低壓管道輸水技術(shù)在汾河灌區(qū)末級渠系改造中的應(yīng)用

王 婧

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省汾河灌溉管理局，山西 祁縣 030900）

0 引言

低壓管道灌溉作為節(jié)水節(jié)能、省地省工、投資小效益高、適應(yīng)性強(qiáng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)，在汾河二壩灌區(qū)末級渠系田間輸配水系統(tǒng)改造中試點(diǎn)應(yīng)用，表明農(nóng)業(yè)灌溉將向著節(jié)能環(huán)保高效的方向發(fā)展。綜合考慮現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平，合理選擇適宜土地經(jīng)營模式的灌溉技術(shù)途徑，總結(jié)已有管道輸水灌溉實施區(qū)域的經(jīng)驗教訓(xùn)，積極探索汾河灌區(qū)末級渠系管道輸水灌溉的適宜性，對新時期汾河灌區(qū)灌溉事業(yè)發(fā)展具有重大意義。

1 低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)示范工程情況

平遙縣洪善項目區(qū)自然條件較好，交通便利，土壤肥沃。近年來由于地處灌區(qū)下游，田間工程設(shè)施配套不足，地表水灌溉保證率低，水資源供需矛盾突出，導(dǎo)致地下水開采力度加大，造成地下水位下降，部分河灌面積成為名譽(yù)水地，出現(xiàn)作物產(chǎn)量不穩(wěn)定情況，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。按照汾河流域農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展布局，充分利用地表水，控制使用地下水，利用地表水置換地下水的原則，當(dāng)?shù)厮块T對洪善灌溉片區(qū)進(jìn)行了管道工程節(jié)水配套改造。

1.1 工程總體布置

平遙縣洪善片區(qū)低壓管道輸水灌溉工程受益區(qū)包括洪善、北長壽和宋家堡等11個行政村。項目區(qū)屬汾河沿岸一級階地，地形東北高西南低，南北向坡度1/1850，東西向坡度1/2800。項目區(qū)灌溉面積0.119萬hm2，種植比例為冬小麥15%、大秋70%、其他15%和復(fù)播10%。管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為封閉式輸水灌溉方式，采用地埋干管、支管兩級固定渠道，管網(wǎng)系統(tǒng)采用樹枝狀布置，管網(wǎng)布置時緊密結(jié)合地塊形狀及地形條件，管線盡量平順，減少起伏和轉(zhuǎn)折點(diǎn)。出水口間距150~200 m。根據(jù)地形設(shè)置排水排沙閥井，管道局部低洼處設(shè)置排沙口。地面灌溉使用小畦灌溉。

1.2 取水工程

取水工程為汾河二壩汾東灌區(qū)東三支八號閘上游200 m處左岸設(shè)進(jìn)水閘帶橋1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1.3 渠首工程

沉沙條渠為閘帶橋與泵站進(jìn)水前池之間的連接建筑物，采用開敞式矩形結(jié)構(gòu)，渠底為倒坡形式，容積105 m3，沉沙條渠一側(cè)設(shè)集水井1座。為防止雜物進(jìn)入管道，前池進(jìn)口處設(shè)置攔污柵。

泵站工程由機(jī)泵房和配電室組成，設(shè)計流量915 m3/h，總裝機(jī)120 kW。根據(jù)地塊分布情況，供水形式采用兩泵兩管，其中：干管1設(shè)計流量550 m3/h，揚(yáng)程42 m，選配水泵型號10sh-9雙吸離心泵，裝機(jī)容量75 kW；干管2設(shè)計流量365 m3/h，揚(yáng)程16 m，選配水泵型號10sh-13雙吸離心泵，裝機(jī)容量45 kW。

1.4 干支灌溉管網(wǎng)設(shè)計

干支灌溉管網(wǎng)有關(guān)參數(shù)選定依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，灌水定額1200 m3/hm2。輸水管道選用PVC管，確定管道壓力等級0.4 MPa。干管1設(shè)計流量550 m3/h，直徑400 mm，管道長8.64 km；干管2設(shè)計流量365 m3/h，直徑315 mm，管道長4.0 km；北營一支管管道長1.08 km，直徑315 mm；北營二支管管道長1.3 km，直徑315 mm；洪善一支管管道長0.5 km，直徑315 mm；洪善一支管管道長0.3 km，直徑250 mm。

1.5 田間灌溉工程

項目區(qū)內(nèi)近0.12萬hm2耕地采用小畦灌溉方式進(jìn)行灌溉。

1.6 管道建筑物

出水口為干支管上特定灌溉單元的供水裝置，每隔100 m均勻布設(shè)。為滿足出水流量要求，出水管徑250 mm，為防止周圍沖刷，增設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制消力槽。進(jìn)排氣閥井主要設(shè)置在輸水管道首端、地形隆起點(diǎn)，平緩地段每隔900 m左右設(shè)置1處。

