提高山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道施工效率的方法

王飛

寧夏水投中衛(wèi)水務(wù)有限公司建設(shè)分公司 寧夏 中衛(wèi) 751700

為建設(shè)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行市，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)壓砂地生態(tài)修復(fù)和生態(tài)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)拓展脫貧攻堅(jiān)成果同鄉(xiāng)村振興有效銜接，解決區(qū)域地下水超采引起的生態(tài)問(wèn)題的需要。由寧夏水投中衛(wèi)水務(wù)有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)寧夏黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè)中部干旱帶-沙坡頭香山興仁片區(qū)生態(tài)修復(fù)及灌區(qū)（一期）供水工程。

1 前期準(zhǔn)備工作

1.1 地勘和設(shè)計(jì)

工程位于中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)的香山鄉(xiāng)和興仁鎮(zhèn)。該工程的主要任務(wù)是進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，計(jì)劃設(shè)計(jì)的灌溉面積為23萬(wàn)畝，并分為兩個(gè)階段進(jìn)行實(shí)施。第一階段計(jì)劃實(shí)施的灌溉面積為14.8萬(wàn)畝，而第二階段計(jì)劃達(dá)到8.2萬(wàn)畝。雖然本次計(jì)劃首先完成一期建設(shè)內(nèi)容，但灌區(qū)輸配水工程將一次性按兩期規(guī)模完成。該工程的主要內(nèi)容包括紅圈調(diào)蓄水池、紅圈調(diào)蓄水池引水管線、灌區(qū)輸水管線和灌區(qū)配水管線，主要用于灌區(qū)的調(diào)蓄和輸配水。

在山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道施工中，地形勘測(cè)和水源評(píng)估是關(guān)鍵步驟。這一階段的準(zhǔn)備工作對(duì)于確保施工順利進(jìn)行和灌溉系統(tǒng)高效運(yùn)行至關(guān)重要?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)如GPS和激光測(cè)距儀可以用于地形測(cè)量，幫助確定施工區(qū)域的地勢(shì)、高程、坡度和自然水道。詳細(xì)了解山地地形，包括山脈、河流、溝壑和山谷等地理特征，有助于確定灌溉管道的走向并避免地形障礙。利用衛(wèi)星圖像和數(shù)字高程模型（DEM）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析也可以獲得準(zhǔn)確的地理信息。在水源評(píng)估方面，需要確定可用的水源，如山泉、河流或水庫(kù)，并對(duì)水源的穩(wěn)定性和水質(zhì)進(jìn)行評(píng)估。計(jì)算所需的灌溉水量，考慮到農(nóng)田的面積、作物類型和水需求[1]。分析水源與農(nóng)田的相對(duì)位置，以確定輸水管道的最佳路徑。

管道設(shè)計(jì)和布局是確保灌溉水能夠有效輸送到農(nóng)田的重要步驟。合理的設(shè)計(jì)和布局可以減少能源消耗、材料浪費(fèi)和施工成本。在管道類型和材料選擇方面，需選擇適用于山區(qū)環(huán)境的管道材料，如高密度聚乙烯（HDPE）或鋼鐵，以確保耐用性和抗腐蝕性。同時(shí)，需要考慮管道的直徑和厚度，以滿足預(yù)定的水流量和壓力要求。在管道布局方面，優(yōu)化布局以減少?gòu)濐^和轉(zhuǎn)彎的數(shù)量，以減小水流阻力和能源消耗。避免斜坡過(guò)大的情況，以確保水流不會(huì)受到阻礙或泄漏?？紤]陡坡和平坡段之間的過(guò)渡，以減少管道的磨損和維護(hù)成本。此外，山區(qū)地形高差明顯，管道涉及面廣，可充分利用這一地理優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)格控制將水源、水庫(kù)建設(shè)在最高點(diǎn)，利用全程重力流通過(guò)輸水管道、配水管道送水?？芍苯邮÷运孟到y(tǒng)的二次提升建設(shè)費(fèi)用，節(jié)約了施工成本，減少了后期運(yùn)行的電能消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，更為高效合理的確保了沿線供水，夠順利提升到農(nóng)田。使用智能控制技術(shù)來(lái)自動(dòng)化灌溉過(guò)程，根據(jù)作物需水量和天氣情況進(jìn)行調(diào)整[2]。

