浅谈低压管灌在农业综合开发中的应用

岳 雯  王艳丽 

徐州市农业资源开发规划设计室  221006

摘  要：本文阐述了在徐州市水资源紧缺特别是农业灌溉水源面临的紧张形势下，推行节水灌溉的必要性及必然趋势。依据在推行的多种节水灌溉技术上，对投资少、效益突出、深受农民欢迎的低压管道灌溉技术，从规划设计、具体设备造型到工程实施作了系统的介绍，对适用范围、选用条件做了详实的总结，对推行低压管道灌溉技术有一定的借鉴作用。

关键词：低压管灌 农业开发  应用

徐州市地处中纬度地区，位于沂沭泗流域的下游，属于暖温带半湿润季风气候区，光照充足，冷暖变化明显，年平均气温14.2c。多年平均降雨量为825.5mm，年最高为1360mm，最低仅259.3mm，且时间和空间上分布不均匀。我市地表水多年平均可利用量为20.30亿m³，地下水为20.25亿m³，扣除多年平均河川径流量与多年平均地下水补给量之间的重复量后，我市多年平均水资源总量约为35.63亿m³，人均拥有水资源量为394 m³，低于江苏省平均470 m³/人的水平，仅为全国2190m³/人的17.8%，徐州是我国40个严重缺水的城市之一。

随着工农业生产的发展，特别是改革开放以来城市生产生活用水和乡、镇现代化建设速度日新月异，城镇人口成倍增长，生活水平日益改善提高，工业和城市用水量激剧增加，形成了农业用水量所占比重逐年降低的严峻形势，农业用水供需矛盾日益突出，干旱缺水成为制约我市农业发展的主要因素之一。解决水资源缺乏的矛盾无非是走开源、节流两条路，徐州市在开源上从南水北调到中水利用，在增加总的水资源量上取得了成效，但要改变农业用水量不足，则必须从改变灌溉方式上入手，目前农业灌溉上的现状是：一方面农业缺水，另一方面用水浪费的现象又普遍存在，因此推广科学合理的节水灌溉，解决水资源不足已是农田基本建设的首要任务，为了适应这一形势的需要，我市农业综合开发多年来逐步加大节水技术推广的力度，项目区推广多种节水新技术，包括渠道防渗技术，低压管灌技术，喷灌技术，微灌技术及非工程措施的应用，形成了以节水农业为中心的农业综合开发新格局，现就节水新技术之一 ―― 低压管灌技术在我市农业综合开发的实践应用介绍如下：

1 管道系统布置的基本原则:

1、管道系统布置应做到灌溉与排水、道路、林网、供电等系统的紧密结合，统筹安排，并充分利用原有水利和其他工程措施。

2、根据当地自然状况、水源、交通、能源、材料供应条件、经济技术及劳力等情况，因地制宜选择管灌设备及材料。

3、管网布局力求优化，实现在管线长度短、控制面积大并做到管线平顺减少拐弯、起伏等现象，达到投资少，效益高的目的。

4、支管（田间末级地埋管道）走向应与作物种植走向和地形坡度相适应。

5、根据现行生产管理体制，确定出水口分布，使之适应用户管理，有利于轮灌，达到节水、节能的目的。

2 低压管灌的组成与布置：

2.1系统组成：

低压管道输水系统一般由以下几个部分组成：

1、水源：主要是机井或河、湖、库、塘等清水水源。

2、首部取水工程：主要是泵房、水泵、动力机及其配电设施。

3、输配水管道：一般设有Ⅰ级―Ⅱ级固定输水主、支管道，并由支管道上设置竖管通向地面的出水口。

4、给水装置：出水口的给水装置一般采用消防用给水栓。

5、安全保护装置：常在管道的首端或特殊部位设置排气阀或调压阀。

2.2管网的布置

现水源以机井为例，根据井的位置、控制范围、地面坡度、田块形状、作物种植方向等条件，一般布设主要有以下几种形式：
    1、水源（机井）位于田块的一侧，常采用“―”字形、“T”字形、“L”字形三种形式。这三种形式适合单井出水量在20～40m³/h，控制灌溉面积50～100亩(旱作物)，田块的长宽比不大于3的地块。

2、水源位于田块中心
　　常采用“H”形，亦可采用环形。这两种形式适用于单井出水量40～60m³/h，控制面积100～150亩，田块的长宽比≤2的地块。当长宽比＞2时，宜采用长“一”字形布置。
　　3、水源位于田块一侧，但控制面积较大成近似方形地块，作物种植方向与灌水方向不同时，可布置成梳齿形(或环状网)、鱼骨形(或环状网)两种形式。适用于单井出水量60～100m³/h，控制面积150～300亩，田块的长宽比约等于1的情况。

