第四章_灌溉管道系统

第四章_灌溉管道系统第四章管道灌溉系统农田灌溉系统按照其输配水过程中的水流是否有压力，可划分为有压灌溉系统和无压灌溉系统两大类。

而管道灌溉系统为有压灌溉系统，系统中水流均为有压状态，其过流断面一般采用圆管，这也就是它与灌溉渠道系统的本质差别。

第一节管道灌溉系统的特点与发展概况一、管道灌溉系统的特点(characterics of the pipe-line irrigation system)管道灌溉系统是以管道代替明渠输水的一种灌溉工程形式，在一定的压力作用下，将灌溉水由管道输送到田间，经田间灌水装置实施灌溉的工程系统。

喷灌、微灌、低压管道输水灌溉均属管道灌溉形式。

管道灌溉系统在提高灌溉水利用率，节省农田，少占耕地，便利机耕和扩大灌溉面积等方面都显示出了巨大的效益和潜力，与灌溉渠道系统相比较，具有显著的特点。

1.管道灌溉系统的主要优点(major advantages of the pipe-lineirrigation system)1)节水效益显著。

管道灌溉系统采用管道输水和配水，减少了输水过程中的渗漏与蒸发损失，从而节约了灌溉用水，提高了灌溉水利用率，一般可比明渠灌溉系统节水30,50%;并可防止因渠系渗水而导致土壤盐碱化、沼泽化和冷浸田等的发生。

2)土地利用率高。

管道灌溉系统的输配水管网大部分或全部都埋设在地下，可以减少渠道占用的耕地，提高了土地利用率。

对于我国土地资源紧缺，人均耕地面积不足1.5亩的现实来说，具有显著的社会效益和经济效益。

3)适应性强，灌溉效率高。

管道灌溉系统由于是有压输水，可以适应各种地形，使渠道难以灌溉的耕地实现灌溉，扩大了有效灌溉面积;利用管道输水速度快，灌水省时、省工，一般比明渠输水的灌溉效率可提高1倍以上，用工减少50%左右，灌溉效率高。

4)灌水及时，促进作物增产增收。

利用管道系统输水和灌水，灌水及时，有利于进行适时适量灌溉，可以及时有效地满足作物的需水要求，从而提高农作物的产量和品质，达到增产增收的效果。

5)管理维护方便，便于实现自动化。

管道灌溉系统用管道代替明渠，避免了跑水漏水，节省管理用工，而且不会滋生杂草，可省去明渠的清淤除草和整修维护渠道等繁重劳动。

同时，管道灌溉系统运用灵活方便，容易调节控制和实现自 161 动化，并可方便地与施肥施农药等相结合。

2.管道灌溉系统的主要缺点(major disadvantages of the pipe-line irrigationsystem)1)需要的材料和设备较多，一次性投资高。

特别是喷灌和微灌系统，与渠道输水系统相比，投资高，运行费用也高。

因此，一般适应于经济作物或地形相对较复杂的地方。

2)规划设计内容较复杂。

管道灌溉系统的水力计算、配水分水、压力调节和田间设施等都比灌溉渠道系统复杂，规划设计难度相对较大。

3)对水源的水质要求较高，尤其是微灌系统，因灌水器容易堵塞，一般对灌溉水要求进行一定的处理、过滤，定期对管道系统进行冲洗。

4)对施工及管理的技术要求较高。

管道灌溉系统一般技术性强，必须由专业队伍进行施工，才能保证工程质量。

工程建成后，需要掌握相关技术的人员进行操作和管理，否则，容易造成管道或设备的损坏。

3.低压管道输水灌溉系统的特点(features of the low-pressure delivery pipeirrigation system)低压管道输水灌溉系统是以管道低压输水至田间，通过出水口或给水栓，经田间毛渠或移动软管进行地面灌溉的工程，简称管灌系统。

其管道工作压力较低，一般不超过0.4MP，出水口或给水栓的工作水头为0.3m~0.5m。

管灌系统与喷灌、微灌相比，其技术相对简单，工作压力较低，投资也相对降低，对水质的要求也不高，管理运用简单方便。

因此，目前在我国井灌区已得到广泛地推广应用。

渠灌区管灌系统一般控制面积较大，引水流量大，输水配水管道级数多，管径也较大，其省水、省地和省工效益更显著。

管道输水速度快，供水及时，可缩短轮灌周期，改善田间灌水条件，从而及时有效地满足作物生长的需水要求。

但是，渠灌区管灌系统由于其条件复杂，目前还仍处于试验示范阶段，技术尚未成熟，还需作进一步研究。

二、管道灌溉系统的发展概况(developing situation ofthe pipe-line irrigation system)1.国外发展概况(developing situation in abroad)随着全球淡水资源危机的出现和加剧，合理利用水资源引起了世界各国政府和科学家的高度重视，并采用了多种对策。

在解决水资源的对策中，除兴建必要的蓄水、引水工程，扩大水源外，更重要的是节约用水，提高水的有效利用率，防止水的污染等。

世界各国如美国、日本、前苏联、以色列等，由于农业灌溉用水浪费严重，特别是渠道渗漏损失的水量大，均非常重视并积极研究推广喷灌、微灌和低压管道输水灌溉等管道化灌溉技术。

