低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用

劉 燕

（內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗林東鎮(zhèn)人民政府，內(nèi)蒙古 赤峰 025450）

內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗林東鎮(zhèn)有耕地160 萬畝，其中有效灌溉面積40 萬畝，保證灌溉面積32 萬畝，適宜種植的農(nóng)作物品種有110 多種，其中蔬菜品種80 多種，如大蔥、大蒜、雜糧雜豆、土豆等。全鎮(zhèn)年平均水量166.4～366.4 mL，缺水較為嚴(yán)重。為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率，地方政府與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門近年來積極修建小型農(nóng)田水利工程，嘗試和應(yīng)用低壓管道灌溉模式，提高灌溉用水效率，希望解決水資源匱乏問題。因此，研究低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用十分重要。

一、低壓管道灌溉的優(yōu)勢

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)化、可持續(xù)發(fā)展離不開農(nóng)田水利工程的支持，而農(nóng)田水利工程中應(yīng)用低壓管道灌溉模式具有多方面優(yōu)勢，值得大力推廣。低壓管道灌溉一般指在不超過0.3 MPa 的低壓管道中輸水并進(jìn)行地面灌溉，主要由水源、取水工程、輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)、田間灌水系統(tǒng)等組成。與傳統(tǒng)渠道灌溉模式相比，低壓管道灌溉在節(jié)水、省地、省工、省時方面優(yōu)勢顯著；與噴灌、微灌技術(shù)相比，低壓管道灌溉則有節(jié)能、成本低等優(yōu)勢，因此低壓管道灌溉在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但低壓管道灌溉也存在局限性，本質(zhì)上屬于地面灌溉，單個工程控制范圍小。

1、節(jié)約水資源

首先，低壓管道灌溉通過管道輸水和灌溉能夠有效防止輸水過程中的水分滲漏與蒸發(fā)，減少水資源浪費。其次，農(nóng)田地勢高低不平，運用低壓管道灌溉技術(shù)能有效借助地勢，實現(xiàn)對農(nóng)田逐層灌溉，在保障適用性的同時進(jìn)一步節(jié)省水資源。尤其是水資源較為匱乏的林東鎮(zhèn)地區(qū)，應(yīng)用低壓管道灌溉模式的節(jié)水效能更為明顯。

2、占地少，便于機械操作

管道體積小，不占用農(nóng)田面積，與傳統(tǒng)渠道灌溉等方式相比占地少，優(yōu)勢更明顯，不會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成明顯限制。另外，低壓管道處于地下，不會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)機設(shè)備操作造成影響，能有效節(jié)省人力、物力。

3、灌溉周期短

低壓管道灌溉的供水速度遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)渠道灌水，能有效改善灌溉條件。尤其是大規(guī)模、大面積的農(nóng)田，合理布置管道能實現(xiàn)快速、高效灌溉，真正保障農(nóng)田灌溉的適時、適量。

4、成本低、效益高

低壓管道灌溉模式應(yīng)用成本低，成本主要集中在管網(wǎng)布設(shè)階段，后期使用時成本極為低廉，整體成本不高。低壓管道灌溉在科學(xué)合理的管網(wǎng)布置下能夠?qū)崿F(xiàn)大面積農(nóng)田的高效灌溉，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供可靠助力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益提升[1]。

二、低壓管道灌溉的應(yīng)用

1、應(yīng)用的基本原則

在小型農(nóng)田水利工程中應(yīng)用低壓管道灌溉技術(shù)時，需遵循一些基本原則，最大化發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好灌溉條件，同時做到節(jié)水、節(jié)能、高效。

（1）因地制宜原則

低壓管道灌溉系統(tǒng)是完整的灌溉體系，設(shè)計和建設(shè)時必須考慮地方實際條件，針對性進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計，不盲目照搬其他地區(qū)的灌溉系統(tǒng)、灌溉方式，以保障實際應(yīng)用效果。

（2）合理布置原則

小型農(nóng)田規(guī)模有限，應(yīng)用低壓管道灌溉技術(shù)后的節(jié)水、節(jié)能、增產(chǎn)作用也有限，在設(shè)計規(guī)劃時有必要合理控制成本，盡量從投資經(jīng)濟效益最大化角度出發(fā)，對整個低壓管道灌溉系統(tǒng)進(jìn)行合理建設(shè)，兼顧成本、經(jīng)濟效益、節(jié)水與節(jié)能作用等。

（3）客觀規(guī)律原則

在設(shè)計與建設(shè)低壓管道灌溉系統(tǒng)時，需充分考慮農(nóng)作物種植方向、農(nóng)田地形與坡度等，確保支管走向與二者相適應(yīng)，保障水資源能夠被農(nóng)作物充分吸收，避免管道水亂流的問題。

2、結(jié)合實際與規(guī)劃原則設(shè)計

在小型農(nóng)田水利工程中實際應(yīng)用低壓管道灌溉技術(shù)時，一定要結(jié)合實際情況與規(guī)劃設(shè)計原則，對管道系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計，保障規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性、合理性與可行性。

