渠灌區(qū)管道輸水灌溉技術發(fā)展模式探討

（伊犁哈薩克自治州南岸干渠灌區(qū)管理處 新疆伊犁哈薩克自治州 835000）

截止2010年底，我國低壓管道輸水灌溉面積即已超0.067億hm2[1]，但這些管灌面積基本上位于井灌區(qū)，渠灌區(qū)內(nèi)微乎其微。井、渠灌區(qū)管灌發(fā)展現(xiàn)狀如何？二者之間有何不同？渠灌區(qū)、管灌應該怎樣發(fā)展以及如何發(fā)展等，目前節(jié)水灌溉事業(yè)的形勢發(fā)展迫切要求人們回答這些問題。

1 低壓管道輸水灌溉發(fā)展簡況

國外發(fā)達國家應用管道輸水灌溉技術比較普遍，我國應用的也比較早，但有規(guī)模地發(fā)展則是起始于20世紀80年代。

1.1 井灌區(qū)低壓灌溉輸水灌溉技術應用法律支撐

為將科技成果快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并保障低壓管道輸水灌溉技術的規(guī)范化發(fā)展，水利部及時將有關科研成果制定成標準，如制定了《低壓輸水灌溉用薄壁硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664-92）、《低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范（井灌區(qū)部分）》（SL/T153-95）和《灌溉用低壓輸水混凝土管技術條件》（SL/T98-1994）等。此后，根據(jù)技術發(fā)展情況，又對這些標準進行了修訂，如GB/T13664-92修訂為《低壓輸水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T13664-2006），SL/T153-95修改后上升為國家標準《農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》（GB/T 20203-2006）。美中不足的是，GB/T 20203-2006是以國家質(zhì)檢總局為主批準發(fā)布，而國家質(zhì)檢總局主要負責產(chǎn)品、方法等基礎標準的管理，故GB/T 20203-2006雖名為規(guī)范，但因沒有標準的條文說明，這給規(guī)范使用者進行工程建設帶來諸多不便，故應廢除GB/T 20203-2006，到負責工程建設國家標準管理的住房和城鄉(xiāng)建設部立項制定低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范，以發(fā)揮規(guī)范應有的作用。這是因為，我國國家標準由國家標準化管理委員會、住房和城鄉(xiāng)建設部分頭管理，兩者的國家標準編寫規(guī)定是不一樣的。

通過將科研成果轉(zhuǎn)化為標準這一最佳路徑[2]，將適用于井灌區(qū)灌溉用新型塑料管材制定成產(chǎn)品標準，將管灌技術制定為工程技術規(guī)范，以標準化的形式，促進并保障了低壓管道輸水灌溉技術在我國得以規(guī)范、較快地發(fā)展。新型塑料管材和規(guī)范在井灌區(qū)管灌發(fā)展中起著至關重要的作用。目前我國主要采用塑料管作為井灌區(qū)低壓輸水用管道，且以年均約33萬hm2的速度發(fā)展，至2010年底已超0.067億hm2。

1.2 渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉技術實驗研究

自井灌區(qū)低壓管道輸水灌溉技術得到大面積推廣應用后，我國又陸續(xù)開展了渠灌區(qū)管灌的試驗研究。如“八五”期間，由中國水利水電科學研究院承擔的國家重點科技攻關項目中的渠灌區(qū)管道輸水灌溉技術試驗研究內(nèi)容[3]，采用了開敞式的管道輸水灌溉系統(tǒng)[4]，在河北冶河灌區(qū)興建了67 hm2自壓管灌試驗區(qū)，進行了管道性能和水力特性現(xiàn)場試驗，并建立模型模擬管網(wǎng)系統(tǒng)運行管理。該示范工程自1994建成至今，運行良好，深受農(nóng)民歡迎，附近農(nóng)民還仿照該試點工程模式，自費興建了一處自壓管灌工程。2010年，水利部設立相關課題科研專項，由中國水科院在山西省某670 hm2管灌示范工程，并開展了一系列開敞式管道輸水灌溉系統(tǒng)試驗研究，達到了項目預期目標。

除上述試驗研究外，也有不少地方對渠灌區(qū)管灌進行了有益的研究和探索，有的還建設了試驗工程。值得注意的是，近年來，某些渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉試點工程，采用管徑大、輸水距離長、全封閉封閉式管道輸水灌溉系統(tǒng)，對灌溉輸水的要求考慮不周，造成工程投資過高，還給管道系統(tǒng)運行埋下了重大的安全隱患。

總體來看，目前我國渠灌區(qū)發(fā)展自壓管道輸水灌溉工程仍處于試驗示范階段，急需大力開展相關試驗研究，總結(jié)渠灌區(qū)管灌從規(guī)劃設計、分水調(diào)壓設備開發(fā)、大口徑管材管件制造、工程施工到運行管理的成功經(jīng)驗和失敗教訓，盡快制定渠灌區(qū)管灌工程技術規(guī)范或指南。