1.2 材料采購(gòu)和質(zhì)量控制

在山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道施工中，材料采購(gòu)和質(zhì)量控制是確保系統(tǒng)可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的關(guān)鍵方面。材料采購(gòu)方面，應(yīng)選用適合山區(qū)條件的材料。這包括考慮山區(qū)的氣候條件，選擇能夠耐受低溫、高溫、紫外線輻射和潮濕環(huán)境的材料。針對(duì)山地地形，選擇具有較強(qiáng)抗彎和抗壓能力的材料，以減少管道在復(fù)雜地形中的破損風(fēng)險(xiǎn)。此外，關(guān)鍵部件如管道連接件和閥門也應(yīng)選用高質(zhì)量、耐用的材料，以確保系統(tǒng)的可靠性（如BCCP管道連接部位全部采用鋼制接頭連接）。在材料采購(gòu)過(guò)程中，選擇可信賴的供應(yīng)商，確保所采購(gòu)的材料符合相關(guān)國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。同時(shí)，考察供應(yīng)商的歷史和聲譽(yù)，選擇有經(jīng)驗(yàn)且在山區(qū)環(huán)境下表現(xiàn)良好的供應(yīng)商。

質(zhì)量控制方面，需要制定詳細(xì)的質(zhì)量計(jì)劃，明確質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求。質(zhì)量計(jì)劃應(yīng)包括材料檢測(cè)、管道連接的檢查、防腐蝕處理等內(nèi)容。對(duì)所采購(gòu)的材料委托專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收，確保其符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)材料的強(qiáng)度、密度、耐磨性等性能進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證其質(zhì)量。在施工過(guò)程中，實(shí)施質(zhì)量控制措施，監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，如管道連接的牢固性和密封性。定期進(jìn)行工程檢查，確保施工按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并及時(shí)糾正可能的問(wèn)題（一般方法為設(shè)置專業(yè)質(zhì)量員全程對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)）。此外，記錄所有與質(zhì)量相關(guān)的信息，包括材料檢測(cè)報(bào)告、施工記錄和質(zhì)量檢查記錄，并建立質(zhì)量文檔檔案，以備將來(lái)的維護(hù)和管理。通過(guò)嚴(yán)格的材料采購(gòu)和質(zhì)量控制，可以減少系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，確保山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道系統(tǒng)在復(fù)雜的山區(qū)環(huán)境中能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[3]。這有助于提高系統(tǒng)的可靠性和可持續(xù)性，確保農(nóng)田的灌溉需求得到滿足。

2 施工技術(shù)和方法

2.1 施工組織與計(jì)劃

紅圈調(diào)蓄水池的總?cè)莘e為205.09萬(wàn)m3，引水管線全長(zhǎng)4.7km，采用2排DN1000鋼管，配套建筑物總計(jì)33座。調(diào)蓄水池超越管線的全長(zhǎng)為0.66km，配套建筑物總計(jì)4座。新建輸水管線的總長(zhǎng)為23.3km，管徑范圍從DN1600到DN700，配套建筑物總計(jì)141座。此外，還新建了12.51km的管護(hù)道路。新建配水管線共有10條（其中包括3條支線），總長(zhǎng)為38.95km，管徑范圍從DN400到DN800，配套建筑物總計(jì)341座。工程初設(shè)批復(fù)總投資為44273.13萬(wàn)元。工期為20個(gè)月，主體開(kāi)工日期為2022年4月20日，計(jì)劃在2023年10月30日之前完成。目前已經(jīng)完成了引水、輸水和配水管道的敷設(shè)，并且完成了16個(gè)分部工程驗(yàn)收和階段通水驗(yàn)收，具備了通水條件。

在山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中，施工組織與計(jì)劃起著關(guān)鍵作用。首先，需要制定合理的施工計(jì)劃，確定工程開(kāi)始和結(jié)束日期，并考慮季節(jié)性因素。制定詳細(xì)的工程時(shí)間表，確保對(duì)工程進(jìn)度有全面掌握。將工程分解為具體任務(wù)，并特別關(guān)注關(guān)鍵路徑任務(wù)，以避免延誤。合理分配人力、機(jī)械和材料資源，以滿足任務(wù)需求。通過(guò)有效的施工組織與計(jì)劃，能夠保證工程按時(shí)完成，并確保施工質(zhì)量的達(dá)到要求?？紤]山區(qū)情況，安排隊(duì)伍出行和住宿，保證連續(xù)施工。評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和障礙，制定應(yīng)對(duì)措施，備有應(yīng)急計(jì)劃。其次，安排人力和機(jī)械資源關(guān)鍵。招聘合格工人和技術(shù)人員，提供培訓(xùn)和指導(dǎo)。安排合理班次，確保連續(xù)高效工作。選擇適當(dāng)機(jī)械設(shè)備，定期檢查和維護(hù)，減少故障和停工可能性[4]。合理安排機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間，以最大程度地提高其利用率。

