芻議機(jī)電井節(jié)水灌溉工程的技術(shù)要點(diǎn)

尹愛萍

（甘肅省張掖市甘州區(qū)抗旱防汛服務(wù)隊(duì)，甘肅 張掖 734000）

張掖市甘州區(qū)地處河西走廊中部、古絲綢之路南北兩線和“居延古道”交匯點(diǎn)上，是西北地區(qū)重要的生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略屏障區(qū)，河西走廊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略通道區(qū)，全國重要的節(jié)水型社會(huì)示范區(qū)和特色農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)加工循環(huán)經(jīng)濟(jì)基地。甘州區(qū)總面積4 240 km2，人口51.91 萬人，灌溉面積10 萬hm2，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，黑河多年平均徑流量16.54 億m3，地下水凈補(bǔ)給量3.13 億m3，水資源總量19.67 億m3。甘州區(qū)水資源總量雖然豐富，由于黑河分水方案的實(shí)施，黑河向內(nèi)蒙古額濟(jì)納調(diào)水解決下游生態(tài)用水，因此全區(qū)可供地表水量為6.74 億m3；全區(qū)地下水允許開采量為2.69 億m3。全區(qū)可利用水資源量為9.43 億m3，人均占有水資源量1 800 m3，平均占有水資源量12 360 m3/hm2，分別為全國平均水平的82%和46%，屬中度缺水地區(qū)。缺水是制約全區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要制約因素之一。張掖市人民政府辦公室印發(fā)《關(guān)于下達(dá)張掖市縣級(jí)行政區(qū)2015年、2020年、2030年水資源管理控制指標(biāo)的通知》（張政辦發(fā)〔2014〕101號(hào)），確定甘州區(qū)2015年控制用水總量為7.79 億m3、2020年控制用水總量為 6.81 億 m3、2030年控制用水總量為7.02 億m3。

截至2022年，甘州區(qū)共有規(guī)模以上機(jī)電井3 263 眼，其中農(nóng)業(yè)用水井2 854 眼，人飲井265眼，工業(yè)用水井55 眼，其他機(jī)井89 眼。隨著高新技術(shù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，節(jié)水灌溉技術(shù)不斷改進(jìn)。機(jī)電井節(jié)水灌溉工程也是節(jié)約水資源的有效途徑，目前機(jī)電井節(jié)水灌溉工程的施工建設(shè)有一定的復(fù)雜性，技術(shù)難度較高。在進(jìn)行機(jī)電井節(jié)水灌溉工程施工建設(shè)時(shí)，施工人員要依據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與施工地點(diǎn)具體情況科學(xué)設(shè)計(jì)施工方案，不斷優(yōu)化施工工藝，以保證最終的施工質(zhì)量?，F(xiàn)結(jié)合實(shí)際就機(jī)電井節(jié)水灌溉工程施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析論述。

1 機(jī)電井工程施工技術(shù)要點(diǎn)及項(xiàng)目區(qū)土地平整要求

1.1 機(jī)電井施工準(zhǔn)備

進(jìn)行機(jī)電井施工時(shí)，先按照設(shè)計(jì)圖紙、工程合同等確定機(jī)電井平面布置方案，然后再進(jìn)行工程測(cè)量、施工放樣等工作。為確保施工活動(dòng)的順利進(jìn)行，在施工前要使用物探技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘探，了解現(xiàn)場(chǎng)地形地勢(shì)、水文地質(zhì)，然后選出地下水最豐富的位置進(jìn)行鉆井施工。施工前按照合同要求將各類施工工具、施工機(jī)械都準(zhǔn)備齊全，并進(jìn)行多次檢查，確保機(jī)械設(shè)備的型號(hào)、種類、數(shù)量等準(zhǔn)確無誤。施工前根據(jù)實(shí)際情況合理安排施工進(jìn)度，確保工程能順利完工[1]。

