淺談江蘇低壓管道灌溉工程發(fā)展的技術(shù)路徑

夏 晶，王 潔，張禮華

（1.江蘇省水利信息中心，江蘇 南京 210029；2.江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心，江蘇 南京 210029；3.揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引言

近年來(lái)，江蘇依托大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、規(guī)?；?jié)水、小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣、農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)、國(guó)土整治等項(xiàng)目，結(jié)合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，因地制宜地建設(shè)高效節(jié)水灌溉工程，特別是在面廣量大的淮北井灌區(qū)、沿海墾區(qū)、沿江高沙土區(qū)、太湖、里下河圩區(qū)、寧鎮(zhèn)揚(yáng)丘陵區(qū)等地，積極推廣低壓管道輸水灌溉。截止2017年，江蘇已發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積26.19萬(wàn) hm2，其中低壓管灌16.8萬(wàn) hm2，占高效節(jié)水灌溉總面積的64.15%。

1 江蘇低壓管道發(fā)展存在問(wèn)題及原因分析

近年來(lái)，江蘇低壓管道建設(shè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，但同時(shí)也伴隨著一系列的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）資源整合不到位，建設(shè)難度增大

由于低壓管道灌溉工程建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，在實(shí)施過(guò)程中，水利、發(fā)改、財(cái)政、農(nóng)業(yè)、國(guó)土、農(nóng)發(fā)等各部門之間實(shí)施政策、設(shè)計(jì)深度、管護(hù)體制與機(jī)制要求不盡相同，導(dǎo)致不同實(shí)施主體的項(xiàng)目實(shí)施難度、管護(hù)要求相差較大，實(shí)施效果迥異，項(xiàng)目規(guī)模示范效應(yīng)難以凸顯。

江蘇經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，土地資源緊缺，是典型的農(nóng)業(yè)資源約束性地區(qū)。隨著近幾年對(duì)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)，相對(duì)集中連片的區(qū)域大多已完成或正在實(shí)施改造，目前尚未進(jìn)行建設(shè)的農(nóng)田，大多較為分散、交通基礎(chǔ)設(shè)施落后，集中連片整治難度增大，需要投入更多的人力、物力和財(cái)力。

（2）工程建設(shè)資金投入不足，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)有待提高

雖然近幾年中央和地方各級(jí)財(cái)政對(duì)農(nóng)田水利的投入不斷加大，但總體投入尚顯不足，缺乏保障低壓管道灌溉持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)效投入政策。工程建設(shè)過(guò)程中，重工程設(shè)施、輕管理設(shè)施的現(xiàn)象仍在一定程度上存在；部分工程設(shè)計(jì)水平低、施工質(zhì)量差、系統(tǒng)不配套，導(dǎo)致工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏低。

（3）設(shè)計(jì)施工不盡合理，推廣難度依然艱巨

目前，江蘇低壓管道灌溉推廣過(guò)程中，用水戶反映的電費(fèi)較高、水壓水量運(yùn)行不穩(wěn)等現(xiàn)象普遍存在。究其原因，主要由以下因素造成：

運(yùn)行電費(fèi)較高，主要原因是設(shè)計(jì)不到位，管徑選擇不合理。傳統(tǒng)管徑選擇時(shí)，一般考慮經(jīng)濟(jì)流速，如UPVC、PE管一般流速范圍確定在1.0～1.5m/s范圍內(nèi)，以此確定管徑，均可滿足使用要求，但采用經(jīng)濟(jì)流速進(jìn)行確定管徑時(shí)，往往選擇管徑偏小，從而相比于明渠灌溉，揚(yáng)程上升幅度較大。

水量水壓不穩(wěn)定，出水不均勻現(xiàn)象的原因相對(duì)復(fù)雜，灌溉單元選擇、工程設(shè)計(jì)和管理均有可能造成上述現(xiàn)象。如部分項(xiàng)目區(qū)灌溉單元選擇不合理，單一管道選擇面積偏大、管線布置偏長(zhǎng)，造成管道輸水損失過(guò)大；設(shè)計(jì)方面的原因，《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T20203—2006）規(guī)定[1]低壓管道設(shè)計(jì)時(shí)，要求同時(shí)工作的放水口其均勻性必須滿足Qmin≧Qmax，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)者往往忽略了這一要求，或未進(jìn)行流量、壓力校核，只是簡(jiǎn)單地以平均壓力代替每一放水口的壓力來(lái)進(jìn)行計(jì)算，造成實(shí)際工作時(shí)放水口出水不均勻，甚至部分放水口無(wú)水可出的狀況。

