胡学周
张家界市永定区水利建设项目管理中心 湖南 张家界 427000
摘要：根据张家界永定区山丘区农业水利灌溉工程的特性，通过对现有水利工程的配套实施使用分析,明确适应本地区现代农业管道灌溉系统的设计要点，进一步提高了田间灌溉水利用系数,为灌区配套续建项目实施与节水改造技术的推广提供借鉴。
关键词：水利工程 管道灌溉 水利用系数
永定区位于云贵高原东侧武陵山脉中段，为典型的山丘区，地形以山地丘陵为主,土地类型多样。现有耕地面积 32.37万亩，其中：稻田23.5万亩，耕地8.87万亩。现有中小型水利工程5600余处，总供水总量16145万立方米。现有有效灌溉面积23万亩，其中：稻田18.4万亩，耕地4.6万亩。永定区现阶段农业灌溉主要从水库、山塘或溪坝取水灌溉，其间通过较长的输水干渠和田间渠道。近几年来，国家加大了对农田水利工程的投入，大部分干渠进行了防渗处理，但干渠分水口以下的渠道大多还是三合土砌石和土沟，老化失修严重，渠道输水漏损率高，造成灌溉水利用系数低，一般仅为0.47左右。另地块距干渠分水口高差较大，相距30-100余米，其引水渠道沿山体顺坡而下，渠道纵坡大，险工险段多，在雨季遇山洪极易受到损毁，渠道恢复时间长，维护成本大，严重制约当地的农业经济发展。
一、管道灌溉的示范应用情况
近三年来，在各级财政资金的支持下，永定区先后建设了管道灌溉工程11处，管道灌溉面积达到4670亩，铺设管道60.8公里。这些管道灌溉工程都是作为配套工程来进行建设的，用来代替原有的田间渠道工程。管道输水灌溉具有节水、省地、省工、低能耗等优点。在永定区农田灌溉中多采用封闭管道，有助于水源的充分利用，节约用水，另外在施工过程中可以兼顾各种地形，例如山坡，公路的跨越等，同时管道的全埋式，大大的增加了土地的利用率，管道上面不影响农作物的生长和耕种，为农田节约了土地间接的达到了增产增收的效果。工程建成运用后，在2017年和2018年的抗旱工作中起到了很好的示范作用，经测算，管道代替田间渠道后，田间灌溉水利用系数达到95％，如表1所示。且人民群众使用方便，拧开水龙头即可放水灌溉，十分高效，保证了项目区的增产增收，深受项目区群众的欢迎。同时还促进了项目区农业产业结构的调整，对特色农业和现代高效农业发展起到了推动作用。
表1 渠道灌溉与管道灌溉比选表
工程类别水利用系数使用年限占地工程造价运行管理
渠道灌溉现状水利系数不足0.50，田间渠道硬化后可达0.6520-30年需永久占地，土渠一般占耕地1%—2%左右2000元/亩传统的地面沟灌、漫灌，需定期清淤，渠道分水口放水
管道灌溉0.9530-50年采用全埋式PE管，埋深位于耕作层以下0.5m，可增加1%的耕地面积1500元/亩管灌无需清淤，拧开龙头即可灌溉，并可实现水肥一体化
二、管道灌溉的设计要点
1.灌溉定额的确定
永定区水田种植以中稻为主，旱地农作物种植结构玉米、黄豆等，水稻和与收割后可再种一季油菜的种植结构。明确灌区的灌水方式及田间适宜水深，但因永定区内无灌溉实验站，作物需水量以水面蒸发为参数计算各类作物的灌溉定额。其计算公式为：ET=aE0，式中： ET为作物需水量，以水层深度计，mm；a为需水系数，水稻取0.8～1.3，旱作物取0.3～0.8；E0为与ET同时段的水面蒸发量，以水层深度计，mm。通过计算得到每亩水稻的灌溉水深，换算出灌溉定额。
2.水源可靠性分析
根据项目区水利工程现状，选取可供水源点，通过水量平衡分析，计算灌区产水量、需水量，确定可供的水源。
3.管道灌溉系统布置
（1）管道级数确定
