管道輸水灌溉中的淤堵原因與防控措施

摘?要：耕地灌溉管道中的淤堵問題影響了灌溉工程對管道輸水的擴(kuò)展和應(yīng)用，直接影響了整體管道輸水工程的正常運(yùn)行，以及影響著管道輸水灌溉項(xiàng)目的壽命。本文簡要概述了傳統(tǒng)灌溉技術(shù)存在的問題和缺陷，分析了影響水的利用率的主要因素，從灌溉技術(shù)、工程設(shè)計(jì)和灌溉管理等方面，提出了適宜于高揚(yáng)程灌溉工程節(jié)水措施，對提高水的利用率、緩解水資源短缺和保持灌溉農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：管道輸水灌溉;淤堵原因;措施

中圖分類號：S273??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

地面灌溉是中國古代傳統(tǒng)的灌溉方式，應(yīng)用范圍很廣，同時(shí)也是一種很重要的灌溉方式。我們通過分析農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件、種植方式、管理體系和技術(shù)水平等多種因素，預(yù)測中國仍會(huì)在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間里使用地面灌溉方式。由于工程結(jié)構(gòu)不完善以及土地灌溉管理不當(dāng)引起了水資源浪費(fèi)等問題，再加上黃河水量逐漸減少，灌溉的形勢也更加嚴(yán)峻。在這種情況下，我們從管理和技術(shù)等方面對高揚(yáng)程灌區(qū)的灌溉技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，這對于減輕灌溉地區(qū)的水短缺問題和維持可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展非常重要。

1?影響用水率的主要因素

1.1?供水系統(tǒng)建設(shè)條件

供水項(xiàng)目的建設(shè)和管理，尤其是供水渠道和現(xiàn)場支持項(xiàng)目，對用水率有直接影響。更高的水管建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場援助項(xiàng)目導(dǎo)致更高的水利用率。反之，就會(huì)使得用水率降低。

1.2?畦田長度

畦田越長，對灌溉水利用的影響越大。大量的水很可能導(dǎo)致深層泄漏。如果澆水量不足，土壤將變得不均勻并且部分潮濕。

1.3?地形條件

田間平整性對改善灌溉效果影響更大。土地越光滑，灌溉的均勻性和灌溉用水的利用率就越高。否則坑洼的地塊會(huì)出現(xiàn)積水，影響灌溉的效果。此外，還有土壤的特性因素，如果土壤過硬，沙子較多，同樣也會(huì)影響水的吸收，降低水的利用率。

1.4?管理水平

田間灌溉管理薄弱，管理水平低。灌溉過程中泄漏和滲漏很明顯，這就降低了水的利用率。

2?高揚(yáng)程灌區(qū)節(jié)水型發(fā)展問題分析

2.1?缺少較強(qiáng)的節(jié)水意識

對于灌區(qū)的相關(guān)人員來說，雖然經(jīng)過了多年發(fā)展，但是還存在著大水漫灌、串灌等較為粗放的灌溉思維，土地整理以及畦田建設(shè)方位缺失，這就造成了水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。

2.2?缺少灌溉工程的大量投入

灌區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域較為廣闊，灌區(qū)的支、斗、渠系工程建設(shè)以及田間配套工程量非常大，需要較大資金進(jìn)行支持。這就非常容易受到資金方面的限制，再加上投資機(jī)制不夠完善，造成很多的節(jié)水工程無法順利實(shí)施。

2.3?節(jié)水灌溉工程缺少良好的示范效應(yīng)

雖然近些年的快速發(fā)展已經(jīng)建設(shè)了某些節(jié)水灌溉示范點(diǎn)，但是宣傳推廣力度相對較弱，無法有效的發(fā)揮示范作用。尤其是在管灌、噴灌、滴灌等現(xiàn)代化節(jié)水技術(shù)方面的一次性投入相對較大，以及土地流轉(zhuǎn)機(jī)制還不夠好，諸多問題造成了人們在參與這門新技術(shù)的積極性較低，這在一定程度上也就影響了新高節(jié)水技術(shù)的使用。

3?高揚(yáng)程灌區(qū)節(jié)水型農(nóng)業(yè)發(fā)展的解決方法

3.1?加大宣傳力度，提升全民節(jié)水意識

要充分利用現(xiàn)代化的各種渠道（例如電視、網(wǎng)絡(luò)、自媒體、各種論壇等）來加強(qiáng)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的宣傳，大力推廣全民節(jié)水意識，不斷普及人們科學(xué)節(jié)水知識。主要從幾個(gè)方面來進(jìn)行：第一，要從節(jié)水的必要性以及緊迫性方面進(jìn)行宣傳，宣傳沒有水就沒有灌區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，宣傳水資源短缺對于農(nóng)戶造成的經(jīng)濟(jì)損失，從人們的根本性利益出發(fā)加大宣傳力度，提升全面節(jié)水意識;第二，通過不同的現(xiàn)場會(huì)以及學(xué)習(xí)班等方式來宣傳水資源管理的典型以及節(jié)水增產(chǎn)灌溉的經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮典型帶動(dòng)作用;第三，加強(qiáng)農(nóng)田灌溉節(jié)水觀念的宣傳，以此為突破口來宣傳高揚(yáng)程灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使得廣大灌區(qū)農(nóng)民明確節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要性，這對于水資源匱乏的高揚(yáng)程灌區(qū)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

