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低压管道输水节水灌溉技术发展综述


水利经济, 第 25 卷第 2 期, 2007 年 3 月

中国 科技核心期刊

低压管道输水节水灌溉技术发展综述
梁春玲1, 刘群昌2 , 王韶华1
( 1. 北京工业大学建筑工程学院, 北京 100022; 2. 中国水利水电科学研究院水利所, 北京 100044)

[ 摘要] 简要总结低压管

道输水灌溉的优点, 通过分析国内外该项技术的发展及经验, 提出了当前 我国所存在的问题, 指出了今后发展的趋势或领域, 以期为该项技术的进一步推广应用提供借鉴。 [ 关键词] 农业灌溉; 节水技术; 低压管道 [ 中图分类号] S27 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1003 9511( 2007) 02 0051 02 渗渠道节水 15% 左右[ 2] 。 2. 2 占用耕地少, 利于机械耕作 井灌区土渠一般占耕地 1% ~ 2% 左 右。管道 埋入地下代替土渠之后可增加 1% 的耕地面积。渠 灌区输水流量大, 渠道占用耕地面积大, 所以, 在渠 灌区实现管道灌溉后, 减少渠道占用耕地的优点尤 为突出。对于我国人均耕地不足 0 1 hm 的现实来 说, 具有显著的社会效益和经济效益。并且, 土渠改 为管道, 尤其是地埋管, 有利于机械耕作。 2. 3 适时适量灌溉, 缩短灌溉周期, 省工、 省时 管道输水灌溉比土渠输水快、 供水及时, 可缩短 轮灌周期, 改善田间灌水条件, 有利于适时适量灌溉, 从而及时有效的满足作物生长期的需水要求。特别 是在作物需水关键期。土渠灌溉往往因为轮灌周期 长, 灌水不及时, 而影响作物生长造成减产, 管道输水 灌溉较好的克服了这一缺点, 从而起到了增产增收的 效果。管道代替土渠之后, 避免了跑水漏水, 节省管 理用工, 在渠灌区, 省工的优点将更加明显。 2. 4 成本低, 效益高 试验表明, 在机井或提水站供水的情况下, 管道 灌溉比渠灌减少能耗 30% 以上; 管道输水灌溉由于 是有压供水, 可适应各种地形, 使原来土渠难以达到 灌溉的耕地是灌溉, 扩大灌溉面积; 在已有机泵的条 件下, 采用移动式聚乙烯软管灌 溉, 每公顷投资 75 ~ 90 元, 可使用 2 a 左右; 半固定式管道系统每公顷 造价 600~ 900 元。通过扩大灌溉面积或增加灌水 次数, 且灌水适时, 因而一般干旱年份可 增产 20% 左右[ 2] 。 2. 5 适应性强, 便于推广 管道灌溉设备比较简单, 技术容易掌握、 运用、
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我国是一个水资源严重短缺的国家, 被列为 13 个严重的贫水国家之一。现在我国每年用水总量中 农业用水占 70% 左右; 另一方面, 农业用水 浪费现 象又十分严重。目前我国灌溉面积约 0 53 亿 hm , 但灌溉水的利用系数只有 0 4 左右, 60% 的水在输 水、 配水和田间灌水工程中被浪费掉, 而先进国家的 灌溉水利用系数达到 0 8 以上, 如果采用先进的节 水灌溉技术, 将全国已建成的灌区灌溉水利用系数 提高 0 1, 则每年可节约水 400 亿 m
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。因此, 解决

水资源问题的核心是提高利用水的效率与效益, 节 约用水和科学用水应成为水资源管理的首要任务。

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管道输水灌溉的主要优点
所谓管道输水是指以管道代替明渠的一种输水

