市政－交通・水利工程设计ｌ Ｍｕｎｉｃｉｐｄ・嘶・Ｗａｔｅｒ Ⅲ ｅｓ 曲”ｅ咖胁 ｌｌ 高效节水灌溉工程优化设计分析 Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ０ｆ Ｈｉｇｌ１ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｗａｔｅｒ－Ｓａｖｉｎｇ Ｉｒｉｒｇａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 彭林 （广南县水电勘测设计队，云南广南６６３３００） ＰＥＮＧ Ｌｉｎ （ＧｕａｎｇｎａｎＣｏｕｎｔｙＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｎａｎ ６６３３００，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】传统的农田灌溉方式不仅无法满足农业生产发展的需求，更与节能生产的理念相违背，节水灌溉越来越广泛地应用到农业 生产中，尤其对部分缺水的干旱地区，开展节水灌溉工程建设具有重要的现实意义。论文阐述了高效节水灌溉技术特点，总结了高效节 水灌溉工程优化设计的关键，为相关工程提供参考。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆａｒｍｌｎａｄ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｈｔｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓｃｏｎｔｒａｒｙ．Ｗａｔｅｒｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒ ｓｏｍｅｄ￣ａｒｅａｓｏｆ ｗａｔｅｒｓｈｏｒｔａｇｅ，ｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｎｇｉｉｆｃａｎｃｅ．Ｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｈｉｇｈｅｆｉｆｃｉｎｅｃｙ ｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｏｆｈｉｇｈｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙｗａｔｅｒ—ａｓｖｉｎｇｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｎｇ，ｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． 【关键词】高效节水；灌溉工程；优化设计 【Ｋｏｙｗｏｒｄｓ］ｈｉｇｈｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇ；ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｎｇ 【中图分类号］￥２７５ 【文献标志码】Ａ 【文章编号】１００７．９４６７（２０１７）０２．０１０９．０２ ［ＤＯＴ］１０．１３６１６／ｊ．ｅｎｉｄ．ｇｃｊｓｙｓｊ．２０１７．０２．１４５ １引言 溉工程出现发展至今，已形成低压管道灌溉、微灌、喷灌等多种 形式，而微灌又根据采用的设备以及出流形式的差异可以细分 中国虽然地大物博，但是在中国庞大的人口基数下，人均 为微喷灌、滴灌、涌泉灌、渗灌以及重力滴灌等多种形式。高效 资源占有量是有限的，尤其是水资源，存在着资源短缺且时空 节水灌溉技术具有广泛的实用性，在实际灌溉过程中不仅可以 分布严重不均匀的问题，跨空间缺水是华北地区的主要问题。 最大限度地节约水资源，在灌溉基础建设中还具有省工省地的 近年来，地下水超采现象比较严重，已从２０世纪七八十年代 平均约３０ｍ的开采深度演变至现在的平均约３００ｍ的深度， 优势，能更好地实现水土保持的目的，有效预防土壤的次生盐 造成了不同程度的环境问题；而跨时间缺水是我国西部地区 碱化，提高农田产量。但是高效节水灌溉工程是建立在一定的 的常见问题。作为水资源消耗大户，在农业灌溉用水集中地区 基础设施上的，对管材、施工技术以及后续的运行管理工作都 开展高效节水灌溉工程建设，可以有效提升农业灌溉中水资 有着非常高的要求，因而整个工程的造价都相当高，一般来说， 源的利用率，不仅能确保我国农业产业的可持续发展，还能推 每公顷农田投资成本都在１．８－－４．５万元，特别是在部分自然环 动农业朝着产业化、现代化的方向发展，减少水环境破坏，实 境比较差的地区，成本会更高，对于高效节水灌溉工程的大范 现以美丽中国为目标的水生态文明格局。 围推广来说，资金将成为～大难题。 ２高效节水灌溉技术特点 ３我国高效节水灌溉的发展方向 除了传统的土渠输水以及地表漫灌形式，所有在农业中进 我国是农业大国，更是人口大国，无论是人们的生产生活 行输水、灌水的形式都被统称为高效节水灌溉。