陸渾灌區(qū)末級渠系節(jié)水改造技術(shù)

□趙麗娟（陸渾水庫管理局）

一、陸渾灌區(qū)的現(xiàn)狀

（一）灌區(qū)工程狀況

陸渾灌區(qū)設(shè)計灌溉面積約9萬hm2，灌區(qū)范圍涉及洛陽、鄭州、平頂山3市的7縣（市）。規(guī)劃總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠、灘渠5條干渠，全長374km。

陸渾灌區(qū)1970年開工興建，1974年總干渠、東二干渠試通水，1991年一期工程完工，完成干渠211km，有效灌溉面積3.5萬hm2。由于當(dāng)時資金不足，絕大多數(shù)只能因陋就簡，工程質(zhì)量較差，配套設(shè)施更差，加之運(yùn)行幾十年缺乏正常的維修費(fèi)用，在長期運(yùn)行中老化失修嚴(yán)重，已遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)乃至整個社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

灌區(qū)目前存在問題：灌區(qū)工程老化、損壞嚴(yán)重，多年來帶病運(yùn)行；續(xù)建配套不足，目前共有干渠228.6km，襯砌71km，支渠221.31km，襯砌76km，斗農(nóng)渠總長330km，斗農(nóng)渠與節(jié)水改造配套長度2957km相差甚遠(yuǎn)；水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，灌區(qū)目前渠系水利用系數(shù)為0.423，灌溉水利用系數(shù)為0.36；斗、農(nóng)渠配套少，規(guī)劃布局不合理，群眾管理意識低，由于耕作、交通等原因，破壞嚴(yán)重；管理設(shè)施不足，手段落后，在斗、農(nóng)渠上無測水量水設(shè)施，無法實施按方收費(fèi)管理。

（二）水資源現(xiàn)狀

灌區(qū)灌溉用水主要為陸渾水庫水和區(qū)間地表水，陸渾水庫是結(jié)合防洪、發(fā)電、灌溉、供水綜合利用的大型水庫，控制流域面積3492km2，水庫多年徑流量10.25億m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉用水6.19億m3。近年來由于生態(tài)等原因，水庫年來水量明顯減少，近年統(tǒng)計，水庫多年平均徑流量僅8.11億m3，且由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)用水，城市供水水量增多，水資源已成危機(jī)局面，在目前有效灌溉面積3.5萬hm2情況下，如遇干旱年份，灌溉用水不能保證，灌區(qū)目前狀況影響著水庫綜合效益的發(fā)揮，灌區(qū)節(jié)水勢在必行。

二、大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造的必要性

（一）實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

由于陸渾水庫擔(dān)負(fù)著向灌區(qū)城市及農(nóng)村生活、工業(yè)供水的任務(wù)，提高灌區(qū)水資源利用效率不僅可以滿足日益增長的農(nóng)業(yè)灌溉用水要求，而且有助于緩解城市供水壓力問題。對大型灌區(qū)進(jìn)行改造既是水資源合理開發(fā)和高效利用的主要措施之一，也是實現(xiàn)21世紀(jì)農(nóng)業(yè)水資源可持續(xù)利用和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要措施之一。

（二）解決農(nóng)業(yè)灌溉缺水的問題

從目前水資源面臨的形勢來看，灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)普遍偏低，一方面存在著嚴(yán)重缺水問題，另一方面又存在著嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象，具有較大的節(jié)水潛力。要解決農(nóng)業(yè)灌溉缺水的問題，除在有條件的灌區(qū)適當(dāng)開源以外，節(jié)水和水資源高效利用將是解決水資源供需矛盾的根本措施。

三、斗、農(nóng)渠實施低壓管道布置的可行性

（一）節(jié)水效益突出

目前灌區(qū)干渠、支渠建設(shè)基本完成，主要問題是斗農(nóng)渠配套不足，且布局不合理，使灌區(qū)水量浪費(fèi)嚴(yán)重，理論上，水量滲漏損失與渠道長度、土質(zhì)等因素有關(guān)，干、支、斗、農(nóng)每級渠道混凝土襯砌與否能節(jié)水10%以上，干渠支渠目前襯砌率在35%～45%，節(jié)水的主要潛力在斗農(nóng)渠配套上，而管道的節(jié)水效率更大，由于干支渠進(jìn)水流量大不適宜管道引水，斗渠引水流量0.15～0.3m3/s，農(nóng)渠引水流量0.03～0.06m3/s，適宜管道引水，且斗、農(nóng)渠管道長，分布在田間，不僅可節(jié)約沿渠損失，還可減少田間損失，方便灌溉，節(jié)水效益大。

（二）方便管理

以前斗農(nóng)渠分布在田間地邊，明挖開槽，有的雖已襯砌，但破壞率較高，采用管道引水，暗埋式，便于群眾耕作和交通，方便運(yùn)用管理，有利于保護(hù)渠道節(jié)省后期投資。