（4）管理不到位，灌溉制度執(zhí)行難

管道灌溉與明渠灌溉不同，由于是有壓流，灌溉時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行輪灌工作制度，這樣才能保證灌溉時(shí)放水口的流量、壓力要求。但在部分項(xiàng)目區(qū)，尤其是未進(jìn)行土地流轉(zhuǎn)、農(nóng)民分散經(jīng)營(yíng)的項(xiàng)目區(qū)，由于管理不到位、用水無(wú)序，灌溉時(shí)不能嚴(yán)格按照輪灌工作制度進(jìn)行，有水時(shí)一哄而上，導(dǎo)致管道水量、水壓不穩(wěn)定，不能滿足灌水需求。特別是缺乏專業(yè)的管護(hù)隊(duì)伍，影響了工程建設(shè)效益的發(fā)揮。上述幾方面的因素，造成低壓管道推廣時(shí)，農(nóng)民歡迎程度低，給進(jìn)一步推廣帶來(lái)難度。

2 江蘇低壓管道發(fā)展對(duì)策

江蘇低壓管道灌溉的發(fā)展應(yīng)綜合考慮地形、水源條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、農(nóng)田水利發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)，以及農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)技術(shù)需求，種植結(jié)構(gòu)安排，建設(shè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)方式相適應(yīng)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。針對(duì)江蘇低壓管道灌溉發(fā)展過(guò)程中所取得的成績(jī)和暴露出來(lái)的問(wèn)題，未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行：

2.1 強(qiáng)化工程發(fā)展模式研究

（1）低壓管道灌溉工程應(yīng)因地制宜發(fā)展不同灌溉模式。項(xiàng)目區(qū)選擇時(shí)，應(yīng)盡量考慮已經(jīng)土地流轉(zhuǎn)、規(guī)?；N植、農(nóng)場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)的灌區(qū)，此類灌區(qū)可按照設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的輪灌工作制度有序進(jìn)行灌溉。若項(xiàng)目區(qū)為尚未規(guī)?；?jīng)營(yíng)、灌溉多樣化、難于實(shí)行集中輪灌的灌區(qū)，需滿足不同用戶灌水需求，可積極推廣“恒壓變頻自動(dòng)灌溉系統(tǒng)”（又為“田間自來(lái)水”）。

（2）低壓管道灌溉發(fā)展規(guī)模，根據(jù)各地低壓管道輸水灌溉項(xiàng)目區(qū)的實(shí)踐，應(yīng)力求灌溉單元小型化，一般以25～30 hm2為宜；應(yīng)與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)相結(jié)合，兼顧水源工程、排水溝、塘堰改造及田間綜合配套，注重田塊平整、田間道路、防護(hù)林網(wǎng)等建設(shè)，完善農(nóng)田防護(hù)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)體系。低壓管道輸水灌溉工程建設(shè)，應(yīng)將水源、泵站、輸水管道系統(tǒng)及田間灌排工程作為一個(gè)整體統(tǒng)一規(guī)劃，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、效益顯著[2]。根據(jù)江蘇農(nóng)田灌溉具體情況，以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的要求，管道灌溉工程應(yīng)該向灌溉單元小型化、輸水管道化、泵站智能化、用水計(jì)量化方向發(fā)展，對(duì)全省面廣量大，以稻麥輪作為主的小型機(jī)電灌區(qū)，特別是平原沙土區(qū)、廢黃河高亢區(qū)，應(yīng)積極發(fā)展低壓管道輸水灌溉模式，配套用水計(jì)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)地、節(jié)水、高效、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、減少水土流失等多種效益。

2.2 提高低壓管道灌溉工程設(shè)計(jì)質(zhì)量

在低壓管道灌溉工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須進(jìn)一步強(qiáng)化過(guò)程管理，對(duì)事關(guān)低壓管道灌溉質(zhì)量的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，必須進(jìn)行嚴(yán)格論證。一般來(lái)說(shuō)，影響低壓管道設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：

（1）管道布置。應(yīng)盡量使泵站布置于田塊中間位置，以盡量減少各級(jí)干支管長(zhǎng)度，減少輸水損失，并使各干支管控制面積基本相當(dāng)；若確需將泵站布置于一端或遠(yuǎn)處，必須對(duì)管道布置的線路進(jìn)行合理優(yōu)化，以使各級(jí)管道工作時(shí)壓力基本一致。

（2）泡田期選取。針對(duì)目前江蘇低壓管道用水戶反應(yīng)較大的出水流量小、1次灌水時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，關(guān)鍵在于泡田期的選取，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赜盟畱艚邮艹潭群侠泶_定，一般以3 d為宜。

（3）輪灌工作制度。輪灌工作制度的編制應(yīng)符合當(dāng)?shù)毓で?、水情、民情，其最終目的為在滿足各用水戶使用要求的基礎(chǔ)上，盡量使各用水戶均衡受益，避免用水矛盾；

（4）管徑選取和壓力、流量校核。管徑選取時(shí)，應(yīng)結(jié)合輪灌工作制度、經(jīng)濟(jì)流速合理選?。桓鶕?jù)計(jì)算所得流量和壓力選取水泵和動(dòng)力裝置后，必須進(jìn)行管道流量和壓力校核，即根據(jù)所選水泵裝置，結(jié)合管道布置及管徑、輪灌工作制度，對(duì)各級(jí)管道出水口壓力和流量進(jìn)行復(fù)核，以之滿足使用要求。

