低压管道输水灌溉技术在我国渠灌区的应用研究

　　摘要：随着经济的发展、科学技术的进步，农业现代化成为时代的发展趋势。但是农业作为用水大户，如何节约用水受到人们的普遍关注。文章从低压管道输水灌溉技术在我国渠灌区的应用进行分析，通过阐述灌溉区的含义及特点，论述了渠灌区低压管道输水灌溉系统的构成和分类，同时分析了渠灌区低压管道输水灌溉技术的应用和前景。
　　关键词：输水灌溉技术;低压管道;渠灌区;农业现代化;节约用水 文献标识码：A
　　中图分类号：S274 文章编号：1009-2374（2016）04-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.019
　　我国不仅是农业大国，同时也是水资源比较紧缺的国家。为了节约水资源，在农业节水灌溉领域，管道输水灌溉技术得到广泛的应用。近年来，随着经济的发展、科学技术的进步，在管道输水灌溉技术方面我国实现了跨越式的发展，并且取得了理想的社会效益和经济效益。随着水资源的日趋紧缺，这项技术有待进一步深入研究分析。
　　1 渠灌区的含义及特点
　　所谓渠灌区通常情况下是指引水工程灌区、塘坝水库工程灌区的总称，在这些区域水资源比较丰富，并且常年有水。与井灌区相比，渠灌渠的特点主要表现为：
　　1.1 省水、省地和省工效益
　　在灌溉控制面积方面，渠灌区所能覆盖的面积一般比较大，通常情况下在35 335hm2，在如此大的灌溉范围内为了满足灌溉需要，通常要配置较多的输水配水管网，并且管道的管径要粗一些，这样其灌溉效果才更加明显。
　　1.2 对农作物进行适时灌溉
　　利用灌溉区对农作物进行灌溉时，由于管网输水和田间灌水速度比较快，进一步缩短轮灌时间，进而可以按照农作物的需水情况进行实时灌溉，在一定程度上提高农作物的产量，同时为发展节水型灌溉农业奠定基础。
　　1.3 维修、养护简单方便
　　与井灌区相比，对渠灌区进行维修、养护相对较为简单方便，在这种情况下，可以进一步降低渠灌区的管理费用和灌水成本。
　　综上所述，渠灌区的优势毋容置疑，但是同样存在一些不足，例如渠灌区需要较多的材料和设备，并且对建筑物要求比较高，进而增加了单位面积的投资数量，同时在用水管理、计划用水等方面难以对渠灌区进行协调和控制。
　　2 渠灌区低压管道输水灌溉系统的构成
　　所谓低压管道输水灌溉系统是指通过较低的压力管网进行取水、输水、配水，最终对农作物进行灌溉，这种灌溉系统的构成主要包括：
　　2.1 水源
　　与其他灌溉系统相比，低压管道输水系统同样需要水源，比较常用的水源如泉井、坝塘、水库、湖泊河流等，对于这些水源，在灌溉过程中，需要考虑农作物水质的要求，避免出现农作物被污染的现象。与明渠灌水系统相比，低压管道输水灌溉系统对水质要求比较严，如果水中存在污泥、杂草等杂质，容易造成管网堵塞。在灌溉过程中，为了防止管网被堵塞，需要对水源地的水进行拦污、沉积处理。
　　2.2 首部枢纽
　　在进行输水灌溉操作时，首部枢纽的作用是从水源取水，同时分别在水质、水压和水量三个方面对水源地的水进行处理，所以在选择首部枢纽时，需要综合考虑水源的实际种类。
　　为了便于灌溉，通常将灌溉系统的首部枢纽与水源工程布置在一起。但是，在实际施工过程中，如果水源工程与灌区之间的距离比较远，在这种情况下，可以在灌区附近或灌区中间布置相应的首部枢纽，在一定程度上为操作、管理提供方便。在布置首部枢纽的过程中，如果可用的水源比较多，这是需要综合考虑水源地的水量、水位、水质等因素。按照减少输水工程投资规模的原则，在水量、水质需求相同的条件下，尽量将首部枢纽与灌区水源布置在一起。
　　在布置首部枢纽的过程中，需要综合考虑当地的地形、地质条件等因素，进一步确定与之相连的蓄水、供水建筑物的位置，同时需要采取相应的措施，确保抵制环境的稳固性，并最大限度地缩短输水距离。在水质条件较差、需要修建沉淀池的灌区，需要联合修建首部枢纽与蓄水池。
　　2.3 输配水网管
　　在渠灌区低压管道输水灌溉系统中，低压管道、管件及附属管道装置等共同组成输配水网管。如果灌区覆盖的灌溉面积比较大，在这种情况下，输配水网管还要涉及到干管、支管等组成部分。反之，当灌区覆盖的灌溉面积较小时，单机泵、单级管道等共同构成简单的输配水网管。对于井灌区输配水管网来说，通常选择地面移动管道，一般为1 2级，与之相比，渠灌区输配水管网由多级管道组成，并且这些管道都属于固定式的地埋管。在我国，混凝土管、硬塑料管、钢管等是地埋管的首选材料。
　　2.4 田间灌水系统
　　对于渠灌区低压管道输水灌溉系统来说，其田间灌水系统的形式主要包括：
　　2.4.1 田间灌水管网输配水。这种配水形式一般选择地面移动管道取代田间毛渠和输水垄沟，按照退管灌溉的方式进行灌溉。在灌溉过程中，这种灌溉方式能够最大限度地节约用水，在一定程度上有效地避免了灌溉水的浪费，最重要的是，这种配水方式便于管理，节约土地，同时对耕作、田间管理等不产生任何影响。