1.2 機(jī)電井鉆井施工

進(jìn)行鉆井施工時(shí)，先將鉆機(jī)安裝到位。將鉆機(jī)的基礎(chǔ)平好、夯實(shí)，基礎(chǔ)不能有凹凸不平的情況。施工時(shí)如果施工場(chǎng)地地勢(shì)較低或是坑洼較多，應(yīng)先澆筑鉆井基臺(tái)，然后開始鉆井。在鉆井前要將各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備安裝運(yùn)輸?shù)轿?。需要用到的機(jī)械設(shè)備有攪泥機(jī)、泥漿機(jī)、抽泥機(jī)、鉆機(jī)等。各種機(jī)械設(shè)備的安裝要做到水平、周正、牢固。施工前做好各項(xiàng)安全防護(hù)工作，如對(duì)皮帶傳動(dòng)部分設(shè)置安全罩或防護(hù)欄桿，雷雨季施工時(shí)做好防雷措施，將電動(dòng)機(jī)外殼接好接地線等，避免在正式施工過程中出現(xiàn)安全事故。操作鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，施工人員要結(jié)合施工區(qū)域的地層特征、機(jī)井鉆井深度要求等合理選擇鉆進(jìn)技術(shù)以及鉆頭類型，確保機(jī)井施工質(zhì)量能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

1.3 井管安裝

砼井管安裝是機(jī)電井工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，砼井管安裝時(shí)工作人員要嚴(yán)格按施工技術(shù)要點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)順序進(jìn)行施工。為保證最終的成井質(zhì)量，施工過程中必須時(shí)刻檢查施工質(zhì)量，并根據(jù)具體情況做好方案調(diào)整，確保機(jī)電井節(jié)水灌溉工程施工質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)[3]。

1.4 機(jī)電井灌溉項(xiàng)目區(qū)土地平整

為了機(jī)電井節(jié)水灌溉發(fā)揮最大效益，項(xiàng)目區(qū)土地平整工程設(shè)計(jì)應(yīng)滿足灌溉要求，且在項(xiàng)目投資方面最大限度節(jié)約成本，土地整理應(yīng)做土方量平衡計(jì)算，盡量做到資金節(jié)約，與此同時(shí)做好水土保持工作，不破壞土壤良性結(jié)構(gòu)，土地平整以地塊為平整單元，遵循“因地制宜，填挖土方量最小與農(nóng)田水利工程相結(jié)合”的原則，田塊長度范圍以70～100 m、寬度為50 m 左右為宜。地塊規(guī)劃方向和規(guī)格應(yīng)滿足作物生長發(fā)育和灌溉排水的要求，盡量避免地塊方向雜亂，影響各類基礎(chǔ)設(shè)施的布設(shè)及日后的耕作。地塊田埂確定為平地起埂，埂頂寬30 cm，埂頂高于田面30 cm，邊坡1∶1。做到地盡其效，水盡其用。

2 機(jī)電井節(jié)水灌溉輸水工程

2.1 首部及管道工程布置

機(jī)電井成井以后，采用機(jī)電井取水灌溉，機(jī)井出水量良好，水泵工況良好，配電設(shè)施齊全，為保證滴灌系統(tǒng)出水揚(yáng)程，增加1 臺(tái)單級(jí)立式增壓泵、過濾設(shè)備及施肥灌，故首部系統(tǒng)工作模式為深井泵+增壓泵+過濾器+施肥灌+管道系統(tǒng)。

2.2 控制面積復(fù)核

項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域內(nèi)大田滴灌工程以地下機(jī)井水為水源，供水流量穩(wěn)定，土壤主要為砂壤土，因此大田滴灌的最大灌溉面積按《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL 103-95）確定：

式（1）、式（2）中，A為灌溉面積（hm2）；Qs為水源可供水量（m3/h）；Ia為設(shè)計(jì)供水強(qiáng)度（mm/d）；Ea為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度（mm/d），4.0；td為水泵日供水小時(shí)數(shù)（h/d），22；η為灌溉水利用系數(shù)，0.90。

以《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（SL 103-95）規(guī)范來復(fù)核機(jī)井是否滿足控制區(qū)各系統(tǒng)灌溉要求。

