浅析低压管道输水灌溉配套田间闸管技术的应用
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摘要：我国大多数地区节水灌溉以低压管道输水灌溉工程为主，针对低压管道输水灌溉面积巨大、节水率较低的现状,为提高节水灌溉的整体水平,最大限度的挖掘农业节水潜力,通过对低压管道输水灌溉系统田间进行设备配套和灌水技术研究,以许昌市某村为例分析了低压管道输水灌溉配套田间闸管技术的应用。
关键词：低压管道；田间闸管设备；灌溉技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、低压管道输水灌溉配套田间闸管系统
（一）低压管道输水灌溉配套田间闸管设备
低压管道输水灌溉配套田间闸管灌溉技术,是通过管道输水与田间闸管的配套,实现无损输水与田间节水技术相结合。田间闸管灌溉系统主要由移动管道和管道上配置的多个闸门组成,移动管道代替田间毛渠成为一条“移动毛渠”,其上闸门间距及规格可根据田间沟(畦)间距及所需流量配置。该系统可替代毛渠完成田间配水,通过启闭闸门及调节闸门开度来控制进入沟(畦)的流量。
（二）低压管道输水灌溉配套田间闸管系统应用效果
田间闸管系统与简易田间嵌套式软管灌水设备的主要区别在于田间闸管系统是一套具有一定工作压力的成套设备,其灌溉入畦的水量可通过田间闸管系统上的闸门开启数量和开启度来控制,一个管灌系统给水栓上可配套一套闸管系统,可同时灌溉一畦或几畦,使用方便,灌溉均匀度高;而简易田间嵌套式软管灌水设备的入畦流量需通过管灌系统给水栓来调节控制,一次只能灌溉一畦。
二、示范应用地点
示范推广地选定在许昌市某村苗木示范园，示范面积40hm2。示范区属半城半农的典型城郊型农村，农业生产条件良好，水利化程度较高，具备运用管理较先进水利设施的基本条件。
根据示范区具体情况土壤容量取1.46g/cm3,田间持水量为24%,计划湿润层深度按种植苗木的根系平均深度50cm,适宜土壤含水量上限取田间持水量的80%,适宜土壤含水量下线取持水量60%,喷洒利用系数取0.9。
示范区内有机井6眼，井深40m，井径42cm，水质洁净，水井出水量20～32m3/h，抽水含砂量均＜1/10000(体积比)。
该示范区为不规则南北狭长地带，南北长3260m，东西宽95m左右，苗木沿东西方向种植，为三年生石楠木。
三、示范应用情况
（一）田间闸管系统组成
1.输水软管在软管的材料配方中加入浅性低密度聚乙烯，经权威检测部门测试，闸管输水软管的各项指标均能满足使用要求。根据闸管灌溉系统产品的技术性能及田间应用考核结果，闸管灌溉系统软管的抗老化能力、抗穿刺和撕裂能力及抗低温能力等都能满足要求。
2.配水闸门结构
配水闸门是闸管灌溉系统的核心部件，其作用是将水均匀而又稳定地分配到沟畦，配水闸门的主要组成部分是闸口、压环、闸窗和闸板。配水闸门采用吸水性小，表面光泽性好的工程塑料，配水闸门中各部件与软管的连接关系是在输水软管任意指定的开孔处安装上闸口及闸窗，通过螺纹丝扣上紧压环，闸窗四方对称处及闸板端部设有卡定位置用的凸沿，灌溉时，闸板与闸窗靠小凸沿卡住使二者不能分离以免闸板丢失。配水闸门的结构设计使水流顺畅、阻力小、安装拆卸方便，可以控制流量大小、坚固耐用、安装后不漏水。配水闸门的质量直接影响到闸管灌溉系统的工作情况，使用寿命及灌水质量。闸管灌溉系统配套的开口器操作简单方便，卷放设备，能快速铺设软管，用完后方便软管收起。
（二）闸管灌溉系统安装
