摘 要：低壓管道灌溉技術(shù)是目前較為先進(jìn)以管道輸水代替明渠輸水的一種地面灌溉工程技術(shù)，節(jié)水、省時(shí)、省力、輸水快，有利于大面積適時(shí)適量均勻供水，降低灌溉成本，保證大面積均衡增產(chǎn)，前景廣闊。
關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)灌溉；節(jié)水技術(shù)；低壓管道
1概述
我國(guó)的水資源嚴(yán)重短缺， 農(nóng)業(yè)用水占我國(guó)每年用水總量的70%左右，且浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。目前我國(guó)的灌溉面積大約為5330hm2，比起灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.8以上的先進(jìn)國(guó)家而言，我國(guó)灌溉水的利用系數(shù)只有0.4左右，60%的水在輸水、配水和田間灌水等環(huán)節(jié)中被浪費(fèi)掉。若采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，將全國(guó)的灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)提高0.1，則每年可節(jié)約水400億立方米。因此，提高水資源的利用率，節(jié)約用水和科學(xué)用水是解決水資源問題的核心任務(wù)。
2管道輸水灌溉的特點(diǎn)
管道輸水是指用管道替代明渠的一種輸水工程措施，它將灌溉水由分水設(shè)施通過一定的壓力輸送到田間。管道輸水既可由管道分水口分水進(jìn)入田間溝、畦，也可在分水口處連接軟管輸水進(jìn)入溝、畦。管道輸水灌溉具有節(jié)水、省地、省工、低能耗等特點(diǎn)，成為節(jié)水灌溉技術(shù)中的常用措施。
2.1節(jié)水
管道輸水通常都采用地埋式，故基本上消除了水的蒸發(fā)和滲漏損失。測(cè)試顯示，在輕壤土中采用管道輸水灌溉，水的利用系數(shù)為95～97%，比土渠、混凝土渠分別提高30%和10%。此外，用軟管灌溉可順畦埂從遠(yuǎn)到近分段澆地，常畦短灌，均勻灌水，灌水定額為600立方米/公頃。管道灌溉較土渠灌溉可節(jié)約用水40%左右，較混凝土板襯砌渠道節(jié)約用水8%，較石砌防滲渠道節(jié)約用水16%左右。
2.2耕地占用少，方便機(jī)械耕作
井灌區(qū)土渠一般占耕地面積的1～2%左右。管道埋入地下替代土渠后，可使耕地面積增加1～2%。雖然渠灌區(qū)輸水流量大，但存在渠道占用耕地面積大的問題，故在渠灌區(qū)實(shí)現(xiàn)管道灌溉后，減少渠道占用耕地的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。此外， 管道埋入地下替代土渠后，有利于機(jī)械耕作，提高勞動(dòng)效率。
2.3適量適時(shí)灌溉，灌溉周期縮短
輸水快、及時(shí)供水、縮短輪灌周期是管道輸水灌溉較土渠灌溉的優(yōu)勢(shì)，既改善了田間灌水的條件，又利于適量適時(shí)灌溉，進(jìn)而充分有效地滿足作物生長(zhǎng)期，尤其是作物需水關(guān)鍵期的需水要求。土渠灌溉因輪灌周期長(zhǎng)，灌水不及時(shí)而影響作物生長(zhǎng)，造成減產(chǎn)。管道輸水灌溉較好地克服了這一缺點(diǎn)，起到了增產(chǎn)增收的效果。又避免了跑水漏水，節(jié)省了管理用工，提高了管理效率。
2.4 應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)合理、效益好
據(jù)研究調(diào)查表明，在提水站或機(jī)井供水的前提下，管道灌溉比渠道灌溉能夠節(jié)省30%左右的能耗。管道輸水灌溉使用的是有壓供水，所以管道輸水灌溉適用于各種地形，且對(duì)土渠難以灌溉的耕地也可進(jìn)行有效的灌溉。不僅擴(kuò)大了灌溉的面積，也提高了灌溉的經(jīng)濟(jì)效益。
管道灌溉技術(shù)簡(jiǎn)單易學(xué)，可輕松掌握管道灌溉設(shè)備的運(yùn)用。地面軟管可跨溝、越溝、拐彎和爬坡，可塑性好，埋在地下的硬塑料管具有防凍裂、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，水泥管方便就地取材。因此，不同的作物、土壤、水源、及流量均能適應(yīng)于管道灌溉。
3在單井管道灌溉中安全閥的使用情況
在低壓管道灌溉中，為了保證管道在開機(jī)和突然停電時(shí)避免遭受停泵水擊的破壞，可在管網(wǎng)首部安裝安全閥和排氣閥裝置。由實(shí)踐調(diào)查可知，對(duì)接式、水塔式、三通式、井管式幾種安全閥或排氣裝置效果好，可大力推廣。
3.1對(duì)接式
