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摘 要： 摘要: 低壓管道灌溉工程在設計過程中除了要遵循相關的規范、標準外，還應結合社會經濟發展情況、工程當地實際情況，優化設計思路，控制工程造價，注重提高農戶用水滿意度，從平衡 3 個矛盾入手，以及重視 2 個調查與訪問，提出做好工程設計的建議。 關鍵詞:
摘要: 低壓管道灌溉工程在設計過程中除了要遵循相關的規范、標準外，還應結合社會經濟發展情況、工程當地實際情況，優化設計思路，控制工程造價，注重提高農戶用水滿意度，從平衡 3 個矛盾入手，以及重視 2 個調查與訪問，提出做好工程設計的建議。
關鍵詞: 低壓管道; 典型設計; 工程造價; 灌溉制度
近年來我國大力推行農田高效節水灌溉技術，各地實施的農田水利工程中均安排了較大比重的低壓管道灌溉工程，低壓管道灌溉工程設計除了要遵循相關的硬性規范、標準外，還要結合當地經濟社會發展水平，充分考慮用戶用水管理要求，做好充分的工程設計前調查分析。筆者就工程設計調查方法論和統籌兼顧幾方面矛盾平衡談點粗淺的認識。
1 重視 2 個調查與訪問
做好低壓管道灌溉設計技術經濟分析和利于農戶后期用水管理，必須做好充分的用戶現場調查，建議重視以下兩個方面工作。
1. 1 重視現狀灌溉水系走向調查
工程設計人員在設計初期應加強對工程現場的查勘，并積極走訪相關農戶，切實了解擬實施管道灌溉工程田塊的現狀水源及各級渠道的走向及連接情況，摸清田塊的現狀灌溉及排水的水系情況。現狀的渠系及灌排水系經多年的實踐檢驗大部分均有其合理性，設計人員應充分重視，尊重相關農戶多年的用水習慣。管道布置時基本遵循干管與原農渠走向一致，支管與原毛渠走向一致，給水栓也應與原格田放水口基本一致的原則。工程設計時還應了解原灌溉系統中存在的問題，在設計過程中加以優化解決。
1. 2 重視設計回訪
工程設計人員應對已實施且已運行一個或多個灌溉周期的低壓管道灌溉工程進行設計回訪，詳細了解輪灌制度的執行情況、給水栓的出流情況、灌溉時長、灌溉成本等，進而分析工程設計時輪灌組的劃分是否合理，水泵、電機的選型是否合適，管道布置及管徑選擇是否合適，以便在以后的類似工程設計中不斷改進、優化[1]。
2 平衡 3 個矛盾
低壓管道灌溉設計要有系統思維，從工程設計、造價控制、便于農戶用水管理的角度，建議要統籌做好 3 個方面矛盾的平衡。
2. 1 平衡農戶用水滿意度與工程造價的矛盾
低壓管道灌溉工程的造價與相關設計參數的取值及輪灌組的數量劃分息息相關，其中影響較大的設計參數為灌水高峰期作物 1 次灌水延續時間及輪灌組的數量，延續時間短，輪灌組數量少，工程造價增加，反之則減少。農戶用水滿意度取決于灌溉時長與灌溉費用。灌溉時長短，灌溉費用低則農戶用水滿意度高，反之則較低。目前農村農情較之以往發生了較大變化，進城務工農民“回巢式”務農現象已十分普遍，先進播種、插秧技術不斷涌現，使得整個水稻泡田、播種或插秧的作業節奏加快，作業時間大幅縮短，用水高峰提前且相對集中。另外由于多年來我國農村多采用大水漫灌的灌溉方式，管理粗放，導致用水“一窩蜂”的現象一直存在，且搶水現象時有發生。鑒于此，工程設計人員應充分考慮農戶現狀用水訴求，在滿足相關規范、標準要求的情況下能盡量縮短灌水高峰期作物 1 次灌水延續時間，增加管道末端給水栓的流量，減少輪灌組的數量，這樣一來雖然會導致機泵功率增大，管道直徑增大，工程造價略有增加，但是可縮短農戶灌溉時間，減少搶水現象，灌溉費用也沒有明顯增加，可提高農戶的用水滿意度，對于節水灌溉的推廣亦可起到促進作用。
2. 2 平衡田塊內隔田分布與管道布置的矛盾
實施管道灌溉的田塊內的格田分布不盡相同，有的較為規整，有的較為零散，甚至出現“田中田” 的情況。對于格田分布較為規整的田塊，無需贅言，按照田塊的分布布置干支管及給水栓即可。對于格田分布比較零散的田塊，在布置管道，特別是支管及節水栓的布置時，可酌情考慮，不必追求“每田俱到”，管道及給水栓布置到末級格田的上一級格田即可，末級格田采用原灌溉方式與新建管道灌溉相結合的方式灌溉。若一味追求“每田俱到”則可能導致支管凌亂繁雜，閘閥、井繁多，水損增加，電機功率增加，不但建設成本及使用成本均增加，而且管理難度也相應增大。
2. 3 平衡大面積田塊的灌溉效果與灌溉成本的矛盾
