低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用探析

时间：2024-05-30

贾鹏伟

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州 730030）

水利工程是保障农业高效发展的基础，只有在不断提升工程运行效率和质量的前提下，才能突破农业发展中的困境，达到增产增收的效果。农业灌溉是农业生产中的主要工作内容，灌溉效果会对作物的生长产生影响，应提高重视程度，提升农业生产效益。在传统生产模式下，由于水资源分布不均和资源浪费等问题严重，阻碍了农业的可持续发展。灌溉方式不够合理，容易造成严重的渗漏或者蒸发问题，水资源利用率难以达到相关标准要求。应采用低压管道灌溉的方式改善当前灌溉模式，真正体现节约化生产的理念，提升农业生产经济效益。因此，要掌握低压管道灌溉的特点，结合当前灌溉要求加以融合应用，体现小型农田水利工程的社会价值。

1 工程概况

青海省引大济湟西干渠工程的主要任务是供水和灌溉，属Ⅲ等中型水利工程，控制灌溉面积 2 万hm2，其中农田灌溉面积 1.67 万 hm2，林地灌溉面积 0.33 万 hm2。

西干渠工程16#分支渠标段，渠首位于西干渠18#隧洞进口位置，全长14.09 km，设计流量0.25 m3/s，加大流量 0.33 m3/s，由 2 条倒虹吸、管道、陡坡及退水建筑物组成。其中，PVC-M（压力0.63 MPa，外管径 710 mm）管道长 12 863.44 m；倒虹吸 2 座，长 628.18 m；退水 1 座，长 596.56 m；检查池兼分水井共44 座，节制闸阀井共9 座。

2 农田灌溉低压管道常用管材

2.1 PVC-M 管

聚氯乙烯已经成为世界上最通用的热塑性塑料之一，抗冲型聚氯乙烯（简称PVC-M）是兼具高强度和高韧性的新型材料。抗冲改性剂的加入增加了材料的延展性，并同时保持了材料原有的强度。改性剂在PVC 母体内的作用如同橡胶颗粒，使得材料有优良的韧性，提高了管材抵抗点载荷的能力，抗冲击性能显著提高，能更好有效地抵抗点载荷和地基不均匀沉降。PVC-M 管具有较低的设计系数，从而节省了材料，降低了成本，管壁的变薄使其质量更轻，便于安装、运输和维修。另外，PVC-M 管也具有输水能力强的特点。

2.2 PE 管

一是PE 管材在市场上很常见，流通广泛，经济合理划算。首先，PE 管具有内壁光滑、不易结垢的优点，相比较而言，钢材的表面绝对粗糙比值是PE 管的20 倍。其次，类比相同管径、相同长度、相同压力下的钢管，PE 管的市场流通能力比钢管高出3 成左右，经济优势明显；更重要的是，PE 管的物理性能使得其使用率进一步提高，中密度聚乙烯性能既保持了高密度聚乙烯的刚性、强度，又保持了良好的柔性、耐蠕变性，其热熔连接性能也使得塑料管的安装更加便捷。另外，在工程造价方面，PE 管因其比金属管道具有投资小的优势，为施工材料的选择提供了更多的可能性。

二是PE 管材能够耐受腐蚀，长久使用，减轻了维修和更换的成本。由于我国沿海地区地下水位偏高，且土地潮湿度大，因此使用无缝钢管时需要耐腐蚀材料做外侧包装，防止钢管受潮被腐蚀，其保质期一般只有30 多年；而PE 管材能抗各种化学物质的腐蚀，无须做防腐处理。PE 管的使用寿命可达50 年之久，并且不会促进藻类、细菌或真菌生长。PE 管还具有一定程度高温和低温的耐受能力，具有良好的抗应力开裂性，耐环境应力开裂性极为优秀。