對(duì)接式即在接頭上部安裝鑄鐵安全閥，接頭下部與PVC地下管道相接，鑄鐵管或鋼管接頭與水泵出水管直接聯(lián)接。具有運(yùn)行效率高，安全性能良好的特點(diǎn)。
3.2水塔式
水塔式即水塔底部與地下PVC管相接，水泵出水管進(jìn)入磚砌的水塔式水池（池高2～3m，內(nèi)徑0.4～0.5m，呈方形），水塔可將水壓入地下管道進(jìn)行灌溉。與對(duì)接式相比，該形式前期設(shè)備成本較低，但后期運(yùn)行成本較高。
3.3三通式
三通式即PVC三通管件其中一通向上安裝2～3m與之同徑的PVC管，一通與地下PVC管道相接，一通與水泵出水管相連。與其他形式相比，三通式具有效率高、安裝方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、投資低等優(yōu)點(diǎn)。
3.4井管式
井管式即水泵出水管的底部與地下的PVC管網(wǎng)相接，另一端進(jìn)入混凝土井管，需2～3節(jié)（2～3m），內(nèi)徑Ф200～400mm的井管。
4低壓式管道灌溉的管理規(guī)范與技術(shù)要求
在水利工程中，正確處理協(xié)調(diào)好建、管、用三者的關(guān)系十分重要，低壓管道灌溉工程也是如此。為了實(shí)現(xiàn)利用低壓管道灌溉增產(chǎn)的目標(biāo)，管道是其中的關(guān)鍵，而建好管道是根本。要想充分發(fā)揮其效益，必須保證管道系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量，并且管好用好。
4.1管理規(guī)范
為了保證低壓管道灌溉系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要建立一套與低壓管道灌溉系統(tǒng)相適應(yīng)的、較完善的管理規(guī)范。可以從依法管水、實(shí)施承包經(jīng)營(yíng)責(zé)任制、完善組織管理、建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)等方面改善管理規(guī)范。
4.2低壓管道灌溉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的技術(shù)要求
灌溉前管道的檢修工作十分必要，首先打開應(yīng)澆地塊的給水栓，且每條管道上至少打開三個(gè)；接著開進(jìn)水閘。進(jìn)水閘開啟時(shí)，要注意壓力池水位和堰頂齊平，且水位穩(wěn)定，能夠滿足管道用水量；最后，結(jié)束灌溉時(shí)操作次序相反，即先關(guān)閉進(jìn)水閘，然后再關(guān)閉給水栓。在冬天灌溉結(jié)束時(shí)，還應(yīng)排進(jìn)管道內(nèi)殘留的水。否則，易凍壞管道。
5國(guó)內(nèi)低壓管道輸水灌溉技術(shù)存在的不足
5.1管道輸水灌溉工程的標(biāo)準(zhǔn)低。數(shù)千萬(wàn)畝管道輸水工程是在20世紀(jì)80年代初期邊研究邊實(shí)踐中其發(fā)展規(guī)模才逐漸壯大起來的。因此，管道輸水灌溉工程的標(biāo)準(zhǔn)跟不上管道輸水灌溉在實(shí)踐中的設(shè)計(jì)、施工、使用的步伐。
關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)灌溉；節(jié)水技術(shù)；低壓管道
1概述
我國(guó)的水資源嚴(yán)重短缺， 農(nóng)業(yè)用水占我國(guó)每年用水總量的70%左右，且浪費(fèi)現(xiàn)象非常嚴(yán)重。目前我國(guó)的灌溉面積大約為5330hm2，比起灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.8以上的先進(jìn)國(guó)家而言，我國(guó)灌溉水的利用系數(shù)只有0.4左右，60%的水在輸水、配水和田間灌水等環(huán)節(jié)中被浪費(fèi)掉。若采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，將全國(guó)的灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)提高0.1，則每年可節(jié)約水400億立方米。因此，提高水資源的利用率，節(jié)約用水和科學(xué)用水是解決水資源問題的核心任務(wù)。
2管道輸水灌溉的特點(diǎn)
管道輸水是指用管道替代明渠的一種輸水工程措施，它將灌溉水由分水設(shè)施通過一定的壓力輸送到田間。管道輸水既可由管道分水口分水進(jìn)入田間溝、畦，也可在分水口處連接軟管輸水進(jìn)入溝、畦。管道輸水灌溉具有節(jié)水、省地、省工、低能耗等特點(diǎn)，成為節(jié)水灌溉技術(shù)中的常用措施。
2.1節(jié)水
