浅析地下低压硬塑管道输水在农田灌溉中的应用

1、浅析地下低压硬塑管道输水在农田灌溉中的应用第6期总第148期2006年11月浙江水利科技zhejianghydroteclmicsno.6totalno.148november20o6浅析地下低压硕塑管道输水在农田灌溉中的应用倪建良，鲁有铭(湖州市太湖水利工程建设管理局，浙江湖州313000)摘要:通过对当前农业用水现状的了解,介绍了低压硬塑管道输水灌溉基木模式, 特点及其施工要点，并作了效益分析.该技术具有节水，省工，节地和节能等优点，与传统土渠输水灌溉 相比具有明显优势.关键词:农业节水;低压管道;灌溉中图分类号:$275文献标识码:b文章编号:1008701 x(20o6)06.0053

2、.021当前水资源与农业用水现状当前，水资源已经成为最具有全局和长远影响的最重要的战略性自然资源.水资源状况和利用水平已成为评价个国家，一个地区经济能否持续发展的重要指标我国 是一个水资源相对贫乏的国家,年均降水量为630mm,低 于全球陆面和亚洲陆面的降水量.从全国对水资源量的总 需求来看，在出现中等干旱的情况下，全国总需水量为5 500亿1113左右，缺水量为250亿左右.若考虑供水屮的 地下水超采和超标准污水直灌等不合理供水因素，则全国 实际缺水量在300400亿之间.水是农业的命脉,也是整个国民经济和人类生活的命 脉.而农业又是我国的用水大户,约占全国总用水量的 73%,用水有效性很差

3、,1m水牛产粮食不足lk.其中， 渠灌区水的有效利用率只有40%左右,井灌区也只有6070 左右，浪费十分严重.而一些发达国家，水的有效利用率 可达80%以上,1产粮食大体都在2以上，其屮以色 列已达2.32kg.由此说明，我国各种节水农业技术的综合 应用程度还是比较低的如浙江省大部分地区农业灌溉仍 利用土渠输水，由于土渠易渗易漏，输水距离长，渠内杂 草丛生，又易坍塌，阻水严重,水的利用率低，耗电量大， 而且渠头渠尾水量极不平衡，往往是渠头块”水漫金 山”，渠尾田块干旱等水.近年来，虽大部分农村地区普及 了混凝土制”渠道，其在输水能力方面较土渠有很大提 高，但因大部分地区”形渠槽直接埋置于原有

4、老土渠床 上，因渠床软淤土清理不彻底，且”形槽段接缝施工质 量难以保证等因素，在建成投人输水运行期间，发生 渠段接缝多处开裂，槽身塌陷,倾斜等普遍破坏现象，从 而使渗漏现象仍严重存在为了保征运行,每年都要投人 大量的人力，财力，物力进行维修由于农村实行了家庭 联产承包责任制，形成了农业灌溉的统一经营与分散的家 庭生产相结合的局面，致使灌溉设施普遍存在管理不力， 维修滞后等现象，各种矛盾更加突岀:一是灌溉高峰季节 收稿日期:2o06-0608作者简介:倪建良(1972 )，男，工程师，大学本科，主要 从事水利工程建设管理工作.农户争水矛盾突出;二是灌溉成本增高，由于水的利用系 数只有0.6左右，

5、耗电量极大，有的村每亩每年灌溉用电 超过50kw?h,个別甚至高达70多kw-h,大大增加了农民 的经济负担;三是土渠每年整修工作不到位，经常性的除 草，堵漏，劳力难组织，资金难筹措;四是农业产业结构 的调整，经济作物的发展和分户经营的分散布局对农田灌 溉提出了新的要求如果农田灌溉设施继续维持现状不 思改进，不求新的突破,就必然会挫伤农民群众的积极性， 影响农业产业结构的调整，制约农业的发展，更谈不上实 现农业现代化因此，探索采用节水灌溉模式己迫在眉睫. 2低压管道输水灌溉发展状况及基本模式2.1管道输水灌溉应用的概况灌溉输水管道化是减少输水损失的有效途径,是国际 上农田灌溉输水方式的发展趋势

6、.采用低压管道输水，以 管代渠，可以大大减少输水过程屮的渗漏和蒸发损失，使 输水效率达95%以上,比土渠，砌石渠道,t昆凝土板衬砌 渠道分别多节水约30%,15%和7%.另外，以管代渠，可 以减少输水渠道占地，使土地利用率提高2%- 3%,且具 有管理方便，输水速度快，省工省时，便于机耕和养护等 许多优点.由于具有显着的优越性,灌溉渠系管道化已成为各国 的共同发展趋势美国约有一半的大型灌区实行了输水的 管道化.日本土地有限,因此非常重视发展管道输水.20 世纪6o年代初，先在旱地灌溉系统中用管道取代斗，农 渠;70年代末又开始用大口径管道取代输水干渠;到80年 代中期，日本新建灌溉渠系的一半以