2.3 管網(wǎng)系統(tǒng)布置

根據(jù)實(shí)際地形條件，結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣以及已建工程布局情況，地下灌溉系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)干管、分干管2 級(jí)管道進(jìn)行輸水，地面灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)支管、滴灌帶2 級(jí)管道進(jìn)行灌溉，地下輸水管道和地面配水管道應(yīng)采用豎管和出水栓連接。修建機(jī)電井管理房，安裝首部系統(tǒng)，首部系統(tǒng)包括過濾器、電控設(shè)備、斷漏電保護(hù)器、計(jì)量設(shè)施、施肥罐、手電兩用控制閘閥等。滴灌管網(wǎng)一般由4 級(jí)組成，管網(wǎng)呈“梳”子型布置。毛管及滴灌管應(yīng)沿著作物種植方向平行布置，支管應(yīng)垂直于毛管及滴灌帶布設(shè)，支管和毛管長度確定應(yīng)滿足管道內(nèi)水壓均衡、灌溉均勻。分干管應(yīng)垂直于支管布設(shè)，干管應(yīng)垂直分干管布置，以線路短、經(jīng)濟(jì)為原則。分干管上每隔50 米（雙向）或25 米（單向）左右設(shè)1個(gè)豎管及雙向出水栓為宜，支管長度25 m（雙向）或30 m（單向）左右為宜，支管上每隔0.9 米設(shè)1道滴灌帶，每條滴灌帶長不超過50 m 為宜，滴頭間距0.3 m。

2.4 管道選型設(shè)計(jì)

管材選擇遵循“經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、造價(jià)低且經(jīng)久耐用”原則，根據(jù)對(duì)近幾年所建高新節(jié)水項(xiàng)目調(diào)查研究，建議選用PVC 管和PE 管為宜，地下輸水管道應(yīng)選用PVC 管，地面管、滴灌管應(yīng)選用PE 管。在管道設(shè)計(jì)時(shí)，選用管材的承壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)工作壓力的1.5 倍為宜，且管道壓力應(yīng)滿足項(xiàng)目區(qū)內(nèi)用水戶的出水壓力要求，最大工作壓力應(yīng)根據(jù)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況比較確定，并選用符合工作壓力設(shè)計(jì)要求的管材。經(jīng)理論研究分析，管徑越大水頭損失越小，管徑越小，管道阻力就會(huì)增加，水頭損失越大，灌溉效率下降，運(yùn)行成本顯著上升。但是管徑過大就會(huì)增加工程投資，浪費(fèi)項(xiàng)目資金。因此，在設(shè)計(jì)方面要根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算出合理的管徑尺寸，管徑大小可按以下公式計(jì)算：

式（3）中，D為管道直徑；Q設(shè)定為管道設(shè)計(jì)流量（m3/s）；V為管道設(shè)計(jì)流速，一般為 1.2～1.5 m/s。

以甘州區(qū)某村某社為列，干管流量為160 m3/h，計(jì)算管徑為198 mm，干管選擇PVC 管，外徑DN 200 mm，壓力0.63 MPa，壁厚4.9 mm。分干管流量為80 m3/h，計(jì)算管徑為 156 mm，干管選擇 PVC 管，外徑DN 160 mm，壁厚4 mm。壓力0.63 MPa。支管流量為35 m3/h，計(jì)算管徑為91 mm，支管選擇PE 軟管，外徑DN 75 mm，壓力0.25 MPa。干管和分干管應(yīng)滿足GB/T 10002.1-2006《給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》、GB/T 13664-2006《低壓輸水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 輪灌組劃分

輪灌組劃分會(huì)直接影響到灌水效率、灌溉質(zhì)量和灌水周期，且影響作物的適時(shí)生長。滴灌工程運(yùn)行方式是由干管輸水到分干管，再由分干管輸水到支管，把支管所灌溉面積確定為1個(gè)灌水單元，再由若干個(gè)灌水單元組成1個(gè)輪灌組，輪灌組的劃分應(yīng)遵循以下原則：一是輪灌組的組數(shù)應(yīng)根據(jù)機(jī)電井泵的出水量以及各級(jí)管道的輸水能力和農(nóng)作物灌水定額來確定。二是輪灌組劃分時(shí)，每個(gè)輪灌組的灌溉面積和農(nóng)作物需用水量接近相等。三是輪灌組的灌溉順序應(yīng)先遠(yuǎn)后近或由下而上分組輪灌，以方便工作人員管理。

3 機(jī)電井節(jié)水灌溉工程管理技術(shù)要點(diǎn)