2 井灌區(qū)和渠灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)對比分析

受機井出水量所限，井灌區(qū)單眼機井可控制的灌溉面積一般只有幾公頃，最多上十公頃，而渠灌區(qū)適合以管代渠的斗渠控制灌溉面積則可達成百上千公頃。灌溉規(guī)模的大小決定了井灌區(qū)和渠灌區(qū)具有不同的系統(tǒng)性能指標（見表1）。

表1 井灌區(qū)和渠灌區(qū)管灌系統(tǒng)主要指標對比

3 渠灌區(qū)管道輸水灌溉技術發(fā)展緩慢成因分析

渠灌區(qū)管灌發(fā)展緩慢的主要原因:一是灌溉規(guī)模大，管道系統(tǒng)復雜，缺乏對管灌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的清晰認識；二是缺乏渠灌區(qū)管灌的經(jīng)驗，沒有規(guī)范可依；三是缺乏適用于渠灌區(qū)的大口徑管材管件和調(diào)壓設備，此外還有管灌系統(tǒng)一次投資大，運行管理要求高等。隨著我國國民經(jīng)濟實力提升，考慮到管道輸水灌溉具有輸水快、占地少、便于灌溉自動化管理等優(yōu)點，更重要的是采用管道輸水可滿足供用水的多元化用途，即不僅能滿足灌溉用水要求，還可在管道沿線提供居民生活用水、工業(yè)用水以及生態(tài)用水等，故近年來渠灌區(qū)發(fā)展管道輸水灌溉的現(xiàn)實需求猛增，對適宜渠灌區(qū)的管灌技術發(fā)展模式要求迫切。

4 渠灌區(qū)管道輸水灌溉分類及系統(tǒng)構(gòu)成

4.1 渠灌區(qū)管道輸水灌溉分類及運行

管道輸水灌溉系統(tǒng)依據(jù)不同的分類形式分為不同的灌溉系統(tǒng)。具體管道輸水灌溉系統(tǒng)分類圖見圖1，其中最能體現(xiàn)渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉系統(tǒng)特征的，是按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式進行的分類。

在規(guī)模較大的渠灌區(qū)自壓管道輸水灌溉系統(tǒng)中，各種結(jié)構(gòu)形式并存，即針對不同級別的管道，可以有不同的管道輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。如在作為輸水用的干管沿線常常設置分水減壓井或調(diào)蓄水池，故干管為開敞式的輸水系統(tǒng)；作為配水用的支管、斗管通過閘閥自分水調(diào)壓井中取水或通過浮子閥取水，則支管、斗管以下的管道系統(tǒng)常常作為封閉式或半封閉式的管道輸配水系統(tǒng)。

圖1 管道輸水灌溉系統(tǒng)分類圖

4.2 渠灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)構(gòu)成

渠灌區(qū)管道輸水灌溉系統(tǒng)通常由進水、輸水、分水與調(diào)節(jié)以及安全保護等管理部分構(gòu)成。灌溉系統(tǒng)各構(gòu)成部分只有在滿足水管理方式合理、工程經(jīng)濟可行、設施運行安全等條件下組成一個有機整體才能發(fā)揮其各自應有的作用。即先區(qū)分是輸水系統(tǒng)還是配水系統(tǒng)的管道，進而根據(jù)水源供水和用戶需水配置調(diào)節(jié)池、調(diào)壓和分水等設施；接著對區(qū)分后的管道系統(tǒng)，通過對地形條件、灌溉用水方式等進行研究分析，以選定管體和附屬設施，此過程有時需反復進行，才能獲得最佳的灌溉系統(tǒng)配置組成方案。

5 結(jié)語

1）管灌灌溉方式推廣的好壞直接關系到服務地區(qū)農(nóng)作物增產(chǎn)增收，在灌區(qū)節(jié)水改造等工程中具有廣闊的發(fā)展前景。應優(yōu)先在水資源緊缺地區(qū)，地形適于發(fā)展自壓管灌、尤其是供水多元化的灌區(qū)，高水平地發(fā)展管灌。

2）渠灌區(qū)管灌規(guī)模大、系統(tǒng)復雜，需進一步研究渠灌區(qū)管灌水力單元分區(qū)、復雜系統(tǒng)拆解、控規(guī)等問題，開發(fā)管灌系統(tǒng)規(guī)劃設計的系統(tǒng)工程方法。有關部門應及時組織總結(jié)渠灌區(qū)管灌經(jīng)驗，盡快制定渠灌區(qū)管灌工程技術規(guī)范或指南，以管灌技術的規(guī)范化，促進渠灌區(qū)管灌的快速化發(fā)展。

3）管材是制約渠灌區(qū)管灌發(fā)展的瓶頸之一，研發(fā)大口徑低壓輸水管材對渠灌區(qū)管灌的發(fā)展亦具有決定性作用。