工程建设与管理 CHINA WATER RESOURCES 2019.02 管道输水灌溉中的淤堵原因与防控措施 何文学，岳文俊，段永刚，王茜 （浙江水利水电学院，310018，杭州） 摘要：农田灌溉管道输水过程中的淤堵问题困扰着管道输水灌溉工程的推广应用，直接影响管道输水灌溉工 程的正常运行与使用年限，通过对管道输水灌溉工程中管道淤堵原因分析，提出了农田灌溉管网淤堵防控措施.
针对农田灌溉管网淤堵机理相对复杂、理论研究尚不深入的现状，建议从水源水质管理、灌溉管网规划设计与运 行管理等方面入手，进一步研究灌溉管网淤堵防控的综合性技术措施，以最大限度提高管道输水灌溉工程使用 寿命，维持灌溉输水管网高效运行.
关键词：农田灌溉：管道输水灌溉工程：淤堵原因：防控措施 o ad sfod u jo sn po p so ps Yue Wenjun Duan Yonggang Wang Qian Abstract: Siing peoblems in irigation prjeets with pipe conveyance cannot be ignred in the popularization and application of the pject which direly affets the noml operation and service life of iigation pejects with pipe conveyance. Based on the analysis of the causes of silting problems in the project the measures of preventing and controlling the silting have been put forward. Meanwhile in view of the relatively plex silting mechanism of farmland irigation pipe nework and the fact that the theoretiral resrach of it is nod deep enough the altention should be fixed on the aspects of the headwaters quality managerment irigation pipe network planing and design and operation management and the prehersive technical measures of siling prevention and contl of irigatin pipe network ms be furher shudied so that the goal to improve the service life of irigation projects with pipe conveyance and maintain the efficient operation of irigation pipeline network can be achieved. Key words: iigatin: irigation pjects with pipe conveyance; siling causes measures of preventing and controlling 中图分类号：P618P614.8 文献标识码：B 文章编号：1000-1123(2019)02-003203 管道输水灌工程由水泵加压术问题.
此问题虽然不像滴灌系统灌源的灌区会遇到，南方平原河网灌区 或自然落差形成有压水流，通过管道水器堵塞那样备受关注，但随着管道同样会遇到管道淤堵问题，而且以生 输送到田间给水装置，并采用地面灌输水灌溉工程推广范围的扩大与运物淤堵为特征的管道淤堵问题远比 溉，具有节水、节地、省劳、增产、管理 行时间的延续，此问题也逐渐显现并 单纯的悬移质多沙水流为特征的物 方便等优点，正在农业生产中大范围 影响灌溉管网的正常运行.
理淤堵问题复杂，准确确定不淤允许 推广应用，水利部等5部委2016年 《管道输水灌溉工程技术规范） 流速的闻值更加困难.
受农作物种植 发布的《“十三五“新增1亿亩高效节 （CB/T20203-2017）规定：采用多泥 结构与灌水习惯等因素的影响，设计 水灌溉面积实施方案》明确指出：“十 沙水源时，管道输水灌溉系统的设计中的灌溉分区往往不能按既定目标 三五“期间，全国将新增高效节水灌流速应大于管道临界不淤流速.
管道实现，使得农田灌溉管网的运行会偏 滋面积1亿亩（1亩=1/15hm²，下同）， 临界不淤流速宜通过试验确定：缺乏离设计工况，管网中各管段的断面平 其中管道输水灌溉面积4015万亩.
试验条件时，可按附录A规定的经验均流速常常偏离设计值，因此研究管 在实际推广应用中，农田灌溉管道的公式计算.
然而管通淤堵问题并非只道输水灌溉工程管网淤堵问题仍然 淤堵问题始终是一个无法回避的技有引黄灌区或以多沙河流为灌溉水有重要的应用价值，本文分析了农田 政稿日期：2018-07-20 作者简介：何文学，数授，主要从事水利工程方面的教学科研工作.
水32 ?1994-2019 China Academic Jourmal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.nct
工程建设与管理 2019.02中国水利 输水灌溅管网淤堵的可能原因，对农水管道水垢沉积，沉积物主要成分为 生长提供了良好环境，水体中的微生 田输水灌溉管网淤堵防控措施进行硫酸钙、碳酸钙、碳酸镁等.