工程措施, 通过一定的压力, 将灌溉水由分水设施输 送到田间, 可直接由管道分水口分水进入田间沟、 畦 或在分水口处连接软管输水进入沟、 畦。相对与明 渠灌溉, 管道输水灌溉具有节水、 省地、 省工、 低能耗 等优点, 成为节水灌溉技术中主要措施。 2. 1 节约用水 由于管道输水时一般都采用地埋式, 基本上消 除了渗漏损失和蒸发损失。据测验, 在轻壤土中采 用管道输水灌溉, 水的利用系数为 0 95~ 0 97, 与土 渠、 混凝土渠相比, 分别提高 30% 和 5% ~ 15% ; 再 者, 用软管灌溉可顺畦埂由远而近逐段浇地, 常畦短 灌, 灌水均匀, 灌水定额为 600 m / hm , 综合 以上因 素管道灌溉比土渠灌 溉可节省 45% 左 右[ 1] 。据实 测, 管灌比混凝土板衬砌渠道节水 7% , 比石砌石防
[ 作者简介] 梁春玲( 1978
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) , 女, 河南南阳人, 硕士研究生, 主要从事节水灌溉技术研究。 网址: http : !www . watereconomics. org 电话: 025 83786350

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管理较为方便。地面软管可以越沟、 爬坡、 跨沟和拐 弯; 硬塑料管埋在地下, 可延缓老化年限, 防止冻裂; 水泥管则便于就地取材。对于不同的水源、 作物、 土 壤及流量都有较强的适应性。 鉴于管道输水灌溉的优点, 该项技术在我国已 经有了较大的发展。特别是 20 世纪 80 年代, 随着 塑料工业的发展, 质量轻、 长度大、 输水阻力小、 施工 简便的塑料管道在输水中得到了日益广泛的应用, 更加促进了管道输水这项节水工程技术的发展, 特 别是在渗漏损失大、 干旱缺水的地区[ 3] 。

展, 在我国? 七五#期间, 低压管道输水灌溉技术被列 入重点科技攻关项目, 在管道管材及配套装置的研 制上取得了一批成果。平原井灌区、 渠灌区和提水 灌区管道输水灌溉技术得以广泛应用, 应用推广面 积约 520 万 hm 2[ 6] 。经过? 七五#期间对关键技术的 联合攻关, 以井灌区为重点的低压管道输水灌溉技 术得到迅速推广和应用。到 2003 年底, 全国低压管 道输水灌溉面积已达 448 万 hm , 覆盖全国 25 个省 市自治区, 为缓解我国北方地区农业用水矛盾, 实现 井灌区农业可持续发展起到了十分重要的作用。 我国低压管道输水灌溉具有以下特点: ? 在低 压管道输水灌溉面积中, 移动软管部分所占比例逐 渐下降, 半固定式、 固定式部分所占比例快速上升。 % 井灌区塑料硬管所占比重大, 南方地区预制管材 发展较快。适应低压管道输水灌溉的管材主要有塑 料硬管、 水泥 预制 管、 浇混凝 土管 及各种 软管。 现 & 经济发达地区塑料硬管发展较快。如北京市的大 兴县、 上海市郊、 河北省三河市和山东省威海市等, 塑料硬管所占比很高。 ? 从地域分布上看, 山东、 河 北、 河南、 山西 4 省低压管道输水灌溉发展面积占全 国管灌面积 的 79 5% [ 6] 。目前低压管道 输水灌溉 已由北方旱作区向南方水田区、 由井灌区向提水灌 区、 由平原区向丘陵山区发展。
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国内外管道输水灌溉技术的发展概况
国外管道输水灌溉技术的发展概况 管道输水灌溉技术已成为世界上农业节水灌溉

