杨周伟，张峰，李萍

（1.东平县水利建筑安装公司，山东东平271500；2.沂水县水利局，山东沂水276400；3.东明县水务局，山东东明274500）

东平县自压管道节水灌溉工程模式探讨

杨周伟1，张峰2，李萍3

（1.东平县水利建筑安装公司，山东东平271500；2.沂水县水利局，山东沂水276400；3.东明县水务局，山东东明274500）

针对东平县灌区水利工程现状，总结了灌区灌溉中存在的问题，提出了自压管道节水灌溉的工程模式，并分析了该模式特点及规划设计、运行管护中的关键技术，通过2010—2016年小农水重点县项目的工程应用，实现了省地、省水、节能、增产的目的。

东平县；节水灌溉；自压；管道灌溉；工程模式

东平县现有中小型灌区51处，有效灌溉面积4万hm2，其中设计流量1.0 m3/s以上渠道646.4 km，设计流量1.0 m3/s以下渠道969.5 km，渠道配套建筑物3 574座。由于中、小型灌区多建于上世纪60年代，灌区渠道建设标准低、防渗率低，渠系配套不完善、覆盖率低。渠系年久失修，坍塌、老化、淤积等现象严重，导致灌溉水利用率低，水资源得不到充分利用，有效灌溉面积逐年下降。在用水高峰时，灌区上游用水下游旱的现象年年存在，水事纠纷经常发生，灌溉供水很不安全。

自2010—2016年小农水重点县项目实施以来，东平县开展了渠道输水管道化，充分利用地形自然落差，大力推广自压管道节水灌溉工程模式，真正实现灌区的节水灌溉。

1　自压管道节水灌溉模式及特点

自压管道输水灌溉工程一般适用于山地丘陵等地形起伏较大的灌区。管道输水较渠道输水多采用地埋方式，减少耕地占用；减少了输水过程中的渗漏与蒸发损失，提高了输水效率；缩短灌溉周期，改善田间灌溉条件，能够及时有效地满足作物生长期需水要求。

自压管道节水灌溉系统包括水源、首部枢纽（拦污栅、闸门、量水设备、输水渠或管、沉沙池和减压池等）、输水管网系统、田间灌溉系统。它的基本特点：①控制灌溉面积大，供水流量大；②地面坡降大，自压水头变化大；③地形复杂，管网规划布局难度大。

1.1田间灌溉形式的选择

自压管道灌溉遵循高水高用、低水低用的原则，突出特点就是充分利用自然高差，形成压力管道系统，不需要消耗能量就可与沟（畦）灌、喷、滴灌等田间节水灌溉设施相配套。对于水源与农田高差小于15 m的区域多采用沟（畦）灌溉模式，灌溉的作物主要是大田粮食和果树、蔬菜、花卉、苗圃等经济作物；对于丘陵及山区，随着地块高程降低，水头压力升高，依次可采用自压滴灌、自压微喷、自压喷灌等节水灌溉措施。落差大于30 m的区域可考虑自压喷灌工程，喷灌作物主要为大田作物和露地蔬菜、苗圃等经济作物；落差在15～20 m的区域可采用自压滴灌工程，滴灌的作物主要是果树及露地蔬菜、花卉、苗圃等经济作物，也可考虑用于大田滴灌；落差在20～30 m之间的区域可采取自压微喷，微喷灌的作物主要是果树、蔬菜、花卉、苗圃等经济作物。

1.2管网规划布局

山地丘陵区自压管道节水灌溉工程管网系统的规划布置不同于平原灌区，具有其特殊性。对于山地丘陵灌区，要充分利用地形高差，力求管道总长度短、管线平直，减少折点和起伏。干管应垂直等高线布置，保证支管供水压力；支管平行等高线布置，保证各出水口压力的一致性和稳定性。管道间距根据地形、地块确定，距离不等。由于山丘区地形起伏较大，地块大多不平整，一般出水口只向一个方向灌水，田间出水口间距50 m左右。

