都江堰灌區(qū)輸配水優(yōu)化方案研究綜述

(1.四川省都江堰管理局，四川 都江堰，611830；2.四川省都江堰勘測(cè)設(shè)計(jì)院，四川 都江堰，611830；3.四川省水利科學(xué)研究院，成都，610072)

引言

我國(guó)于上世紀(jì)60、70年代開始興建灌區(qū)，為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。但灌區(qū)渠道多以漿砌石襯砌，其防滲效果相對(duì)較差，滲漏問題嚴(yán)重。因此，進(jìn)一步改善灌溉用水輸配水工程措施，減少灌溉用水損失，提高灌溉水有效利用系數(shù)已成為解決我國(guó)農(nóng)業(yè)用水緊張的必然趨勢(shì)。

低壓管道輸水灌溉是以管道代替明渠輸水灌溉的一種工程形式，其特點(diǎn)是出水口流量較大，出水口所需壓力較低，管道不會(huì)發(fā)生堵塞。與明渠相比，低壓管道灌溉具有減少滲漏和蒸發(fā)損失、增加耕地面積、縮短輪灌周期、提高灌溉效益及對(duì)地形更加適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)[1]，在國(guó)內(nèi)外均已經(jīng)得到了較大范圍的應(yīng)用[2，3]。在美國(guó)，全美近一半大型灌區(qū)都實(shí)現(xiàn)了管道化灌溉[3，4]。以色列的灌溉輸水工程處于國(guó)際領(lǐng)先水平，全國(guó)基本全部實(shí)現(xiàn)了管道輸水。舊灌區(qū)改造中發(fā)展管道輸水技術(shù)也很受一些國(guó)家的重視，因?yàn)楣艿垒斔夹g(shù)能大幅提高灌溉水有效利用率。如加拿大伯塔灌區(qū)，灌溉水利用率由改造前的35%～60%提高到75%；澳大利亞的倫馬克灌區(qū)，改建地下管道后節(jié)約灌溉用水達(dá)33%。發(fā)達(dá)國(guó)家的管道輸水灌溉有如下特點(diǎn)：管道種類多樣，且質(zhì)量較好；管網(wǎng)具有多級(jí)性，它們由直徑大小不同的管道組成，灌水利用系數(shù)較高；量水和自動(dòng)控制技術(shù)先進(jìn)，科學(xué)管理水平較高，計(jì)算機(jī)操作控制在管道輸水灌溉中得到廣泛應(yīng)用[1]。我國(guó)自20世紀(jì)50年代開始嘗試低壓管道輸水灌溉技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。截止2010年，我國(guó)低壓管道輸水灌溉面積已發(fā)展到667萬hm2，約占全國(guó)節(jié)水灌溉面積的24.5%。

管道輸水灌溉與明渠輸水灌溉相比，具有節(jié)水、節(jié)地、省工、省時(shí)、省電，灌水及時(shí)，地形適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)在我國(guó)井灌區(qū)取得了較大范圍的推廣應(yīng)用，而渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉還處于試驗(yàn)示范階段[5]。都江堰灌區(qū)作為四川省最大的特大型灌區(qū)，其輸水方式主要為渠道輸水，渠系老化，輸水損失嚴(yán)重，大大制約著灌區(qū)的發(fā)展，為此，對(duì)都江堰灌區(qū)進(jìn)行渠道改管道輸水灌溉是節(jié)水灌溉發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是必要措施。

1 都江堰灌區(qū)灌溉輸水現(xiàn)狀

都江堰創(chuàng)建于公元前256年，是一座歷史悠久的特大型水利灌溉工程。歷經(jīng)2000多年的不斷完善和發(fā)展，至2017年，灌區(qū)有效灌面達(dá)到69.52萬hm2，灌溉保證率為90%，有力地保障了成都、德陽、綿陽、遂寧、資陽、眉山、樂山7市37個(gè)區(qū)(市、縣)生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的需要，極大地支撐了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，都江堰灌區(qū)成為我省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)最繁榮的地區(qū)，同時(shí)也是成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心之一，中國(guó)西部和全省主要工業(yè)基地、商品糧基地，是四川最具有區(qū)位優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)潛力的地區(qū)。