的一项关键技术。在美国, 低压管道灌溉被认为是 节水最有效、 投资最省的一种灌水技术, 全美近一半 大型 灌 区 实现 了 管 道化 [ 4 5] , 干 旱地 区 的 考 契 拉 ( CVWD) 灌区盐河( SRP) 灌区等, 灌区支渠以下的输 水系统大部分均采取了地埋管道形式。美国还采用 大口径地面可移管道, 一般为快速连接铝制管材和 塑料软管, 通过带有闸管的管道输水, 可便于进行波 涌灌溉。 以色列的国家输水管道工程堪称国际一流, 全 国除个别偏远山区外, 全部实现输水管网化。以色 列全国的输水管道连接了大多数地区的供水系统, 形成一个平衡的网络系统, 可根据需要输水、 供水, 且避免了在输水过程中因蒸发 和渗漏而引起 的损 失。输水管道不仅用于供水, 在冬季和旱季还是以 色列北方地区的排水管, 使水重新进入地下水层, 提 高了水的回归和再利用率, 加速了以色列引、 灌 输、 水的自动化水平。 日本早在 20 世纪 80 年代, 就有一半以上的新 建渠系实现了管道化 。旧灌区改造中发展管道输 水技术也很受一些国家的重视, 如加拿大伯塔灌区, 灌溉水利用率由改造前的 35% ~ 60% 提高到 75% , 澳大利亚的伦马克灌区, 改建地下管道后节约灌溉 用水 33% 。 发达国家的管道输水灌溉有如下特点: 多样性, 且质量较好; 管网多级性, 由直径大小不同的管道组 成管网, 最大管径可达 3m; 灌水利用系数较高; 量水 和自动控制技术先进, 科学管理水平较高, 计算机控 制在管道输水灌溉中得到广泛应用。 3. 2 国内管道输水灌溉技术的发展概况 我国自 20 世纪 50 年代开始尝试低压管道输水 灌溉技术的应用, 进入 20 世纪 80 年代后, 随着我国 北方水资源供需矛盾的日益加 剧和农村经济 的发 52
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4 国内低压管道输水灌溉技术存在问题及 发展展望
4. 1 存在问题 尽管近十几年来管道输水灌溉发展较快, 但仍 然存在很多问题值得研究, 主要表现在以下 6 个方 面: ? 管道输水灌溉工程的标准 低。20 世纪 80 年 代初期大规模发展起来的数百万公顷的管道输水工 程, 是在边研究边推广中发展的, 从立项、 设计、 施工 到验收还 缺乏严格规范的要 求。 % 缺 少大口径管 材、 系列配套管件及附属设备。我国还没有专门生 产农用管道系列管件、 管材及附属设备的厂家, 特别 缺乏适合大型灌区发展管道输水灌溉技术的大口径 管材, 即使 井灌区用的管材、 管件也没 有形成系列 化、 规格化、 标准化和产业化生产。这一现状直接影 响了管道 输水灌 溉技术 的发 展速 度和 工程质 量。 & 工程规划设计水平有待提高。管网系统投资在整 个管道输水系统中占的比重最大, 特别是在大型灌 区, 对管网进行总体优化设计将会显著降低工程投 资, 提高灌溉效益。 ?提高田间工程的标准和配套 程度。用给水栓或出水口向田间输水垄沟灌水的配 水装置及配水技术尚未形成标准化、 系列化的定型 产品和技术。 ( 在低压管道输水灌( 下转第 69 页)
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旅游开发的资金保障
淮安水利枢纽风景区的功能作用有多种, 惠及

[ 参考文献]
[ 1] 韩静. 水利部关 于 公布 第 四 批国 家 水利 风 景 区的 通 知 [ EB/ OL ] . [ 2004 07 11 ] [ 2006 09 25] http: / / www. hwcc. com. cn. [ 2] 淮安市统计局. 淮安市统计局关于 2003 年国民经济和社 会发展的 统 计 公报 [ EB/ OL ] . [ 2004 04 20] [ 2006 09 25] http: / / www. jssb. gov . cn. [ 3] 龚永泉. 淮安建设? 运 河文化 长廊# [ N] . 人民日报 , 2006 05 17( 11) . [ 4] 何文恒. 统筹人水和谐, 发展 现代水利, 努力把 水利风 景 区建设与 管理 工作 推动 到新 水平 [ C/ OL ] . [ 2005 10 25] http: / / www. mwy. gov. cn.
( 收稿日期: 2006 09 25 编辑: 徐广生)

流域地区和全社会, 因此, 可采取灵活多样的方式方 法, 动员全社会力量参与建设与管理。根据)水利产 业政策?资金筹集的原则规定, 在保证水利资源统一 管理、 统一调度支配和有效保护的条件下, 对水利资 源实行资产化管理。在确保国有资产保值增值的条 件下, 从共赢思想出发, 创建多元化建设管理投融资 模式, 或股份合作, 或委托经营, 或租赁承包等, 并争 取水利旅游产品在价格、 收费、 税收等方面优惠政策 的出台, 为淮安水利枢纽的旅游开发提供有力的资 金保障。