管道輸水通常都采用地埋式，故基本上消除了水的蒸發(fā)和滲漏損失。測(cè)試顯示，在輕壤土中采用管道輸水灌溉，水的利用系數(shù)為95～97%，比土渠、混凝土渠分別提高30%和10%。此外，用軟管灌溉可順畦埂從遠(yuǎn)到近分段澆地，常畦短灌，均勻灌水，灌水定額為600立方米/公頃。管道灌溉較土渠灌溉可節(jié)約用水40%左右，較混凝土板襯砌渠道節(jié)約用水8%，較石砌防滲渠道節(jié)約用水16%左右。
2.2耕地占用少，方便機(jī)械耕作
井灌區(qū)土渠一般占耕地面積的1～2%左右。管道埋入地下替代土渠后，可使耕地面積增加1～2%。雖然渠灌區(qū)輸水流量大，但存在渠道占用耕地面積大的問題，故在渠灌區(qū)實(shí)現(xiàn)管道灌溉后，減少渠道占用耕地的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。此外， 管道埋入地下替代土渠后，有利于機(jī)械耕作，提高勞動(dòng)效率。
2.3適量適時(shí)灌溉，灌溉周期縮短
輸水快、及時(shí)供水、縮短輪灌周期是管道輸水灌溉較土渠灌溉的優(yōu)勢(shì)，既改善了田間灌水的條件，又利于適量適時(shí)灌溉，進(jìn)而充分有效地滿足作物生長(zhǎng)期，尤其是作物需水關(guān)鍵期的需水要求。土渠灌溉因輪灌周期長(zhǎng)，灌水不及時(shí)而影響作物生長(zhǎng)，造成減產(chǎn)。管道輸水灌溉較好地克服了這一缺點(diǎn)，起到了增產(chǎn)增收的效果。又避免了跑水漏水，節(jié)省了管理用工，提高了管理效率。
2.4 應(yīng)用范圍廣、經(jīng)濟(jì)合理、效益好
據(jù)研究調(diào)查表明，在提水站或機(jī)井供水的前提下，管道灌溉比渠道灌溉能夠節(jié)省30%左右的能耗。管道輸水灌溉使用的是有壓供水，所以管道輸水灌溉適用于各種地形，且對(duì)土渠難以灌溉的耕地也可進(jìn)行有效的灌溉。不僅擴(kuò)大了灌溉的面積，也提高了灌溉的經(jīng)濟(jì)效益。
管道灌溉技術(shù)簡(jiǎn)單易學(xué)，可輕松掌握管道灌溉設(shè)備的運(yùn)用。地面軟管可跨溝、越溝、拐彎和爬坡，可塑性好，埋在地下的硬塑料管具有防凍裂、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，水泥管方便就地取材。因此，不同的作物、土壤、水源、及流量均能適應(yīng)于管道灌溉。
3在單井管道灌溉中安全閥的使用情況
在低壓管道灌溉中，為了保證管道在開機(jī)和突然停電時(shí)避免遭受停泵水擊的破壞，可在管網(wǎng)首部安裝安全閥和排氣閥裝置。由實(shí)踐調(diào)查可知，對(duì)接式、水塔式、三通式、井管式幾種安全閥或排氣裝置效果好，可大力推廣。
3.1對(duì)接式
對(duì)接式即在接頭上部安裝鑄鐵安全閥，接頭下部與PVC地下管道相接，鑄鐵管或鋼管接頭與水泵出水管直接聯(lián)接。具有運(yùn)行效率高，安全性能良好的特點(diǎn)。
3.2水塔式
水塔式即水塔底部與地下PVC管相接，水泵出水管進(jìn)入磚砌的水塔式水池（池高2～3m，內(nèi)徑0.4～0.5m，呈方形），水塔可將水壓入地下管道進(jìn)行灌溉。與對(duì)接式相比，該形式前期設(shè)備成本較低，但后期運(yùn)行成本較高。
3.3三通式
三通式即PVC三通管件其中一通向上安裝2～3m與之同徑的PVC管，一通與地下PVC管道相接，一通與水泵出水管相連。與其他形式相比，三通式具有效率高、安裝方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、投資低等優(yōu)點(diǎn)。
3.4井管式
井管式即水泵出水管的底部與地下的PVC管網(wǎng)相接，另一端進(jìn)入混凝土井管，需2～3節(jié)（2～3m），內(nèi)徑Ф200～400mm的井管。
4低壓式管道灌溉的管理規(guī)范與技術(shù)要求
在水利工程中，正確處理協(xié)調(diào)好建、管、用三者的關(guān)系十分重要，低壓管道灌溉工程也是如此。為了實(shí)現(xiàn)利用低壓管道灌溉增產(chǎn)的目標(biāo)，管道是其中的關(guān)鍵，而建好管道是根本。要想充分發(fā)揮其效益，必須保證管道系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量，并且管好用好。
4.1管理規(guī)范
為了保證低壓管道灌溉系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要建立一套與低壓管道灌溉系統(tǒng)相適應(yīng)的、較完善的管理規(guī)范。可以從依法管水、實(shí)施承包經(jīng)營(yíng)責(zé)任制、完善組織管理、建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)等方面改善管理規(guī)范。
4.2低壓管道灌溉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的技術(shù)要求