三是PE 管材在管道连接时方便快捷，利于施工，并且不拘泥于具体方式。由于PE 管道管身轻巧，搬运简单，容易焊接且焊接口少，在长管线施工可采用盘管敷设PE 管沟，其施工条件与难度远低于钢管沟，并且在施工条件受限时，电熔接头处理连接也更加快捷高效。PE 管材的这种电熔焊接保证了接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化，具有良好的密封性。最主要的是，电熔焊接接口的抗拉强度与爆破强度均高于管材本体，可有效反抗内压力产生的环向应力、轴向应力。PE 管材良好的密封性能避免类似橡胶圈类接应或各类机械接头产生的接应扭曲，杜绝了管道泄露的危险。PE管材还可在不停水停气的情况下进行维修和安装，方便管理。另外，因PE 管材在水下可采用管沉入式的铺设方法，大大降低了工程施工的难度和费用。

3 低压管道灌溉在小型农田水利工程中的特点

3.1 提高水资源利用率

低压管道通常是在地下设置相应的管道来输送水资源，做好有效的防渗防漏处理，不仅能够解决渗漏问题，而且避免过度蒸发造成的损失。在土层状况良好的情况下，低压管道的应用效果更好，在今后发展中也应逐步探索复杂区域中的应用方法，解决农业灌溉中的水资源浪费状况[1]。特别是在水资源分布不均的地区，可以达到定时定量灌溉的要求，使农作物在合适的时间得到必要的水分，提高产量和质量。

3.2 操作便捷

由于低压管道铺设在地下，因此节约了大量的地上空间，能够为生产作业提供便捷。尤其是在机械化生产体系下，大型农机在实践中得到广泛应用，能够为机械化作业创造良好的条件，防止机械行走过程中对管道造成破坏[2]。传统灌溉模式采用大水漫灌的方式，不仅灌溉效率低下，而且在实践操作中也会遇到各种困难，应采用低压管道加以优化，增强其适用性。

3.3 成本投入低

采用低压管道的方式可以有效降低成本投入，这也是在农田灌溉中的主要优势。根据实际情况设置低压管道，可以使丰富的水资源快速输送到缺水地区，满足农业生产中的灌溉要求。与传统灌溉方式相比，同样的灌溉面积在灌溉范围方面有所提升，自然能够降低成本，改善农业生产的综合效益。

4 低压管道灌溉在小型农田水利工程中的应用措施

4.1 明确基本原则

首先，应遵循“因地制宜”的原则。在低压管道建设和使用中应提前做好勘察工作，了解本地区的实际灌溉需求和水资源分布状况，选择切实可行的方案，以便解决实践中存在的问题。在借鉴其他地区灌溉经验的同时，还应了解不同季节的灌溉水量和频次，防止出现盲目性的问题[3]。其次，应遵循“科学合理”的原则。由于农村地区的基础设施较为落后，在应用低压管道的过程中应优化整体结构布局，从生产质量、效率和成本等要素考量，创造良好效益。特别是要关注管道的节水功能，达到提质增效的要求。最后，应遵循自然规律。除了要明确作物类型和生长特点外，还要结合当地的地形地貌和地质状况等铺设低压管道，确保水流的良好状态。

4.2 合理选择管材

低压管道的管材是决定应用效果的主要因素，特别是当前市场中多种材料的出现使得低压管道性能得到改善，在选择时应了解工程的整体建设要求，防止材料不合理而影响灌溉生产。针对各类材料的强度和抗形变能力等实施检测，选择性价比较高的管材，了解生产厂家的资质情况，从源头上改善管道的运行状况。低压管道要长期承担输水任务，还应对防水性能实施检测，特别是在连接位置要采用合理的防水涂料加以强化，防止在使用中造成漏水。聚乙烯软管是一种常用的管道类型，能够满足灵活调整的目的，同时密封效果更好。

4.3 优化管网布局

全面调整和优化管网布局能够提升整体输水效率，解决水资源分布不均的问题，减轻农民的灌溉压力。在施工过程中要深入研究图纸，了解图纸中的比例和尺寸要求，防止线路重复交叉。要明确井水的地理位置和分布特征，分析每一个管道的覆盖范围及其整体面积情况，结合当地自然环境优化线路，防止低压管道过长而造成成本增加的情况。为了减小输水过程中的动力能耗，还应充分发挥地形优势，尽可能采取自我疏导的形式，达到节能降耗的要求，同时也能够有效控制管道的用量[4]。对于管道的走向进行针对性设计，尽可能避免在铺设中出现严重的弯曲情况，支管的间距通常不能超过75 m。