( 上接第 52 页) 溉技术上的投资目前还比较少, 相对 于以色列在 90% 以上的农田实现了管道输 水的状 况, 我国还需加大在这方面的投资。 +虽然大口径 低压管道在很多灌区已经代替明渠输水, 但是由于 运行管理的不到位, 致使许多设备利用率较低, 造成 资源浪费, 今后应在这方面加大研究力度。 4. 2 展 望 基于国内外低压管道输水灌溉技术的 发展状 况, 对比我国目前发展此项技术存在的问题, 笔者认 为今后我国低压管道输水灌溉技术研究的重点为以 下 5 个方面: ? 提高井灌区高标准管道输水与田间 灌水配套技术水平, 包括数字化、 自动化在管道输水 工程管理中的应用技术, 特别是多级配水的自动控 制和群井联合调度技术等。 % 配套管件及其附属设 备的标准化、 系列化、 产业化开发。研发较大口径可 移动输水管材及快速连接管件, 有助于这项最容易 普及的管灌技术从井灌区向渠灌区扩展; 新型管材 管件的研制开发, 尤其是低成本高性能的高分子管 材, 而 复 合材 料 是高 分 子管 材 的主 要发 展 方向。 & 研发低能耗、 低投入、 高效率的设备。从我国耕作 地块和林网, 以及井的流量小和土地经营规模等条 件来看, 应研发适应国情并具有较好经济技术指标 的适用设备, 包括分水、 量水、 测压设备等。 ?吸收 国外先进经验, 加强指导渠灌区大口径管道输水技 术应用与示范, 全面发挥低压输水管道节水、 节能、 节地、 增产等优势。 ( 加强低压管道输水灌溉工程 标准体系研究, 包括设 计标准、 工程建设与验 收标 准、 运行管理标准等 [ 7] 。

国井灌区低压管道输水灌溉技术已经成熟, 该技术 推广面积约占井灌区总面积的 1/ 4, 还有 3/ 4 适宜发 展低压管道输水。我国目前农田水利的主要任务是 围绕提高农民的生活质量、 提高灌水效率、 提高农田 自动控制程度等, 用先进的科学技术和现代化设施 来改造农田水利工程, 不断向现代化迈进。灌溉输 水管道化能够实现合理控制输配水、 减少耕地占用、 降低灌溉用时, 且效益高、 适用性强, 应该是农业灌 溉节水的主要措施。此外, 迫切需要开展农业高效 用水投入机制、 政策、 法规及管理服务体系研究, 以 节约 灌 溉 用水, 促 进 低 压管 道 输水 灌 溉 技术 的 发展。 [ 参考文献]
[ 1] 白子韶. 埋 地高 分子 柔性 管 的受 力形 态 分析 研究 [ EB/ OL] . [ 2003 07 08] . http: / / c38. cnki. net/ kns50/ classical/ singledbindex. aspx? ID= 2. [ 2] 周福国, 高占 义. 渠 灌 区管 道 输水 灌 溉 技术 [ C] / / 匡 尚 富, 高占义, 许 迪. 农业 高效 用水 灌 排技 术应 用研 究. 北 京: 中国农业出版社, 2000: 187. [ 3] 陈志恺. 中 国水 资源 的可 持续 利 用[ J] . 中 国 水利, 2000 ( 8) : 38 40. [ 4] 薛克宗. 国内外 压力 管道灌 溉发 展概 况 [ J] . 节水 灌溉, 2003( 1) : 35 37. [ 5] 吴景社. 国外节水灌溉技术发 展现状 与趋势 [ J] . 世界 农 业, 2004( 1) : 20 30. [ 6] 刘群昌. 低压管道输水灌溉技 术发展 回顾与 展望[ C] / / 匡尚富, 高占 义, 许 迪. 农 业高 效用 水 灌排 技 术应 用 研 究. 北京: 中国农业出版社, 2000: 156 161.
( 收稿日期: 2006 09 26 编辑: 梁志建)