（三）有利于灌區(qū)實施按用水量收費(fèi)

灌區(qū)興建于計劃經(jīng)濟(jì)時代，是公益服務(wù)性工程，近年來在市場經(jīng)濟(jì)條件下，渠道僅干支渠有測水量水設(shè)施，并且布置較少，測水量水困難，只能采用粗放型管理，采取按公頃收費(fèi)制度，水費(fèi)征收困難，且不能知道每段渠道水量損失，不便于科學(xué)管理。斗農(nóng)渠采用管道輸水，方便埋設(shè)測水量水設(shè)備，且能為灌區(qū)向按用水量收費(fèi)轉(zhuǎn)型創(chuàng)造條件。

四、管道布置方式

（一）計算各級管道流量

根據(jù)灌水定額、灌溉面積、灌水周期、每天工作的時間和灌溉水利用系數(shù)計算灌溉設(shè)計流量。在管網(wǎng)管道流量計算時，采用自下而上的方式推求各管段的流量，根據(jù)輪灌組及出水口的水量，同時工作的出水口數(shù)，計算支管道的流量。干管內(nèi)的水量是同時工作支管水量的總和。傳統(tǒng)灌溉方式是續(xù)灌和輪灌相結(jié)合的方法，即：支管之間采用輪灌，支管內(nèi)采用續(xù)灌。

（二）管網(wǎng)各管段管徑的確定

自壓管網(wǎng)水力計算是根據(jù)：設(shè)計水量、管網(wǎng)入口壓力確定管網(wǎng)中各級管徑，各節(jié)點(diǎn)壓力。最后選用與計算出的管徑接近的數(shù)值。管徑選定后要進(jìn)行不淤流速（一般取0.5m/s）和最大允許流速（通常限制在2.5～3.0m/s）校核。

（三）管網(wǎng)布置原則

管網(wǎng)布置充分利用壓力水頭。力求管道總長度短、管線平直，減少折點(diǎn)和起伏。灌區(qū)內(nèi)田間固定管道的長度宜為90～150m/hm2。支管道走向宜平行于作物種植方向。支管間距單向控制時≤75m，雙向控制時≤150m。

（四）安全防護(hù)措施

操作運(yùn)行中應(yīng)緩慢啟閉閥門，以延長閥門啟閉時間，從而避免產(chǎn)生直接水擊，并可降低間接水擊壓力。由于水擊壓力與管內(nèi)流速成正比，因此，在設(shè)計中應(yīng)控制管內(nèi)流速不超過最大流速。在設(shè)計中可隔一定距離設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或安裝安全閥和進(jìn)排氣閥，以縮短管道長度，削減水擊壓力。一般在順坡布置安裝在管道系統(tǒng)首部，逆坡布置時在管道系統(tǒng)尾端，安裝在管道系統(tǒng)的凸起處，管道朝水流方向下折及＞10°的變坡處。

（五）自壓管道灌溉系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)要求

灌溉前必須首先打開應(yīng)澆地塊的給水栓，每條主管道打開的給水栓數(shù)≥3個。打開給水栓后，再開進(jìn)水閘，閘門開啟度應(yīng)根據(jù)渠道水位，滿足管道用水量，待壓力池水位和堰頂一平，穩(wěn)定為好。灌溉結(jié)束后，先關(guān)閉進(jìn)水閘，然后再關(guān)閉給水栓。冬灌結(jié)束后，必須將管道內(nèi)的水排掉，防止凍壞管道。用前必須做好管道的檢修工作。

五、自壓管道灌溉系統(tǒng)優(yōu)于明渠灌溉

節(jié)水、節(jié)能；自壓管道灌溉系統(tǒng)輸水損失小，渠系水利用率達(dá)95%以上，比土渠提高30%，比防滲渠道提高5%，綜合節(jié)水達(dá)40%左右。由于用管道輸水，減少了滲漏和蒸發(fā)損失，綜合節(jié)能在20%～30%。自壓管道灌溉系統(tǒng)中管道埋入地下，比明渠灌溉減少占用耕地2%，對土地資源的充分利用有著重要意義。管道灌溉不僅能減少大量的田間建筑物，而且還可以實現(xiàn)規(guī)范化、系統(tǒng)化；輸水時間短，縮短了輪灌期，節(jié)省了工日。適應(yīng)性強(qiáng)、管理方便；自壓管道灌溉系統(tǒng)是有壓供水，可適用于各種地形，如：越溝、跨路、拐彎和爬坡等，管道灌溉設(shè)備比較簡單，技術(shù)容易掌握，管理方便，用水量便于控制和計量，并為農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動化的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件；使用壽命長，管道埋入地下，塑料管不易老化、腐蝕、破壞，一般使用壽命在50年左右。