第一期:工程节水技术措施
2 低压管道输水灌溉技术
2.1 低压管道输水灌溉的节水增效作用
(1)省水,水的输送利用率可达95%。
(2)节能,井灌提水需耗能,节水即节能,一般比土渠输水节能25%左右。
(3)减少渠道占地,管道埋在地下,可减少渠道占地2%~3%。
(4)管理方便,管道埋在地下,不易受人为破坏,而且可提高输水速度,加快灌水进度,缩短轮灌周期,有利于控制灌水量。
(5)增产增收,由于节水和节地,故可扩大灌溉面积,增加产量和增加收入。
2.2 低压管道输水灌溉技术及其应用
(1)技术原理:采用低的水压力(不大于0.2压强),通过塑料管或混凝土管等管道将灌溉水输到田间沟、畦对农田实施灌溉,以减少输水过程中的渗漏、蒸发损失。
(2)技术要点:①修建水源工程,可利用井、泉、河渠、沟塘等水源,除有自然落差水头可进行自压管道输水外,一般需用水泵和动力机提水加压;②铺设输水系统,一般由埋入地下的一级、二级或多级管道和管件连接而成,管材可采用硬聚氯乙烯管材、聚乙烯管材、水泥类预制管材;③安装给配水装置,包括由地下输水管道伸出地面的竖管、连接竖管向田间沟畦配水的出水口或连接竖管和地面移动管道的给水栓;④设置安全保护装置,为防止管道系统运行时可能发生的水锤破坏,在管道系统的首部或适当位置安装调压、限压及进排气阀等装置;⑤装设或修筑田间灌水设施,可装设地面移动管道输水直接灌溉作物,也可修筑临时毛渠输水入沟畦灌溉作物。
(3)适用条件:主要适用用于井灌区输水,也适用于在水质条件好的自流灌区或提水灌区替代末级固定输水渠道。
(4)推广应用前景:我国井灌面积超过2亿亩,随着新型、质量好、价格适宜的塑料管材开发,而且可利用井泵余压解决管道输水所需的工作压力,因此在我国北方井灌区有着广阔的推广应用前景。在自流灌区,也可采用大口径低压管道代替明渠输水。
2.3 低压管道输水工程投资与效益
低压管道输水灌溉目前主要应用于北方平原井灌区,输水管道大多采用砼管或塑料管。管道输水灌溉主要有固定和移动两种主要形式,移动式管灌单位面积投资一般为450~600元/公顷,其中机泵投资为300~450元/公顷,移动软管150元/公顷左右,固定式管道输水灌溉投资如表2-1所示。
管道输水灌溉输水利用系数平均在0.95以上,与土渠灌溉相比,平均每次毛灌水量减少4500~6000立方米/公顷,减少渠道占地相当于耕地的1%,减少提水能耗30~40%。另外根据甘肃、河南、江苏、新疆等省区14个大型灌区管道输水灌溉的调查,典型灌区管道输水灌溉投资节水成本分析如表2-2所示。
表2-2 典型灌区管道输水灌溉投资节水成本分析
注:折旧年限按20年计算,年运行费按年投资额的8%计算,单方水投入平均值按有效灌溉面积加权平均计算。
从表2-2可看出,管道输水灌溉单位面积造价在1675~14818元/公顷之间,渠灌区单位面积造价普遍偏高,井灌区单位面积造价较低,大致是渠灌区的一半左右(单位造价变化幅度较大,可能有的包括配套投资);管道输水灌溉节约单方水所需投资在0.05~1.45元/立方米之间,平均在0.55元/立方米。
以辽宁省台安县西佛镇幸福村的26.6公顷低压管道输水灌溉工程从工程投资,节水增产效益等方面依据水利经济计算规范,进行经济效益的具体分析。考虑到该工程属井灌地区,井泵均已配套,该工程总投资不包括井、机泵的投资,只含材料费及其它有关费用.材料费包括塑料管材,首部枢纽用材和给水栓的费用。其它费用包括土方工程费、规划设计费和运输安装费,共43940元。年运行费包括计算管理费、维修费、电费,分别为800元(看水员工资)、439.40元(按相关规范规定,取工程总投资的1%)、3847元(1991年灌溉春小麦共用电25650千瓦•时、按0.15元/(千瓦•时)计算。合计年运行费5079.40元。
据测定,可节地3.1%,节约的土地生产小麦4095千克,收获白菜50400千克,小麦和白菜的价格分别按0.80元/千克和0.06元/千克计算,水利分摊系数取为0.5,节地效益为3150元。根据春小麦原明渠大水漫灌用水量和现在灌溉用水量的测算;管道输水灌溉比渠灌平均每公顷可节水1500立方米。按省政府规定的农业征收水费标准,每立方米水按0.016元计算,即每年节水效益为651.2元;麦田低压管灌输水损失量很少,节省了水量,相对节省了提水用电,据实测,实施工程后比实施工程前每公顷地可比明渠节水1500立方米,每千瓦时电可提水6.44立方米,每公顷地可节电23295千瓦•时,考虑线路损失200%,实际节电为18.64千瓦•时,电价为0.15元/千瓦•时,每公顷地节省电费41.85元。该工程年节约电费1135.53元;工程建成后,灌溉输水加快,水的有效利用率提高、缩短了灌水周期,同时还可根据作物在不同生育期的需水特点进行灌溉,产量有一定幅度的提高。据测算:小麦可增产1500千克/公顷,白菜可增产1500千克/公顷,工程增产效益达到22385元。灌溉总效益达到27321.73元。若经济计算期(n)取20年、社会折现率(i)按7%计算,则该工程总效益现值为289455.02元,效益费用比R0为2.34,投资回收年限T=3年。