都江堰灌區(qū)的渠系復(fù)雜，建筑物眾多，包括干渠、分干渠、支渠和末級(jí)渠系，及其相關(guān)水工建筑物。灌區(qū)工程大部分修建于20世紀(jì)60-70年代，受人力、財(cái)力、技術(shù)等因素的影響，大多渠道標(biāo)準(zhǔn)低、配套不齊、彎道多、遺留問題多，加之運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，病險(xiǎn)、老化工程較為普遍。主要存在問題包括：

(1)渠道工程配套差。灌區(qū)渠系工程中，引水口絕大多數(shù)沒有閘門，少數(shù)有閘門的工程也比較簡(jiǎn)陋，啟閉設(shè)備多為手動(dòng)螺桿啟閉，操作極不方便，閘門以木質(zhì)為主，無止水設(shè)備，漏水很大。丘陵灌區(qū)及平壩灌區(qū)的支、斗、農(nóng)、毛渠的配套情況更差。

(2)渠道斷面不夠、不規(guī)則、糙率大。灌區(qū)建設(shè)初期，缺乏統(tǒng)一長(zhǎng)遠(yuǎn)的總體規(guī)劃，對(duì)灌區(qū)發(fā)展估計(jì)不足。灌面發(fā)展很快就超過了原有設(shè)計(jì)，加之干渠運(yùn)行多年后，損壞、老化嚴(yán)重，實(shí)際輸水能力還達(dá)不到設(shè)計(jì)水平，更加劇了供水的矛盾。特別是丘陵區(qū)的部分石渠，采用爆破成型，邊坡凹凸不平、糙率很大，也是渠道過流能力嚴(yán)重不足的原因之一。

(3)渠道防滲措施少、滲漏嚴(yán)重。灌區(qū)渠道由于建造年代較早，基本都是漿砌石襯砌，加之使用多年，渠道損壞情況嚴(yán)重，盡管灌區(qū)常年有相應(yīng)資金進(jìn)行修繕整治，但由于渠道防滲措施少，渠道漏損情況依然難以遏制。

2 都江堰灌區(qū)當(dāng)前主要節(jié)水灌溉形式

都江堰灌區(qū)目前主要的節(jié)水灌溉形式為渠系防滲。都江堰灌區(qū)干支渠眾多，歷經(jīng)2000余年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，渠道的防滲型式主要有。

2.1 粘土料防滲

粘土材料是含沙粒極少，有粘性的土壤，因水分不容易從中通過，所以被先人用于渠道防滲。又因其可塑性好，分布廣泛，取材容易且施工極其簡(jiǎn)易，故可用于灌溉渠道防滲。尤其平原地區(qū)，粘性土料幾乎隨處可取，不用單獨(dú)尋找材料來源，大部分田間直接就是由粘性土料形成，直接開挖做簡(jiǎn)單修整即可達(dá)到防滲效果。都江堰灌區(qū)上世紀(jì)80年代以前多將該種防滲方式應(yīng)用于末級(jí)渠系，田間地頭的小渠道多采用該防滲方式進(jìn)行渠道防滲。但由于粘土抗沖性能極差，且容易受動(dòng)植物生存影響，需要頻繁進(jìn)行維護(hù)工作，目前已經(jīng)難以見到單純的采用粘土防滲的渠道。粘土料防滲的優(yōu)點(diǎn)是材料分布廣泛，造價(jià)低廉，施工簡(jiǎn)易，維護(hù)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是防滲效果一般，抗沖性能差，工程壽命極短。

2.2 漿砌石防滲

上世紀(jì)中葉60-80年代，都江堰灌區(qū)灌溉渠系主要防滲型式，尤其是各條干渠和主要支渠，基本都采用漿砌石防滲方式。漿砌石結(jié)構(gòu)具有堅(jiān)固、抗凍性好、耐磨等特點(diǎn)，就地取材便于人力施工，一度成為都江堰灌區(qū)主要的渠道防滲襯砌方式。早期的漿砌石防滲體系使用的膠結(jié)材料多為“三合土”，水泥因其質(zhì)地堅(jiān)硬、產(chǎn)量少而較少使用，因此耐久性普遍較差。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水泥供應(yīng)逐漸增多，后期漿砌石多采用水泥砂漿進(jìn)行砌筑，保證了強(qiáng)度的同時(shí)耐久性亦有提升。漿砌石襯砌施工方法主要有兩種，一種為灌漿法，先將卵石干砌好再向縫隙中填入細(xì)石混凝土或砂漿，再以鐵釬或其它硬且細(xì)的工具搗實(shí)，最后進(jìn)行水泥砂漿勾縫。另一種為坐漿法，先將水泥砂漿或細(xì)石混凝土均勻鋪筑后再以干砌擠漿方式分層砌筑卵石，最后進(jìn)行灌縫、勾縫。漿砌石防滲的優(yōu)點(diǎn)是抗沖、耐磨性能較好，施工簡(jiǎn)便，占地少；缺點(diǎn)是防滲效果一般，造價(jià)較高，機(jī)械化施工程度低，質(zhì)量穩(wěn)定性差。

