水田管道输水技术研究

李 雷，陈 昕，高 岩

(1.沈阳天易通工程咨询有限公司，沈阳110016;2.辽宁水利土木工程咨询有限公司，沈阳110016;3.沈阳市排水公司，沈阳110016)

1 概 述

水田管道输水灌溉技术是农田灌溉输水的工程形式之一，它是通过蓄水池给管道水加压或自流使灌溉水输入田间分水闸阀进行灌溉，多应用于井灌区或提水灌区，也叫暗管输水。由于管道输水优点较多，特别是深埋于地下的混凝土管输水方式已得到广泛应用。

2 管道输水灌溉系统的组成及优缺点

2.1 管道输水灌溉系统的组成

管道输水灌溉系统通常由水源、取水口沉沙拦污装置、输水配水管道、分水闸阀等部分组成。

1)水源，井灌区管灌水源为井水，渠灌区如以灌溉渠道(干、支渠)为水源的，应根据需要在干、支渠道上设置控制建筑物及其配套设备等。

2)沉沙拦污装置，在管道进水口设蓄水池，池底低于管道底高程，起到沉沙、拦沙作用，防止推移质及泥沙进入管道;在管道进水口设拦污栅、网，防止水中的作物秸秆、柴草等漂浮物进入管道。

3)输水配水管道，是指全部或部分埋于土壤中的混凝土管、PVC 管等输水管道。

4)分水闸阀，是指上一级输水管道向下一级输水管道或田间分水的设施。通常将分水闸阀设计为敞口形式，并兼做沉沙池［1－3］。

2.2 管道输水灌溉的优点

管道输水灌溉的优点有如下:

1)节水。管道输水比混凝土衬砌明渠输水可有效减少蒸发损失约5%的水量，同时管道输水比明渠输水糙率小，输水效率高，灌水周期可缩短约30%。

2)省地。管道输水灌溉系统中管道全部或部分埋入土中，占用耕地少，与相同输水能力的明渠灌溉系统相比，减少占用耕地约22%。

3)减少冻胀变形。管道输水灌溉系统中管道全部或部分埋入土中，能有效提高管底地温，同时管道断面为圆形，可有效释放土体冻胀应力，减少管道冻胀变形［4－6］。

4)施工速度快。管道铺设可采用机械化作业，不需要技工，节约人力。

5)便于农田机械化作业。管道输水灌溉系统管道埋于土中，农机跨越管道进行作业不会造成管道损坏;管道灌溉设备比较简单，用水量便于控制和计量，为农业机械化、水量控制自动化的发展提供了基础条件［7－9］。

3 管道设计

3.1 流量设计

与渠道灌溉流量设计一样，根据控制灌溉面积的大小和灌溉制度来确定设计流量，设计净流量计算公式为:

式中:q净为设计灌水率，m3/s·hm－1;ω 为管道控制灌溉面积，hm2。

管道在输水过程中有部分渗漏损失，不能进入田间为作物所用，在渠道设计时要加以考虑。

因此，Q设=Q毛=Q净+Q损

3.2 确定管道直径和水头

在确定管内流速时，要考虑冲於和经济效益，一般管道中的流速≤2.5 ～3.0 m/s，≥0.25 m/s;当管径为100 ～200 mm时，经济流速为0.6 ～1.0 m/s;当管径为200 ～400 mm，经济流速为1.0 ～1.4 m/s;当管径更大时，需要根据当地实际情况确定。当管道流速确定以后，管道直径可由下式确定:

3.3 管壁厚度选择

混凝土输水管，采用预制混凝土圆管。根据侧土压力、水重、自重、内水压力、温度压力、冻土压力等计算出管壁的工作压力，选择合适的壁厚。一般情况下的壁厚选择有25 ～50 mm不等。

3.4 埋深

为了适应机耕要求和不致受冻，一般管子埋深0.7 ～1.0 m。

3.5 连接方式

混凝土管与管之间的连接一般采用平口式、子母口式、承插式连接。连接时，把管头对接后，用水泥砂浆或其他黏结材料密封［10－12］。

4 结论与展望

水田管道输水与明渠输水相比具有施工机械化程度高，速度快，水量渗漏、蒸发损失较少，水量计量管理易于控制，占用耕地少，便于农也机械化作业等优点。随着农业机械化的推广使用和节水农业的快速发展，水田管道输水的应用越来越多，但在设计和管理中要注意水源中泥沙含量≤10 kg/m3;进入田间的出水口应做消能处理，防止对田间冲刷;在管道末端应设泄水闸阀，将管道内的水放净，避免管道冻坏［13］。

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