農(nóng)田灌溉中的井型選擇與機(jī)井設(shè)計(jì)

摘要：農(nóng)田灌溉中井灌是利用各種類型的水井提取地下水進(jìn)行的。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，在充分利用地表水的同時(shí)，積極開發(fā)利用地下水，已成為解決灌溉水源不足的一條重要途徑。特別在我國北方地區(qū)，氣候干旱，年雨量少，地表缺乏，發(fā)展井灌尤為重要。對于易澇易堿的平原地區(qū)，井灌還能起到控制和降低地下水位，防治鹽堿和改良土壤的作用。因此，井是開發(fā)利用地下水使用最廣泛的取水建筑物。在井灌規(guī)劃時(shí)，必須選好井型，作好單井設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田灌溉；井型選擇；機(jī)井設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S277.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2012）-11-0236-1

1 井型選擇

1.1 管井

對于井徑較小、井深較大，以混凝土管、石棉水泥管、鋼管、鑄鐵管等為管材的水井，一般統(tǒng)稱為管井。由于它是用鉆機(jī)鑿成和機(jī)械提水，故又稱為機(jī)井。管井是使用最廣泛的井型，不論是開采深層壓水或是開采淺潛水均宜采用。當(dāng)含水層埋深大于30米時(shí)，采用管進(jìn)更為適宜。管井采用鉆機(jī)施工，成井快，質(zhì)量好，成本低。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及鉆井機(jī)械和提水設(shè)備的改進(jìn)，管井將會(huì)有更大的發(fā)展。

1.2 筒井

筒井是一種井徑較大、井深較小的井型，因形似圓筒而得名。筒井由井頭、旱筒、進(jìn)水部分和泥沙部分組成。筒井可分為小口筒井和大口筒井。鑿井時(shí)常用人工開挖和機(jī)械排水相結(jié)合的施工方法。井壁多用磚石等材料襯砌，或用混凝土預(yù)制管。筒井具有結(jié)構(gòu)簡單，維修容易，取材方便等優(yōu)點(diǎn)，是農(nóng)田灌溉開采潛水的主要井型。筒井適用于潛水豐富，埋深較淺，補(bǔ)給充沛，含水層透水性較差或良好的地區(qū)。另外，筒井是歷史上延續(xù)下來的一個(gè)名稱，我國在1986年以后已不再使用筒井這一名稱。

1.3 筒管井

筒管井是筒井和管井結(jié)合使用的井型。它適用于上層潛水含水層厚度小，出水量不大，而下層又有埋藏較淺，富水性較好的承壓水地區(qū)。筒管井易于施工，投資較少取水方便，在下列情況下采用：一是用人工開挖筒井深達(dá)地下水位，繼續(xù)開挖有困難時(shí)，可改用鉆機(jī)向下施工，打成管井；二是舊筒井由于地下水位下降，出水量減少，可在舊筒井的底部打管井增加井深，以恢復(fù)或增大出水量。

1.4 輻射井

由垂直的大口徑集水井和輻射狀分布的集水管（輻射管）組成。它具有取水范圍大，單位降深的出水量大等優(yōu)點(diǎn)。輻射井適用于：埋藏淺、厚度薄、富水性強(qiáng)、有補(bǔ)級(jí)來源的砂礫含水層；裂隙發(fā)育、厚度大的黃土含水層；富水性弱的砂層或粘土裂隙含水層。集水井的井壁和井底一般都是封閉的，它本身并不直接從含水層中進(jìn)水，以便于施工、維修和防止井淤。集水井的主要作用是匯集輻射管的來水，安裝抽水設(shè)備，為輻射井的施工提供場所。所以集水井的直徑大小，主要取決于輻射井施工和安裝抽水設(shè)備的需要，而與其出水量大小無關(guān)。

