井灌区节水灌溉管材选购指南

    大同市２１世纪首都水资源可持续利用项目井灌区节水灌溉工程，是经国务院批准，利用中央预算内资金，对现有水浇地采用先进的灌水技术进行节水技术改造，为首都北京提供充沛的水源。该项目是关系到国计民生的大事，如何利用有限的资金达到高效节水的目的，并且一次投资，多年受益，是在规划设计中优先考虑的问题。在节水灌溉工程中，管道用量最多，所占的投资比重很大，而且它的质量优劣与工程的寿命息息相关。因此，必须对各种管材的性能、造价及其应用情况有一个清楚的认识，并通过比较选出适合本地井灌区节水灌溉工程所需的管材。 

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１ 塑料管材种类及特点

目前农业节水灌溉所用管材基本上以塑料管为主。２０世纪５０年代以后，随着石油化学工业的飞速发展，石油深加工技术日趋完善，塑料制品种类多样化，产量迅速增长，使之迅速发展成为一种新型工程材料。塑料管和传统管材相比，具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、节约能源、安装简便迅速、造价较低等显著优势，因此塑料管在管道工程中占据相当重要的位置。 

１．１ 硬质聚氯乙烯管（ＵＰＶＣ管）

ＵＰＶＣ管具有较高的抗冲击性能和耐化学性能，它可根据使用要求不同，在加工过程中添加不同添加剂，使其具有满足不同要求的物理和化学性能。ＵＰＶＣ管根据结构形式不同，又分为螺旋消声管、芯层发泡管、径向加筋管、螺旋缠绕管、双壁波纹管和单壁波纹管。ＵＰＶＣ管主要用于城市供水、城市排水、建筑给水和建筑排水管道，也大量用于节水灌溉管道。 

１．２ 氯化聚氯乙烯管（ＣＰＶＣ管）

ＣＰＶＣ管是由过氯乙烯树脂加工而得到的一种塑料管，它具有较好的耐热、耐老化、耐化学腐蚀性能。国外多用作热水管、废液管和污水管，国内多用于电力电缆护套管等。 

１．３ 聚乙烯管（ＰＥ管）

ＰＥ管按其密度不同分为高密度聚乙烯管（ＨＤＰＥ）、中密度聚乙烯管（ＭＤＰＥ）和低密度聚乙烯管（ＬＤＰＥ）。ＨＤＰＥ管具有较高的强度和刚度；ＭＤＰＥ管除了具有ＨＤＰＥ管的耐压强度外，还具有良好的柔性和抗蠕变性能；ＬＤＰＥ管的柔性、伸长率、耐冲击性能较好，尤其是耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好。在国外，ＨＤＰＥ管和ＭＤＰＥ管被广泛用作城市燃气管道和节水灌溉管道，少量用作城市供水管道。 

１．４ 交联聚乙烯管（ＰＥ—Ｘ管）

交联聚乙烯是通过化学方法或物理方法将聚乙烯分子的平面链状结构改变为三维网状结构，使其具有优良的物化性能。ＰＥ—Ｘ管主要用于建筑室内冷热水供应和地面辐射采暖。 

１．５ 三型聚丙烯管（ＰＰ—Ｒ管）

三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯，即采用气相共聚法使ＰＥ在ＰＰ分子链中随机地均匀聚合，使其具有较好的抗冲击性能、耐温性能和抗蠕变性能。ＰＰ—Ｒ管主要用于农田灌溉。 

１．６ 聚丁烯管（ＰＢ管）

聚丁烯管具有独特的抗蠕变性能，能长期承受高负荷而不变形，化学性稳定，可在-２０ ℃～９５ ℃之间安全使用。主要应用于自来水、热水和采暖供热管，但由于ＰＢ树脂供应量小而价高等原因，国内难以大量生产与应用。 

１．７ ＡＢＳ工程塑料管（ＡＢＳ管）

ＡＢＳ是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，具有较高的耐冲击强度和表面硬度，在-４０ ℃～１００ ℃范围内仍能保持韧性和刚度，并不受电腐蚀和土壤腐蚀，使用温度可达９０ ℃。ＡＢＳ管在国外用作卫生洁具下水管、输气管、高腐蚀工业管道，国内一般用于室内冷热水管和水处理的加药管道、有腐蚀作用的工业管道。