2.3 土工膜防滲

目前常用的防滲土工膜材料主要為聚乙烯，主要是由乳白色半透明至不透明的熱塑性樹脂材料-聚乙烯樹脂制作而成。防滲膜具有良好的耐熱性和耐寒性；化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好，耐環(huán)境應(yīng)力開裂與耐撕裂強(qiáng)度性能好，隨著密度的上升，機(jī)械性能和阻隔性能會(huì)相應(yīng)提高，耐熱和抗拉強(qiáng)度也更高；可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等腐蝕。土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。土工防滲膜防滲效果好，具有很強(qiáng)的不透水性，只要材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，做好接頭處理，幾乎滴水不漏。防滲土工膜的鋪設(shè)方式主要有兩種，一種是在原有渠道斷面上鋪設(shè)土工膜，再設(shè)置保護(hù)層進(jìn)行防護(hù)；一種是將原有渠道斷面開挖成規(guī)則斷面的基槽，鋪設(shè)土工膜后再還原成原有梯形斷面，不再設(shè)置防護(hù)層。防滲土工膜可以適應(yīng)小型或較大的渠道斷面，小型渠道鋪設(shè)斷面較簡(jiǎn)單，隨著渠道斷面的放大，防滲土工膜的型式也逐步復(fù)雜，斷面型式以盡量減小土工膜變形量來設(shè)計(jì)。土工膜防滲的優(yōu)點(diǎn)是防滲效果好，造價(jià)低，施工簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)是必須采取面層保護(hù)，易受動(dòng)植物生存破壞。

2.4 混凝土防滲

混凝土防滲為目前應(yīng)用最為廣泛的渠道防滲型式。因混凝土具備良好的防滲性能，優(yōu)秀的和易性和耐久性，成為了目前采用最多的渠道防滲型式。各類型渠道均有應(yīng)用。

混凝土渠道主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)防滲效果非常好，能夠大幅度減少渠道滲流量。渠道經(jīng)混凝土防滲后水利用系數(shù)普遍能達(dá)到0.97以上；

(2)耐久性強(qiáng)。常規(guī)澆筑混凝土使用時(shí)限均大于30年；

(3)糙率小。糙率值在0.015左右，遠(yuǎn)低于其它渠道防滲型式；

(4)具備高強(qiáng)度，管理維護(hù)較簡(jiǎn)單。較高的強(qiáng)度能有效避免渠道襯砌變形、破壞，同時(shí)可以有效避免動(dòng)植物等其他外力損壞，有效降低管理難度；

(5)適用性廣?；炷辆哂辛己玫哪Ｋ苄阅埽梢愿鶕?jù)設(shè)計(jì)要求采用現(xiàn)澆或預(yù)制的方式制成不同的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，同時(shí)機(jī)械化施工程度高，各種環(huán)境條件下均可以應(yīng)用。

相對(duì)于混凝土的優(yōu)點(diǎn)，混凝土劣勢(shì)也相對(duì)明顯：

(1)混凝土防止凍脹變形能力較差，因此，在低溫、高寒地區(qū)采用混凝土防滲施工時(shí)，必須采取相應(yīng)的防凍措施，技術(shù)要求相對(duì)較高；

