鄄城縣灌溉機電井設(shè)計探討

王衛(wèi)紅，林森

（1.鄄城縣水務(wù)局舊城引黃灌區(qū)管理處，山東鄄城 274600；2.鄄城縣農(nóng)村自來水服務(wù)中心，山東鄄城 274600）

鄄城縣灌溉機電井設(shè)計探討

王衛(wèi)紅1，林森2

（1.鄄城縣水務(wù)局舊城引黃灌區(qū)管理處，山東鄄城 274600；2.鄄城縣農(nóng)村自來水服務(wù)中心，山東鄄城 274600）

分析了鄄城縣可利用水源及灌溉機電井現(xiàn)狀，結(jié)合縣區(qū)域條件設(shè)計，介紹了符合鄄城縣地質(zhì)條件的灌溉機井施工方案。

鄄城縣；機電井；水源工程；設(shè)計

鄄城縣位于山東省西南部，總面積1 032 km2，屬半干旱、半濕潤氣候帶，春天干燥多風，降雨偏少，年際、年內(nèi)降雨量變化大，而蒸發(fā)量又大大超過降雨量，加之本地沙質(zhì)土壤較多，因而容易發(fā)生干旱，嚴重威脅著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。新中國成立以后，國家投資新建了一大批水利工程項目，使得這一情況有所緩解。

1 鄄城縣可利用水源現(xiàn)狀

1.1 地表水

根據(jù)鄄城縣的地理條件、水工程蓄水能力和地表水資源特點，可以攔蓄利用的地表徑流量，只能靠坑塘自然攔蓄。據(jù)統(tǒng)計，全縣有大小坑塘1 235處，面積333.33余公頃，多年平均蓄水量為606.9萬m3?？犹列钏嘣谘雌诩耙喔绕冢{(diào)度較為困難，地表水資源可利用量較少，為364.1萬m3，只占地表徑流量的3.6%。

1.2 黃河水

黃河水資源是鄄城縣目前重要的客水資源，每年可從黃河中汲取大量的黃河水用以農(nóng)田灌溉及其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。經(jīng)統(tǒng)計，1996—2008年，引黃河水量平均每年為4 461萬m3。但近年來，由于黃河來水量的減少，加之河務(wù)部門的限水，可引黃河水量僅為3 000萬m3/a。其次是黃河調(diào)水調(diào)沙刷深河床，鄄城段河床平均刷深1.5 m左右，出現(xiàn)工程引水困難。

1.3 地下水

鄄城縣地下水資源比較豐富，地下水平均埋深2.96 m，最大埋深3.91 m，最小埋深1.58 m，多年平均變幅1.13 m，呈西南高東北低，地下水流向與河流方向基本一致。區(qū)內(nèi)地下水屬中性水，酸堿度平均為7.3，總硬度平均為33°，水質(zhì)適宜生活飲用和農(nóng)業(yè)灌溉。所以按照“以河補源、以井保豐”的要求，應(yīng)盡可能擴大井灌區(qū)面積,這是鄄城解決黃河水可用不可靠的快捷對策之一。由于引黃河水限量，在干旱季節(jié)地表水缺乏，全縣灌溉抗旱用水以井灌為主。

2 灌溉機電井現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 機電井現(xiàn)狀

鄄城縣目前有機井4 838眼，裝機32 688 kW，分布全縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總耕地面積6.53萬hm2，約13.47 hm2地一眼機電井。從新中國成立至今，鄄城縣一直比較重視機電井工程建設(shè)，但由于技術(shù)、質(zhì)量、管理等方面的原因，1990年以前所打機井大部分已經(jīng)報廢，現(xiàn)有能夠使用的機井建設(shè)時間多為1991年以后所建?，F(xiàn)有機井4 838眼機井，承擔著全縣17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)6.53萬hm2耕地的灌溉任務(wù)，每眼井出水量20～30 m3/h。

2.2 機電井工程存在的問題

目前，鄄城縣約平均每13.47 hm2地一眼機井，機井數(shù)量較少，群眾澆地距離較遠，增加了水泵揚程和輸水管道投資，因此進行機電工程建設(shè)可以減少農(nóng)民不必要的負擔。鄄城縣機電井工程存在許多問題，部分設(shè)施未配套，管理設(shè)施陳舊，管理手段落后，造成農(nóng)業(yè)用水利用率低，作物產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益差。通過機電井項目的實施，可以調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，增加大棚蔬菜、經(jīng)濟作物和果樹栽種面積，提高農(nóng)民收入。

