低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用探析

賈鵬偉

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030）

水利工程是保障農(nóng)業(yè)高效發(fā)展的基礎(chǔ)，只有在不斷提升工程運(yùn)行效率和質(zhì)量的前提下，才能突破農(nóng)業(yè)發(fā)展中的困境，達(dá)到增產(chǎn)增收的效果。農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要工作內(nèi)容，灌溉效果會(huì)對作物的生長產(chǎn)生影響，應(yīng)提高重視程度，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，由于水資源分布不均和資源浪費(fèi)等問題嚴(yán)重，阻礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。灌溉方式不夠合理，容易造成嚴(yán)重的滲漏或者蒸發(fā)問題，水資源利用率難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。應(yīng)采用低壓管道灌溉的方式改善當(dāng)前灌溉模式，真正體現(xiàn)節(jié)約化生產(chǎn)的理念，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。因此，要掌握低壓管道灌溉的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前灌溉要求加以融合應(yīng)用，體現(xiàn)小型農(nóng)田水利工程的社會(huì)價(jià)值。

1 工程概況

青海省引大濟(jì)湟西干渠工程的主要任務(wù)是供水和灌溉，屬Ⅲ等中型水利工程，控制灌溉面積 2 萬hm2，其中農(nóng)田灌溉面積 1.67 萬 hm2，林地灌溉面積 0.33 萬 hm2。

西干渠工程16#分支渠標(biāo)段，渠首位于西干渠18#隧洞進(jìn)口位置，全長14.09 km，設(shè)計(jì)流量0.25 m3/s，加大流量 0.33 m3/s，由 2 條倒虹吸、管道、陡坡及退水建筑物組成。其中，PVC-M（壓力0.63 MPa，外管徑 710 mm）管道長 12 863.44 m；倒虹吸 2 座，長 628.18 m；退水 1 座，長 596.56 m；檢查池兼分水井共44 座，節(jié)制閘閥井共9 座。

2 農(nóng)田灌溉低壓管道常用管材

2.1 PVC-M 管

聚氯乙烯已經(jīng)成為世界上最通用的熱塑性塑料之一，抗沖型聚氯乙烯（簡稱PVC-M）是兼具高強(qiáng)度和高韌性的新型材料?？箾_改性劑的加入增加了材料的延展性，并同時(shí)保持了材料原有的強(qiáng)度。改性劑在PVC 母體內(nèi)的作用如同橡膠顆粒，使得材料有優(yōu)良的韌性，提高了管材抵抗點(diǎn)載荷的能力，抗沖擊性能顯著提高，能更好有效地抵抗點(diǎn)載荷和地基不均勻沉降。PVC-M 管具有較低的設(shè)計(jì)系數(shù)，從而節(jié)省了材料，降低了成本，管壁的變薄使其質(zhì)量更輕，便于安裝、運(yùn)輸和維修。另外，PVC-M 管也具有輸水能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.2 PE 管

一是PE 管材在市場上很常見，流通廣泛，經(jīng)濟(jì)合理劃算。首先，PE 管具有內(nèi)壁光滑、不易結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn)，相比較而言，鋼材的表面絕對粗糙比值是PE 管的20 倍。其次，類比相同管徑、相同長度、相同壓力下的鋼管，PE 管的市場流通能力比鋼管高出3 成左右，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯；更重要的是，PE 管的物理性能使得其使用率進(jìn)一步提高，中密度聚乙烯性能既保持了高密度聚乙烯的剛性、強(qiáng)度，又保持了良好的柔性、耐蠕變性，其熱熔連接性能也使得塑料管的安裝更加便捷。另外，在工程造價(jià)方面，PE 管因其比金屬管道具有投資小的優(yōu)勢，為施工材料的選擇提供了更多的可能性。

