低壓管道設(shè)計(jì)中常見(jiàn)影響因素探討

蘇元金，曹小平

（1.無(wú)棣縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)室，山東 無(wú)棣 251900；2.無(wú)棣縣水務(wù)局，山東 無(wú)棣 251900）

低壓管道輸水灌溉，是一項(xiàng)節(jié)水、節(jié)能、省時(shí)、省工的灌溉技術(shù)，在我國(guó)華北地區(qū)應(yīng)用較多。特別是近幾年伴隨著國(guó)土、水利、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)等部門國(guó)家重點(diǎn)小型農(nóng)田水利項(xiàng)目的實(shí)施，當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了一大批低壓管道輸水灌溉項(xiàng)目，在解決農(nóng)田灌溉“最后一公里”的問(wèn)題上積累了很多經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也提高了廣大人民群眾對(duì)節(jié)水灌溉、提高農(nóng)業(yè)灌溉效益的認(rèn)識(shí)，有助于該項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)的進(jìn)一步推廣。

1 低壓管道輸水灌溉的內(nèi)涵及特點(diǎn)

低壓管道輸水灌溉，不同于微噴灌或滴灌的精確灌溉模式，而是傳統(tǒng)明渠輸水地面灌溉在現(xiàn)階段的一種發(fā)展，是以管道代替明渠輸水灌溉系統(tǒng)的一種工程型式，灌水時(shí)使用較低的壓力，通過(guò)壓力管道系統(tǒng)，把水輸?shù)教镩g、溝畦灌溉農(nóng)田，在田間灌溉技術(shù)上，仍屬于地面灌溉。低壓管道輸水灌溉的特點(diǎn)是：1）“低壓”是指田間最末級(jí)管道出口的工作壓力遠(yuǎn)小于微灌噴水口或噴灌的工作壓力，一般控制在0.002～0.003MPa，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作壓力一般不超過(guò)0.2MPa。2）主要用于輸配水系統(tǒng)層次少（一、二級(jí)）的小型灌區(qū)，特別是井灌區(qū)；也可用于輸配水系統(tǒng)層次多的大型灌區(qū)的田間配水系統(tǒng)。3）主要突出在“輸水”或“配水”功能上，并未改變?cè)泄喔饶Ｊ剑谔镩g灌溉技術(shù)上仍屬于地面灌溉。

2 低壓管道灌溉設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的影響因素

華北地區(qū)的低壓管道輸水灌溉，前幾年主要用于井灌區(qū)，一般每個(gè)系統(tǒng)（或泵站）控制幾十畝地，規(guī)模較小、型式靈活、管理分散；而隨著灌溉技術(shù)的不斷發(fā)展和管理水平的提高，該項(xiàng)技術(shù)也在一些平原河灌區(qū)得到了一定的發(fā)展，而河灌區(qū)的低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)（或泵站）一般要控制在66.67～133.33hm2，規(guī)模較大，管網(wǎng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。因此，河灌區(qū)低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理，是關(guān)系到該技術(shù)能否在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮其優(yōu)越性的關(guān)鍵，也決定了該技術(shù)能否得到群眾的認(rèn)同，并得到進(jìn)一步推廣。

據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，在平原地區(qū)河灌區(qū)進(jìn)行低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)時(shí)，除按照規(guī)劃、設(shè)計(jì)要求需要搜集的各種指標(biāo)以外，還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況著重考慮以下幾個(gè)方面因素：

2.1 現(xiàn)狀水源條件對(duì)灌溉模式的影響

低壓管道輸水灌溉是一項(xiàng)較傳統(tǒng)地面灌溉更加先進(jìn)的灌溉技術(shù)，由于該技術(shù)更加節(jié)水、節(jié)能、省工、省時(shí)，更加適應(yīng)未來(lái)的土地規(guī)模化生產(chǎn)，更能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的灌溉模式。因此，很多地方都把低壓管道輸水灌溉作為優(yōu)先發(fā)展的灌溉模式。但水源條件對(duì)灌溉模式的選擇有一定的影響，因此在選擇灌溉模式前，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐乃礂l件做充分的調(diào)查，以達(dá)到預(yù)期效益。

在進(jìn)行水源條件的調(diào)查研究時(shí)，若存在以下情況可考慮采用低壓管道輸水灌溉：1）局部水源充沛、輸水方便，但總體水量緊張，有節(jié)水要求；2）水源緊張、干旱少雨，需要探索新的節(jié)水灌溉模式；3）水源與灌溉區(qū)域距離較遠(yuǎn)，而灌溉區(qū)內(nèi)又沒(méi)有水源可以利用，需要調(diào)配水。若水量充沛、灌溉取水方便又無(wú)節(jié)水要求時(shí)，是否有必要采用低壓管道輸水灌溉模式，需進(jìn)一步調(diào)查、論證。若常年嚴(yán)重缺水、干旱少雨，又多為經(jīng)濟(jì)作物時(shí)，為確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可探索更加高效的節(jié)水灌溉措施，如微、噴灌或滴灌等。