　　2.4.2 通过常规畦灌、沟灌等明渠输水垄沟进行输水和配水。这种输水配水方式会损失部分田间输配水，进而损耗，甚至浪费田间灌水。无论是劳动强度，还是田间灌水工作量，这种配水方式都比较大，而且占用部分农田耕地。
　　2.4.3 地面移动管道输配水。这种输配水方式依然通过常规的沟灌、畦灌等方式进行地面灌水，其优缺点介于田间灌水管网输配水和常规畦灌、沟灌等明渠输水垄沟之间。由于这种输配水方式不需要购置大量的输水软管，因此可以降低投资规模。另外，借助闸孔管道、虹吸管或一般引水管等可移动管向附近的畦、沟等进行输配水。
　　3 渠灌区低压管道输水灌溉技术的分类 
　　由于分类的选择的角度不同，所以渠灌区低压管道输水灌溉技术的分类存在一定的差异性。
　　3.1 压力来源
　　根据压力来源，可以将渠灌区低压管道输水灌溉技术分为两类：
　　3.1.1 机压式灌溉。与灌溉区的水平面相比，如果水源的水平面较低或者略高一些，在这种情况下，水源地水的重力远远小于田间灌水所需要的压力，因此需要借助水泵机组增加配水的压力。与依靠水源地水的重力进行配水相比，机压配水方式需要消耗一定的电能，进而增加了管理费用。机压式输配水在我国应用范围比较广。
　　3.1.2 自压式灌溉。与灌溉区地面相比，当水源地的水面较高时，依靠地形落差，水源地水自身的重力就能满足管网配水和田间灌水所需要的压力。由于这种输配水方式不需要额外的油料、电能等，因此可以降低工程投资。
　　3.2 灌溉管道
　　根据灌溉管道的构成不同，可以将渠灌区低压管道输水灌溉技术分为：
　　3.2.1 固定式灌溉技术。这种灌溉技术是指灌溉管道被固定，通常情况下，这种灌溉技术主要是指各级地埋管，与其他灌溉技术相比，固定式灌溉技术需要将灌溉管道固定在一处，因此对管材的需求量比较大，单位面积的投资也会相应增加。
　　3.2.2 移动式灌溉技术。这种灌溉技术是指除了水源和首部枢纽外固定外，其他的输配管网都可以移动，进一步提高输配管网的利用率，同时这些管网在不使用时可以集中保管。这种灌溉技术的优点是设备利用率高、投资小，具有较强的适应性，不足就是劳动强度比较大。
　　3.2.3 半固定式灌溉技术。这种灌溉技术被称为半移动式灌溉技术。在灌溉操作过程中，整个灌溉系统一部分固定、一部分可以移动。在实际应用中，比较常见的是固定首部枢纽和主干管网，让主干管网以外的支网可以移动。在这种灌溉技术中，由于首部枢纽、主干管网等比较重，通过将其固定，在一定程度上可以降低对其进行移动的劳动强度，同时可以节省投资。
　　目前，移动式灌溉技术在我国单井、群井汇流灌区以及规模小的提水灌区应用比较广，利用塑料管或硬管等管材设置一级或两级地面管网，确保其可以移动。对于提水灌溉区、水库等灌溉面积较大的灌溉区，主要采用半固定式管灌技术，并且多对地埋暗管进行固定，而将地面软管作为可移动管。
　　4 渠灌区低压管道输水灌溉技术的利用
　　研究分析渠灌区低压管道输水灌溉技术的最终目的就是对其进行应用。在应用渠灌区低压管道输水灌溉技术的过程中，首先需要对低压管道输水灌区的基本情况进行实地调查，同时对低压管道输水灌溉技术的必要性、可行性等进行科学论证，进而在一定程度上为应用该技术奠定理论基础。另外，通过技术论证、水力计算，制定科学合理的低压管道输水灌溉方案，并且对整个项目的投资、效益等进行预算和分析。不断提升当地的农业生产条件，为发展现代农业做好准备。
　　5 渠灌区低压管道输水灌溉技术的应用前景
　　从水资源总量方面来看，我国的水资源比较丰富，但是由于我国人口比较多，人均水资源占有量非常少，并且水资源在空间上存在分布不均以及水污染等现象。在用水量方面，由于我国的农业用水超过70%，因此，在农业灌溉方面，积极发展节水灌溉技术，对我国节水具有重要意义。作为一种灌溉方式，与传统的土渠输水灌溉方式相比，低压管道输水灌溉方式的节水率比较高，其节水效果一般达到30%。在我国积极推广使用渠灌区低压管道输水灌溉技术，一方面可以有效增加耕地的耕种面积;另一方面可以节约水资源。据权威机构调查结果显示，使用渠灌区低压管道输水灌溉技术每年的节水量为380 760亿m3。渠灌区低压管道输水灌溉技术在一定程度上将会解决农业用水紧张的问题，对于水资源贫乏的国家来说，推广渠灌区低压管道输水灌溉技术具有深远意义。因此，将低压管道输水灌溉技术在渠灌区进行推广性使用，充分发挥该技术的节水、省地、省工的作用，同时利用低压管道输水灌溉技术适用性强、维修养护简单的特点，最大限度地降低管理、灌溉成本，这种灌溉技术在我国具有庞大的市场空间，而且随着人们的节水意识不断增强，这种灌溉方式将会受到广大人民群众的认可和欢迎。
　　参考文献
　　[1] 周维博，党育宏，王幼涛.陕西宝鸡峡渠灌区浑水低压管道输水灌溉试验工程规划设计与施工[J].灌溉排水，1992，（4）.
　　[2] 李双全.低压管道输水灌溉技术在段家峡水库灌区的推广应用[J].陕西水利，2013，（3）.
　　[3] 周维博.干旱半干旱地域提高灌区水资源综合效益研究进展与思考[J].干旱区资源与环境，2003，（5）.