3.2?規(guī)劃與設(shè)計(jì)問題

我們需要確保灌溉系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì)，合理的灌溉系統(tǒng)的開發(fā)以及各級渠系的設(shè)計(jì)工作合理。加強(qiáng)工程、管理和農(nóng)業(yè)措施的協(xié)調(diào)。畦田的規(guī)劃應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)厍闆r并與該地區(qū)的實(shí)際情況相符。我們要充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性，農(nóng)民是最直接的灌溉用水者。無論采取什么行動(dòng)，都必須通過農(nóng)民來完成。將大田改為畦田或是平等的土地所需的技術(shù)成本低，并且結(jié)果很快，農(nóng)民能夠完全掌握，可以大規(guī)模推廣。加強(qiáng)灌溉管理的傳播和促進(jìn)，不應(yīng)僅僅是管理形式改變，還要從其他諸方面改變。這樣才可以在農(nóng)民的意識形態(tài)和行為上產(chǎn)生很大的變化，這也大大提高了農(nóng)民節(jié)水和科學(xué)研究節(jié)約用水的意識。農(nóng)民參與灌溉管理的過程也是更新用水理念的過程。新理念的產(chǎn)生為節(jié)水技術(shù)的推廣和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的思想基礎(chǔ)，并使新技術(shù)的使用更加自覺和有效。

4?水資源的利用控制措施

4.1?建立多級沉淀過濾系統(tǒng)

從管道灌溉項(xiàng)目的長期穩(wěn)定運(yùn)行的角度來看，有必要建立多級沉淀過濾系統(tǒng)，以最大程度減少顆粒、微生物、藻類和水生植物懸浮在灌溉水中，降低水源的濁度，并減少管壁沉淀的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)減緩管內(nèi)壁上生長環(huán)的生長速度。盡管相關(guān)研究表明，磁化技術(shù)可用于預(yù)處理灌溉水。為了減少淤堵問題，水處理的成本相對較高，并殺死了一些藻類。其中各種制劑藥品、殺真菌劑（水性形式）、管道清潔劑（通常為酸性化學(xué)品）等對植物生長具有不利影響，在實(shí)際工作中很少使用。換句話說，不可能并且沒有必要對諸如自來水之類的農(nóng)田灌溉水進(jìn)行預(yù)處理。

4.2?提高設(shè)計(jì)質(zhì)量并促進(jìn)水管理

有必要建立一個(gè)綜合的項(xiàng)目建設(shè)評分系統(tǒng)，以澄清管道灌溉項(xiàng)目的適當(dāng)發(fā)展條件，并優(yōu)先安排高海拔地區(qū)的管道灌溉發(fā)展，適當(dāng)減少管道灌溉項(xiàng)目的控制面積和各種總管道問題。管道級別通常基于一級到二級，對于非大型家庭運(yùn)營的項(xiàng)目，控制區(qū)域約為13.2hm2。對于連續(xù)作業(yè)或農(nóng)業(yè)作業(yè)，最大面積不應(yīng)超過29hm2。為了加快灌溉速度，降低取水成本，應(yīng)適當(dāng)增加供水管的管徑，以適應(yīng)管道灌溉工程。主要用于零售種植，前提是管道的損失不會(huì)淤積。盡可能安裝變頻設(shè)備或使用集成的泵站。嚴(yán)格控制供水流量控制，必須合理選擇供水裝置，避免浪費(fèi)。

（1）管直徑應(yīng)通過水力計(jì)算適當(dāng)?shù)剡x擇，并且該管中的流動(dòng)速度應(yīng)不小于通過管道設(shè)置而不淤積的臨界流速。（2）根據(jù)引水量上限（沙極限）和灌溉區(qū)沉積物組成的設(shè)計(jì)，應(yīng)檢查流速，檢查管道流速不小于沒有泥漿的速度。（3）在規(guī)劃和布置管道系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮管網(wǎng)淤堵和布線是否正確的問題，并盡量避免可能造成淤堵管道的因素。（4）在管網(wǎng)反虹吸的最低點(diǎn)、盲管末端、系統(tǒng)末端和管道系統(tǒng)深端安裝排水和除砂設(shè)施。（5）選擇并配置適當(dāng)?shù)乃月吩O(shè)備。（6）開發(fā)適當(dāng)?shù)姆烙俣虏僮鞴芾硐到y(tǒng)。（7）連接建筑物應(yīng)位于運(yùn)河和管道之間。連接建筑物應(yīng)包括連接部分、進(jìn)水箱、膨脹水箱、污水和污水收集設(shè)施等，并在必要時(shí)放置防沙層。（8）如果輸沙量大于輸水管道輸沙量的上限，且管道改造不能滿足防淤的條件，應(yīng)采用一定措施對沉淀物進(jìn)行處理，例如沉淀池。

