浅谈自流管道在平原区灌溉系统中的应用

□梁 山

自流管道在山区、丘陵区灌溉系统中应用广泛，因其可利用天然地势形成自流水压，而在平原区灌溉系统中应用极少。平原区灌溉系统中，多采用泵站提水入灌溉渠道再通过支渠、斗渠分水进行灌溉，管道利用率并不多，水量及能源损失较多。本文结合南和县东林灌区引黄应急供水工程建设，讨论平原区自流管道在灌溉系统中的应用问题。

1.工程基本情况

南和县东林灌区引黄应急供水工程位于河北省邢台市东部南和县史召乡东林村东留垒河史召蓄水闸上游右岸，承担向东林灌区供水任务，水源为冬季四月引黄河水，供水时段主要为春旱时节。史召蓄水闸设计蓄水位30.86 m，利用留垒河河道蓄水，蓄水能力86万m3。灌区引水位置距蓄水闸约2.5 km，河道设计纵坡 1/20000，河底宽约20m，设计河底高程26.4m左右，堤顶高程33.8m左右，堤外灌区地面平均高程31.0m，灌区内种植作物为冬小麦、玉米及小部分经济作物。本灌区历史上曾建有扬水站扬水入渠道灌溉，灌溉工程现已荒废，扬水站旧址仅残留进水渠道、泵站基础等部分土建工程。现状灌区全部采用地下水灌溉，田间灌溉工程普遍采用与机井配套的管灌方式。

2.应用思路及主要举措

根据本工程特点，设计蓄水位略低于灌区地面高程，需提水灌溉，无法像山区、丘陵区全部利用自流灌溉；但提水高度又很小，属低扬程灌溉范畴，适宜采用低压管道灌溉。原有灌溉渠道已被平整为耕地，再采取重建原泵站和渠道工程的方案，工程永久占地问题处理困难，且无法充分利用现有的管灌配套设施。通过对渠道、埋地箱涵、管道等输水方式进行比较，充分利用管道的节水、节能、省地、省工、输水便捷、适应性强的特点，选用管道输水方式。针对提水灌溉方式，对比集中扬水、分散扬水，为避免集中扬水对管道要求增加，且易形成管道输水的跑、冒、滴、漏等诸多问题，并考虑充分利用现有机井配套设施，选用分散式扬水方式。

通过分析论证，形成工程设计方案为在原扬水站旧址新建东林引水涵闸1座，设计流量0.29m3/s，涵洞采用箱涵结构型式，孔口尺寸为1孔1.0m×1.5m(宽×高)，平坡，进口设置拦污栅及引水闸。在引水涵洞出口设2条管道，1条管道为自流引水干管，另设1条支管接1台备用水泵，扬程8m，功率18kW。河道蓄水位高时，采用自流引水，水位低时采用备用水泵供水。备用水泵供电采用1台40kW柴油发电机。灌区内布置1条输水干管长3.31km，布置11条支管，总长7.0km。沿干、支管布置固定取水井（口）58处，供田间灌溉取水。根据灌区情况，采用2次轮灌制度，每次选1半取水井进行灌溉。取水井各设农用潜水电泵1台，共58台，另置2台备用，共60台，潜水电泵出水管及电源接头引至井口附近，便于灌溉时与外界连接。单泵出水量50m3/h，扬程15m，功率4kW。取水井潜水电泵供电自附近机井配套设施引接，为便于计量，选配30个IC卡电表，并配200m长连接电缆。供水系统示意图见下图。

工程设计运行情况为河道蓄水位在设计蓄水位上、下1m范围内，需灌溉时，提开引水闸门，灌溉用水经输水管道自流至各取水井，根据轮灌需求，开启相应的取水井，连接好田间灌溉管及电源，供电灌溉。当水位低于设计运行情况时，根据实际运行情况，适时开启备用水泵辅助灌溉。

工程布置中需注意取水井口高程与河道防洪水位的关系，避免行洪时洪水灌入田间。同时，取水井口应高出田间地面一定高度，避免耕作时被机械破坏。自流管道直径选择时在条件允许的情况下，尽量减少水头损失，需考虑的因素包括设计流量、管道埋深、管材投资、综合造价等，经综合分析选定合理管径。

3.应用效果及运行建议

选定的工程方案比较适应当地目前的灌溉习惯，取水灵活，能与现有的灌溉方式、设施相衔接，且能节约工程占地，受到灌区群众欢迎，输水方式由渠道改为管道，输水损失明显减少，工程效益显著。分散式扬水方式可实现按需提水，运用灵活。工程设施简单，易维护，且工程措施多埋于地下，受人为影响小，工程使用年限与工程材料相关性更强，受人为干扰小，工程使用寿命易得到保证。

供水系统示意图

工程运行中，需注意河道行洪时须及时关闭引水涵洞闸门进行防洪，减少洪水对灌区的危害。通过宣传教育，要求灌区群众自觉保护取水井等工程设施。

南和县东林灌区引黄应急供水工程通过下游史召蓄水闸蓄水提供水源，承担向东林灌区供水任务，本工程特点为设计蓄水位较灌区地面高程略低，需扬水灌溉的水头很小，根据工程特点，工程建设方案中选用了自流管道，在保证工程安全的前提下，充分利用输水管道的节水、节能、省地、省工、输水便捷、适应性强的特点，实现了工程功能。方便了群众，扩大了工程效益。本工程案例可为其他具有类似条件的平原区灌溉工程提供借鉴。□