从高效节水灌 用水还是农业生产用水，都是我国水资源消耗的大户。农业灌 溉在我国用水中占比曾经甚至超过７０％，但是没有取得很好的 【作者简介】彭林（１９７７ ），男，云南广南人，工程师，从事水利水电 灌溉效果。在灌溉过程中蒸发、渗漏、浪费等情况普遍存在，造 工程设计研究。 成水资源浪费现象严重。为了更好地响应国家提出的可持续发 １０９ Ｊ工程建设与设计 Ｉｃ删扪 Ｉ ｎ矗ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＦｒｏｊｅｃ￣ 展与生态发展理念，采用高效节水灌溉的方式完成农业灌溉， 最大限度地提升对水资源的使用是农业发展的必然趋势。 ４高效节水灌溉工程优化设计的关键 在开展高效节水灌溉工程建设中，要用到多种管材，需要 投入的钢材数量也很大，这都需要投入一定的资金成本，因 此，有效开展工程管网设计，尽可能地节省成本是开展高效节 水灌溉工程建设的一个重大议题。 ４．１进行分组轮灌设计 为了更好地开展成本控制，在进行高效节水灌溉工程设 计时，我们多采用分组轮灌的形式完成灌溉，分组轮灌不仅能 更好地节约用水，还能将管材设备更充分地利用起来，更有效 地降低工程建设成本，且更有利于管理。在灌溉系统中一般需 要借助如下公式确定轮灌的组数： Ⅳ≤Ｃ７ （１） 式中，Ⅳ为轮灌的组数；Ｃ为１ｄ运行的时间，一般在１２～２２ｈ； ｔ为每一次持续灌水的时间，一般不超过６ｈ；Ｔ为灌溉周期， 一般都是在３－１５ｄ。 比如在广南县八宝镇，实现了高效节水罐区的建设，项目 涉及灌溉面积２６６５亩（约１．７８ｋｍ ），这片区域的管网包括干 管、支管、毛管等不同结构，考虑当地蔬菜成长习性，可确定 ｃ值为１２ｈ，Ｔ值为３ｄ，ｔ值为６ｈ，每天灌溉２次，通过计算得 出轮灌组数为６，由于项目片区不连片，主要分为两片，考虑便 于管理和节约的原则，最终划分为５组轮灌，每个轮灌组灌溉 的面积要保持一致，从而确保管径的一致性，使工程实现美观 的同时更好地控制成本。 ４．２灌溉流量的设计 一般在进行灌溉流量的设计时会借助式（２）开展相关计 算工作Ｉ 】： 军（ ）舍 （２） 式中， 为根据各种数据计算设计的流量值，ｍ ；啦为当灌水 处于高峰期时，第ｉ种农作物所占据的比例； 为第ｉ种农作 物在灌水高峰期时持续的灌水时间，ｄ；ｔ为整个工程工作的时 间，ｈ；ｅ为在灌水高峰期内需要同时完成灌溉的农作物种类；６ 为水利中常常使用的系数；ｍ 代表第ｉ种农作物在灌水高峰 期时的额定灌输量，ｍｇｈｍ ；Ａ为设计灌溉面积，ｈｍｚ。 例如，在某个高效节水灌溉工程区域有一块低压管灌区 域，种植了４２ｋｍ 的玉米，主要灌溉水源是片区周围的干渠， 一般在正式进行灌溉前会进行低压处理。整个工程的管网分 １１Ｏ 为干管和支管，在支管上每５０ｍ设立一个灌装，共有１８０个灌 装。综合考虑玉米的成长习性，将灌溉周期预设为４ｄ，每次灌 溉时间为２４ｈ，通过式（１），可以发现轮灌时的分组数量不能超 过４组，因此，在发扬节俭作风，更好地开展管理的原则下，可 以将这片区域细分为４组进行轮灌，一天一组，在这种操作方 式下不需要将１８０个灌桩同时打开也能实现对流量的控制， 从而达到对水资源更好地利用的目的。 ４．３科学选择管材 在高效节水灌溉工程的建设中，用到的最基本的材料就 是管道。在管道材质的选择上要注意很多问题，不同的管材无 论是使用功能还是造价都不一样，不仅要考虑工程成本，还要 注意具体的工程灌溉需求，并不是高性能的管材就是最适合 的，这不仅会增加工程成本，从而造成管材性能的浪费，但是 也不能出于成本的考虑，盲目选择不符合工程需求的管材，从 而直接影响整个工程的使用寿命。一般来说在高效节水灌溉 工程中常用的水管有无缝钢管、球墨铁铸管、石英玻璃管、焊 接钢管、镀锌钢管等，每种水管都有自己的优点和缺点。钢管 虽然有刚度强、高承载性的优点，但是却存在不耐腐蚀，运输 困难的问题，尤其是选择大孔径的钢管时，会增加工程成本。 而塑料材质管道虽然容易出现断裂、老化的问题，但是耐腐 蚀，轻便，更容易运输，而且在高效节水灌溉工程中的输水管 道一般都是深埋在地下，很少出现外力引起的折断问题，因 此，对管道的承载性要求不高，在工程中更多的选择硬聚氯乙 烯、聚氯乙烯材质的塑料管道。将聚氯乙烯管与硬聚氯乙烯进 行对比，会发现后者不仅性能更好，成本也更低，因此，为了获 得更大的工程效益，在高效节水灌溉工程中多用硬聚氯乙烯。 我国每年用于农业生产灌溉的用水量巨大，但是这些水资 源并没有得到很好的利用，存在严重的浪费现象，迫切需要借 助高效节水灌溉工程提升水资源的利用率，这对我国农业发展 有着重要的现实意义，需要将高效节水灌溉工程作为基础农业 生产建设的重点工作来做。但是高效节水灌溉工程还有其局限 性，整个工程需要投入的建设成本过高，建设后收到的效果并 不明显，这些因素都直接影响高效节水灌溉工程在全国范围内 的推广，相信随着科学技术的不断发展，更多的建设材料也会 不断出现，高效节水灌溉工程的局限性将会被解决，获得更好 的发展。 【参考文献】 【１】季春根．高效节水灌溉工程优化设计要点分析［Ｊ】．广东科技，２０１４ （１８）：７４ 【收稿日期］２０１７一Ｏ１—１７