二是PE 管材能夠耐受腐蝕，長久使用，減輕了維修和更換的成本。由于我國沿海地區(qū)地下水位偏高，且土地潮濕度大，因此使用無縫鋼管時(shí)需要耐腐蝕材料做外側(cè)包裝，防止鋼管受潮被腐蝕，其保質(zhì)期一般只有30 多年；而PE 管材能抗各種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，無須做防腐處理。PE 管的使用壽命可達(dá)50 年之久，并且不會(huì)促進(jìn)藻類、細(xì)菌或真菌生長。PE 管還具有一定程度高溫和低溫的耐受能力，具有良好的抗應(yīng)力開裂性，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性極為優(yōu)秀。

三是PE 管材在管道連接時(shí)方便快捷，利于施工，并且不拘泥于具體方式。由于PE 管道管身輕巧，搬運(yùn)簡單，容易焊接且焊接口少，在長管線施工可采用盤管敷設(shè)PE 管溝，其施工條件與難度遠(yuǎn)低于鋼管溝，并且在施工條件受限時(shí)，電熔接頭處理連接也更加快捷高效。PE 管材的這種電熔焊接保證了接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性，實(shí)現(xiàn)了接頭與管材的一體化，具有良好的密封性。最主要的是，電熔焊接接口的抗拉強(qiáng)度與爆破強(qiáng)度均高于管材本體，可有效反抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力。PE 管材良好的密封性能避免類似橡膠圈類接應(yīng)或各類機(jī)械接頭產(chǎn)生的接應(yīng)扭曲，杜絕了管道泄露的危險(xiǎn)。PE管材還可在不停水停氣的情況下進(jìn)行維修和安裝，方便管理。另外，因PE 管材在水下可采用管沉入式的鋪設(shè)方法，大大降低了工程施工的難度和費(fèi)用。

3 低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的特點(diǎn)

3.1 提高水資源利用率

低壓管道通常是在地下設(shè)置相應(yīng)的管道來輸送水資源，做好有效的防滲防漏處理，不僅能夠解決滲漏問題，而且避免過度蒸發(fā)造成的損失。在土層狀況良好的情況下，低壓管道的應(yīng)用效果更好，在今后發(fā)展中也應(yīng)逐步探索復(fù)雜區(qū)域中的應(yīng)用方法，解決農(nóng)業(yè)灌溉中的水資源浪費(fèi)狀況[1]。特別是在水資源分布不均的地區(qū)，可以達(dá)到定時(shí)定量灌溉的要求，使農(nóng)作物在合適的時(shí)間得到必要的水分，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.2 操作便捷

由于低壓管道鋪設(shè)在地下，因此節(jié)約了大量的地上空間，能夠?yàn)樯a(chǎn)作業(yè)提供便捷。尤其是在機(jī)械化生產(chǎn)體系下，大型農(nóng)機(jī)在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，能夠?yàn)闄C(jī)械化作業(yè)創(chuàng)造良好的條件，防止機(jī)械行走過程中對管道造成破壞[2]。傳統(tǒng)灌溉模式采用大水漫灌的方式，不僅灌溉效率低下，而且在實(shí)踐操作中也會(huì)遇到各種困難，應(yīng)采用低壓管道加以優(yōu)化，增強(qiáng)其適用性。

3.3 成本投入低

采用低壓管道的方式可以有效降低成本投入，這也是在農(nóng)田灌溉中的主要優(yōu)勢。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置低壓管道，可以使豐富的水資源快速輸送到缺水地區(qū)，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉要求。與傳統(tǒng)灌溉方式相比，同樣的灌溉面積在灌溉范圍方面有所提升，自然能夠降低成本，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益。

4 低壓管道灌溉在小型農(nóng)田水利工程中的應(yīng)用措施

4.1 明確基本原則

首先，應(yīng)遵循“因地制宜”的原則。在低壓管道建設(shè)和使用中應(yīng)提前做好勘察工作，了解本地區(qū)的實(shí)際灌溉需求和水資源分布狀況，選擇切實(shí)可行的方案，以便解決實(shí)踐中存在的問題。在借鑒其他地區(qū)灌溉經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，還應(yīng)了解不同季節(jié)的灌溉水量和頻次，防止出現(xiàn)盲目性的問題[3]。其次，應(yīng)遵循“科學(xué)合理”的原則。由于農(nóng)村地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施較為落后，在應(yīng)用低壓管道的過程中應(yīng)優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)布局，從生產(chǎn)質(zhì)量、效率和成本等要素考量，創(chuàng)造良好效益。特別是要關(guān)注管道的節(jié)水功能，達(dá)到提質(zhì)增效的要求。最后，應(yīng)遵循自然規(guī)律。除了要明確作物類型和生長特點(diǎn)外，還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠偷刭|(zhì)狀況等鋪設(shè)低壓管道，確保水流的良好狀態(tài)。