2.2 地面坡度等對(duì)一次灌溉毛灌溉水量的影響

農(nóng)田灌溉設(shè)計(jì)時(shí)，灌水定額應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓喔仍囼?yàn)資料確定，無(wú)資料地區(qū)可參考臨近地區(qū)試驗(yàn)資料確定，也可按式：m=1000rsh（β1-β2）計(jì)算。 利用公式計(jì)算時(shí)，從公式涉及的指標(biāo)元素來(lái)看，灌水定額的確定只與畦田灌溉前后的狀態(tài)有關(guān)，而容易忽略畦田地面坡度、畦長(zhǎng)、單寬流量等灌水條件和灌水過(guò)程對(duì)灌水定額的影響，由于實(shí)際操作（或灌溉）過(guò)程中以上因素的不同而使不同畦田的灌水前后的狀態(tài)出現(xiàn)變化或偏差，以致于計(jì)算結(jié)果與實(shí)際灌水定額不符。因而計(jì)算毛灌溉水量時(shí)，則是引入了灌溉水利用系數(shù)概念，故在具體的工程設(shè)計(jì)中，確定時(shí)除應(yīng)充分考慮以上影響因素以外，還應(yīng)選擇具有代表性的畦田進(jìn)行灌溉試驗(yàn)或結(jié)合當(dāng)?shù)厝罕姽喔冉?jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，以使計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際，工程設(shè)計(jì)更加實(shí)用。

2.3 出水栓布置對(duì)灌溉便利的影響

根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有灌溉設(shè)施的配套情況和灌溉習(xí)慣，選擇操作方便、易于使用的出水栓方式，是影響工程建設(shè)能否融入現(xiàn)有農(nóng)村集體并獲得認(rèn)可的關(guān)鍵。灌溉時(shí)，出水栓是老百姓最直接的操作對(duì)象，應(yīng)堅(jiān)固、耐用、操作方便、易于掌握。另外，出水栓的布置也很重要，單從節(jié)水、節(jié)能的角度考慮，雙向灌溉比較合理，可多年來(lái)已形成的原有灌溉體系下的耕地坡度，決定了在沒(méi)有大面積平整土地的情況下，只適用于從地首向地尾的單向灌溉，故布置出水栓時(shí)應(yīng)設(shè)在地首。還有，在有些地方原有末端渠系比較完善的情況下，低壓管道配合原有渠系灌溉不失為一種行之有效的灌溉方法。即：低壓管道出水栓只設(shè)于末級(jí)渠系渠首，管道負(fù)責(zé)輸水，渠系負(fù)責(zé)田間配水，既實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化集中灌溉，又大量減少田間管道出水設(shè)施，便于管理和靈活操作。

2.4 管理制度對(duì)灌溉效益的影響

一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)是否成功，關(guān)鍵在于建設(shè)運(yùn)營(yíng)后能否達(dá)到理想的效果，以往評(píng)價(jià)一項(xiàng)農(nóng)田灌溉工程設(shè)計(jì)的好壞往往只對(duì)工程設(shè)計(jì)的本身進(jìn)行評(píng)價(jià)，而忽略了工程運(yùn)營(yíng)后灌溉管理制度在整個(gè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)中的作用，即一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)即使設(shè)計(jì)本身沒(méi)有問(wèn)題，但如果采用了不合理的管理制度，同樣會(huì)造成不理想的效果。以無(wú)棣縣小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目區(qū)面積為1333.33hm2，原計(jì)劃按畦田均分成片原則，根據(jù)現(xiàn)狀溝渠劃分10個(gè)片區(qū)，修建10座低壓管道提水泵站，分別形成獨(dú)立灌溉系統(tǒng)，控制面積為120～146.67hm2，并成立用水者協(xié)會(huì)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理，該設(shè)計(jì)管道布置簡(jiǎn)單、平面規(guī)劃合理，但跨村灌溉，不利于村民協(xié)調(diào)，各村之間宜產(chǎn)生矛盾。根據(jù)當(dāng)時(shí)情況需要，由縣水務(wù)局抽調(diào)設(shè)計(jì)及相關(guān)人員對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的村莊耕地進(jìn)行了詳細(xì)的摸底調(diào)查，并認(rèn)真聽(tīng)取了村民的意見(jiàn)，最終決定以村為界劃分片區(qū)形成各自獨(dú)立灌溉系統(tǒng)，建成后分別交由各村委會(huì)運(yùn)營(yíng)管理，這樣每套系統(tǒng)控制面積53.33～133.33hm2，畦田相對(duì)分散、管道較長(zhǎng)、平面布置不緊湊，但在現(xiàn)有以行政村為單位的土地制度下，不存在各村之間的利益紛爭(zhēng)，村民易于協(xié)調(diào)，運(yùn)營(yíng)管理較容易。經(jīng)一年的實(shí)踐證明，這種運(yùn)營(yíng)管理模式在現(xiàn)階段是一種可行并且行之有效的灌溉管理模式，也是破解多地出現(xiàn)的由于運(yùn)營(yíng)不善而廢棄現(xiàn)象的有效方法之一。

3 結(jié)語(yǔ)

低壓管道灌溉作為農(nóng)田灌溉的一種型式，其運(yùn)營(yíng)在農(nóng)村，農(nóng)民是管理的主體，由于受管理者知識(shí)和水平的限制，在具體地區(qū)的低壓管道輸水灌溉設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在充分調(diào)查、研究的基礎(chǔ)上，做到實(shí)事求是、因地制宜、以民為本，使工程設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理、實(shí)用，避免盲目追求先進(jìn)。