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渠灌区节水是我国农业节水的重点。目前, 我

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dents, and the innovation of water price, management measures and water saving system is helpful to the solution to the shortage of water demand of urban residents. Keywords: water price; mathemat ical model; prediction of water demand Analysis of change law of water consumption in Guangzhou City/ WANG Yan, et al ( School of Civil En gineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China) Abstract: Combined with the results of empirical dis patching modes in Guangzhou City, the change law as well as its internal and external factors of water consump tion is analyzed from the macroscopic viewpoint. The change law of water consumption on different festivals and holidays and at different work periods is analyzed. It will provide basis for the optimum dispatching so as to reach the goal of saving energy sources and raising production and economic benefits. Keywords: change law of water consumption; factor; festival and holiday; analysis of water consumption Necessity of establishment of water bank for the mid dle route of South to North Water Transfer Project/ ZHANG Yu, et al ( School of Urban and Environmental Sciences, Northeast Normal University, Changchun 130024, China) Abstract: With regard to the situat ion of the middle route of South to North Water Transfer Project, that is, large scope, many users, non uniform spatiotemporal distribu tion of water resources and large periodic change of hy drology, the necessity of establishment of water bank for the middle route of South to North Water Transfer Project is analyzed by use of the successful experience from water transfer projects in California of USA. Efficient dispatch ing modes and advanced management system of water re sources are needed. Keywords: water bank in California; South to North Wa ter Transfer Project ; circulat ion of water right Water right conflicts of underground water and their coordination mechanism/ RONG Li li, et al ( Economics and Management College, Shandong Agricultural Univer sity, Tai, an 271018, China) Abstract: With the increase of underground water de mand, the water right conflicts have gradually increased. The reason lies in that the water right of underground wa ter and the external property right during the utilization are not definitely determined, and the corresponding trad ing mechanism of water right is not available. Therefore, through the def inite determination of the initial water right and external property right of underground water, a ratio nal trading mechanism is established so as to solve the water right conflicts, raise the efficiency of water utiliza tion and realize the optimum allocation of underground water resources.
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Keywords: underground water; wat er right ; water right conflict; externality; trading mechanism Review of the development of water saving irrigation technology by use of low pressure pipes/ LIANG Chun lin, et al ( College of Architecture and Civil Engineering, Beijing University of T echnology, Beijing 100022, Chi na) Abstract: The advantages of irrigation by use of low pres sure pipes are reviewed. Through the analysis of the de velopment and experience at home and aboard, the exist ing problems in China are presented, and the development trend or fields in future are put forward so as to provide basis for further popularization and application of the irri gation technology. Keywords: agricultural irrigation; water saving technolo gy; low pressure pipe Straw coverage technology in farmlands and its devel opment trend/ LIU Yu han, et al ( Modern Agricultural Education Dept. , Hohai University, Nanjing 210098, China) Abstract: The characterist ics of straw coverage technolo gy are analyzed. The up to date development and trends of straw coverage technology at home and abroad are dis cussed. The disadvantages and research emphasis in fu ture are pointed out, and the prospect of its application is put forward. Keywords: straw coverage; up to date development ; de velopment trend Persistence of comprehensive treatment and enhance ment of waterlog control criteria/ SU Ya, et al ( Suzhou Water Resources Bureau of Anhui Province, Suzhou 234000, China) Abstract: With regard to the situation of dense river nets in Suzhou City of Anhui Province, floods and waterlog disasters are easily aroused. Some empirical activities are introduced, that is, implementat ion of capital construction policy for farmlands, scientific planning, comprehensive treatment, etc. At the same time, it is suggested that the comprehensive treatment should be cont inuously strength ened. Keywords: comprehensive treatment; waterlog control; flood control Environmental economics of water resources manage ment in the arid regions of northwestern China/ FENG Hui juan, et al ( School of Environment and Natural Re sources, Renmin University of China, Beijing 10872, China) Abstract: In the arid regions of northwestern China, ow ing to the restriction of climate and natural topography, the water resources are short. Furthermore, irrational de velopment and utilization leads to the double restrictions of resources shortage and structural shortage of water re
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