1.5 虹吸井

虹吸井是由中間的集水井和周圍2～4眼水源井用虹吸輸水管連接起來的井組，又稱聯(lián)井。在砂層較薄、單井出水量小、地下水埋藏淺的地區(qū)，為集取較多的水量，常采用這種井型。水源井至集水井的距離一般為60～100米，井深15米左右，井管常用450毫米的水泥濾水管。集水井的井徑、井深可適當(dāng)大一些。水源井與集水井之間直徑80毫米左右的塑料管或鐵管作虹吸輸水管連通。虹吸管埋入地下1～2米，以防凍裂，其兩端分別插入水源井和集水井中，并應(yīng)埋入動(dòng)水位以下1～1.5米。虹吸管通過排氣管與真空泵連接。抽水時(shí)，先開動(dòng)真空泵，使虹吸管內(nèi)形成真空，再開動(dòng)機(jī)泵抽水，使集水井水位低于水源井水位，水源井中的水便通過虹吸管源源不斷流入集水井，使出水量大大增加。

1.6 坎兒井

坎兒井是地下水平取水建筑物，由立井、集水廊道和明渠組成。它適用于地下水埋藏淺，含水層厚度較薄，地面坡度較陡的地區(qū)。在我國新疆地區(qū)，高山融雪水經(jīng)過沖積扇上部透水性很大的漂礫卵石地帶進(jìn)，大量滲漏到地下，變成地下潛流，位于山前洪積沖積扇下部和沖積平原上的耕地，即可利用坎兒進(jìn)引取地下潛流進(jìn)行農(nóng)田灌溉。集水廊道是為了攔截地下潛流和連接立井的輸水管道，出口處的底面應(yīng)與地面齊平，比降應(yīng)小于潛流的水力坡度，一般為0.1%～0.8%。

2 機(jī)井設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)井的一般結(jié)構(gòu)

井頭在井管的上端，由封閉物頂部至井口段的井壁管周圍，用磚石筑或用混凝土澆筑成井頭，以便安裝抽水設(shè)備和保護(hù)井口。井頭出口處的井管應(yīng)與水泵或泵管連接緊密，以防污水和雜物進(jìn)入井管；井壁管為不透水的實(shí)管，安裝在隔水層、咸水層、流砂層、淤泥層和不取水的含水層處，起固井止水作用；濾水管為透水的花管，是井管的進(jìn)水部分，安裝在取水的的含水層處，起攔沙和濾水作用；沉沙管又稱沉淀管，為實(shí)管安裝在井管的最下部，一般長5～10米，用以沉淀抽水時(shí)從含水層中帶來的泥沙，以便定期清理，防止井淤。沉淀管的下面為底盤和導(dǎo)向木塞，施工時(shí)起托住井管和導(dǎo)正管子的作用，下完井管后即為井底。在井管與鉆孔之間的環(huán)狀空隙中，應(yīng)分別填入不同的填料。在濾水管外圍填規(guī)格礫料，以便攔沙濾水和增加出水量；在井壁管和沉淀管外圍填粘土球或用水泥封閉，以免咸水、污水進(jìn)入井中。

2.2 井管的類型和選擇

井管的類型很多，主要根據(jù)井類型實(shí)行選用。當(dāng)井不深時(shí)，可采用造價(jià)低的水泥管、石棉水泥管、塑料管和鑄鐵管；當(dāng)井深較大時(shí)，則應(yīng)采用強(qiáng)度較大的鋼管或玻璃。

2.3 濾水管設(shè)計(jì)

濾水管又稱過濾器，它是機(jī)井的重要組成部分。實(shí)踐證明，機(jī)井的問題大都發(fā)生在濾水管部分，輕則出水量減少或造成井淤，重則使機(jī)井報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來的機(jī)井報(bào)廢率高達(dá)30%以上，其主要原因都是濾水管涌砂。所以，機(jī)井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是正確地設(shè)計(jì)濾水管，它是取得最大出水量和最小涌砂量的關(guān)鍵，直接關(guān)系到機(jī)井的使用壽命。

作者簡介：李國榮（1976-），女，漢族，吉林鎮(zhèn)賚人，?？茖W(xué)歷，吉林省鎮(zhèn)賚縣水利局機(jī)械施工隊(duì)助理工程師，從事水利工程施工工作。