依据《管道输水灌溉工程技术规范》GBT 20203-2017之规定，管道级数应根据系统灌溉面积（或流量）及经济条件等因素确定，当系统流量小于30m3/h时，可采用一级固定管道；系统流量在30m3/h～60m3/h，可采用干管、支管两级固定管道；系统流量大于60m3/h时，可采用两级或多级固定管道。根据永定区为山区梯田（灌溉水自上级田块自留至下级田块）的特性，为了节省工程投资、便于今后工程运行管理，设计灌溉系统采用两级或多级固定配水干支管及田间移动管道布置的方式。
（2）配水方式
在田块间最高处设置给水栓，通过配备地面移动软管从给水栓取水对水稻田进行灌溉。永定区为山区梯田，其灌溉方式多以最上级稻田进水至最下级当天出水的方式。管网将水源与各给水栓之间连接起来，低压管道输水属有压供水，可以越沟、爬坡和跨路，不受地形限制，可将水配送到作物地块。对于零散地块浇水问题，可采取配备田间地面移动软管方式解决，从而使原来渠道无法灌溉的耕地实现灌溉，扩大了灌溉面积。
（3）管线布置原则
①管理设施、道路、管道统一规划，合理布局，全面配套，统一管理，发挥工程整体效益。
②依据地形、地块、道路等情况布置管道系统，要求线路最短，控制面积最大，便于机耕，方便管理。
③管道尽可能双向分水，节省管材，沿路边及地块等高线布置。
④按照村组地片，便于分区管理，并能独立使用的原则。
4.管道设计流量确定
根据项目区灌溉面积，种植作物，选定设计代表年的作物净灌溉定额。根据设计灌水率公式： q=m毛/(0.36Tt)，其中m毛=m净/η，推求出设计流量Qs =1.2qsAs。再依据设计流量、现场勘测取得的水源水位、灌溉地段地面高程，对管道灌溉进行水力计算，以便尽可利用水源水头压力，选定管道管径、管材。管道灌溉中永定区多采用PE塑料管材，可无需满足卫生指标，其余指标符合GB/T13663-2000《给水用聚乙烯(PE)管材》的要求，管材允许工作压力应为管道最大工作压力的1.5倍。且大于管道可能产生水锤时的最大压力，管壁薄厚均匀，壁厚误差应不大于5%左右。出水口设计压力就控制在0.2～0.6MPa之间，给水栓出口压力大于0.6MPa设减压池。
三、管道灌溉工程在永定区的发展前景
永定区现有灌溉面积在200亩以上的自流灌区71处，灌溉面积达到17.66万亩，这些灌区有可靠的水源工程，60％以上的灌区都可以发展管道灌溉工程，面积在10万亩以上。目前永定区已建成的高效节水灌溉面积只有0.4万亩，在建的高效节水灌溉面积只有0.6万亩，还有9万亩的灌溉面积可以发展管道灌溉工程，所以管道灌溉工程在永定区的发展空间很大。且管道灌溉工程适应山区地形的能力强，在不能修建渠道的地方也能建设管道灌溉工程，可以新增更多的灌溉面积，发展山区特色农业，转劣势为优势，使更多的人民群众增产增收。
同时，农业产业结构的调整和特色农业、现代高效农业的发展，也对包括管道灌溉工程在内的高效节水灌溉工程的建设产生了更大的需求，使得管道灌溉工程发展前景更加广阔。
四、结语
管道灌溉工程在永定区的示范性应用，为永定区农业灌溉开启了一种全新的模式，节水效果显著，稳产增产效果明显，深受项目区群众的欢迎，发展前景十分广阔。加强农田水利建设、实施农业节水行动是2018年中央一号文件确定的水利发展方向，逐步推动和发展管道灌溉工程，对永定区的农业发展作用巨大，可以使更多的人民群众增产增收，为永定区的脱贫攻坚贡献力量。
论文作者:胡学周
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/5
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