灌溉前管道的檢修工作十分必要，首先打開應(yīng)澆地塊的給水栓，且每條管道上至少打開三個(gè)；接著開進(jìn)水閘。進(jìn)水閘開啟時(shí)，要注意壓力池水位和堰頂齊平，且水位穩(wěn)定，能夠滿足管道用水量；最后，結(jié)束灌溉時(shí)操作次序相反，即先關(guān)閉進(jìn)水閘，然后再關(guān)閉給水栓。在冬天灌溉結(jié)束時(shí)，還應(yīng)排進(jìn)管道內(nèi)殘留的水。否則，易凍壞管道。
5國(guó)內(nèi)低壓管道輸水灌溉技術(shù)存在的不足
5.1管道輸水灌溉工程的標(biāo)準(zhǔn)低。數(shù)千萬(wàn)畝管道輸水工程是在20世紀(jì)80年代初期邊研究邊實(shí)踐中其發(fā)展規(guī)模才逐漸壯大起來的。因此，管道輸水灌溉工程的標(biāo)準(zhǔn)跟不上管道輸水灌溉在實(shí)踐中的設(shè)計(jì)、施工、使用的步伐。
5.2缺少大口徑管材、系列配套管件及附屬設(shè)備。管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展速度和工程質(zhì)量仍不能滿足管道灌溉的實(shí)際需求。影響這一現(xiàn)狀的原因主要是，專門生產(chǎn)農(nóng)用管道系列管件、管材及附屬設(shè)備的廠家還未產(chǎn)生，而生產(chǎn)適合大型灌區(qū)發(fā)展管道輸水灌溉技術(shù)的大口徑管材廠家尤其缺乏，即使井灌區(qū)用的管材、管件也沒有形成系列化、規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
5.3工程規(guī)劃設(shè)計(jì)水平尚需提高。在整個(gè)管道輸水系統(tǒng)投資中，管網(wǎng)系統(tǒng)的投資是最大的。為了提高灌溉效益，降低工程投資成本，可對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。然而，由于我國(guó)當(dāng)前的管網(wǎng)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，對(duì)官網(wǎng)的優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。
5.4田間工程的標(biāo)準(zhǔn)和配套程度有待提高。目前，無(wú)法未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的定型產(chǎn)品和技術(shù)主要是由于給水拴或出水口向田間輸水壟溝灌水的配水裝置及配水技術(shù)還不完善。
5.5投資少。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家中，管道輸水已經(jīng)達(dá)到90%以，而在我國(guó)管道輸水由于其投資較少，其覆蓋率遠(yuǎn)不如國(guó)外。因此，有關(guān)部門應(yīng)加大在管道灌溉上的投資。
5.6設(shè)備利用率低。大口徑低壓管道輸水在很多灌區(qū)代替明渠輸水已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢(shì)，但是，目前許多設(shè)備利用率較低。主要原因是運(yùn)行管理以及推廣的不到位，造成了不必要的資源浪費(fèi)。
結(jié)語(yǔ)
由于水資源的短缺，農(nóng)業(yè)節(jié)水已成為節(jié)水的重點(diǎn)，而渠灌區(qū)節(jié)水則是重中之重。隨著我國(guó)井灌區(qū)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的成熟，低壓管道輸水灌溉面積約占井灌區(qū)總面積的1/4，但目前尚有約933公頃的耕地面積還未推廣低壓管道輸水�？紤]到農(nóng)村城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展程度，目前我國(guó)主要是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)施來提高灌水效率與農(nóng)田自動(dòng)控制程度從而達(dá)到農(nóng)業(yè)節(jié)水的目的。據(jù)實(shí)踐表明，灌溉輸水管道化的適用性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)合理控制輸配水、減少耕地占用、降低灌溉用時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益高。因此，灌溉輸水管道化應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水的主要措施。為了節(jié)約灌溉用水，促進(jìn)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展，急需迫切展開開農(nóng)業(yè)高效用水投入機(jī)制、政策、法規(guī)及管理服務(wù)體系的研究。