在水肥一物在管道系统内壁面不断地附着一 探讨，力求从管道输水灌溉工程设体化实施过程中，无机肥料中磷酸钙生长一脱落一衰亡，当附生生物膜 计、施工、运行管理与后期管护等方 镁、硫酸钙、磷酸铁等难溶性化学物的生长厚度增加到一定程度，附着 面入手，降低管网淤堵风险，提高管 质也容易在管壁沉积.
某些有机肥料 力会减小，在水流脉动和水力剪切 道输水灌溉工程运行的可靠性.
及灌滋水中含有的大分子有机物则 力的共同作用下，生物膜会脱落.
这 一、淤堵原因 可能发生絮凝沉淀.
以平原河网区地 又进一步加剧了生物淤堵的发生， 表水为灌溉水源的管道输水灌溉工 对微温系统而言，这是致命的堵塞 1.物理淤堵 程，因该区域的经济社会发展水平往 物质，将引起灌水器报废，从实际情 物理淤堵主要是灌溉水中含有 往比较高，水体富营养化现象比较突 况来看，地表水源中的微小颗粒物、 的微小有机悬浮物和微小固体颗粒物 出，灌溉管网中残留的水体营养盐往 有机质、化学沉淀等物质难以完全 引起的管道淤堵.
一般包括藻类、水生 往成为藻类和微生物繁殖生长的温 消除，必然会在附生生物膜上富集， 植物和浮游动物的残体残屑、淤泥质 床，化学物质加速生物淤堵.
从实际 与之爱生相互的黏附累积，降低管道 颗粒等.
其中，粒径小于0.074mm的 情况来着，管道中逐年累积沉淀的水 过流能力.
黏粒很容易在流场流速小而素动作 垢层和微生物累积层一般是很难彻 用较弱的情况下，出现凝结、沉淀.
当 底清除的.
在给水管网中常用的管道 二、淤堵防控措施 灌溉水源为河流、输水渠道时，水体 清洗技术是高压冲洗，但不少农田灌 从前述原因分析可知，农田灌溉 中通常含有一定数量的悬移质泥沙， 溉输水管网在设计阶段并没有考虑 水源中残存的悬浮颗粒物、水体PH 一旦进入管道，随着管道流速的降低 管道高压冲洗需要，或为了节省管网 值、含盐量、微生物种类与数量、化学 或运行过程中某一段管道积水等，都 造价，或受制于管网地形布置，在实 沉淀物种类与数量、有机质含量、氮 可能发生沉积，附着在管壁上.
当首 际工程中，很多管道输水灌溉管网不 磷营养物含量等，是管道出现淤堵现 部有水肥一体化设备时，水溶肥可能 具备高压冲洗功能，导致管道的运行 象的内因.
管道结构形式的任何变 存在未彻底溶解的悬浮性微粒也同 状况越来越差.
化，都可能导致流场流速分布状况的 样会在管壁附着，逐渐引发管道物理 3.生物淤堵 变化，出现局部低流速、静水区在所 淤堵.
从灌溉输水管网的运行工况来 生物淤堵是指水中的生物质（包 难免，而灌溉管网的间歇性运行，尤 看，农田灌溉管网通常是间歇性输 括藻类、浮游动物、细菌黏质等）在管 其是灌水周期、灌水频率、工作压力、 水，运行工况受农田种植结构、降雨、 道系统不断增长繁殖，并在管壁附着 工作范围或区域等因素，也会引起管 灌水习惯等诸多因素影响，管道流速 生长，通俗形象地称其为灌溉管道生 网系统工作状态的改变，这些都是导 会出现不同程度的变化，导致静水淤 长环.
在天然地表水环境中，细菌等 致管道淤堵现象发生的外因.
认清引 堵和动水淤堵都可能发生.
微生物很少以游离态存在，90%以上 起农田灌溉管道淤堵的原因，就能够 静水淤堵的产生通常由于管网 的微生物都会附着到固体基质表面， 有针对性地采取相应的技术措施，其 系统未设置排水排沙设施或灌溉过 管壁毫无例外地成为微生物的附着 防控措施分述如下.
程结束时未及时放空冲洗管道，动水 壁面，这些组分复杂附生生物膜，主 1.控制灌溉水源水浊度 淤堵主要发生在灌溉管网运行过程 要是由微生物群体（细菌、原生动物、 农田灌溉水质必须符合《农田灌 中，随管网工作状态的变化，管道压 真菌等）、无机矿物颗粒和有机聚合 斑水质标准）（GB5084-2005）.该标 力与流速发生相应的波动，当管道流 物基质（胞外多聚物质、腐殖质等）等 准设定的控制项目共计27项，其中 速小于相应含沙量时的不淤允许流 组成，表现为一种表面特征复杂的多 农田灌溉用水水质基本控制项目16 速时，水流的换沙能力又不足以挟带 孔介质结构，这些微生物群体在生长 项，选择性控制项目11项，这些基本 水中的悬移质继续前进，这时就可能 和增殖过程中，会分泌黏性的胞外多 的理化检测指标主要是为了防止土 出现运行过程中的动水淤堵.