(2)在缺乏混凝土原材料如砂礫石等地區(qū)的造價(jià)較高。

2.5 末級(jí)渠系噴灌、滴灌

2.5.1 噴灌

噴灌是借助水泵和管道系統(tǒng)或利用自然水源的落差，把具有一定壓力的水噴到空中，散成小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。利用機(jī)械和動(dòng)力設(shè)備，使水通過噴頭(或噴嘴)射至空中，以雨滴狀態(tài)降落田間的灌溉方法。噴灌設(shè)備由進(jìn)水管、抽水機(jī)、輸水管、配水管和噴頭(或噴嘴)等部分組成，可以是固定式的、半固定式的或移動(dòng)式的。噴灌的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省水量、不破壞土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)地面氣候且不受地形限制；缺點(diǎn)是投資費(fèi)用大，受風(fēng)速和氣候的影響大，在氣候十分干燥時(shí)，蒸發(fā)損失增大，也會(huì)降低效果。

2.5.2 滴灌

滴灌是利用塑料管道將水通過直徑約10mm毛細(xì)管上的孔口或滴頭送到作物根部進(jìn)行局部灌溉。它是目前干旱缺水地區(qū)最有效的一種節(jié)水灌溉方式，水的利用率可達(dá)95%。滴灌較噴灌具有更高的節(jié)水增產(chǎn)效果，同時(shí)可以結(jié)合施肥，提高肥效一倍以上?？蛇m用于果樹、蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物以及溫室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。滴灌的優(yōu)點(diǎn)是不破壞土壤結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)損失小，不產(chǎn)生地面徑流，幾乎沒有深層滲漏，需要的工作壓力低，能夠較準(zhǔn)確地控制灌水量，可減少無效的棵間蒸發(fā)，不會(huì)造成水的浪費(fèi)，同時(shí)滴灌還能自動(dòng)化管理；缺點(diǎn)是滴灌毛細(xì)管容易堵塞，水源要求高，造價(jià)高。

3 管道輸水灌溉的優(yōu)點(diǎn)

管道輸水是指以管道代替明渠的一種輸水工程措施，它通過一定的壓力將灌溉水由分水設(shè)施輸送到田間。管道輸水灌溉系統(tǒng)與混凝土明渠輸水灌溉系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)節(jié)水效率更高。管道輸水由于其封閉的特性，較明渠減少了輸水過程中的滲漏與蒸發(fā)損失，管道灌溉比土渠灌溉可節(jié)水45%左右，比混凝土襯砌渠道節(jié)水7%，比石砌防滲渠道節(jié)水15%左右[6]；

(2)占用耕地少，利于機(jī)械耕作。渠道輸水流量大，但渠道占用耕地面積大，而管道輸水灌溉系統(tǒng)中管道埋于土中，減少渠道占用耕地的優(yōu)點(diǎn)尤為突出。在我國(guó)土地資源緊缺，人均耕地不足0.1hm2的情況下，管道灌溉具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。另外，農(nóng)機(jī)跨越管道作業(yè)也不會(huì)造成管道損壞；管道灌溉設(shè)備比較簡(jiǎn)單，用水量便于控制和計(jì)量，為農(nóng)業(yè)機(jī)械化、水量控制自動(dòng)化的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件；

(3)減少凍脹變形?；炷翉?fù)合材料防滲渠道和小型混凝土U型渠道具有防滲效果好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，目前在灌區(qū)已大面積推廣應(yīng)用，但是其存在凍脹破壞嚴(yán)重、適應(yīng)地形條件差等問題。管道輸水灌溉系統(tǒng)中管道全部或部分埋入土中，能有效提高管底地溫，同時(shí)管道斷面為圓形，可有效釋放土體凍脹應(yīng)力，減少管道凍脹變形；

(4)適時(shí)適量灌溉，縮短灌溉周期。管道輸水灌溉比土渠輸水快、供水及時(shí)，可縮短輪灌周期，改善田間灌水條件，有利于適時(shí)適量灌溉，從而及時(shí)有效地滿足作物生長(zhǎng)期，特別是作物需水關(guān)鍵期的需水要求。土渠灌溉往往因?yàn)檩喒嘀芷陂L(zhǎng)，灌水不及時(shí)而影響作物生長(zhǎng)，造成減產(chǎn)。管道輸水灌溉較好地克服了這一缺點(diǎn)，起到了增產(chǎn)增收的效果。另外，管道代替土渠之后，避免了跑水漏水，也節(jié)省了管理用工；