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，機(jī)電井節(jié)水灌溉工程在運(yùn)行管理方面還存在一些問題，如設(shè)備老化磨損嚴(yán)重，對(duì)工程的監(jiān)測(cè)運(yùn)維不及時(shí)，灌溉工程在施工建設(shè)與使用期間出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題、安全問題得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決。一些機(jī)電井節(jié)水灌溉工程由于地理位置偏遠(yuǎn)、交通不便，很難有高層次管理人才到此專門負(fù)責(zé)工程管理工作，工程建設(shè)與運(yùn)行效益不高。鑒于此，相關(guān)部門應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)國家規(guī)定，結(jié)合工程具體情況對(duì)機(jī)電井節(jié)水灌溉工程的運(yùn)行管理工作進(jìn)行優(yōu)化，使機(jī)電井節(jié)水灌溉工程能夠更好地運(yùn)行。

3.1 制定工程管理制度

為了使機(jī)電井節(jié)水灌溉工程更好地發(fā)揮作用，相關(guān)部門可針對(duì)灌溉工程實(shí)施項(xiàng)目法人責(zé)任制。項(xiàng)目法人（包括各級(jí)各類項(xiàng)目承建單位）對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)全過程負(fù)責(zé)，制定項(xiàng)目年度投資和建設(shè)計(jì)劃，定期向項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組報(bào)送項(xiàng)目建設(shè)情況，按照國家有關(guān)規(guī)定，審查或?qū)彾üこ淘O(shè)計(jì)、概算和用款計(jì)劃。各項(xiàng)工程建設(shè)活動(dòng)均應(yīng)按國家發(fā)布的有關(guān)工程監(jiān)理文件規(guī)定，在項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行工程建設(shè)與管理。項(xiàng)目建設(shè)單位要與施工單位簽訂合同，明確建設(shè)任務(wù)、質(zhì)量要求和施工進(jìn)度等，確保項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容按時(shí)保質(zhì)保量完成。合同要實(shí)行統(tǒng)一管理，及時(shí)存檔，以備檢查。在平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)工程的監(jiān)督管理，對(duì)工程的薄弱環(huán)節(jié)、容易發(fā)生問題的部位進(jìn)行定期檢查檢修，對(duì)存在的問題及時(shí)處理，并分析問題發(fā)生的原因，并采取有效的措施，確保工程安全正常運(yùn)行[4]。

3.2 引進(jìn)先進(jìn)管理技術(shù)

在當(dāng)前背景下，相關(guān)單位與部門要靈活運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用信息技術(shù)手段對(duì)機(jī)電井節(jié)水灌溉工程進(jìn)行管理維護(hù)，全面降低工程故障發(fā)生概率，延長灌溉工程使用年限。具體如在工程建設(shè)與運(yùn)行期間，相關(guān)部門可運(yùn)用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、GPS 等技術(shù)手段構(gòu)建信息化管理系統(tǒng)，建設(shè)工程管理數(shù)據(jù)庫，并于信息化管理系統(tǒng)中引進(jìn)智能數(shù)據(jù)采集裝置以及數(shù)據(jù)處理軟件，利用各項(xiàng)先進(jìn)的裝置與軟件對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理，生成機(jī)電井節(jié)水灌溉工程運(yùn)行報(bào)告，使運(yùn)維管理人員能更及時(shí)、更直觀、更精準(zhǔn)地掌握機(jī)電井節(jié)水灌溉工程運(yùn)行情況、存在問題，在此基礎(chǔ)上及時(shí)進(jìn)行處理，使機(jī)電井節(jié)水灌溉工程能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 工程管護(hù)

一些機(jī)電井節(jié)水灌溉工程在經(jīng)過長時(shí)間的使用后會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老舊、技術(shù)落后、工程殘破等問題，無法充分發(fā)揮作用，需要及時(shí)進(jìn)行更新改造。在對(duì)舊井進(jìn)行改造時(shí)，需綜合考慮當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特征以及人民群眾經(jīng)濟(jì)條件設(shè)計(jì)科學(xué)可行的改造方案，使機(jī)電井節(jié)水改造取得更好的成效。對(duì)經(jīng)濟(jì)來源比較單一、收入有限的用水單位，在改造機(jī)電井時(shí)先進(jìn)行簡單、小規(guī)模改造，在盡可能壓低改造成本的基礎(chǔ)上完善機(jī)電井節(jié)水工程的功能，使機(jī)電井節(jié)水工程重新發(fā)揮出應(yīng)有的作用。此外，還需科學(xué)改造舊井與建造新井的關(guān)系，避免造成資源浪費(fèi)[5]。為了機(jī)電井工程在節(jié)水灌溉上發(fā)揮最大的效益，必須加強(qiáng)對(duì)工程管護(hù)，確保工程正常運(yùn)行。