2.2 管道鋪設(shè)

山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中，管道鋪設(shè)是核心環(huán)節(jié)。選用適當(dāng)?shù)匿佋O(shè)方法至關(guān)重要，可根據(jù)地形和地貌條件選擇挖溝、橋梁或隧道等方式，確保管道安全穿越山區(qū)。地下鋪設(shè)常用且適合山區(qū)，需保證足夠深度以避免問(wèn)題。管道連接和密封技術(shù)也關(guān)鍵，采用合適的連接方法（如承插接、焊接、螺紋或法蘭連接）確保牢固密封。使用有效的密封技術(shù)，如橡膠密封圈或密封膠，定期檢查和維護(hù)連接點(diǎn)和閥門，更換老化或損壞的密封件。合理選擇鋪設(shè)方法，并采用高質(zhì)量的連接和密封技術(shù)，確保灌溉水管道系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，提高灌溉效率，促進(jìn)農(nóng)田生產(chǎn)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。

2.3 管道測(cè)試和調(diào)試

山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中，管道測(cè)試和調(diào)試是關(guān)鍵階段，確保管道系統(tǒng)的安全性和正常運(yùn)行。首先進(jìn)行壓力測(cè)試，逐漸增加水壓，確保管道能承受正常工作壓力且無(wú)破裂或泄漏。同時(shí)監(jiān)測(cè)泄漏情況，立即修復(fù)以避免資源浪費(fèi)和系統(tǒng)損壞。進(jìn)行承受性測(cè)試，模擬特殊山區(qū)情況，確保系統(tǒng)穩(wěn)定安全。完成壓力和泄漏測(cè)試后，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，檢查閥門、水泵、控制系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行情況。確保組件協(xié)調(diào)工作，水流暢通無(wú)堵塞。進(jìn)行正常運(yùn)行檢查，模擬實(shí)際操作，確保按需提供水源。定期檢查系統(tǒng)運(yùn)行狀況，監(jiān)測(cè)流速、水壓和水質(zhì)等參數(shù)。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或故障，及時(shí)排除，包括更換零部件、調(diào)整控制系統(tǒng)或修復(fù)泄漏。全面實(shí)施管道測(cè)試和調(diào)試確保灌溉水管道系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，滿足農(nóng)田灌溉需求，并保障可持續(xù)性。

3 自動(dòng)化與智能化應(yīng)用

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制系統(tǒng)在山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中扮演著重要的角色，以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，確保系統(tǒng)的高效運(yùn)行和及時(shí)故障排除。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制，需要安裝傳感器和監(jiān)控設(shè)備，這些傳感器可以監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)，如水流速度、水壓、水位、溫度和水質(zhì)等。這些傳感器分布在管道系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，以確保全面監(jiān)測(cè)管道系統(tǒng)的狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集設(shè)備負(fù)責(zé)收集傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心或操作站。這些設(shè)備需要具備穩(wěn)定的通信能力，以確保數(shù)據(jù)能夠及時(shí)傳送和處理。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心是遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制系統(tǒng)的核心，它能夠?qū)崟r(shí)接收、處理和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)，并提供操作員對(duì)管道系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。監(jiān)控中心通常配備監(jiān)控屏幕、數(shù)據(jù)記錄儀和報(bào)警系統(tǒng)，以確保運(yùn)營(yíng)人員能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行。操作員可以利用遠(yuǎn)程控制功能遠(yuǎn)程打開(kāi)或關(guān)閉閥門、調(diào)整水泵的運(yùn)行速度和方向，以滿足不同農(nóng)田的灌溉需求。此外，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還能夠記錄歷史數(shù)據(jù)，生成報(bào)告和警報(bào)，以提醒操作員注意潛在的故障或異常情況。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制系統(tǒng)，管道系統(tǒng)的運(yùn)行變得更加智能化和高效，有助于減少故障和資源浪費(fèi)，提高管道系統(tǒng)的可靠性，確保農(nóng)田得到及時(shí)而穩(wěn)定的灌溉，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長(zhǎng)和可持續(xù)發(fā)展[5]。