3 管道输水灌溉的设计流量

管道输水灌溉设计流量是指灌水时期管道所需通过的最大流量，它是由水源条件、作物灌溉制度、管道工作制度、灌溉面积、作物种植结构等因素综合考虑确定，它是管网布置、管径选择、管材强度复合、管道水力计算等主要依据。

4 管网优化设计与管径的选择

管网的优化设计主要是优化管网布置与各级管道管径的选择（包括各级管道的布置、走向、间距、条数、长度、分水口个数及田间分布与各级管道的管径作为优化分析的决策因素）。各级管道、管径的多种组合中，从中可筛选出一种最优管径的组合，使之实现效率最高总投资最低的效果。

优化设计师分析社会投入及产出大小的一种手段可以采用不同的经济指标作为优化分析的目标，如在费用一定的情况下，效益最大或在经济效益一定的前提下，投资最小，经济效益与费用比最大。

5 设备及材料

1、主要设备。包括水泵、电动机，根据灌溉控制规模一般配备2台套，以提高灌溉保证率，自动化监控变频系统一套。
　　2、管材与管件。是系统输配水管网重要组成部分，根据低压管灌特点，要求管材与管件须承受一定的内水压力（一般选用０.６MPa），又耐腐蚀抗老化性能好、价格低廉、施工安装简便的管材。目前低压管道系统中的管材、管件普遍选用聚氯乙烯(UPVC)材料，其耐压性能高，且价格也较合理适中。主要管件有：接头、三通、弯头、堵头、给水栓等。

3、费用测算。

根据我市2011年新沂市土地治理项目区实施情况，以低压管道灌溉300亩，管道、配件及配套的水泵相关费用约10.2万元，土方约0.5万元，安装费、管理费用及税金合计2.2万元，总计投入资金12.9万元，亩均投资为430元，作为一种节水、节能、节地的灌溉方式是比较理想的。
6 作用与效果
　　低压管灌是介于管灌输水和地面灌溉之间的一种输水灌溉技术。其输水方式是采用耐压较低的管道，将低压力水从水源输送到田头，然后进行地面灌溉的技术。发展低压管道灌溉不仅具有明显的经济效益，且对保护农田生态环境十分有益，其产生的社会效益也是十分显著的。
　　1、节水节地。低压管灌集合了管道灌溉的全部优点，一方面由于输水损失少，从而大大提高了灌溉水利用系数，同土渠相比，灌溉水利用系数一般可提高30%以上，按平均年灌溉定额680m³/亩计，则年亩节水量达到200方以上；另一方面由于改明渠为暗灌，不仅节约了耕地且减少了明渠交叉建筑物的配套，经测算同其他明渠相比，一般可提高耕地利用率5～8%，降低交叉建筑物配套成本30%以上。
　　2、节能高效。低压管灌最大特点是采用低压输水(系统最大工作压力一般不超过0.2MPa)与喷微灌相比压力水头大大降低，因而节能可在50%以上。此外，由于水流速度快，灌水效率高，也进一步缩短了灌水周期。
　　3、适应性强。受气候、地形、作物分区、灌水时间等因素干扰少，且同喷灌、滴灌相比，单位面积投资较低、使用技术简单，便于管理，运行费用少，易于推广。
　　4、利于保护生态环境。由于低压管灌输水管道全部埋于地下，不存在明渠硬质化后有益生物被分隔和难以愈越而造成的死伤现象。
 7 结论与建议
　　综上所述，由于低压管灌经济实用，加之产业结构的不断调整，随着经济类作物的面积不断增加，其在农业综合开发项目区推广的面积比例逐年增大，给农民带来了不少经济效益，因而在今后的农业综合开发工程实施的道路上，低压管灌必因其优越性将继续发挥在基础设施建设中起到的示范作用而得到推广。但从该灌溉技术本身特点看，低压管灌技术也存在一定的局限性，这主要表现在：一是与衬砌渠道相比，控制灌溉面积比较小，能耗相对较高(一般高出10～20%)；二是低压管灌是集机电系统、控制系统和输配水系统于一体的综合性技术，其机电安装、管道铺设技术要求较高；三是受管道流量限制，必须实行轮灌，配水灌溉管理要求较高。为此在适用范围上建议。
　　1、区域范围 应更多地应用于井灌区和砂土地区小型提水灌区，控制灌溉面积在200～300亩左右为宜。
　　2、使用对象优先用于农业示范园区，尤其适用蔬菜设施大棚以及经济作物育苗基地等。
　　3、必须明确专人管护，做到统一调配用水。

作者简介：王艳丽，女，1978年1月生， 大学本科毕业，现在徐州市农业资源开发规划设计室工作，工程师，邮箱： xzacdwyl@163.com