7、上都实现了管道化. 目前现代化灌区的一个发展趋势是管道化灌溉，排水以及 同时调控地下水位.我国管道输水灌溉从20世纪80年代初并始大规模发 展，到1998年底，管道输水灌溉面积已达523,33万， 主要集中在北方井灌区.而南方地区地下管道输水灌溉应 用较少，如浙江省嘉兴市某灌区于1999年建成了约2410 的地下索昆凝土输水管道,建成后运行效益非常明显， 但因混凝土管材属脆性材料其对沿程受力及地基土质不均 匀等因素影响产生的变形适应性较差，运行时间长久后局 部存在接头开裂,管节错位而导致漏水，見查漏维修乜困53?总第148g?浙江水利科技?2006年第6期难因此，采用新型硬塑管材取代传统混凝土

8、管材的低压 管道输水灌溉模式，对推动农业农村现代化建设将具有现 实而深远的意义.2.2地下低压管道输水灌溉基本模式地下低压管道灌溉系统一般由输水系统和配水系统组 成，其输水系统一般采用塑料管道(pvc),铸铁管，钢筋 混凝土管或者其他硕管材;配水系统一般采用pvc硕管材, 另外还辅助以给水栓及移动锦塑软管等田间配套设施.它 具有设计简便，易于掌握,投资少，施工简单，管理方便， 单次灌溉吋间短，节省水量等优点,因而使用较为广泛. 地下低压管道输水灌溉基木模式见图12 图1地下低压管网典型布置示意图 图2地下低压管道输水系统示意图2.3布置原则地下输水管道是永久性工程设施，应结合当地具体条 件和土

9、地利用规划认真考虑，认真把握好以下几点布置 原则：(1) 根据出水量和输水距离等条件，合理确定管径， 管径和长度，进行管道合理规划，平原地区输水管径一般 在200nlnl以内，管道间距50100m左右管线应短而直， 以节省管材，减少水头损失,并为合理利用土地创造良好 条件.(2) 在地势平坦地区，干管应布置在灌区屮间，向两 侧分水，以减少支管长度和水头损失多向同时输水的管 道，应尽量对称布置，使各分管的口径，长度，位置等尽 量相近，使水量均匀分布.(3) 管线要沿高地布置，以利分水，灌水和减小分水， 放水等设施的高度,减少工程投资，为农灌溉提供良好 条件.(4) 管网规划布置要与道路规划相结合

10、，使管，路并行，将管路布置在道路的一侧，以利管理和减少占地管 网规划布置应和排水工程相结合，使田块大小适应农业机 械化耕作要求和排水要求.954?2.4应用实例浙江省某试点灌区灌溉系统中率先采用pvc硕塑管道 低压供水灌溉模式，该灌区呈长方形，长约800m,宽约 100m,区内地势平坦，灌区管网布置为干，支二级到田， 干管上联进水池，下联支管，管件有分水闸,排气井，放 水阀，尾水阀等干管平行灌区长边，布置在灌区中央， 管径采用175illnl.干管沿线每隔100m设一分水井，在其 两侧设分水支管到间，支管管径采用loonmi支管沿线两 侧结合格田划分平均30m左右设一放水阀.该灌区自2000

11、年建成以来，灌溉效益显着.3地下低压硬塑管道输水灌溉的特点 采用硕塑管道输水灌溉有以下一些优点：(1) 它几乎无蒸发渗漏损失，不仅是一项非常有效的 节水措施，而口由于无渗漏损失也有利于除涝排渍.(2) 灌溉渠道占灌溉面积的比例一般为4%5%,应 用管道输水灌溉可以节省土地，增加产量,这在土地资源 缺乏的地区效益非常明显.(3) 因硬塑管道内壁光滑，糙率系数小，灌溉输水速 度极快，可大大缩短灌水周期，保证作物适时灌溉，提高 作物产量.(4) 管道埋于地下并用闸门控制，避免了沿途随意取水，便于控制灌水量和灌水管理,为今后发展农智能化 灌溉提供了基础.(5) 有利于农业机械化为大面积机械耕作创造了条

12、件，电解决了渠道纵横所产生的交通不便，从而为农业生 产的适度规模经营创造了条件.(6) 避免了渠道滑坡塌坍问题,硬塑管具有很好的展 延性，其受荷载及地基不均匀变形适应性强，大大提高了 管道耐久性,从而降低了运行维修费用.(7) 由于埋于地下，延缓了管道老化并有利于冻胀问 题的解决.4地下低压硬塑管道施工程序(1) 开沟，建分水井按管网规划没ftqo放出干，支 管线和分水井位置，开挖管沟，沟宽060.8m,沟深要 超过冻土层，掌握沟直底平,挖岀土放一边，以利接管操 作按设计图纸建造分水井,并准确埋设分水闸阀及干管 的预埋联接管.(2) 接管有插接，对焊和对121套箍3种，常用插接法，沿沟顺输水方

