态条件也比较稳定，对于不同的管道之间也可以进行灌溉水量的调配，对于随机供水灌溉更加适合要求。各种管网的选择要根据实际情况结合实际进行选择。本例根据实际灌溉要求、地形和地貌条件选取了树枝状管网布置方式，以能够达到最优化灌溉为目的。

4 结束语

通过对以上低压管道输水灌溉的特点分析可知，在小型水库灌区节水改造中根据实际情况选择一种节水模式是非常重要的，节水方式的选择关系到工程建设效益和投资利益，因此要切合实际。经过科学对比，本项目选择低压管道输水灌溉节水技术，在投资、收益和效果等方面都达到最好的发挥。在进行低压输水管道输水灌溉技术应用过程中，要密切和实际情况结合，采取科学合理高效的措施，达到设计合理，运用高效，节水节能的目的，只有把低压输水管道输水灌溉技术发挥好了，才能把这项技术更好地推广和应用，更好地推动小水库灌区节水改造的进行，更好地节约水源提高农民粮食产量，增加农民的收入。

节水灌溉是农业生产的发展趋势，农业的发展今后将向智慧农业，高效农业方向进展，高效节水技术将是助力农业发展的重要动力，农业的繁荣发展离不开节水灌溉，大力发展农田高效节水灌溉技术显得更加重要。各种节水灌溉技术应用要客观分析，并结合不同地区因地制宜采取不同的节水灌溉技术方式，实施节水灌溉技术及相关规范、规定，这样就能解决农业灌溉节水技术的应用瓶颈，大力发展各种节水灌溉技术达到节约水资源。