為檢修機(jī)組、輸水管道放空積水，并考慮管道內(nèi)排沙，在管道局部低洼處設(shè)置泄水閥井。

2 低壓輸水管道技術(shù)特點(diǎn)及效果分析

與傳統(tǒng)渠道灌溉相比，低壓管道灌溉主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

一是施工便捷，使用壽命長，易維護(hù)。低壓管道灌溉系統(tǒng)建設(shè)過程不需要繁瑣的施工程序，適應(yīng)任何地形，節(jié)約人工。在農(nóng)田環(huán)境下，塑料管可保證使用50年，且不易損壞，基本不需要維修。

二是節(jié)約灌溉用水，減少滲漏和蒸發(fā)損失，提高水的有效利用率，灌溉水利用率可從35%~60%提高到85%左右，是一項有效的節(jié)水灌溉工程措施。

三是節(jié)約用地。低壓管道灌溉系統(tǒng)能提高土地利用率，便于機(jī)械化操作，單米管道節(jié)約土地約0.8 m2，項目區(qū)敷設(shè)干支管道15.82 km，節(jié)約土地約1.263 hm2，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

四是輸水快，省時省力。低壓管道灌溉在一定壓力下進(jìn)行，較明渠輸水流量大、輸水快，供水及時，有利于提高灌水效率，適時供水，節(jié)約灌水勞力。尤其是冬季、早春時段，可避免出現(xiàn)灌溉渠道結(jié)冰影響農(nóng)業(yè)供水現(xiàn)象。

五是灌水及時，促進(jìn)增產(chǎn)增收。低壓管道灌溉可改善田間灌水條件，縮短輪灌周期，從而有效滿足作物生長需水，起到增產(chǎn)增收的效果。

六是構(gòu)建新型農(nóng)田輸配水運(yùn)行方式。該灌溉系統(tǒng)操作靈活，不受時間和空間限制，可根據(jù)實際情況，對不同地塊進(jìn)行灌溉或停止灌溉，科學(xué)解決了不同農(nóng)渠控制范圍由于自由種植，供水不統(tǒng)一引發(fā)的供水矛盾，滿足了農(nóng)戶靈活灌溉的實際需求。

七是具有信息化技術(shù)應(yīng)用空間。低壓管道灌溉系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)，可繼續(xù)升級為信息化遠(yuǎn)程管理灌溉系統(tǒng)，具有充足的發(fā)展空間。

3 發(fā)展建議

近年來，管道輸水灌溉技術(shù)在渠灌區(qū)發(fā)展較慢，實踐范圍局限于水源保證率較高的設(shè)施農(nóng)業(yè)，渠道取水方面應(yīng)用較少。因此，上述所述的管道輸水灌溉工程尚屬試驗研究性質(zhì)。針對發(fā)展管道輸水灌溉技術(shù)存在的問題，今后應(yīng)重點(diǎn)注意以下四方面：

一是管道輸水灌溉系統(tǒng)防泥沙淤堵技術(shù)的應(yīng)用。首先，應(yīng)建立汾河灌區(qū)不同季節(jié)渠道輸水泥沙含量觀測資料，為工程防泥沙淤堵設(shè)計提供參考。其次，應(yīng)加強(qiáng)試點(diǎn)工程運(yùn)行觀測，為同類型工程提供試驗資料。第三，參考引黃灌區(qū)管道輸水水沙運(yùn)送規(guī)律和泥沙淤積機(jī)理有關(guān)研究成果，開發(fā)經(jīng)濟(jì)實用的泥沙防淤堵設(shè)備（施）。

二是農(nóng)業(yè)灌溉用低壓管材管件生產(chǎn)研發(fā)。上述管道輸水灌溉僅選用PVC管材，其試驗管材范圍十分有限。因此，今后應(yīng)通過試驗篩選出渠灌區(qū)低壓管灌技術(shù)適合的經(jīng)濟(jì)耐用的管材，逐步形成滿足低壓管道輸水灌溉應(yīng)用的系列化、規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。

三是田間配套新產(chǎn)品推廣應(yīng)用。目前管道輸水灌溉田間大多采用溝、畦灌地面灌溉方式，為提高田間水利用率，應(yīng)著力加強(qiáng)田間配水配套設(shè)備（施）的研究，大力推廣應(yīng)用成熟的新產(chǎn)品，如田間閘管灌溉系統(tǒng)等。

四是系統(tǒng)總結(jié)已建成試驗的渠灌區(qū)管道輸水灌溉技術(shù)。在當(dāng)前試點(diǎn)實踐的前提下，建立從規(guī)劃設(shè)計、工程施工到運(yùn)行管理的系列工程技術(shù)經(jīng)驗，為同類型工程建設(shè)提供參考。