汤 慧，赵岩松，伊佳倩

(1.大连市水利建筑设计院，辽宁 大连 116000；2.大连市水利规划设计院，辽宁 大连 116000)

低压管灌系统在小型灌溉工程中的应用

汤 慧1，赵岩松2，伊佳倩2

(1.大连市水利建筑设计院，辽宁 大连 116000；2.大连市水利规划设计院，辽宁 大连 116000)

我国是一个水资源十分短缺的国家，同时也是一个农业灌溉大国。近几十年来，随着工、农业发展要求，渠道系统输水逐渐不能满足节水、少占耕地和低成本投入等社会的需要。20世纪50年代，我国开始出现管道输水灌溉(简称“管灌”)技术，其中，低压管道输水灌溉与渠道灌溉系统相比具有明显的优势。文章结合某海岛村镇小型灌溉工程中低压管灌系统的应用，充分证实了该项技术适用性强，灌溉成本低，节省土地，便于交通和机耕等特点。

低压管道输水；节水灌溉；小型灌溉工程

20世纪以前，我国农田灌溉广泛采用渠道来输水和配水，但随着工、农业的发展要求，灌溉渠道系统的弊端逐渐显露，主要有以下3个方面：

1)渠道的渗漏导致灌溉成本增加。

2)易造成渠堤滑塌、决口等安全事故。

3)现有土地资源紧缺，无法充分利用田间地块、占地多等。

20世纪20年代，美国在图尔洛克灌区应用地面闸管系统和地下暗管系统代替地面明渠系统，50年代，我国开始出现管道输水灌溉，80年代后经济技术条件提高，该项技术迅速发展了起来。

据不完全统计，截止2002年底，全国管道输水灌溉面积就已达到533.3万 hm2，并取得了明显的节水效果。管道输水灌溉(简称“管灌”)系统中，其工作压力不超过0.2～0.4MPa的一般称为低压管灌系统，管内为有压流，根据出水口安装的灌水器不同，可进行地面灌溉、滴灌或渗灌等。

1 低压管灌系统组成及应用特性

主要包括2个方面：

1.1 低压管灌系统的组成

低压管灌系统由水源(井、渠、河、塘坝、水库等)、首部枢纽(提水、动力、有关设备)、输配水管网系统(管道、管件)、给水装置(灌水器)、保护设施(安全阀、排气阀)、田间灌水设施(输水沟、移动软管)等5个部分组成[1]。如图1所示。

图1 低压管灌系统组成示意图

1.2 低压管灌系统的应用特性

低压管灌系统主要应用于井灌区或输水系统层次少(一级或二级)的小型灌溉工程中。

低压管灌系统与灌溉渠道系统相比，有以下4个方面的优点：

1)节水，有效地减少了输水过程中的渗漏和蒸发损失，提高了灌溉水利用系数。

2)土地充分利用，输配水管网系统埋在地下，一般可以少占7%～13%耕地，便于交通和机械耕作。

3)省时省力，流速大，输水快，使用方便，便于管理控制。

4)降低灌溉成本，增产增收，并在一定程度上避免了渠堤安全事故和盐渍化、冷浸田等问题的发生。

2 低压管灌系统在小型灌溉工程中的应用

某海岛村镇规划灌溉面积约13.33hm2，种植苗木，分析该工程项目区内水土资源短缺，综合考虑工程经济效益，采用低压管灌输水灌溉技术。水源为灌溉区维修改建方塘，水泵从方塘提水一级加压后，通过308.8m长的PVC-U输水干管送至灌区，最末级支管线控制灌区各个轮灌组的供水。支管上每隔100m设给水栓，采用移动软管给苗木灌水。平面布置如图2所示。

图2管网系统平面布置图

2.1 灌水定额

灌水定额计算公式为：

m=1000γsh(β1-β2)=56.03m3/666.7m2

(1)

式中：m为灌水定额，m3/hm2；γs为计划湿润层土壤干容重；h为土壤计划湿润层深度；β1为适宜土壤含水率上限(占干土重量的百分比)；β2为适宜土壤含水率下限(占干土重量的百分比)。

2.2 灌水周期

灌水周期计算公式为：

T=m/Ed

(2)

式中：T为灌水周期，d；m为灌水定额；Ed为土壤水分最大消耗速度。

苗木最大需水量集中在生长期阶段，根据灌溉总亩数，采用轮灌方式灌溉，水泵每天工作12h，15d灌完全部面积。根据根系的持水层深度及日最大耗水量，设计3d灌完1#轮灌组，12d灌完2#～4#轮灌组，每个轮灌组灌水4d。

2.3 灌溉设计流量

灌溉设计流量计算公式为：

(3)

式中：Q0为灌溉系统设计流量，m3/h；A为灌溉面积，666.7m2；η为灌溉水利用系数；t为每天工作时间。

2.4 系统设计水头

系统设计水头计算公式为：

H=Zd-Zs+hs+∑hf+∑hj

(41)

式中：H为系统设计水头，m；Zd为最不利地面高程，m；Zs为供水地面高程，m；hs为预留水头，m；∑hf为由水泵吸水管至最末级管道的沿程水头损失，m；∑hj为由水泵吸水管至最末级管道的局部水头损失，m。

各管段流速值介于1.00～1.91m/s，不小于管道不淤流速(一般取0.5m/s)，不大于最大允许流速(通常限制在2.5～3.0m/s)。输水干、支管线均采用PVC-U管材，管径为dn160～dn75不等，工作压力为0.4MPa。管线接口方式采用扩口加密封圈承插连接。本工程总投资为75.88万元。

3 结 语

我国是一个水资源十分短缺的国家，同时也是一个农业灌溉大国，据统计我国年农业用水量4000亿 m3，占全国总用水量73.4%，现阶段中等干旱年份农业用水每年缺水量约300亿 m3，这说明节水灌溉在我国不但潜力巨大，也是势在必行的。

低压管灌技术是目前农业节水灌溉的一项重要技术，从本文某海岛村镇低压管灌技术的应用可以看出，它具有适用性强，投资省，占地少，管道工作压力较低等优点，在小型农田灌溉工程的建设中做出了突出的贡献。

低压管灌技术是先进的节水灌溉技术，也是发展节水农业的重要组成部分，在我国乃至世界上具有广阔的发展前景和应用价值，我们应在不断的工程运用中总结经验、分析研究，为我国的发展节水农业与基本实现农业现代化做出更大的贡献。

[1]郭元裕.农田水利学[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

1007-7596(2014)01-0194-02

2013-12-03

汤慧(1986-)，女，吉林长春人，助理工程师；赵岩松(1981-)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师；伊佳倩(1980-)，女，黑龙江佳木斯人，工程师。

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