(5)成本低，效益高。試驗(yàn)表明，在機(jī)井或提水站供水的情況下，管道灌溉比渠道灌溉約減少能耗30%。由于管道輸水灌溉是有壓供水，可適應(yīng)各種地形，使原來土渠難以達(dá)到的耕地實(shí)現(xiàn)灌溉，從而擴(kuò)大了灌溉面積。管道灌溉成本也較低。在已有機(jī)泵的條件下，采用移動(dòng)式聚乙烯軟管灌溉，投資為75元/hm2～90元/hm2，可使用2a左右，而半固定式管道系統(tǒng)造價(jià)為600元/hm2～900元/hm2。由于擴(kuò)大了灌溉面積，增加了灌水次數(shù)且灌水適時(shí)，因而，即使是一般干旱年份，也可增產(chǎn)20%左右[6]；

(6)適應(yīng)性強(qiáng)，便于推廣。管道灌溉設(shè)備比較簡(jiǎn)單，技術(shù)易于掌握運(yùn)用，管理較為方便。地面軟管可以越溝、爬坡、跨溝和拐彎；硬塑料管埋在地下，可延緩老化年限，防止凍裂；水泥管則便于就地取材?？梢哉f，管道灌溉對(duì)于不同的水源、作物、土壤及流量都有較強(qiáng)的適應(yīng)性。鑒于管道輸水灌溉的優(yōu)點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)有了較大的發(fā)展。特別是20世紀(jì)80年代，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，質(zhì)量輕、長(zhǎng)度大、輸水阻力小、施工簡(jiǎn)便的塑料管道在輸水中得到了日益廣泛的應(yīng)用，更加促進(jìn)了管道輸水這項(xiàng)節(jié)水工程技術(shù)在我國(guó)尤其滲漏損失大、干旱缺水地區(qū)的發(fā)展[7]。

4 都江堰灌區(qū)灌溉輸水優(yōu)化方案

都江堰灌區(qū)渠系復(fù)雜，漏損嚴(yán)重，管理計(jì)量困難，制約灌區(qū)發(fā)展，通過渠道改管道輸水，可有效解決以上問題。因此，都江堰灌區(qū)擬采用渠道改管道輸配水系統(tǒng)的措施來優(yōu)化輸配水。

管道輸水灌溉是以地埋管道代替地面明渠進(jìn)行輸水的灌溉系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由水源、輸水管道、分水閘(閥)及終端田間農(nóng)(毛)渠或移動(dòng)灌溉軟管組成，分類上仍屬于地面灌溉范疇。管道輸水系統(tǒng)有開敞式、半封閉式、封閉式3種結(jié)構(gòu)。開敞式系統(tǒng)中依靠調(diào)壓井(分水井)調(diào)整管道壓力，可以設(shè)計(jì)成無壓或低壓管道，輸水能力高于明渠但低于封閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單；半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)是指在管道系統(tǒng)內(nèi)部適當(dāng)位置設(shè)置具有自由水面的分水減壓池，在分水減壓池內(nèi)設(shè)置浮子閥用以調(diào)節(jié)灌溉用水和管道來水；封閉式系統(tǒng)中則以水源水頭控制管道壓力，管道中壓力一般較高，輸水能力較強(qiáng)，但系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜。

4.1 開敞式管道輸水灌溉系統(tǒng)

開敞式管道輸水系統(tǒng)是在管道系統(tǒng)內(nèi)部適當(dāng)位置設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或分水井的管道系統(tǒng)形式。在調(diào)壓井或分水井處常設(shè)有閘門或閥門用來調(diào)節(jié)流量和壓力，當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)輸配水時(shí)，如管道進(jìn)水多于灌溉需水量，剩余水則從調(diào)壓井或分水井上設(shè)置的溢流口、排水管中排走。開敞式管道輸水系統(tǒng)管網(wǎng)布置形式一般為低壓的樹枝狀管網(wǎng)。

開敞式管道輸水系統(tǒng)由于采用分水井、調(diào)壓井等設(shè)施分割管線，可降低系統(tǒng)最大靜壓，從而為降低工程造價(jià)、采用低壓管道創(chuàng)造了條件。對(duì)由于采用開敞式分水井、調(diào)壓井所產(chǎn)生的水流外溢，要考慮排水出路問題，還應(yīng)通過設(shè)置調(diào)節(jié)設(shè)施和采用相應(yīng)的水管理方式來防止無效放水。我國(guó)水資源緊缺，但發(fā)展節(jié)水灌溉的潛力很大。采用管道輸水灌溉可使水的有效利用率提高20%～30%，糧食增產(chǎn)10%～20%[8]。