聚物，保证了附生生物膜整体结构的 壤、地下水和农产品污染，保证农产 2.化学淤堵 稳定，并进一步吸附水源中的悬浮颖 品品质和保障人体健康，与农田灌溉 化学淤堵与水中化学物质的种 粒物、微生物、有机质等，导致附生生 管道防控淤堵关系井不大.
《微灌工 类密切相关，以地下水为灌溉水源的 物膜结构不断增长，而农田灌溉水源 程设计规范》对水源中悬浮固体物、 地区，如果该区域地下水中的碳酸 中氮、等营养物质的富集，又为灌 硬度、不溶固体、pH值以及Fe、Mn和 盐、硫酸盐含量较高，则容易出现输 溉输水管道中藻类及其他微生物的 HS含量的阅值提出了规定，且规定 33水 ?1994-2019 China Academic Jourmal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.nct
工程建设与管理 CHINA WATER RESOURCES 2019.02 “进入微灌管网的水不应有大粒径泥 水草等水面漂浮物，实现水源的初级 问题，则更应该关注不淤允许流速.
沙、杂草、鱼卵、藻类等物质”，主要是清洁.
不淤允许流速值的选择，既影响输水 为了防止灌水器堵塞，至于输水管网 ②沉淀池.
根据悬移质泥沙的粒 管网的正常稳定运行，也直接影响管 的淤堵问题，并未给予特别关注.
《管 径与水源水质特点，在拦污栅后设置 网工程的年运行费.
选择的不淤临界 道输水灌溉工程技术规范）（GB/T 沉淀池.
沉淀港应根据当地地形情 流速值偏大，无形中会增大供水水泵 20203-2017）只是从管网设计的角 况、地质条件、来水水质状况等，通过 的设计扬程，导数工程投资成本与年 度出发，对防控灌溉水中的悬移质泥 多方案比较，确定其结构型式.
沉沙 运行费增加.
选择的临界不淤流速值 沙提出了不淤允许流速控制条件，但 池应具有排沙、冲沙功能，以去除池 偏小，又极易引起管道结垢或悬移质 农田灌溉管网的运行并非只有设计 底沉积的泥沙等杂物.
沉沙池应尽可 泥沙沉积，《管道输水灌溉工程技术 工况，管道中的流速变化也较大，且 能具备较大的容积，以兼具澄清、累 规范）（GB/T20203-2017）附录中推 灌溉水源的水质除了悬移质泥沙之 凝作用.
在地表水环境状况普遍较差 荐了多泥沙水源管道输水临界不淤 外，还有其他微生物、有机悬浮物等 的现实条件下，根据需要与可能，设 流速的计算公式，对于灌溉水中含有 存在.
按照《农田灌溉水质标准）（GB 计必要的辅助性水环境改善措施，如 的有机悬浮物、藻类、微生物等情况， 5084-2005）控制农田灌溉水质，按照 设置适量的生物浮床，养殖适量的食 则缺少相应的不淤判断标准或相应 《管道输水灌溉工程技术规范）（GB/T 藻食草生物等，以达到在沉淀池改善 的最小流速阅值.
20203-2017）控制管网流速大于不 水质之目的 4.加强工程运行维护与管理 淤允许流速，并非能有效防控管网输 ③砂石过滤系统，农业生产或农 从运行管理的角度考虑，加强工 水过程中的淤堵，应控制灌溉水源 产品品质对灌溉水水质要求更高时， 程运行维护与管理是提高灌溉输水 水的浊度，以最大限度降低管网淤 可考虑设置砂石过滤系统，以进一步 管网使用寿命的重要举措，是其他工 堵风险.
提高灌溉水质量，实现水源水的精细 程技术措施的重要补充，也是必不可 2.构筑多级沉淀过滤系统 过滤.
对于采用水肥一体化的项目， 少的灌溉管网淤堵防控措施.