4.3?設(shè)計(jì)優(yōu)先級，以確保管網(wǎng)的流量在允許的范圍限制內(nèi)

允許的管道流速是在灌溉水管網(wǎng)運(yùn)行期間可靠且經(jīng)濟(jì)上合理的流速。它的值必須大于沒有淤泥的臨界流量，并且一定不能引起水錘壓力的過度增加。從操作的設(shè)計(jì)和管理的角度來看，可以假設(shè)當(dāng)管道流量滿足以下要求時(shí)，就可以達(dá)到允許流量。在設(shè)計(jì)流量以下，管道中的最小流速不得小于0.2m/s。如果給水管網(wǎng)兼有化肥和農(nóng)藥施用任務(wù)，則管道中的最小流速應(yīng)不小于0.5m/s。自動(dòng)壓力管道輸水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量不得超過2.4m/s。向機(jī)械壓力管線供水的灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)不超過1.8m/s。當(dāng)使用含泥沙的水源時(shí)，管道灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)大于無管道污泥的臨界流量。從降低年度運(yùn)營成本和防止水錘在管道中的影響的角度來看，該部分所需的平均產(chǎn)量不能太大。在考慮管道淤堵的問題時(shí)，應(yīng)更加注意無淤積的允許流量。無污泥允許流量的選擇會(huì)影響輸水管網(wǎng)的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行，并直接影響管網(wǎng)工程的年運(yùn)行成本。所選的沒有淤泥的臨界流量太大，這會(huì)無形地增加供水泵的設(shè)計(jì)高度，導(dǎo)致增加了項(xiàng)目投資成本和年度運(yùn)營成本。選擇的沒有淤泥的臨界流速太低，會(huì)很容易發(fā)生管道污染或懸浮沉積物的沉積。在相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中，可合理應(yīng)用含泥沙的源水管道的無污泥臨界流量計(jì)算公式。關(guān)于灌溉水中所含的懸浮有機(jī)物、藻類和其他生物，還存在缺少相應(yīng)的非污泥評估標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)最小流量閾值的現(xiàn)象。

4.4?促進(jìn)低壓管道和供水的灌溉方法和技術(shù)

在灌溉區(qū)工程建設(shè)中，需積極促進(jìn)低壓管道灌溉用水的使用。低壓管道灌溉用水在灌區(qū)工程建設(shè)中的應(yīng)用是采用專用設(shè)備給灌區(qū)加壓。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，積極促進(jìn)低壓灌溉供水在灌區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)，包括滴灌、微噴和灌溉。低壓管道灌溉和供水適合于灌溉地區(qū)的任何土地和土壤，這種管道灌溉和供水通?？梢怨?jié)省45～85m3的水。確定數(shù)量后，施工單位可以提取用于施工的物料，并在施工完成后對數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。建筑團(tuán)隊(duì)將因節(jié)省的材料而獲得獎(jiǎng)勵(lì)，多余的部分將從最終結(jié)算中扣除。這種方法不僅可以節(jié)水，還可以有效提高土壤溫度并促進(jìn)植物早熟。由于技術(shù)的有效性和地形的局限性，這種管道灌溉方法在灌區(qū)建設(shè)中的應(yīng)用發(fā)展緩慢。經(jīng)過相關(guān)部門以及人員的不懈努力，近年來我們解決了這些制約性問題，使得這項(xiàng)技術(shù)得到了極大的發(fā)展和應(yīng)用。

5?結(jié)語

新的用于調(diào)節(jié)淤堵問題的裝置的工作原理是：灌溉水通過旁通通道（或水管）進(jìn)入進(jìn)水盆。入口會(huì)淤堵水中的雜草和雜物，以防止雜草和雜物進(jìn)入水池并進(jìn)入管道，從而淤堵管道。灌溉水通過分水器、控制箱和進(jìn)水管進(jìn)入管網(wǎng)，從而起到了防止污染、淤堵和供水的功能。如果由于操作過程中的管理不善等原因，控制盆的水位高于最大水位，水將從溢流管流出。在維護(hù)期間，必須關(guān)閉閘閥并打開排水閥以排空控制箱。

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作者簡介：胡鴻敏（1971—?），男，漢族，甘肅白銀人，大專，工程師，研究方向：水利工程的測量、施工、設(shè)計(jì)。