4.4 健全灌溉制度

完善的管理制度是提高低压管道应用成效的关键，在灌溉工作中应综合考虑作物生长期、土壤条件和气候状况等，真正提高农作物的产量。根据不同作物的生长期特点，确定合理的灌溉量和周期等，尤其是要明确突发情况下的灌溉要求，及时应对设备损坏等情况[5]。在幼苗期和生长期适当缩小灌溉周期，保障作物生长所需的水分充足。严格遵循灌溉计划开展灌溉工作，同时要注重观察作物的生长状况，以便调整灌溉计划。

4.5 规范操作过程

低压管道施工具有较强的专业性，应确保操作过程的规范性，保障工程项目能够顺利实施。在控制整体布局的前提下，要明确给水栓的间距值，使其达到相关标准要求。对河道的水位进行全面调查，了解不同时期的水位变化情况，以此为依据确定水闸的开度[6]。完成灌溉工作后要及时清理其中的积水，防止在低温环境下造成结冰的情况。

5 管道系统运行管理中注意事项

管理工作水平的高低影响低压管道灌溉技术的实际应用效果。因此，现就具体情况，从以下3 个方面采取措施，不断加强水利灌溉管道系统管理工作。

5.1 专人管理

根据水利工程的工期和工程量，对工程量小的低压管道系统要安排熟悉管理和善于管理的专职人员进行管理；对工程量大的低压管道系统，还要专门设立的管理部门，明确责任分工，落实管理责任制。

5.2 制定管理制度

通过制定具有针对性的管理制度，能够提高水利灌溉系统的运行效率。管理制度一般由工程内部制定，管理制度要包含系统的运行管理制度、灌溉的用水管理制度、灌溉设施的检测维护管理制度等。

5.3 对设备进行定期检查和修护

要定期对管道系统进行检查和维护，建立灌溉设备常态化预防、检查维护、反馈机制。通过预防发现和排除问题，比如为水井修建井台或井房等；定期检查和维护给水栓、水泵等组件等。

6 加强水利工程灌溉管理的建议

6.1 提高思想认识

随着现代农业的大力发展，水资源变得越来越稀缺，农田水利工程节水灌溉应运而生。但要提高人们的节水观念，加强节水思想认识，转变传统用水习惯，还需不断采取相应的措施，加强相关管理工作。具体来说，一是发挥农田水利管理人员的榜样作用，积极引导示范广大人民群众节约用水；二是大力宣传倡导节约用水理念，科学合理地使用水资源；三是不断建立健全节水灌溉管理制度和节水灌溉运行体系；四是顺应生态，因地制宜，依托先进节水技术对水资源科学合理配置。

6.2 更新灌溉设备

农业水利工程建设单位要把基础设施的建设作为当前工作的重点任务，并对已建成和投入使用的灌溉设备定期进行检查与维护，对存在问题的设备及时维修保养，使得节水灌溉工程得以顺利运行。另外，为了提高灌溉效率与节水效果，需引进更加先进的灌溉设备，实现灌溉设备的更新换代升级。

6.3 加大资金投入

为了确保和实现节水灌溉的效益最优化，地方政府必须在农田水利节水灌溉工程建设中予以相应的财力保障与政策支持。首先，政府在社会层面要宣传和引导节水灌溉的重要性，通过减免灌溉用水电费、聘请相关专家普及讲解节水灌溉的重要性、对应用节水灌溉的人员进行资金奖励等，多措并举，促进整个农业生产行业形成节水灌溉的普遍意识与共识。其次，政府需要在指导农业灌溉上下功夫，通过聘请农业灌溉行业内的专家，指导和督促农户农业生产劳动，根据实际情况，实现用水量精准合理的分配。最后，政府在农业灌溉中要不断加大投资购买节水设备，大力引进和推广节水灌溉技术，提高节水灌溉效益。