具体要 从管道输水灌溉工程长期正常 更要注意评估管道输送过程中灌溉 求是：①水源工程应进行经常性的维 稳定运行的角度考量，有必要构筑多 水质对管网输水能力的不良影响，以 护，及时清淤、除障或整修：②停灌期 级沉淀过滤系统，以尽可能减少灌 保证灌溉管道长期高效运行.
间，每隔1-2个月应进行1次养护性 溉水中含有的颖粒悬浮物、微生物、 3.设计上优先保证管网流速达 管网通水：③灌溉管网使用完毕之 藻类、水草等，降低水源与浊度，降 到允许流速 后，应及时排空管通中的积水；④有 低管壁结垢风险或减缓灌溉管道内 管道的允许流速是灌溉输水管 条件的情况下，可在较高压力条件下 墅生长环的生长速度.
尽管有相关 网运行过程中出现的技术上可靠、经 进行管道冲洗，把泥沙等管道沉积物 研究提出可采用磁化技术对灌溉水 济上合理的流速，其值应大于临界不 从泄水点排出.
实际工作中，以地表 进行前处理，或添加化学制剂、生物 淤流速，且不致引起过大的水击压强 水为灌溉水源的管道输水灌溉工程 菌剂等对灌溉水进行后处理，以减 升高值，从工程设计与运行管理的角 很难从根本上消除水中固体微粒与 轻淤堵问题，但水处理成本相对较 度考虑，当管道流速满足以下几方面 水中微生物、有机悬浮物等，只能通 高，某些杀藻剂、杀菌剂（水霉菌）、 要求时，可以认为达到了允许流速要 过加强工程运行维护与管理手段，提 管道清洁剂（一般是酸性化学物质） 求.
①在设计流量下，管内最小流速 高灌溉管网的运行可靠性.
受渠灌区 等会对农作物生长带来不利影响， 不宜低于0.3m/s；当配水管网兼有施 运行管护习惯的影响，管道输水灌溉 实际工作中也很少应用.
换言之，农 肥或施药任务时，管内最小流速不宜 工程的运行管理依然比较粗放，有必 田灌溉水不可能也没有必要像自来 低于0.6m/s.②自压管道输水灌溉系 要在政策、制度、人员、经费等方面给 水一样进行预处理，其处理成本也 统设计流速不宜大于2.5m/s；机压管 予倾斜，以便从根本上提高管道输水 是灌溉工程不可能承受的，只能采 道输水灌溉系统设计流速不宜大于 灌溉工程管护水平.
取造价相对低廉的沉淀过滤系统.
2.0m/s.③采用多泥沙水源时，管道输 初步设想的多级沉淀过滤系统应由 水灌溉系统的设计流速应大于管道 三、结论和建议 以下三部分组成： 临界不淤流速.
管道淤堵问题不仅是北方浑水 ①拦污栅.
在水源取水口设置多 从降低年运行费与防止管道水 灌区亟须解决的技术问题，也是南方 级多规格拦污疆，以拦截河流底部较 击影响的角度考虑，要求的断面平均 地区利用河网水系发展管道输水灌溉 大粒径的推移质泥沙以及枯枝败叶、 流速都不可能很大.
而关注管道淤堵 工程面临的新问题.
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工程建设与管理 2019.02中国水利 伸率（纵横）90%，垂直渗透系数大于 4.施工工艺要求 了自然规律，一定程度上还改善了人 1x10cm/s，等效孔径090为0.07~ 先由人工完成对坡面进行清理， 为因素对大自然生态环境的破坏情 0.2mm；此外要求此布用双线包缝拼 清除大块颗粒和杂质.
再对平整完成 况，充分体现了金泽水库生态水库的 合.
土工布应注意现场保管，避免长 的坡面进行边线、高程放样.
自下而 设计理念，同时也具有很强的功能 时间暴露在阳光下，不能划破，铺设 上铺设石笼时，护坡底边要与石笼镇 性，具有造价经济、施工简单等优点， 平整，松紧度均匀，端部错着牢固.
脚严密靠拢，网片连接采用缝制式连 值得借鉴和推广.
3.石笼施工步骤 接，上下网片要有连接线进行固定.
参考文献： 首先整平护坡基面，在基面上铺 块石的选择符合设计尺寸要求，石头 [1]王宏俊，生态石笼护坡在上海迪士 设土工布；土工布销设完毕后，在士 的摆放要牢固、上面要平，填缝的小 尼围场河中的应用川水利规划与设 工布上捕铺10cm辞石垫层，要求碎 石块要大于网眼.