管道灌溉系统在国外自20世纪20年代开始应用于农业灌溉，50年代以后得162到广泛应用。

据2000年统计，全世界微灌面积已达0.57亿亩，喷灌面积已达4亿多亩，低压管道输水灌溉也得到了迅速发展。

发展管道灌溉系统最具有代表性的国家是美国和以色列。

美国由于农场耕作面积大，在农业生产上追求高生产效率，因此各种管道灌溉系统和设备也都追求高生产效率。

在美国，喷灌的机械化、自动化水平较高，并且朝着低压、节能、多目标利用方向发展。

主要类型为中心支轴式喷灌系统，占总喷灌面积的69.74,。

美国微灌技术发展也很快，特别是在20世纪70至80年代，由于水价上涨，更加快了微灌的发展。

加利福尼亚州是美国微灌应用最多的一个州，微灌面积占该州总灌溉面积的17,。

低压管道输水灌溉在美国被认为是节水最有效、投资最省的一种灌水技术。

早在20世纪20年代就开始发展管道输水灌溉，到1984年管道输水灌溉面积已占全美国地面灌溉面积的46.9%。

加州圣华金河谷灌区，支渠以下输水系统在1996年就全部实现管道化。

美国管道灌溉系统中，地下部分多采用素混凝土管，地面部分采用可移动管道，一般为快速连接铝制管材和塑料软管，通过带有闸管的管道进行灌溉，同时也便于进行波涌灌溉，具有较高的灌水效率。

据统计，美国1982年灌溉总面积为2500万公顷，地面灌溉占65,，喷灌占35,;1991年灌溉总面积为2373万公顷，地面灌溉占57,，喷灌占43%。

2000年灌溉总面积为2553.6万公顷，喷灌占49.9,，地面灌溉(包括低压管道输水灌溉面积)占44.9%，微灌溉占4.49,。

以色列除个别偏远山区外，全国已基本实现了输水管道化，全国主要水3系连接成统一管网，每年从北部太巴列湖抽水3.2亿m，通过2.7m直径压力管道，以20m3/s的流量输送到以色列的南部。

并把地表水、地下水和回归水互相连通，综合调节用水，由国家统一管理。

以色列灌溉技术目前主要是喷灌和微灌，近些年来微灌面积已超过了喷灌面积，成为主要的节水灌溉技术。

到2000 年，全国微灌面积为16.6万公顷，占总灌溉面积的66.4,。

国外发达国家认为管道灌溉系统既可减少输水损失，又可严格控制灌溉用水，其发展趋势将是低能耗、低投入、低灌溉成本、高标准节水和高效益。

2.国内发展概况(developing situation in China)我国是一个水资源严重短缺的国家，因此，也非常重视并积极发展管道化灌溉技术。

喷灌技术是20世纪50年代从前苏联引进，70年代以后得到迅速发展和应用。

如北京顺义县1985-1988年推广半固定式喷灌系统，全县80万亩耕地都采用喷灌，取得了显著的节水效益和经济效益。

我国在发展喷灌的过程中，结合国情已形成一套较为完整的技术体系。

我国微灌技术应用是从1974年引进墨西哥滴灌设备开始的，特别是90年代以后引进国外先进的微灌设备生产线，微灌技术得到迅速普及与应用。

目前在灌水器、输水管材、过滤装置和控制装置等已基本形成系列化产品。

我国管道输水灌溉应用时间较早，但集中连片是在50年代以后。

如河南温县在70年代全县有10多万亩井灌区实现了管道输水灌溉。

到了80年代以后，我国北方地区连年干旱，水资源日益紧缺，适应节水灌溉的管道输水灌溉技术得到迅速发展。

但主要应用在井灌区。

在管材应用方面，我国已 163 研制出多种材料的管道，如薄壁PVC塑料管、双壁波纹管、石棉水泥管、混凝土管等。

渠灌区从20世纪80年代开始进行了管道输水灌溉的试验研究，在管网设计、分水量水、防止淤堵等方面取得了许多成功的经验。

但技术尚未成熟，仍需要开展进一步地研究。

据水利部统计，截止到2007年底，我国节水灌溉工程面积已达2348.9万公顷，占全国农田有效灌溉面积的40.7%,其中喷、微灌面积达385.3万公顷，低压管灌面积557.4万公顷。

第二节管道灌溉系统的组成和分类一、管道灌溉系统的组成(components of the pipe-line irrigation system) 管道灌溉系统通常由水源、首部枢纽、输配水管网、田间灌水装置、附属建筑物和附属装置等部分组成。

1.水源(water sources)凡符合农田灌溉用水标准的水源均可作为管道灌溉系统的水源，一般分为地表水源和地下水源两类。

地表水源包括河流、湖泊、水库、塘堰以及集蓄雨水等;地下水源包括机井、大口井、辐射井、渗渠和泉水等。

2.首部枢纽(head works)首部枢纽的作用是从水源取水，并进行适当的处理以符合管道灌溉系统在水量、水质和水压三方面的要求，其形式主要取决于水源的种类和管道灌溉方式。

管道灌溉系统中的水流必须具有一定的压力，一般均需通过水泵机组加压。

通常可以根据灌溉用水量和扬程的大小，选用适宜的水泵类型、型号及与其相配套的动力机(电动机、柴油机等)。

若有自然地形落差可利用，也可采取自压式管道灌溉系统，以节省投资和管理运行费用。

灌溉管道系统与渠道系统比较，一般对水源的水质要求比较高，为使灌溉水质符合输配水与灌水的要求，通常必须采用过滤装置;若水源含有杂草、泥沙或微生物和藻类等，则必须修建拦污栅、沉淀池或其它净化处理装置，以防止管网和灌水装置堵塞。

不同的管道灌溉方式，对水质要求不同，其过滤装置和处理设施也不相同。

3.输配水管网(pipe-line networks of delivery and distribution)输配水管网一般分为干管、支管和毛管等，控制面积较大时可增加总干管、分干管、分支管。

在进行管道灌溉系统规划设计时，管网分级应根据灌溉面积大小、灌水方法及地形条件等具体情况确定。

微灌系统的末级管道一般为毛管，而喷灌和低压管道输水灌溉系统的末级管道则为支管。

按照管网布置形式，输配水管网可分为树状管网和环状管网两种。