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一、引言
灌溉系统在农业生产和园林景观维护等领域起着至关重要的作用。其设计通常基于一系列的通过流量的假设，并根据经验公式计算，以满足特定区域的用水需求。然而，在实际运行过程中，往往会出现各种与设计假定不同的情况，这给灌溉系统的正常运行和供水管理带来了挑战。若在运行过程中不妥善解决这些问题，可能会导致水资源浪费、灌溉不均匀以及系统运行效率低下等不良后果。
二、问题分析
（一）流量差异
1. 设计假定与实际运行不符
- 在设计灌溉系统时，流量的计算是基于一定的设计标准和假设条件，如作物需水量、灌溉面积、灌溉时间等。然而，实际运行中，由于气象条件（如降雨量、气温等）的变化、土壤质地的差异以及作物生长阶段的不同，实际的需水量可能与设计值存在较大偏差。例如，开启的轮灌组不同，或者在干旱季节，作物需水量增加，而设计流量可能无法满足实际需求；反之，在雨水充沛时期，实际需水量减少，若仍按照设计流量供水，可能造成水资源的浪费。
2. 临时用水的影响
- 特别是在没有统一管理的灌区，临时用水情况较为常见。例如，农户可能会根据自身需求随时进行灌溉，或者进行一些与灌溉无关但需用水的活动，如清洗农具、浇灌庭院等。这些临时用水行为会突然增加系统的用水量，导致管网流量发生变化，打破了原有的设计流量平衡。而且这些临时用水往往具有不确定性和随机性，难以在设计阶段进行准确预测和规划。
（二）轮灌组不一致
1. 设计轮灌组与实际运行差异
- 设计假定的轮灌组是按照一定的灌溉顺序和时间间隔来安排的，以保证每个灌溉区域都能得到合理的灌溉水量和时间。然而，在实际运行中，由于各种原因，轮灌组可能无法完全按照设计执行。例如，某些灌溉区域的作物生长状况可能与其他区域不同，需要提前或延迟灌溉；或者一些灌溉设备在运行过程中出现故障，导致原计划的轮灌顺序被打乱。
2. 随机灌溉现象
- 在没有统一管理的灌区，随机灌溉是常见的现象。农户往往根据自己的时间和经验进行灌溉，不遵循设计的轮灌制度。这会导致部分区域灌溉过度或不足，影响作物生长的均匀性和整体产量。同时，随机灌溉还可能造成管网压力分布不均，过多开启灌水支管会增加管道损坏的风险。
三、解决方案
（一）流量管理措施
1. 安装流量监测设备
- 在灌溉系统的管网中关键位置安装流量监测设备，如流量计等，实时监测流量变化。通过监测数据，及时了解系统的实际用水量与设计流量的差异情况，以便采取相应的调整措施。例如，当监测到流量过大或过小时，可以通过调节阀门开度等方式来控制流量，使其接近设计值。
2. 采用变频调速技术
- 对于水泵等供水设备，采用变频调速技术。根据实际流量需求调整水泵的转速，从而改变供水流量。在作物需水量增加时，提高水泵转速，增加流量供应；在需水量减少时，降低转速，节约能源并避免水资源浪费。同时，变频调速技术还可以平稳地调节流量，减少对管网的冲击，提高系统的稳定性。注意，如果采用变频系统后，水压不能够自动调整，一般是管道出现了破损，大量漏水。或不按设计要求开启了过多的轮灌组，使得所有的水泵按照工频运行也不足以把系统压力调整到正常范围之内。
3. 建立灌溉需水模型
- 结合当地的气象数据、土壤特性和作物生长信息，建立需水预测模型。通过该模型提前预测不同时期作物的需水量，以便合理安排灌溉计划和调整供水流量。例如，可以利用气象站提供的降雨量、气温等数据，以及土壤的含水量监测数据，综合计算作物的实际需水量，并根据预测结果调整灌溉系统的运行参数。
（二）轮灌组管理与协调
1. 加强灌区管理与宣传教育
- 对于没有统一管理的灌区，应加强管理力度。建立健全灌区管理制度，明确轮灌组的安排和灌溉时间规定，并向农户进行宣传教育，使其了解合理灌溉的重要性和轮灌制度的意义。可以通过举办培训班、发放宣传资料等方式，提高农户的灌溉管理意识，引导他们按照规定进行灌溉，减少随机灌溉行为的发生。
2. 设置灵活的轮灌调整机制
- 在设计灌溉系统时，预留一定的灵活性，以便在实际运行中能够根据作物生长情况和其他实际需求对轮灌组进行调整。例如，可以设置一些备用的灌溉管道和阀门，当某个区域需要提前或延迟灌溉时，能够方便地进行切换和调整。同时，建立定期的灌溉情况评估机制，根据作物的生长状况、土壤湿度等实际情况，适时调整轮灌组的安排，确保每个区域都能得到适时、适量的灌溉。
3. 应用自动化灌溉控制系统
- 引入自动化灌溉控制系统，实现对灌溉系统的远程监控和自动化管理。通过该系统，可以根据预设的灌溉计划和实时监测数据，自动控制水泵的启停、阀门的开关以及轮灌组的切换等操作。当出现异常情况，如流量过大或过小、轮灌组执行异常等，系统能够及时发出警报并自动采取相应的调整措施，提高灌溉系统的运行效率和管理精度，减少人为因素对轮灌组执行的干扰。
（三）临时用水管理
1. 建立临时用水申报制度
- 在灌区建立临时用水申报制度，要求农户或其他用户在需要过大的临时用水时，提前向管理部门申报。管理部门根据申报情况，合理安排临时用水时间和水量，确保其不会对正常的灌溉供水造成过大影响。例如，可以规定在非灌溉高峰期或在不影响其他区域灌溉的前提下，允许一定量的临时用水，并对临时用水的流量和使用时间进行限制和监控。
2. 设置临时用水储存设施
- 为了应对临时用水需求，可在灌区适当位置设置临时用水储存设施，如蓄水池等。在灌溉系统供水有余量时，将多余的水储存起来，以供临时用水时使用。这样既可以满足临时用水需求，又不会对正常灌溉造成冲击。同时，对于储存的临时用水，应加强水质管理，确保其符合使用要求，避免对环境和作物造成不良影响。
四、结论
灌溉系统运行后出现与设计不一致的情况是实际应用中常见的问题，特别是流量差异和轮灌组不一致以及临时用水等情况，给灌溉供水管理带来了诸多挑战。通过采取安装流量监测设备、采用变频调速技术、建立需水预测模型等流量管理措施，加强灌区管理与宣传教育、设置灵活的轮灌调整机制、应用自动化灌溉控制系统等轮灌组管理与协调方法，以及建立临时用水申报制度、设置临时用水储存设施等临时用水管理措施，可以有效地解决这些问题，提高灌溉系统的运行效率和供水可靠性，实现水资源的合理利用和农业生产的可持续发展。在今后的灌溉系统设计和运行管理中，应充分考虑实际运行中可能出现的各种情况，不断优化设计方案和管理策略，以更好地适应实际需求，为农业生产和生态环境建设提供有力保障。