參考文獻(xiàn)
[1]吳普特，牛文全，郝宏科.現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉設(shè)施[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[2]胡玉強(qiáng).對(duì)水利水電工程“超概”的分析及相應(yīng)對(duì)策[C].中國(guó)水利學(xué)會(huì)首屆青年科技論壇論文集，2003.
[3]王卓甫.施工導(dǎo)流風(fēng)險(xiǎn)分析[J].水利學(xué)報(bào)，1992.
5.3工程規(guī)劃設(shè)計(jì)水平尚需提高。在整個(gè)管道輸水系統(tǒng)投資中，管網(wǎng)系統(tǒng)的投資是最大的。為了提高灌溉效益，降低工程投資成本，可對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。然而，由于我國(guó)當(dāng)前的管網(wǎng)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，對(duì)官網(wǎng)的優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。
5.4田間工程的標(biāo)準(zhǔn)和配套程度有待提高。目前，無(wú)法未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的定型產(chǎn)品和技術(shù)主要是由于給水拴或出水口向田間輸水壟溝灌水的配水裝置及配水技術(shù)還不完善。
5.5投資少。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家中，管道輸水已經(jīng)達(dá)到90%以，而在我國(guó)管道輸水由于其投資較少，其覆蓋率遠(yuǎn)不如國(guó)外。因此，有關(guān)部門應(yīng)加大在管道灌溉上的投資。
5.6設(shè)備利用率低。大口徑低壓管道輸水在很多灌區(qū)代替明渠輸水已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢(shì)，但是，目前許多設(shè)備利用率較低。主要原因是運(yùn)行管理以及推廣的不到位，造成了不必要的資源浪費(fèi)。
結(jié)語(yǔ)
由于水資源的短缺，農(nóng)業(yè)節(jié)水已成為節(jié)水的重點(diǎn)，而渠灌區(qū)節(jié)水則是重中之重。隨著我國(guó)井灌區(qū)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的成熟，低壓管道輸水灌溉面積約占井灌區(qū)總面積的1/4，但目前尚有約933公頃的耕地面積還未推廣低壓管道輸水�？紤]到農(nóng)村城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展程度，目前我國(guó)主要是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)施來提高灌水效率與農(nóng)田自動(dòng)控制程度從而達(dá)到農(nóng)業(yè)節(jié)水的目的。據(jù)實(shí)踐表明，灌溉輸水管道化的適用性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)合理控制輸配水、減少耕地占用、降低灌溉用時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益高。因此，灌溉輸水管道化應(yīng)是農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水的主要措施。為了節(jié)約灌溉用水，促進(jìn)低壓管道輸水灌溉技術(shù)的發(fā)展，急需迫切展開開農(nóng)業(yè)高效用水投入機(jī)制、政策、法規(guī)及管理服務(wù)體系的研究。
參考文獻(xiàn)
[1]吳普特，牛文全，郝宏科.現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉設(shè)施[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[2]胡玉強(qiáng).對(duì)水利水電工程“超概”的分析及相應(yīng)對(duì)策[C].中國(guó)水利學(xué)會(huì)首屆青年科技論壇論文集，2003.
[3]王卓甫.施工導(dǎo)流風(fēng)險(xiǎn)分析[J].水利學(xué)報(bào)，1992.