以上是目前应用较为广泛的各种塑料管道，其中硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管和聚丙烯管被大量用作节水灌溉管道。下面对这３种管道的综合性能加以简要比较，见表１。

２ 金属管材种类及特点

除常用的塑料管材外，金属薄壁管材在节水灌溉工程中也有着比较广泛的应用，如薄壁铝合金管材、镀锌薄壁钢管和球墨铸铁大口径管材在远距离露天输水方面的应用非塑料管材所能取代。 

２．１ 薄壁铝合金管

铝管的生产方式主要有两种：一是焊接成型，它采用ＬＦ２１防锈铝合金或３１０５合金铝，特点是强度高，抗拉、抗压性能强，是目前国内比较理想的产品。二是挤压成型，它的材质是６０６３合金铝，采用进口挤压设备生产，它的特点是强度低、柔性好、外观好。而目前一些生产厂家采用简易挤压机挤压铝管及选用的材料是非标准的铝棒，材质不符合标准，生产中没有完善的工艺，没有相应的检测手段，产品质量较差。铝合金管管壁薄，施工方便，同其他金属类管材相比，管壁光滑、输水糙率小、不易产生锈蚀，但其抗压强度低、造价高，故应用有一定的局限性。 

２．２ 铸铁管

铸铁管在供水管网中用量最多，但在农田灌溉中用得不多，主要是用于远距离输水。

国外工业发达国家从２０世纪６０年代开始逐渐淘汰了灰口铸铁管，普遍采用了球墨铸铁管。我国１９８５年开始从德国、美国等引进了水冷金属型离心铸管技术及设备。目前，全国有铸管厂２００多家。

铸铁管一般可以承受９８０ ｋＰａ～１ ０００ ｋＰａ的工作压力，工作可靠，使用寿命长。但其输水糙率大，质脆，单位长度重量较大，接头多，施工量大；在长期输水后发生锈蚀作用在管壁生成铁瘤，使管道糙率增大，不仅降低管道输水能力，而且水中含有的铁絮物会发生堵塞，对微灌灌水器的堵塞尤为严重。故在节水灌溉工程中，铸铁管只能用在主过滤器以前作为骨干引水管用，严禁用于田间输配水管网系统。 

２．３ 镀锌钢管

在国内目前小口径管道上，主要使用的是镀锌钢管（白铁管），但因锈蚀问题，影响水质及使用年限。使用内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管，通常称钢塑复合管，可以改善以上缺陷。钢管的强度高，管材及管件易加工，特别适用于地形复杂的地段。但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，在地下水位较高时，可采用胶圈柔性接口措施克服这一困难。与塑料管材相比，钢管造价较高。钢管的承受压力很高，一般可达１．４ ＭＰａ ～１．６ ＭＰａ，与铸铁管相比它具有管壁薄、施工方便等优点。由于镀锌钢管易产生锈蚀，这不仅缩短了它的使用寿命，而且很容易造成堵塞，因此在微灌系统中很少使用钢管材，仅限于在主过滤器前用作高压引水管道用。

３ 结语

从以上所述各种管材来看，硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、薄壁铝合金管、镀锌薄壁钢管和球墨铸铁大口径管被大量用作节水灌溉管道。从本地的节水灌溉工程管材应用情况来看，聚丙烯管多用作地埋管，铝合金管材、镀锌薄壁钢管多用作地面管，而硬质聚氯乙烯管、聚乙烯管及球墨铸铁大口径管很少采用。尤其是阳高县大泉山试验站在１９７８年就率先采用丙烯管、铝合金管及镀锌薄壁钢管进行喷灌试验，效果良好。紧接着，各地进行迅速推广应用，但规模不大。从目前的市场来看，对于塑料管材，聚丙烯管在价格上介于硬质聚氯乙烯管和聚乙烯管之间。

因此，针对大同市２１世纪首都水资源可持续利用项目井灌区节水灌溉工程特点，本地的气候、施工、运用及市场情况，通过分析比较以上管材各方面的优缺点，根据价优比选定管灌、微灌地埋管采用低压聚丙烯管；出地给水竖管采用镀锌薄壁钢管；对喷灌地埋管采用高压聚丙烯管；出地给水竖管及喷头立管采用镀锌薄壁钢管；地面移动管道采用薄壁铝合金管。这些井灌区节水项目已通过水利部、山西省水利厅及山西省计委的审查和批复，管材选用受到专家的肯定，并且有些项目已付诸实施，得到了实践的检验。