楊 培

關(guān)于深季節(jié)凍土區(qū)淺埋低壓管道輸水灌溉技術(shù)的調(diào)查

楊 培

淺埋低壓管道輸水灌溉水田技術(shù)是一種以管道輸水代替明渠輸水的灌溉形式，通過壓力管道系統(tǒng)，將水輸送到灌溉農(nóng)田。從2013年開始，黑龍江省農(nóng)發(fā)辦分別在肇源縣頭臺鎮(zhèn)、林甸縣東興鄉(xiāng)、巴彥縣富江鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)了灌溉面積1392畝、7855畝、3210畝和2480畝的淺埋低壓管道輸水灌溉水田項目區(qū)。從近幾年的運行情況看，深季節(jié)凍土區(qū)具備推廣淺埋低壓管道輸水灌溉水田的條件。

一、淺埋低壓管道輸水灌溉水田項目區(qū)基本情況

1.肇源縣頭臺鎮(zhèn)項目區(qū)。項目區(qū)無霜期146天，多年平均氣溫4℃，最高氣溫39.1℃，最低氣溫-37.2℃。項目區(qū)面積1392畝，地勢西高東低，南北高中間低，地勢高差達到5米。2013年春季，農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)對該地塊進行了淺埋低壓管道輸水灌溉水田工程規(guī)劃設(shè)計。低壓管道供水系統(tǒng)由渠首、供水干管、供水支管、出水樁、排水系統(tǒng)構(gòu)成。輸水管道選用PE管道。項目區(qū)沿著地塊邊緣布置干管1條；總長1646米，支管8條，總長6142米，支管與干管垂直連接沿田埂布置，輸水管道最淺埋深0.7米，在支管道末端設(shè)置排水裝置。2013年4月中旬開始工程建設(shè)，5月中旬工程竣工并投入運行。

2.林甸縣東興鄉(xiāng)項目區(qū)。項目區(qū)無霜期125天，多年平均氣溫2.3℃，最高氣溫38.8℃，最低氣溫-38.1℃。項目區(qū)原為水田，農(nóng)民用小四輪分散從渠道中提水灌溉，用水無計劃，灌溉費用高。2014年秋季，農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)將東興鄉(xiāng)福興村0.83萬畝水田規(guī)劃為淺埋低壓管道輸水灌溉水田項目區(qū)，分兩個供水系統(tǒng)。管材選用PE管道，按經(jīng)濟流速確定管徑。項目區(qū)布設(shè)主干管2條，總長2364米；干管9條，總長6075米；支、斗管179條，總長43780米。斗管末端上設(shè)排水裝置。2014年10月開始工程施工，冬季停工3個月，2015年5月15日工程竣工并投入運行。

3.巴彥縣富江鄉(xiāng)項目區(qū)。項目區(qū)以松花江水為灌溉水源，需二級提水灌溉。項目區(qū)無霜期133天，多年平均氣溫3.4℃，最高氣溫38℃，最低氣溫-37℃。項目區(qū)地勢較高，需設(shè)置提水泵站2座，分別從巴彥港灌區(qū)總干渠經(jīng)二級提水灌溉水田。2015年8月，農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)對該項目區(qū)進行淺埋低壓管道輸水灌溉水田規(guī)劃設(shè)計，分兩個灌溉系統(tǒng)。管材選用PE給水管，按經(jīng)濟流速確定管徑。一號泵站設(shè)干管2條，總長3282米；支管23條，總長13951米。二號泵站設(shè)干管1條，總長1510米；支管20條，總長12467米。斗管上設(shè)出水裝置。2015年10月開始管道工程施工，冬季停工3個月，2016年5月灌溉系統(tǒng)竣工并正式運行。

二、淺埋低壓管道輸水灌溉水田的優(yōu)勢

淺埋低壓管道輸水對地形適應(yīng)性強，具有節(jié)地、節(jié)水、建設(shè)成本低、運行費用少、建設(shè)工期短、便于耕作和自動控制及運行管理費用低等優(yōu)勢。

1.對地形適應(yīng)性對比。管道輸水可實現(xiàn)水由低處向高處輸送，減少水田種植平整土地的工程量，適應(yīng)各種地形。

2.占地對比。明渠輸水占用耕地面積大，低壓管道輸水以管代渠，避免因修渠占地產(chǎn)生的糾紛，比明渠灌溉可節(jié)約耕地4.67%。

3.節(jié)水對比。管道輸水可減少滲漏和蒸發(fā)，提高水的利用率。據(jù)測算，低壓管道輸水比混凝土襯砌明渠節(jié)水26%以上，畝節(jié)水150立方米以上。

4.工程成本對比。鋪設(shè)低壓管道每畝投資1400元左右，與明渠輸水造價相差不大。管道使用年限可達30年以上，比明渠使用年限長15年以上，畝年均投資比渠道混凝土襯砌少40元以上。

5.運行費用對比。低壓管道輸水灌溉與明渠灌溉相比，增加了出水壓力管道沿程和局部水頭損失。按照現(xiàn)行農(nóng)用電每度0.5元計算，畝增加用水費用15元左右，但考慮工程占地減少增加的效益，畝增加收入在50元以上。