一是从低压输水管道出水口引水，出水口的外径小于输水软管的直径，出水口靠近地面；二是将输水软管双折加厚在出水口上，然后用管箍套上扎紧；三是铺设闸管使其贴近畦口，尽量顺直，铺放闸管位置的地面平坦，沿管线整理出一凹槽，使管道铺放在槽内，每隔5m在管道上压放一点土，防止管道被风掀动或移位；四是根据输水管进水流量大小确定打开闸门的个数，开始田间灌溉。
（三）闸管灌溉系统管理
使用一是根据出水口流量及水头，可同时打开适当数量的配水闸门，在保证灌溉水入畦的单宽流量≥3L（s・m）下尽可能多开；二是闸管灌溉系统灌水时一般以离出水口的最远端开始，分组进行浇灌，根据作物需水量确定灌水时间，两组之间转换时，先打开下一组闸门，然后再关闭上一组闸门；三是为保证配水闸门出水量均匀，应适当调节配水闸门开度，即最远端开度最大，沿进口方向逐渐减小开度；四是严禁在运行过程中关闭所有闸门，以防止输水软管爆破；五是使用完毕后，简单清洗闸管灌溉系统，用卷放器卷盘存放。
四、田间闸管系统应用经济与效益
（一）闸管灌溉系统应用投资分析
1.闸管灌溉系统材料费
闸管灌溉系统的材料费包括软管和闸门两部分，以100m长的闸管灌溉系统为例，其闸门间距为1.5m,需要闸门66个，则一套闸管系统的材料费用如表。
2.每套闸管灌溉系统的控制面积
闸管灌溉系统的控制面积与闸管灌溉系统长度、灌水沟长、轮灌期内系统移动次数有关。根据初步试验，在现在常规土地平整条件下灌水沟长度可达到100～150m。在一个轮灌期内一套闸管系统的移动次数越多，控制面积越大；相应移动次数增多，劳动强度增大，同时也容易损伤软管；一般情况下，在一个轮灌期内闸管灌溉系统的移动次数应控制在2次之内。
3.投入分析
应用闸管灌溉系统的投资包括管道、闸门及低压管道投资，低压管道部分属固定投资，一次投资，长期受益。这里仅计算闸管灌溉系统本身的投资。
计算闸管灌溉系统的投资，不仅要考虑自身的材料费用，移动次数，控制面积，还要考虑系统的使用年限。从国内外的经验看，在正常使用和保管的条件下，闸管灌溉系统的使用年限为3年左右。
由以上可知，长度为100m的一套闸管系统，按使用年限3年，一个灌期内移动2次，灌水沟长度平均按75m计算，则每公顷投资为297元，则每年每公顷投入96元。
（二）产出分析
由于用闸管灌溉系统代替毛渠，减少了毛渠的渗漏损失，较好地实现了控制沟灌，避免了串灌和漫灌现象。初步示范结果表明，闸管灌溉系统与纯低压管道灌溉相比，每公顷每次灌水节水在60m3左右。该苗木基地为石楠林苗木，正常年度每年灌水3次，则每年每公顷节水180m3，按每吨水0.3元计算，则每年节约69元。
再者由于田间闸管灌溉系统有效地实现了田间控制灌溉，使田间水利用率达到80%，而且具有减少田间毛渠及田埂占地等优点，按沟（畦）长50~100m，取中间值75m,则每公顷节省毛渠134m。按毛渠及田埂宽1m，则每公顷节约田地134m2，节约使用土地1.33%；按每顷每年苗木利润3万元，则可多产生效益399元。
此外闸管灌溉系统还具有减轻劳动强度，灌水速度快等优点，如按每次灌溉一公顷苗木节省一个劳动力，每个劳动力日工资50元，每年可节省劳动力成本0.005×3=0.015万元。
五、结语
通过新技术示范应用，整个技术体系水平有了整体提高，相比低压管道输水灌溉系统节水率提高了11%，灌溉水利用系数提高0.09，节约使用土地1.33%。综合以上投入、产出分析，应用闸管灌溉系统比单纯用低压管道输水每公顷每年可产生经济效益507元。通过示范引路，带动整体低压管道灌溉技术有一个总的提高，更有不可估量的社会效益。
参考文献
[1]胡志远,赵东生,沈玮.低压管道输水灌溉配套田间闸管技术应用[J].河南水利与南水北调.2011(08)
[2]孙文海.闸管灌溉系统介绍[J].中国农村水利水电.1999(01)