13、向依次插接管道和三通(干管与分水井 可靠连接)将下节管的一端加热软化后取出，用预制的圆 台形木模将软化管口撑大，迅速将上节管插接10cm以上, 自然冷却即可.(3) 安装放水阀在支管上各个三通横管末端安装放 水阀门放水阀装好后要与土隔离，以免曰久锈死.(4) 接连结管.用软管，硬塑料或水泵胶管，把地下干管和水泵出水池可靠连接起来,并在干(下转第66页)总第148期?浙江水利科技?2006年第6期果看来，疏浚的效果还是比较明显的.图5表明各方案实 施后新城区沿程断而水位变化情况，可以看出效果最好的 是方案4,其次是方案3,然后是方案2,最后是方案1.5结论与建议(1) 该研究首次利用一维非恒定流

14、水动力模拟系统wke11建立了江山港这类山溪性河流的水动力模型，模型 率定的结果表明，洪水位及整个洪水过程结果吻合较好， 所建立的模型可以反映江山港遭遇洪水时，沿岸洪水位变 化的过程.(2) 通过所建立的数学模型，该研究重点模拟江山港遭遇50年一遇洪水时，江山市新城区所在江山港干流沿程 洪水位的变化.经过各种方案的对比，表明新城区在江山一+？"+_+?？1一.一+(上接第54页)管沿线各分水井两侧分水口处装好分水 闸阀.试水回填.除末端放水口外,其余放水口全关闭，开泵输水持续一段时间，反复检查,发现漏水及时处理完 毕最后进行管沟回填，回填时注意先夯实管道两侧土体， 然后分层冋填至地面

15、.5地下低压硬塑管道输水灌溉模式的效益分析硕塑管道灌溉建设及运行费用相对较低,目前市场上 屮小规格直径的硬塑管材价格约在80130元/m左右，加 上施工运输，开沟埋设，闸阀，连接辅件及日后运行维护 等费用，估算投资约为170-230元/m,略高于土渠(明 渠)或u型渠造价，但采用地下管道输水后，管道较原明 港上游水库调节，河道切滩及疏浚工程措施共同作用下， 新城区沿程洪水位降低的效果最好，各方案计算结果可为 江山市新城区防洪堤的建设提供依据同时，江山市【i!_可 根据其经济能力与城市发展，施工条件等实际情况，逐年 分段实施工程措施.参考文献11 徐信,卢士强，林骨苏州于流防洪水位的数值计算j河

16、海大学:自然科学版,2006(3):148151.2:每红,杨广丰，游伟.辽城市防洪计巾的洪水汁飴：j.东北水利水电,2006(2):78.许强以,周玉华沂沐河洪水特征及防洪刘策j防汛与抗 旱,2006):16 一 17.(责任编辑屠福河)渠节省土地约6.67m2/m,按目前土地平均价格1万元/666.67rn测算，即管道节约土地资源约为100元/n;同时，采用管道输水,其灌溉水利用系数由原來的0.65提高 至0.95左右，节约农田用水量约30%,按浙江省农田全生 育期用水量450m3/666.67rn2测算，还将节电约4kw?k/ 666.67rn2.总体来讲,采用地下低压硬塑管道输水灌溉模

17、 式，经济效益和社会效益十分显着.当前，我国社会主义新农村建设已全面铺开,村庄规 划，土地整理,农村基础设施改造等正在紧锣密鼓开展， 这也意味着实施地下管道灌溉模式的条件己经成熟通过 灌溉管道化，为农田科学灌溉及发展智能化灌溉管理模式 奠定了基础，消除了制约农业机械化发展的交通瓶颈，使 农业实现大面积机械化操作成为可能，并为农业生产适度 规模经营开创了广阔的前景.(责任编辑朱贤泽)亡七写，穹,',亡编;w;七;，曲，湖州市农村自来水普及率已达78%2006年湖州市降雨比常年偏少，特别是8月以来，各地岀现了不同程度的干旱，部 分山区溪,涧断流，山塘干涸早情不仅使得大片农田难以止常灌溉，而

18、且导致了许多农村群众饮水困难然而在该 市和平，吴山两镇由于去年的实施千万农民饮用水工程而得益，以前大部分农民到几公里z外的山塘担水喝，排队买水喝 现象，今年一次也没有发生过.据悉，自湖州市2003年在南潯镇正式启动千万农民饮用水工程项目以来，共己实 施省级农村饮用水计划项目33项，地方农村饮用水工程7项.截止2006年1o月,该市农村饮用水工程建设总投资已 达2.69亿元，已有效改善全市农村饮水群众56万人，解决学校饮水困难6.39万人，新增受益行政村289个,新增供水能力11.95万t/d.其中2006年湖州市已有效改善农村饮用水群众14.3万人，提前2个月完成全年目标任务全市农村自来水普及率已由2002年末的52%提高至现在的78%.饮用水工程的建设有利地保障了湖州市市民的