3.2 智能維護(hù)與故障診斷

智能維護(hù)與故障診斷是山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中不可或缺的環(huán)節(jié)，其目標(biāo)是提高系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)智能維護(hù)，首先需制定定期的檢查和保養(yǎng)計(jì)劃，包括對(duì)水泵、閥門、管道和傳感器等關(guān)鍵部件的檢查和維護(hù)。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，如腐蝕、磨損或松動(dòng)的部件，并采取必要的措施進(jìn)行修復(fù)或更換。此外，通過(guò)預(yù)留檢修孔定期清潔管道系統(tǒng)、排除污物和沉積物，并建立備件庫(kù)存，以減少停工時(shí)間，也是預(yù)防性維護(hù)的重要組成部分。智能維護(hù)還包括故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，其中數(shù)據(jù)分析是關(guān)鍵。通過(guò)分析遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，可以識(shí)別系統(tǒng)性能的異常和趨勢(shì)，以確定潛在的故障點(diǎn)和預(yù)測(cè)設(shè)備的維護(hù)需求。此外，故障檢測(cè)設(shè)備可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，一旦檢測(cè)到異常，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，以便及時(shí)采取行動(dòng)。智能診斷工具，如人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以進(jìn)一步提高故障診斷的準(zhǔn)確性，識(shí)別故障模式，并提供預(yù)測(cè)性維護(hù)建議，以降低停工時(shí)間和維修成本。通過(guò)智能維護(hù)和故障診斷的全面實(shí)施，管道系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得以提高，設(shè)備的使用壽命延長(zhǎng)。這有助于減少故障風(fēng)險(xiǎn)，確保管道系統(tǒng)能夠穩(wěn)定供水，滿足農(nóng)田的灌溉需求，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性和效率提升。

4 注重環(huán)境保護(hù)與社會(huì)影響

環(huán)境保護(hù)與社會(huì)影響在山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程中至關(guān)重要，旨在減少工程對(duì)自然環(huán)境和社區(qū)的不利影響，并建立共贏機(jī)制，使當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)從工程中受益。首先，施工過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)措施至關(guān)重要。這包括對(duì)生態(tài)敏感區(qū)域的保護(hù)，如自然保護(hù)區(qū)和水源地，以避免對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)造成損害。水資源管理也是一項(xiàng)重要工作，要確保水資源的合理使用和節(jié)約，并制定水資源管理計(jì)劃，監(jiān)測(cè)水質(zhì)和水量，采取必要的水質(zhì)保護(hù)措施。廢物處理和排放控制是另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要確保施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢物得到妥善處理，同時(shí)控制廢氣和廢水的排放，遵守相關(guān)的環(huán)境法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。其次，社區(qū)參與和共贏機(jī)制的建立對(duì)于工程的成功也至關(guān)重要。積極與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)進(jìn)行溝通和咨詢，聽(tīng)取他們的意見(jiàn)和建議，并建立社區(qū)參與機(jī)制，確保社區(qū)居民能夠參與工程決策和監(jiān)督過(guò)程。制定社區(qū)受益計(jì)劃，明確工程對(duì)社區(qū)的潛在益處，并在工程實(shí)施過(guò)程中積極履行社區(qū)受益計(jì)劃，以確保社區(qū)能夠分享工程成果。建立緊急響應(yīng)機(jī)制，用于處理可能出現(xiàn)的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，也是必不可少的[6-8]。通過(guò)這些措施，工程可以在減少不利影響的同時(shí)，與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)建立良好的合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)共贏的目標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，山區(qū)農(nóng)田灌溉水管道工程的成功需要綜合考慮多個(gè)因素，從地勘和設(shè)計(jì)到施工組織，再到管道鋪設(shè)和智能維護(hù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。通過(guò)采取合適的方法和策略，可以提高施工效率，降低風(fēng)險(xiǎn)，確保工程的可持續(xù)發(fā)展，為山區(qū)農(nóng)田提供穩(wěn)定可靠的灌溉水源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的繁榮和可持續(xù)發(fā)展。