4.2 合理選擇管材

低壓管道的管材是決定應(yīng)用效果的主要因素，特別是當(dāng)前市場中多種材料的出現(xiàn)使得低壓管道性能得到改善，在選擇時(shí)應(yīng)了解工程的整體建設(shè)要求，防止材料不合理而影響灌溉生產(chǎn)。針對各類材料的強(qiáng)度和抗形變能力等實(shí)施檢測，選擇性價(jià)比較高的管材，了解生產(chǎn)廠家的資質(zhì)情況，從源頭上改善管道的運(yùn)行狀況。低壓管道要長期承擔(dān)輸水任務(wù)，還應(yīng)對防水性能實(shí)施檢測，特別是在連接位置要采用合理的防水涂料加以強(qiáng)化，防止在使用中造成漏水。聚乙烯軟管是一種常用的管道類型，能夠滿足靈活調(diào)整的目的，同時(shí)密封效果更好。

4.3 優(yōu)化管網(wǎng)布局

全面調(diào)整和優(yōu)化管網(wǎng)布局能夠提升整體輸水效率，解決水資源分布不均的問題，減輕農(nóng)民的灌溉壓力。在施工過程中要深入研究圖紙，了解圖紙中的比例和尺寸要求，防止線路重復(fù)交叉。要明確井水的地理位置和分布特征，分析每一個(gè)管道的覆蓋范圍及其整體面積情況，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境優(yōu)化線路，防止低壓管道過長而造成成本增加的情況。為了減小輸水過程中的動(dòng)力能耗，還應(yīng)充分發(fā)揮地形優(yōu)勢，盡可能采取自我疏導(dǎo)的形式，達(dá)到節(jié)能降耗的要求，同時(shí)也能夠有效控制管道的用量[4]。對于管道的走向進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，盡可能避免在鋪設(shè)中出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲情況，支管的間距通常不能超過75 m。

4.4 健全灌溉制度

完善的管理制度是提高低壓管道應(yīng)用成效的關(guān)鍵，在灌溉工作中應(yīng)綜合考慮作物生長期、土壤條件和氣候狀況等，真正提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。根據(jù)不同作物的生長期特點(diǎn)，確定合理的灌溉量和周期等，尤其是要明確突發(fā)情況下的灌溉要求，及時(shí)應(yīng)對設(shè)備損壞等情況[5]。在幼苗期和生長期適當(dāng)縮小灌溉周期，保障作物生長所需的水分充足。嚴(yán)格遵循灌溉計(jì)劃開展灌溉工作，同時(shí)要注重觀察作物的生長狀況，以便調(diào)整灌溉計(jì)劃。

4.5 規(guī)范操作過程

低壓管道施工具有較強(qiáng)的專業(yè)性，應(yīng)確保操作過程的規(guī)范性，保障工程項(xiàng)目能夠順利實(shí)施。在控制整體布局的前提下，要明確給水栓的間距值，使其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。對河道的水位進(jìn)行全面調(diào)查，了解不同時(shí)期的水位變化情況，以此為依據(jù)確定水閘的開度[6]。完成灌溉工作后要及時(shí)清理其中的積水，防止在低溫環(huán)境下造成結(jié)冰的情況。

5 管道系統(tǒng)運(yùn)行管理中注意事項(xiàng)

管理工作水平的高低影響低壓管道灌溉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。因此，現(xiàn)就具體情況，從以下3 個(gè)方面采取措施，不斷加強(qiáng)水利灌溉管道系統(tǒng)管理工作。

