馬 辰

（新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830001）

1 低壓管道輸水灌溉技術(shù)概述

低壓管道輸水灌溉技術(shù)又被稱為“管灌”，是一種以管代渠的農(nóng)田灌溉形式。“低壓”是指田間最末級管道出水口的工作壓力明顯低于微灌噴水口或噴灌的工作壓力，通常小于3.0 kPa。就管道灌溉系統(tǒng)設(shè)計工作壓力來說，丘陵地區(qū)要求≤0.2 MPa，平原地區(qū)≤0.1 MPa[1]。與傳統(tǒng)的輸水灌溉方式相比，這種輸水灌溉技術(shù)能有效減少輸水過程中的滲漏、蒸發(fā)，達(dá)到節(jié)水目的。同時，管網(wǎng)系統(tǒng)主要埋在地下，能有效提高土地利用率?？偟膩碚f，這項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)有節(jié)水、省地、省工等優(yōu)點(diǎn)。

2 低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)組成部分

2.1 水源與取水工程 管道輸水灌溉系統(tǒng)的水源必須符合相關(guān)規(guī)定，不能含有過多的雜物，如泥沙、雜草等。對于井灌區(qū)的取水工程，需綜合考慮用水量、揚(yáng)程大小等多方因素，才能配備水泵的配套設(shè)施，包括壓力表、水表、動力機(jī)等。

2.2 輸水配水管網(wǎng)系統(tǒng) 主要包括管道輸水灌溉系統(tǒng)中的各種管道、分水設(shè)施、相關(guān)保護(hù)裝置及其他附屬設(shè)施。

2.3 田間灌水系統(tǒng) 這是指出水口以下的田間部分，但仍將其歸為地面灌水系統(tǒng)。為確保灌水均勻，并最大限度地減少灌水定額，通常可借助地面節(jié)水灌溉技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3 低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計要點(diǎn)

按照管道的可移動程度，低壓管道包括3種，即固定式、半固定式、移動式[2]。

3.1 管道布置原則 管網(wǎng)布置屬于低壓管道灌溉系統(tǒng)設(shè)計中的核心環(huán)節(jié)，整個系統(tǒng)成本中70%以上都是用于管道系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)下列原則來布置管網(wǎng)：在布置井灌區(qū)的管網(wǎng)時，盡量將單井作為一個完整系統(tǒng)，首先確定好給水栓的位置，再盡可能將所有管道進(jìn)行垂直分布，以盡量節(jié)省管線；借助地形落差來達(dá)到自流輸水的目的；最末一級固定管道的走向必須參考作物種植方向，二者方向一致。同時，管線分布要平順，盡量避免起伏折點(diǎn)，從而便于農(nóng)田管理。

3.2 管材的選取 通過經(jīng)濟(jì)流速法來選取合適的管材，流速與管徑大小均需結(jié)合具體的管材而定。管材價格、使用壽命、系統(tǒng)的施工成本及動力價格等是影響經(jīng)濟(jì)流速的常見因素。如果管材價格偏高，動力價格偏低，則應(yīng)選取較大的經(jīng)濟(jì)流速值；反之，應(yīng)選小值。管道直徑計算公式為待計算出管道直徑大小后再挑選相鄰內(nèi)徑的商品管道。其中，d是指管道直徑（mm），Q表示管段的設(shè)計流量（m3/h），v表示管內(nèi)水流流速（m/s）。

3.3 計算管道壓力與水泵的選配

3.3.1 沿程水頭損失 這是指水流在一定長度的順直管道內(nèi)流動時的壓力水頭損失。計算公式為h沿=f×（Qm/dn）×L，其中h沿是指沿程阻力損失（m），L表示對應(yīng)管道的實(shí)際長度（m），dn表示管道內(nèi)徑大小（mm），Qm表示管道流量（m3/h），m表示流量指數(shù)，n是指管徑指數(shù)。

3.3.2 局部水頭損失 定義是指水流在管道中流動過程中經(jīng)過不同管道（三通、彎管、閘門、變徑管）所產(chǎn)生的壓力水頭損失。計算公式為h局=εv2/2g，其中h局表示局部水頭損失（m）；v表示管道平均流速（m/s）；g代表重力加速度，大小為9.81 m/s2；ε表示局部水頭損失系數(shù)。管道中所有彎頭、三通、閘門等水頭損失的總和就是管道的總局部水頭損失，在工程實(shí)踐中通常做法是取管道沿程水頭損失的10%～15%[3]。

3.3.3 首部壓力水頭損失 要計算低壓管灌首部樞紐需要的壓力水頭值時，通常先選取典型推算點(diǎn)，即系統(tǒng)中最難灌到的點(diǎn)。隨后將管路水頭損失相加再往上推算就可，計算公式為H首=H灌+h沿+h局+Δ。其中，H首表示管道首部需提供的供水水頭（m），h沿表示沿程的局部水頭損失（m），h局表示局部水頭損失（m），H灌表示灌水給水口的工作水頭（m），Δ是指典型點(diǎn)高程與樞紐洪水點(diǎn)高差（m）。

3.3.4 水泵選配 對于抽水機(jī)或機(jī)井來說，水泵揚(yáng)程可根據(jù)下列公式計算：H泵=H首+H井+H泵損。其中，H首表示管道灌溉首部樞紐需要的工作水頭（m），H井代表抽水站水源的水位或機(jī)井動水位（m），H泵損表示水泵的沿程與局部水頭損失的總和（m），H泵表示水泵所需的揚(yáng)程（m）。

4 結(jié)語

低壓管道輸水灌溉技術(shù)具有節(jié)水、省地、省工等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，也能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效節(jié)水、增產(chǎn)的戰(zhàn)略需要。因此，要加大力度推廣這項(xiàng)技術(shù)，盡快完善管網(wǎng)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)施，并抓好日常的養(yǎng)護(hù)與維修，充分發(fā)揮低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的作用。

[1]羅江鋒.灌區(qū)低壓管道灌溉技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2014（17）：33.

[2]張信和.低壓管道輸水灌溉技術(shù)[J].價值工程，2014（26）：79-80.

[3]王華亮.河北省農(nóng)業(yè)灌溉工程節(jié)水技術(shù)效益分析與計算[J].南水北調(diào)水利科技，2010（2）：15.