4.1 管護(hù)主體

機(jī)電井節(jié)水工程運(yùn)行后，工程權(quán)屬單位應(yīng)成立相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)對(duì)工程設(shè)施的管理和維護(hù)。管理機(jī)構(gòu)的主要職責(zé)是保證工程設(shè)施的正常運(yùn)行，對(duì)工程設(shè)施進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)和維修，并負(fù)責(zé)工程管理的對(duì)外事務(wù)以及收取相應(yīng)的管理費(fèi)用用于工程的維修費(fèi)用。

4.2 管護(hù)措施

機(jī)電井節(jié)水工程的質(zhì)量不僅與設(shè)計(jì)和施工水平有關(guān)，更與工程建設(shè)后的運(yùn)行管理直接相關(guān)。加強(qiáng)工程后期運(yùn)行管理，進(jìn)行工程灌溉效益評(píng)估，是促進(jìn)水資源可持續(xù)利用、充分發(fā)揮機(jī)電井節(jié)水工程建設(shè)整體效益的關(guān)鍵。

機(jī)電井節(jié)水工程的后期運(yùn)行管理主要包括機(jī)電井及首部系統(tǒng)維護(hù)、管道設(shè)施維護(hù)、建筑物維護(hù)。機(jī)電井及首部系統(tǒng)維護(hù)要求機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行和保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更新維修，首部系統(tǒng)要經(jīng)常性檢查和保養(yǎng)，確保正常運(yùn)行。管道維護(hù)要求保持管道通暢，無污物雜質(zhì)和泥沙淤淀。各類閘門、閘閥及安全保護(hù)裝置啟閉靈活。無滲水漏水現(xiàn)象，給水栓、出水口以及暴露在地面的連接管道保持完整。灌溉季節(jié)結(jié)束對(duì)壓力管道進(jìn)行維修，及時(shí)排除管道內(nèi)的余水，并做好防凍措施。管道系統(tǒng)中的連接控制和保護(hù)設(shè)備應(yīng)符合設(shè)計(jì)和運(yùn)行技術(shù)要求。建筑物如有塌陷、隆起，應(yīng)查明原因及時(shí)修復(fù)，保證各建筑物完好無損。

5 推廣機(jī)電井節(jié)水灌溉技術(shù)的重要性與必要性

隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和土地種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，灌水模式也發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的工程節(jié)水技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，要求有更高的節(jié)水技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的節(jié)水技術(shù)。為使機(jī)電井節(jié)水灌溉技術(shù)推廣并落地見效，需要培訓(xùn)一批有文化、懂技術(shù)、會(huì)經(jīng)營的新型農(nóng)民參與節(jié)水工程管理，進(jìn)行針對(duì)性的實(shí)用節(jié)水技術(shù)專題培訓(xùn)，通過節(jié)水技術(shù)推廣，對(duì)加快發(fā)展全區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、有效促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展、切實(shí)保護(hù)水生態(tài)健康起到積極的促進(jìn)作用。節(jié)水灌溉技術(shù)是保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇，通過節(jié)水技術(shù)的大力推廣，發(fā)展高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高用水效率，節(jié)約水資源，為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更多的水資源支持。推廣節(jié)水技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容，通過節(jié)水設(shè)施農(nóng)業(yè)的建設(shè)，不斷完善和創(chuàng)新農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)，逐步改進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。

6 結(jié)語

機(jī)電井灌溉工程是重要的民生工作，做好機(jī)電井灌溉工程的建設(shè)與管理對(duì)于提高農(nóng)民生活品質(zhì)、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。相關(guān)部門要提高對(duì)機(jī)電井灌溉工程的重視度，并能嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與建設(shè)要求科學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)電井建造方案，嚴(yán)格控制機(jī)電井建造質(zhì)量，并落實(shí)對(duì)機(jī)電井的運(yùn)維管理，確保機(jī)電井充分發(fā)揮作用。