5.1 專人管理

根據(jù)水利工程的工期和工程量，對工程量小的低壓管道系統(tǒng)要安排熟悉管理和善于管理的專職人員進(jìn)行管理；對工程量大的低壓管道系統(tǒng)，還要專門設(shè)立的管理部門，明確責(zé)任分工，落實(shí)管理責(zé)任制。

5.2 制定管理制度

通過制定具有針對性的管理制度，能夠提高水利灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行效率。管理制度一般由工程內(nèi)部制定，管理制度要包含系統(tǒng)的運(yùn)行管理制度、灌溉的用水管理制度、灌溉設(shè)施的檢測維護(hù)管理制度等。

5.3 對設(shè)備進(jìn)行定期檢查和修護(hù)

要定期對管道系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，建立灌溉設(shè)備常態(tài)化預(yù)防、檢查維護(hù)、反饋機(jī)制。通過預(yù)防發(fā)現(xiàn)和排除問題，比如為水井修建井臺(tái)或井房等；定期檢查和維護(hù)給水栓、水泵等組件等。

6 加強(qiáng)水利工程灌溉管理的建議

6.1 提高思想認(rèn)識

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展，水資源變得越來越稀缺，農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉應(yīng)運(yùn)而生。但要提高人們的節(jié)水觀念，加強(qiáng)節(jié)水思想認(rèn)識，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)用水習(xí)慣，還需不斷采取相應(yīng)的措施，加強(qiáng)相關(guān)管理工作。具體來說，一是發(fā)揮農(nóng)田水利管理人員的榜樣作用，積極引導(dǎo)示范廣大人民群眾節(jié)約用水；二是大力宣傳倡導(dǎo)節(jié)約用水理念，科學(xué)合理地使用水資源；三是不斷建立健全節(jié)水灌溉管理制度和節(jié)水灌溉運(yùn)行體系；四是順應(yīng)生態(tài)，因地制宜，依托先進(jìn)節(jié)水技術(shù)對水資源科學(xué)合理配置。

6.2 更新灌溉設(shè)備

農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)單位要把基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)作為當(dāng)前工作的重點(diǎn)任務(wù)，并對已建成和投入使用的灌溉設(shè)備定期進(jìn)行檢查與維護(hù)，對存在問題的設(shè)備及時(shí)維修保養(yǎng)，使得節(jié)水灌溉工程得以順利運(yùn)行。另外，為了提高灌溉效率與節(jié)水效果，需引進(jìn)更加先進(jìn)的灌溉設(shè)備，實(shí)現(xiàn)灌溉設(shè)備的更新?lián)Q代升級。

6.3 加大資金投入

為了確保和實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的效益最優(yōu)化，地方政府必須在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程建設(shè)中予以相應(yīng)的財(cái)力保障與政策支持。首先，政府在社會(huì)層面要宣傳和引導(dǎo)節(jié)水灌溉的重要性，通過減免灌溉用水電費(fèi)、聘請相關(guān)專家普及講解節(jié)水灌溉的重要性、對應(yīng)用節(jié)水灌溉的人員進(jìn)行資金獎(jiǎng)勵(lì)等，多措并舉，促進(jìn)整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)形成節(jié)水灌溉的普遍意識與共識。其次，政府需要在指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉上下功夫，通過聘請農(nóng)業(yè)灌溉行業(yè)內(nèi)的專家，指導(dǎo)和督促農(nóng)戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)用水量精準(zhǔn)合理的分配。最后，政府在農(nóng)業(yè)灌溉中要不斷加大投資購買節(jié)水設(shè)備，大力引進(jìn)和推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，提高節(jié)水灌溉效益。

7 結(jié)語

低壓管道灌溉方式在實(shí)踐中的應(yīng)用越來越多，不僅能夠使水資源得到優(yōu)化配置，起到良好的節(jié)水作用，而且在生產(chǎn)作業(yè)中具有便捷性及高效性特點(diǎn)，成本投入相對較低。在明確基本應(yīng)用原則的基礎(chǔ)上，應(yīng)通過合理選擇管材、優(yōu)化管網(wǎng)布局、健全灌溉制度和規(guī)范操作過程等途徑，逐步提高低壓管道的應(yīng)用實(shí)效性，提升整體灌溉水平。