水土保持中深井節(jié)灌技術(shù)的應(yīng)用及重要性探討

王躍航

【摘 要】深井節(jié)灌技術(shù)屬集流節(jié)灌技術(shù)的一種，它包含兩個(gè)內(nèi)容：一是利用深井集流，兼蓄淺層地下水和人工補(bǔ)給地表水；二是在利用深井水的方式上，采取節(jié)水灌溉技術(shù)之一的噴灌，部份地方由人工挑灌，達(dá)到最佳的利用效果。"深井"兼具北方"水窖"的功能，蓄淺層地下水和攔截地表徑流，水源可靠性高，成井技術(shù)難度小，易于普及，與節(jié)灌技術(shù)相配套，對解決旱區(qū)農(nóng)業(yè)用水，提高造林成活率，減輕水土流失效果顯著。

【關(guān)鍵詞】深井節(jié)灌；水土保持

一、深井噴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)試點(diǎn)區(qū)的具體應(yīng)用

（一） 試點(diǎn)區(qū)的基本情況及井位規(guī)劃

井位規(guī)劃主要綜合考慮了三個(gè)方面的因素：一是集流環(huán)境，二是灌溉需要，三是建井條件。機(jī)井位置主要選擇在：

1、在灌溉農(nóng)田附近，引水、取水方便，一般在田旁地角。

2、地下水豐富，埋藏淺，井深不大。

3、有一定的集流面，降水后能形成地表徑流，通過人工措施能匯集到井里。

4、建井地質(zhì)條件好，避免在山洪溝邊，陡坡、陷穴、滑坡、堆積層等地。

根據(jù)以上幾項(xiàng)井位選擇要點(diǎn)，在試點(diǎn)區(qū)初步規(guī)劃了機(jī)井30口。

（二） 成井技術(shù)及配套設(shè)施

1、機(jī)井設(shè)計(jì)

在試點(diǎn)區(qū)所建的均為非完整圓筒式大口井，井內(nèi)徑為1.8m，井深8-10m不等，蓄水15m3左右。地下水進(jìn)水方式為井壁、井底同時(shí)進(jìn)水，地表水則通過沉沙過濾池，再穿過埋置的斜管注入井內(nèi)。機(jī)井主要包括井筒、過濾層、井臺、井蓋幾個(gè)部份。

1> 井筒

井筒是成井的關(guān)鍵，即要有足夠的強(qiáng)度，又要在井壁上設(shè)透水設(shè)施。井筒分三部分：不透水層部份的井筒、含水層部分的井筒、底盤。

不透水層部分的井筒做成隔水、采取漿砌磚、石、砼預(yù)制塊或觀澆砼。試點(diǎn)區(qū)采用標(biāo)號M7.5砂漿漿砌磚、塊石。

透水層部分的井筒采取干砌磚石或現(xiàn)澆無砂砼。試點(diǎn)區(qū)采用干砌磚、塊石，為了保證井筒強(qiáng)度，按深度方向每隔1m設(shè)置預(yù)制鋼筋混凝土圈梁，梁高為0.12m，寬與井壁厚一致。

底盤即井筒底部與基巖接觸部位，為避免井筒沉降，底盤采用規(guī)則條石干砌，高0.3-0.4m，內(nèi)徑與井筒內(nèi)徑相同，外徑大于井筒外徑0.2-0.3m。底盤料石的規(guī)格為長0.5-0.6m，高0.3-0.4m，寬0.3-0.4m。

井筒厚度。根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)SD188-86《農(nóng)用機(jī)井技術(shù)規(guī)范》推符的經(jīng)驗(yàn)公式確定：δ=0.1D2+C3

δ-井筒壁厚，m；

D2-進(jìn)水部份的井筒直徑，m；

C3-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，磚砌為0.1；砌為0.18m；

試點(diǎn)區(qū)的井筒厚按此式確定為：磚砌厚度為0.25cm；塊石砌厚為0.33m，取0.40m。井筒厚度上下一致。

2> 過濾層

過濾層是保證井水水質(zhì)及防止機(jī)井淤積的重要設(shè)施。過濾層設(shè)在會水層部份的井筒周圍和井底。

含水層部位井筒周圍的過濾層分三層，濾料粒徑由外至內(nèi)逐漸加大，試點(diǎn)區(qū)土質(zhì)為壤土，其濾料外層為粒徑3mm的中砂厚0.15m，中層為粒徑15mm的豆石厚0.15m，外層為粒徑為60mm的卵石厚0.10m，濾層總厚0.40m。

井底過濾層厚度0.70m，從下向上依次為：粒徑3mm的中砂厚0.30m，粒徑為15mm的豆石厚0.20m，粒徑為60mm的卵石厚0.20m。反濾層扣一層厚0.03m的多孔砼板，板上留孔間距5cm，孔徑4cm。

3> 井臺

井筒高出地平面0.40m，井筒頂與地表做成坡比1∶2.5的排水坡，排水坡用素土夯實(shí)或鋪石板。

4> 井蓋

井蓋用鋼筋混凝土預(yù)制板做成，井蓋中留直徑0.30m的孔，井蓋厚0.06m?？紤]人工挑水的井不設(shè)井蓋，但需設(shè)高0.7m的攔桿。

2、機(jī)井施工

機(jī)井采用大開槽法施工，人力牽引用滑輪起吊挖土，一個(gè)施工組5人，一人牽引起吊，一人吊土，二人開挖，一人裝土，當(dāng)有地下水滲出時(shí)，用潛水泵排水，無電源的地方用柴油機(jī)動(dòng)力抽水機(jī)抽排。機(jī)井開挖邊坡為1∶0.3，當(dāng)?shù)刭|(zhì)狀況不良時(shí)，考慮用木板支撐。起吊上去的棄土堆碼坡腳至挖方上口距離1.2m。