完成装石后要进行 计 20138) 石摊铺厚度均匀，无突起部分.
在碎 检测，合格后进行封盖.
[2]程胜衣，黄健华.罗泾基地护厂河工 石层上绑扎组装石笼，在确保石笼的 五、质量管理和控制 程的生态石笼护坡施工质量控制门上 间隔网片与网身呈90相交后，进入 海水务，2006（2 绑扎、组装石笼工序，用同材质组合 对于石笼格宾网，严格按照设计 [3]董激臻，孙述祥，郑梅，等，格宾石笼 丝绑扎，用双股线绞紧.
石笼间相邻 图纸要求进行拼装：网箱安装后，及 护坡技术在大活河除险加固中的应用 的上下边框线或折线交接处采用螺旋 时对轴线、标高等进行复测；装石料 山东水利，2006（10) 组合丝绞绕收紧联结，联结成为一整 时需采用人工逐层码放：石笼格埂 [4]郭德平，李美珍，铝锌合金钢丝石笼 体，采用人工填入填充料块石，外露面 或镇脚基槽开挖时严格控制线型及 护坡技术在昆都仑河防洪堤防的研究 整平后，进入石笼封盖施工，在盖片与 标高，槽底必须平整：石笼网箱安装 应用今日中国论坛，2012(11) 石笼顶部边框线、盖片与盖片间的相 时不得有倾斜、变形等情况.
石笼块 [5]苏容，郭竞逸，田宇，浅谈水利工程 交线，每间隔15cm处绑扎一道，并将 石填充到顶经各方检查合格后方可 生态石笼护岸及其施工运用门河南水 盖片与盖片、盖片与石笼边框线及石 封盖. 利与南水北调，2017(11) 笼之间的相交线全部绑扎在一起，使 金泽水库在建设过程中采用生 石笼紧密联结成一个整体.
态石笼技术进行护坡处理，不仅遵循 责任编辑安天杭 （上接第34页）浑水灌区的影响因素 斑工程的管网设计方法又偏于简单， 头控制开始，探索综合性技术措施， 以悬移质泥沙为主，研究时间比较 通常是采用经济流速或经验公式确 通过拦截、沉沙、絮凝以及可能的水 长，有一定的研究成果，（管道输水灌 定管径，按经验公式计算沿程水头损 质改善措施，提高进入灌滋管网的水 溉工程技术规范）（GB/T20203- 失，使得设计成果与实际运行效果存 流品质.
通过合理设计临界不淤流 2017）也推荐了不淤流速计算公式.
在偏差，不少实际灌减管网在运行过 速、合理布置干支管控制设施以及及 但对南方河网地区藻类与水生生 程中都出现了不同程度的管道淤堵 时放空管道积水等管护措施，降低管 物、微生物、营养盐相对富足的水体 现象.
为此，建议开展以下两方面的 网运行过程中泥沙等杂物淤堵风险， 而言，依然缺少相应的灌溉输水管 研究：①针对不同水质特性（含泥沙、 实现管道输水灌溉工程的长期高效 道物理淤堵、化学淤堵、生物淤堵 微生物、营养盐等），开展灌溉管网优 稳定运行.
及其相互交织影响下的农田灌溉 化设计与防止管道淤堵方面的试验 参考文献： 管网淤堵评判方法.
本文根据上述 研究（包括实际工程的原型观测研 [1]管道输水灌溉工程技术规范（CB/T 农田灌溉管网淤堵的原因，结合工 究），探素不同运行管理方式对减轻 程实践提出相应的淤堵防控措施， 管道淤堵的影响，最大限度提高管道 [2]李云开，滴灌系统灌水器堵塞机理 以保证管道输水灌溉工程正常稳定 输水灌溉工程的使用寿命，维持灌溉 与控制方法研究进展[水利学报， 运行.
输水管网高效运行.
2从管道输水灌 2018 49(1). 从实际情况来看，由于不同灌区 斑工程的规划布置、输配水管网设 [3]郑运鸿，等，基于超声导波的灌溉 的灌溉水源条件、灌区地形、管网布 计、管材选定及管道附属设施布设等 管道生长环检测技术研究门农机化 置形式、农业种植结构、农民灌水习 方面入手，对管道输水灌溉工程的技 研究，2013(1）. 惯等基本条件差异较大，管道输水灌 术体系进行分析和模式化研究.
从源 责任编辑杨轶 37水 ?1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.nct