6.工程施工對比。管道鋪設(shè)施工技術(shù)簡單，要求工期短，當年建成，當年使用。而明渠輸水灌溉工程建設(shè)工期一般需2-3年。

7.輸水及耕作對比。低壓管道輸水灌溉比明渠輸水快、供水及時，可實現(xiàn)精準灌溉，自動控制，有利于機械耕作和標準化生產(chǎn)。

8.工程管理對比。管道輸水避免跑水漏水，節(jié)省管理維護用工，節(jié)約灌水勞動力。地埋低壓管道冬季需防止凍脹侵害，入冬前需將管道內(nèi)余水排空。

三、淺埋低壓管道輸水灌溉水田應(yīng)注意的問題

田間灌溉系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是實現(xiàn)地下管道化。由于受到管材力學(xué)指標和造價的制約，我國管道輸水灌溉系統(tǒng)發(fā)展緩慢。隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，北方中高緯度地區(qū)管道輸水技術(shù)開始推廣應(yīng)用。從我省農(nóng)發(fā)項目區(qū)淺埋低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)設(shè)計、實施、運行和管理的情況看，淺埋低壓管道輸水灌溉從技術(shù)上、經(jīng)濟上、管理上在中高緯度地區(qū)推廣成為可能。

1.管道系統(tǒng)設(shè)計。低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)的水利計算應(yīng)滿足《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定要求，以控制流速1.5米/秒計算管道管徑，局部水頭損失按沿程損失的10%計算。為減少沿程損失和選擇經(jīng)濟管徑，輪灌組均衡分布在每條支管上，從末端向首端輪灌。水稻生育期用水量不同，建議采用變頻電機。出水樁宜設(shè)在田埂上，避免機械作業(yè)時損壞。地埋管道末端應(yīng)設(shè)置排水閥門和排水井防止凍害。排水系統(tǒng)結(jié)合管道布局和實際地形按規(guī)范進行規(guī)劃設(shè)計。

2.材料選擇。經(jīng)過實際運行和綜合實驗比較，管材應(yīng)選擇具有一定柔韌性的材料，以適應(yīng)冬季凍脹變形。管材除滿足國家給水管材標準要求外，線性膨脹系數(shù)應(yīng)小于0.086×10-3/℃，允許的直徑變形率小于5%；斷裂伸長率為大于620%，凍融變形應(yīng)小于1%。

3.管道施工。管道埋深應(yīng)滿足管頂覆土70-80厘米，管道坡降掌握在0.3‰-0.5‰，為防止局部沉降，應(yīng)在管底墊沙20厘米以上，分層對稱回填、分層對稱壓實。管道焊接按照埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)范要求施工。環(huán)境溫度低于-5℃時停止施工，如冬季施工，需采取搭建帳篷等保護措施，設(shè)置加熱裝置，提高焊接環(huán)境溫度，保證焊接質(zhì)量。

4.運行管護。輸水管道運行中各供水、排水閥門應(yīng)經(jīng)常檢查，防止銹蝕或滴漏。在大型車輛通過的地段鋪設(shè)管道時應(yīng)添加套管，做好標識。灌區(qū)應(yīng)做好輪灌計劃管理，入冬前排空所有管道積水。管理單位應(yīng)做好管道漏水時應(yīng)急搶修預(yù)案。

四、低壓管道輸水灌溉水田推廣前景

低壓管道輸水灌溉技術(shù)最大的優(yōu)勢在于解決了旱田改水田工程占地問題，減少了旱田改水田過程中繁雜的群眾思想工作，消除了政府與農(nóng)民之間產(chǎn)生矛盾的隱患。低壓管道輸水灌溉對地形、土壤有較強適應(yīng)性。特別是在滲漏損失大、填方渠道和水資源緊張地區(qū)具有廣闊的推廣前景。

據(jù)我省水利部門統(tǒng)計，2013年全省市、縣水田灌溉面積3486萬畝（全省5837萬畝），其中地表水灌溉水田1220萬畝，需要地表水置換地下水面積在300萬畝左右。從我省億畝生態(tài)高產(chǎn)標準農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃情況看，沿松花江、嫩江、黑龍江、烏蘇里江、興凱湖、引嫩工程、引湯工程提水灌溉可發(fā)展水田800萬畝。按照肇源、林甸、巴彥三個縣項目區(qū)的實踐成果，如果全省1100萬畝水田提水灌區(qū)推廣該項技術(shù)，可節(jié)省耕地51.37萬畝，增加優(yōu)質(zhì)糧食生產(chǎn)能力6.16億斤；節(jié)約的水量可再發(fā)展394萬畝水田，按畝增糧食200斤計算，可增加糧食產(chǎn)能7.88億斤。兩個因素可增加優(yōu)質(zhì)糧食產(chǎn)能14.04億斤，相當于再造一個中等產(chǎn)糧大縣，不但可實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，而且經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益顯著。

（作者系黑龍江省農(nóng)發(fā)辦綜合處處長）

責任編輯/張礫