實施管道灌溉的田塊大小不一，從目前已實施的工程 來 看，單個管道灌溉系統的控制面積在 13. 33 ～ 20 hm2 ( 200 ～ 300 畝) 為宜，對于面積較大的田塊應分塊灌溉，每塊田的面積控制在合理范圍內。以江蘇淮安境內某田塊為例，田 塊 面 積 60. 87 hm2 ，采用一套灌溉 系 統，系 統 設 計 流 量 762. 8 m3 /h，設計凈揚程 10. 91 m，選用 SLS300 - 250 離心泵，電機功率 55 kW，轉速 1 480 r/min。干管直徑 400 mm，支管直徑 75 ～ 200 mm 不等，共劃分為 5 個輪灌組。從設計成果可以看出，由于田塊面積較大，主管道長 1 050 m，水頭損失大，導致電機功率較大，到達 55 kW，進而導致電費較高，農戶用水成本增高。另外由于劃分的輪灌組數量較多，管理難度加大，輪灌難以實現，常導致末端管道不出流。若采用分區域灌溉，增加 1 ～ 2 個灌溉系統，減小單個灌溉系統的灌溉面積，雖然初期建設成本較高，但 是 后 期 使 用 成 本 較 低，農 戶 更 易 于 接受[2-3]。
3 典型設計
3. 1 項目概況
項目名稱: 金湖縣金南鎮連湖六組灌溉片; 建設內容: 片區灌溉低壓管道布置及系統首部泵站; 片區概況: 項目片區南北向長約 800 m，東西寬約 1 200 m，片區總面積 93 hm2 ，灌溉面積 63. 47 hm2 。項目區目前以種植水稻為主，灌溉水源為位于項目區中部的引水渠。
3. 2 工程設計
( 1) 設計思路。①灌溉片面積較大，為保證灌溉效果，需實行分片灌溉，每片灌溉面積 15 hm2 左右; ②兼顧工程投資及灌溉費用，適當減少輪管組數量，縮減灌溉片灌溉時長; ③項目區格田較為零碎，適當控制給水栓數量，部分“田中田”不布置給水栓，仍采用原灌溉方式，避免給水栓太多導致管道直徑增加以及電機功率增加，進而增加工程投資及灌溉成本; ④干支管布置時仍遵循原渠系灌溉水流向。
( 2) 灌溉設計保證率。根據《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規范》( GB /T 20203—2006) 灌溉設計保證率，宜不低于 75% 。根據當地自然條件和經濟條件確定灌溉設計保證率為 85% 。
( 3) 灌溉水利用系數。取管道水利用系數為 0. 95，田間水利用系數取 1. 0。
( 4) 灌溉制度。本項目區計劃全部種植水稻，泡田期水稻田灌水定額取 100 m3 /畝。灌水延續時間與作物種類、灌區面積大小及農業生產勞動計劃等因素有關，根據項目區實際情況，取灌水延續時間為 3. 5 d，系統每天工作時間為 20 h。
( 5) 管道系統布置。計劃整個片區劃分為 3 個相對獨立片區進行灌溉，分別為西片區 22. 13 hm2 、南片區 20. 73 hm2 、北片區 20. 6 hm2 。
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從灌溉泵站出口沿各片區田間道路及河溝分別布置干管 1 ～ 3 條，長度分別為 460 m、450 m、 630 m; 根據田塊走向垂直于干管分別布置支管、分支管。支( 分支) 管上設置放水口( 給水栓) ，給水栓布置結合實際田塊分布情況設置，共計設置323 只，其中西片區 114 只、南片區 100 只、北片區 109 只。結合當 地 實 際 工 程 運行經驗，給水栓規格采用 DN65 mm 型 式。干、支 管 道 均 采 用 PVC - U 管 ( SDR41，PN0. 63 MPa) ，管道埋深管頂不少于地面以下0. 7 m，給水栓豎管高出地面 0. 3 m。給水栓下設防沖池以防止出水口出水水流對田塊的沖刷。
3. 3 管網設計
( 1) 輪灌制度確定。根據田塊及出水口的布置情況，同時考慮管理方便和可能出現的集中供水，規劃項目區采用干管續灌、支( 分支) 管輪灌方式。輪灌組劃分情況詳見表 1。
3) 水泵流量、揚程計算。根據相關計算成果及公式，經計算，灌溉系統水泵的設計揚程分別為西片區 10. 49 m、南片區 9. 27 m、北片區 8. 74 m。
( 4) 水泵選型與配套動力。根據 3 個片區的水泵設計流量和設計揚程，分別配套選擇 3 臺 300S - 12 型單級雙吸中開式離心泵。該泵設計 揚 程 為 12 m，設計流量為 792 m3 /h，配套功率為 37 kW。
4 結 語
針對工程設計人員在設計低壓管道灌溉工程時容易忽略的且較為重要的問題進行了探討，目的是優化設計，使得設計成果在工程造價與灌溉時長、灌溉成本、管理成本等之間取得平衡，盡力提高農戶用 水 滿 意 度，以利于高效節水工程的更快推廣。——論文作者：倪 霽1 ，張 金2 ，趙 燕3