目前現(xiàn)有機井形式采用管井，井外徑500～ 600 mm，內(nèi)徑400～500 mm，井深50～60 m左右，單井出水量為20～40 m3/h。井管由井壁管（實管）、濾水管（花管）和沉降管組成，井管采用混凝土管。為保證水井的質(zhì)量，濾管除采用填礫、纏絲和包網(wǎng)等濾水措施之外，尚需回填礫石濾水層，其厚度一般為75～100 mm，濾料粒徑為含水層粒徑的8～10倍。

3 灌溉機電井設(shè)計

3.1設(shè)計原則

機井設(shè)計應(yīng)根據(jù)機井規(guī)劃、需水量、水質(zhì)要求和水文地質(zhì)條件進行。濾水結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列要求：1）有足夠的強度；2）有足夠的進水面積；3）有效防止涌砂；4）避免堵塞，防止腐蝕。

3.2 單井控制面積計算

據(jù)當?shù)赜嘘P(guān)水利資料分析，灌區(qū)單井出水量在20～40 m3/h，單井控制面積可按下式計算：

式中：F0為單井控制灌溉面積，hm2；Q為單井出水量，取36.5 m3/h；t為灌溉期間每天灌溉時間，取15 h；T為每次輪灌的天數(shù)，取10 d；η為灌溉水利用系數(shù)，取0.8；η1為干擾抽水的水量消減系數(shù)，取0.2；m為每公頃每次綜合平均灌水定額，m3，取564 m3/hm2。

經(jīng)計算，F(xiàn)0=3.404～6.8 hm2

3.3 井距的計算

為方便管理，本灌區(qū)的機井一般靠路邊布置，屬于條形布置方式，機井間距可按下式計算：式中：l0為井拒，m；F0為單井控制面積，hm2。計算得，l0=184～260 m。

3.4 井數(shù)的確定

井數(shù)的確定可按下式計算：

式中：N為標準地塊機井數(shù)量，眼；F1為井灌區(qū)標準地塊的灌溉面積，hm2，本次規(guī)劃每個標準田塊的面積大多為20 hm2左右；F0為單井控制面積，hm2。

計算得，Nmax=5.9～2.9眼

3.5 機井設(shè)計

1）機井軸線垂直度。機井軸線垂直度必須滿足《機井技術(shù)規(guī)范》SL256-2000中3.3.2的要求，機井軸線垂直度即井孔傾斜度，井孔應(yīng)保證井管的安裝，井管應(yīng)保證抽水設(shè)備的正常工作。泵段以上：頂角傾斜安裝潛水電泵時不超過2°；泵段以下：每米頂角傾斜不超過2°，方位角不能突變。

2）機井深度設(shè)計。根據(jù)需水量和擬開采含水層（組、段）的深埋、厚度、水質(zhì)、富水性及其出水能力等因素。并參考灌區(qū)已成井井深，經(jīng)綜合分析機井設(shè)計深度采用60 m。

3）井孔和井管直徑。井孔直徑除應(yīng)能下入井壁管和濾水管外，還應(yīng)滿足圍填濾料的要求。根據(jù)灌區(qū)已成井的地質(zhì)剖面圖，擬采用粗砂過濾，厚度根據(jù)規(guī)范要求不小于100 m，井壁管外徑采用500 m，因此井孔直徑選用700 m。

參考灌區(qū)地下水位情況和已成井地質(zhì)剖面圖，機井頂部不濾水層或弱透水層采用混凝土管護壁，下部強透水層采用無砂混凝土，井孔直徑為700 m，井管內(nèi)徑為400 m。外徑為500 m。

4）井管設(shè)計。井壁管和濾水管根據(jù)井深、水質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟條件等，選用混凝土管、無砂混凝土井壁。為增加井管整體性，粘結(jié)后外部用4根竹片、鍍錫鐵絲捆扎，無砂混凝土管為防止土壤細顆粒進入井內(nèi)，提高井的使用壽命，外包棕皮，然后填礫。

5）井管外部封閉設(shè)計。濾料頂部至井口段，采用黏土球或黏土塊封閉3～5 m，剩余部分可用黏土填實。井口周圍，用黏土夯實，厚度300 m。

4 結(jié)語

機電井建設(shè)能充分利用水資源，增加經(jīng)濟效益。進行機電井建設(shè)工程后，井灌區(qū)水利用系數(shù)由原來的0.7提高到0.8。機電井工程的實施，使得縣內(nèi)有限的水資源得到充分利用，提高了水的利用率，改善了灌溉條件，為建設(shè)“優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)”的農(nóng)業(yè)目標奠定基礎(chǔ)。

（責任編輯 崔春梅）

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2014-06-12

王衛(wèi)紅（1976—），女，工程師