1.3管网水力计算

设计流量是初选管径的依据，其值为灌水高峰期所需流量。灌溉系统设计流量与灌区内作物组成、种植比例、灌水定额、灌溉水利用系数、作物田间最大日耗水量、日灌水时数等参数有关，这些资料有的可根据当地灌溉试验资料确定，有的根据灌溉系统的规划情况来确定，但必须满足节水灌溉技术规范要求。一般干、分干管采用续灌，支管采用轮灌，一个出水口设计流量在30 m3/h左右，每条支管最多同时开启两个出水口。

自压管道输水灌溉系统根据设计流量、管网入口压力，选择适宜的流速计算确定管径，管道沿程和局部水损按规范要求计算，然后计算各节点压力，并在实测的纵断面上绘制管道中心线及工作压力线，实现对管网压力的校核。

1.4附属构筑物设计

丘陵区自压管道输水灌溉设计中，进水池、调压池水位的确定是设计中的一个重要环节。如水位或位置高程定得过低，则不能满足较高田块灌溉水压的要求；确定得过高，则增加了管道的工作压力和工程投资，还给运行管理带来不便，降低了系统的安全可靠性。通常采用的方法是从灌区内距进水池或调压池较远，地面较高的田块开始，由末级管道向取水口逐级推算。

丘陵区自压管道节水灌溉系统的特点是管网压力分布复杂，具有不均匀性和不稳定性。当管道的压力超过管材的承压能力时，为保证管网系统的安全运行，规划设计时要通过改变管径、设节制闸、调压池或调整管道坡降等措施来消除部分压力，使管网系统的压力均衡，保证灌溉系统出水量均匀。

因泥沙淤积及进水口水流掺气等问题的存在，进水口需设沉沙池；管道系统中需设排泥阀、排气阀等防护装置；由于单个出水口流量大，在水压和流速不稳定的出水口处应设防冲措施。

2　运行管理

自压管道节水灌溉系统的运行管护非常关键。灌溉前，将计划灌溉的轮灌组的闸门、出水口等打开，然后缓慢打开干管进水闸；灌溉结束后，先将干管进水闸关闭，打开泄水阀将管道内存水放空后关闭出水口。灌溉过程中严禁突然关闭干管闸门，防止管内的静水压力超过管道运行压力而产生破坏。

管道的压力通常受静水压力控制，防止产生水击压力对于自压管灌系统是非常重要的，其操作注意事项：操作运行时缓慢启闭阀门，延长阀门启闭时间，从而避免产生直接水击，并可降低间接水击压力；由于水击压力与管内流速成正比，因此在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围；由于水击压力与管道长度成正比，因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀，以缩短管道长度，消减水击压力。

3　应用效果及推广前景

山丘区自压管道节水灌溉充分利用地形落差，降低了运行管理成本；经初步测算管道灌溉水利用系数0.9，田间水利用系数0.9，灌溉水利用系数达到0.8，大大节省有限的水资源。自压管道节水灌溉真正实现输水快、省地、省水、节能、增产等目标。

山丘灌区发展自压管道节水灌溉模式是建设节水型农业、节约型社会的重要技术措施之一，具有广阔的推广应用前景。东平县现有渠道灌溉面积2.4万hm2，如果全面实施自压管道节水灌溉技术，不仅能有效缓解区域水资源供需矛盾，灌溉保证率进一步提高，而且促进产业结构进一步调整优化，增加高效作物种植面积，为灌区向高产、优质、高效农业发展提供可靠保障。

［1］郑淑荣等，阳武河灌区自压管道输水灌溉工程设计经验［J］.山西水利科技，2002，05.

［2］郎新珠，高佩玲，刘现伟.山东省节水灌溉动态变化研究［J］.节水灌溉，2010，01：61－63.

（责任编辑迟明春）

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1009-6159（2016）-09-0020-02

2016-05-20

杨周伟（1971—），男，工程师