（5）低壓管道輸水灌溉工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

低壓管道輸水灌溉工程是以管道代替明渠輸水灌溉的一種工程形式，通過(guò)一定的壓力，將灌溉水由水源輸送到田間，再由管道分水口分水或外接軟管輸水進(jìn)入田間溝、畦或格田。由于管道系統(tǒng)壓力一般不超過(guò)0.4 MPa，故稱為低壓管道灌溉。低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)由水源與取水工程、輸配水管網(wǎng)和田間灌水系統(tǒng)3部分組成。

低壓管道輸水灌溉設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算（包括泵站、管網(wǎng)設(shè)計(jì)水頭），輪灌制度確定，管網(wǎng)布置、管材選擇、管徑計(jì)算、管網(wǎng)水力計(jì)算、水泵與動(dòng)力機(jī)選擇、管路附件選擇、取水泵站設(shè)計(jì)等。

管道輸水工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于：①正確計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)揚(yáng)程、設(shè)計(jì)流量；②科學(xué)制定規(guī)模經(jīng)營(yíng)區(qū)的輪灌工作制度，分散經(jīng)營(yíng)的小型灌溉單元采用變頻恒壓；③合理進(jìn)行管網(wǎng)和田間出水口的布置；④嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行管理工作規(guī)程。

2.3 強(qiáng)化工程運(yùn)行管理和建后管護(hù)

（1）嚴(yán)格執(zhí)行灌溉工作制度

當(dāng)前，低壓管道灌溉過(guò)程中出現(xiàn)的灌溉質(zhì)量差、管理無(wú)序等現(xiàn)象，究其原因，除設(shè)計(jì)、施工原因外，灌溉實(shí)際運(yùn)行中不能按照事先設(shè)定的灌溉工作制度是主要原因。因此，為保證高效節(jié)水灌溉工程的順利運(yùn)行，必須嚴(yán)格按照事先制定的工作制度執(zhí)行，避免工程運(yùn)行中出現(xiàn)的流量、揚(yáng)程不穩(wěn)定，系統(tǒng)效率降低甚至無(wú)法工作的現(xiàn)象。

（2）積極推廣用水戶參與管理

低壓管道灌溉工程完成后應(yīng)及時(shí)辦理交接手續(xù)，落實(shí)有關(guān)管護(hù)主體，管理所明確專管人員，訂立崗位責(zé)任制及控制運(yùn)用檢查制度，以保證工程效益正常發(fā)揮。積極推行項(xiàng)目區(qū)管理體制改革，成立農(nóng)民用水者協(xié)會(huì)，促使農(nóng)民積極參與項(xiàng)目區(qū)管理，提高項(xiàng)目區(qū)的管理水平，增強(qiáng)實(shí)際管理效果。

（3）建立科技保障與人才培養(yǎng)機(jī)制

各級(jí)政府要把低壓管道灌溉為代表的高效節(jié)水灌溉技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)推廣列入本地區(qū)的科技發(fā)展計(jì)劃，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。建立健全以基層水利、農(nóng)技服務(wù)組織為主體，科研、高校、企業(yè)、管理單位廣泛參與，政府扶持和市場(chǎng)引導(dǎo)相結(jié)合的推廣服務(wù)體系[3]，研究、開(kāi)發(fā)、推廣高效節(jié)水灌溉工程和非工程節(jié)水措施（包括新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)及物美價(jià)廉的新型量水設(shè)施等）。做好基層人員高效節(jié)水灌溉技術(shù)培訓(xùn)工作，形成一支能帶動(dòng)廣大農(nóng)民把發(fā)展高效節(jié)水和增加收入結(jié)合起來(lái)的基層高效節(jié)水骨干力量。

3 結(jié)語(yǔ)

灌溉輸配水管道化，既節(jié)水又省地，同時(shí)還有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作，是世界節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展方向之一。江蘇水資源分布不均，地區(qū)差異大，小型灌區(qū)面廣量大，推廣低壓管道輸水灌溉技術(shù)具有得天獨(dú)厚的條件，尤其是江蘇沿江高砂土、廢黃河高亢地區(qū)、沿海墾區(qū)等區(qū)域，推廣低壓管道灌溉工程具有節(jié)省土地、減少水土流失等多種效益。通過(guò)分析江蘇低壓管道灌溉發(fā)展面臨的問(wèn)題及其原因，從工程發(fā)展模式、設(shè)計(jì)質(zhì)量、運(yùn)行管理和建后管護(hù)等方面提出了相應(yīng)發(fā)展對(duì)策，可以為江蘇進(jìn)一步發(fā)展低壓管道灌溉和其它高效節(jié)水灌溉工程提供參考。