4.2 半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)

在渠灌區(qū)采用半封閉式的管道輸水灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能避免管道輸水和配水時(shí)發(fā)生不必要的水量損失，可以根據(jù)田間作物需水要求進(jìn)行自動(dòng)取水灌溉并達(dá)到節(jié)水目的。

渠灌區(qū)半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)的一整套工程解決方案，包括水源、攔污柵、閘門、通氣孔、管道、量水裝置、安全與保護(hù)裝置、分水減壓池、浮子閥、田間給水栓等，其關(guān)鍵設(shè)施是浮子閥。渠灌區(qū)輸水流量大，需要的管道直徑也大，其直徑多超過500mm。常用的管材為混凝土管、鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管等。管道占工程總投資的大部分，經(jīng)濟(jì)合理地確定適合工程要求的管道材質(zhì)和管徑，對(duì)工程安全運(yùn)行、節(jié)省工程投資和運(yùn)行管理費(fèi)用意義重大。

半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)的分水減壓池內(nèi)具有自由水面，則管道進(jìn)入分水減壓池后即可將管內(nèi)水的壓力卸掉，下級(jí)管道進(jìn)口可設(shè)于池內(nèi)以便于向下級(jí)管道分水，安裝在池內(nèi)的浮子閥則用于調(diào)節(jié)田間用水量和管道供水量。半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)具有開敞式的沿管線設(shè)置的分水減壓井以降低管道工作壓力[9]，又具有封閉式的可根據(jù)用水需求隨時(shí)打開的給水栓。

我省目前還沒有開展灌區(qū)自壓管道輸水灌溉示范工程。為在渠灌區(qū)開展自壓管道輸水灌溉工程提出可供借鑒的技術(shù)模式，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院和山西禹門口黃河提水工程管理局在禹門口灌區(qū)進(jìn)行了管道輸水灌溉示范工程建設(shè)，并進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)觀測(cè)。示范區(qū)控制灌溉面積約667hm2，已建成管道輸水灌溉面積約334hm2。示范工程建設(shè)有干渠節(jié)制閘、分水閘、測(cè)流裝置、沉沙池、分水調(diào)壓井、浮子閥分水減壓池、倒虹吸、出水口以及排水排沙井等，主干管和分干管分別采用φ1000mm和φ600mm的加筋混凝土管，支管采用PVC管。管道輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式采用開敞式和半封閉式。試驗(yàn)工程自2010年建成以來運(yùn)行良好，設(shè)計(jì)制造的浮子閥啟閉靈活，通過試驗(yàn)，取得了渠灌區(qū)進(jìn)行自壓管道輸水灌溉從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理的一整套工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

4.3 封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)

封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)常用于機(jī)泵加壓的田間灌溉輸水系統(tǒng)。封閉式管道輸水對(duì)水源的壓力要求高，對(duì)管材的材質(zhì)和承壓性要求也較高，不適宜長(zhǎng)距離、大流量、高水頭壓力的輸水工程。即使是發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本也較少將封閉式用于管道自壓輸水灌溉系統(tǒng)，倒是多采用半封閉式和開敞式的管道輸水灌溉系統(tǒng)。因此，不建議采用此方案。

5 結(jié)論

綜上所述，適宜都江堰灌區(qū)的輸配水優(yōu)化方案為：

(1)都江堰灌區(qū)宜采用中低壓的自壓管道輸水灌溉系統(tǒng)替換當(dāng)前的渠道灌溉系統(tǒng)，主干渠改主干管，宜采用開敞式結(jié)構(gòu)；支渠改支管，宜采用半封閉式結(jié)構(gòu)；

(2)以浮子閥為特征的半封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)是較好的結(jié)構(gòu)模式，但浮子閥的設(shè)計(jì)制造急需系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化，以滿足渠灌區(qū)半封閉式管道輸水灌溉工程建設(shè)之需；

(3)總結(jié)渠灌區(qū)管灌工程經(jīng)驗(yàn)，制定渠灌區(qū)管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范，規(guī)定開敞式、半封閉式和封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用模式，使渠灌區(qū)自壓管灌工程建設(shè)規(guī)范化。