基礎(chǔ)開挖成功后，開始安砌井筒，邊安砌邊填井筒周圍的反濾層。井筒成功后最后清除井底淤積物，鋪設(shè)井底反濾層。

3、配套設(shè)施

沉沙凼凼底設(shè)反濾層，濾料上層粒徑為3mm粗砂厚20cm，中層為粒徑為15mm豆石厚20cm，下層為粒徑為60mm卵石厚35cm，底層為干砌石板，石板與凼底留15cm高的集水區(qū)，從集水區(qū)安裝φ65的硬塑管至井內(nèi)。沉沙凼凈空尺寸為長1.2m，寬0.8m，用M7.5砂漿漿砌條石構(gòu)成。

4、機(jī)井運(yùn)行維護(hù)

1> 經(jīng)常檢查沉沙凼，清除凼內(nèi)淤泥，如果濾料被破壞或淤塞嚴(yán)重，則要對濾料進(jìn)行清洗，重新設(shè)置。

2> 保證截水溝暢通。

3> 查看井筒是否穩(wěn)固。

4>觀察井內(nèi)地下水出水狀況，如不良好，則需對井底的淤泥進(jìn)行清除，對井底反濾層進(jìn)行清洗，重新設(shè)置。

5> 因機(jī)井在野外，需作必要的宣傳，做到大家愛護(hù)，而且注意安全。

（三） 與噴灌技術(shù)的配套應(yīng)用

我國水資源十分缺乏，在旱片區(qū)采用特殊措施蓄積的水尤顯珍貴，傳統(tǒng)落后的灌溉方式顯然已不適應(yīng)，為了節(jié)約用水，我們在試點(diǎn)區(qū)選擇了噴灌作為節(jié)灌方式。噴灌具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、對水的利用率高、灌溉均勻度好等優(yōu)點(diǎn)。

1、噴灌系統(tǒng)選型及灌區(qū)總體布置

由于機(jī)井蓄水量小，為了保證噴灌機(jī)具的靈活性，選擇定噴式手抬噴灌機(jī)組，即首先固定在一口井實(shí)施噴灌，完畢后把機(jī)組抬至另一口井工作。噴頭利用塑料管延伸至受噴區(qū)，移動(dòng)輪灌。

2、噴頭選型及校核

油菜、小麥、蔬菜要求的霧化指標(biāo)應(yīng)在3000～4000范圍內(nèi)，考慮到油菜、小麥在花期需要噴灌，故選擇噴頭時(shí)其霧化指標(biāo)應(yīng)符合上限要求。而且噴頭射程還要考慮山區(qū)地塊的狹長特性，射程遠(yuǎn)近要適宜。綜上幾項(xiàng)要求，選擇Py115型噴頭，噴嘴直徑d=5mm，工作壓力hp=200Kpa，噴頭流量1.23m3/h，噴頭射程R=15m，設(shè)計(jì)噴灌強(qiáng)度Ps=1.75mm/h。該噴頭的霧化指標(biāo)hp/d=20000/5=4000，Ps

3、噴頭在一個(gè)點(diǎn)上的工作時(shí)間

因機(jī)井分散，機(jī)井容積小，因此適宜單噴頭工作。為了噴灑全面，虛擬噴頭組合考慮中等風(fēng)速影響，組合間距取a=1R，b=1.3R，則實(shí)際一個(gè)噴頭控制面積為ab=1.3R2=292.5m2=0.44畝。噴頭在一個(gè)點(diǎn)的工作時(shí)間為：t=abm/q=4.76h，即4小時(shí)45分。

4、運(yùn)行維護(hù)

主要是對井內(nèi)水位的掌握，測量水位采用測繩法，即準(zhǔn)備一根塑料繩，按每10cm作上標(biāo)記，繩長9m，繩子一端系上測筒。測筒用長8cm直徑5cm的竹筒做成，可在筒內(nèi)填上水泥砂漿以增加竹筒重量。運(yùn)行時(shí)將測繩投入井內(nèi)，讀取顯露于井口外的測繩長度，即為井內(nèi)水深。運(yùn)行前測一次水深后，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的長短，隨時(shí)掌握井水深度，防止機(jī)組空運(yùn)行。

二、深井節(jié)灌技術(shù)的效益

深井節(jié)灌技術(shù)在兩個(gè)試點(diǎn)區(qū)的，效益明顯。

1、灌溉作用好。由于兼蓄了地下水、地表水，不存在水井缺水狀況，當(dāng)降雨時(shí)，地表水可以蓄積到井內(nèi)，部份逐漸補(bǔ)給入滲到地下，無雨干旱時(shí)，可以充分利用地下水，灌溉水基本能得到保障。據(jù)調(diào)查，試點(diǎn)區(qū)得到灌溉的農(nóng)田，蔬菜增產(chǎn)了40%，其它糧經(jīng)作物增產(chǎn)了27%，水土保持造林成活率達(dá)到91%以上。

2、節(jié)水效果好。噴灌技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，對水的利用率可達(dá)0.95，比普通的漫灌、畦灌、溝灌要節(jié)水50%以上。對于旱區(qū)的灌溉只能適用節(jié)灌技術(shù)和實(shí)施綜合節(jié)水農(nóng)業(yè)措施，不僅因灌溉水量十分有限，而且節(jié)水農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的趨勢。

3、水土保持作用顯著。由于利用了一些水保措施，理順了局部水系，減輕了對土壤的沖刷，尤其提高了水土保持造林的成活率，攔截水土的效果明顯，大大減輕了水土流失。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁弘任、吳國平，《水資源保護(hù)及其立法》中國水利水電出版社2002年版