首先，做好基礎(chǔ)資料收集工作。對地方農(nóng)田灌溉面積、灌溉水源位置、農(nóng)田水利工程、氣候、農(nóng)田地勢、主要種植物、道路、林帶、排水等基礎(chǔ)信息進(jìn)行收集與分析，結(jié)合低壓管道灌溉設(shè)計要求進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，從整體上為灌溉系統(tǒng)的合理設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

其次，重點針對支管間距、出水口間距等進(jìn)行設(shè)計。低壓管道灌溉系統(tǒng)能否滿足田間灌水要求，在很大程度上取決于支管間距與出水口間距。前者直接影響灌溉量和灌溉面積，后者直接影響有效灌溉面積，結(jié)合實際情況進(jìn)行綜合設(shè)計，基本可滿足田間灌溉要求。

最后，在對低壓管道灌溉系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時還需要考慮系統(tǒng)運行的可靠性、維護管理方便、投資與運行管理費用少等要求，盡可能提高其可行性。

3、計算灌溉制度內(nèi)容與設(shè)計流量

灌溉制度指基于作物需水特性和地方氣候、土壤、農(nóng)業(yè)技術(shù)等因素制定的灌水方案，主要包含灌水次數(shù)、灌水時間、灌水定額以及灌溉定額等[2]。在小型農(nóng)田水利工程中設(shè)計和建設(shè)低壓管道灌溉系統(tǒng)時，需要合理確定灌溉制度，重點計算灌水定額、灌水周期等。此外，低壓管道灌溉系統(tǒng)設(shè)計還需要對設(shè)計流量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，主要是計算系統(tǒng)設(shè)計流量以及管道設(shè)計流量。

（1）灌水定額

灌水定額指1 次灌水的水量。通常由作物、土壤持水量、灌溉面積、可利用的灌水時間等綜合決定，可通過公式m= 1000Hγ(βmax-βmin)計算。公式中的H代表計算濕潤層深，γ代表土壤干容重，βmax與βmin分別代表土壤適宜含水量的上限和下限。

（2）灌水周期

（3）系統(tǒng)設(shè)計流量

（4）管道設(shè)計流量

4、管網(wǎng)設(shè)計與布置

進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計與布置前需合理選擇管材。通常在綜合考慮強度高、不易變形、承插連接簡便、防水性能好、成本合理等的前提下選擇PVC 軟管。管徑一般根據(jù)經(jīng)濟流速與管道設(shè)計流量的關(guān)系進(jìn)行計算，即按照公式計算，其中PVC 管的經(jīng)濟流速一般取1.0～1.5 m/s。

布置管網(wǎng)時，首先需要按照基本原則與方法進(jìn)行規(guī)劃和布置，保障管道灌溉系統(tǒng)的科學(xué)性與合理性。水源位于田塊的不同位置，通常需要采取不同的管網(wǎng)布置形式。如果水源位于田塊一側(cè)，通?？蓪⒐芫W(wǎng)布置為“一”“T”“L”等較為簡單的形狀；如果水源位于田塊中心，則一般可將管網(wǎng)布置為“H”“一”字型或環(huán)形；如果水源位于田塊一側(cè)且田塊為面積較大的方形，則可將管網(wǎng)設(shè)置為梳齒形或“豐”字型。

其次，需要考慮水源位置以及田間地形。在地勢、地形存在高低起伏時，盡量讓水源以自動流入田間的方式進(jìn)行管道設(shè)計，從而做到節(jié)能高效。

最后，管道走向應(yīng)與農(nóng)作物種植方向相適應(yīng)，盡量保持管線平順不彎曲，便于整體管理，同時防止對耕作活動造成不必要的負(fù)面影響。

5、選擇水泵與動力機

水泵與動力機的合理選擇是確保低壓管道灌溉系統(tǒng)正常運行和發(fā)揮作用的關(guān)鍵。選擇水泵時，通常要在確定系統(tǒng)流量和系統(tǒng)揚程的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理選擇。系統(tǒng)揚程的確定需要合理選擇參考點，取最難灌處放水口所需的龍頭作為保守取值，通過參考點出水口中心線與地面高差、管網(wǎng)水頭損失、水泵進(jìn)出水管水頭損失、機井動水位等進(jìn)行合理計算。動力機需根據(jù)電源供應(yīng)情況選擇電動機或柴油機，并且需根據(jù)水泵的配套功率科學(xué)選擇動力機型號。

三、結(jié)語

低壓管道灌溉系統(tǒng)作為一種節(jié)水、節(jié)能、高效的灌溉系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在小型農(nóng)田水利工程中，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展提供重要支持。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中，根據(jù)地方實際合理建設(shè)與運用低壓管道灌溉系統(tǒng)，能進(jìn)一步完善農(nóng)田水利工程，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式的優(yōu)化與完善創(chuàng)造良好條件，協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益。