水土保持中深井节灌技术的应用及重要性探讨

王跃航

【摘 要】深井节灌技术属集流节灌技术的一种，它包含两个内容：一是利用深井集流，兼蓄浅層地下水和人工补给地表水；二是在利用深井水的方式上，采取节水灌溉技术之一的喷灌，部份地方由人工挑灌，达到最佳的利用效果。"深井"兼具北方"水窖"的功能，蓄浅层地下水和拦截地表径流，水源可靠性高，成井技术难度小，易于普及，与节灌技术相配套，对解决旱区农业用水，提高造林成活率，减轻水土流失效果显著。

【关键词】深井节灌；水土保持

一、深井喷灌技术在农业试点区的具体应用

（一） 试点区的基本情况及井位规划

井位规划主要综合考虑了三个方面的因素：一是集流环境，二是灌溉需要，三是建井条件。机井位置主要选择在：

1、在灌溉农田附近，引水、取水方便，一般在田旁地角。

2、地下水丰富，埋藏浅，井深不大。

3、有一定的集流面，降水后能形成地表径流，通过人工措施能汇集到井里。

4、建井地质条件好，避免在山洪沟边，陡坡、陷穴、滑坡、堆积层等地。

根据以上几项井位选择要点，在试点区初步规划了机井30口。

（二） 成井技术及配套设施

1、机井设计

在试点区所建的均为非完整圆筒式大口井，井内径为1.8m，井深8-10m不等，蓄水15m3左右。地下水进水方式为井壁、井底同时进水，地表水则通过沉沙过滤池，再穿过埋置的斜管注入井内。机井主要包括井筒、过滤层、井台、井盖几个部份。

1> 井筒

井筒是成井的关键，即要有足够的强度，又要在井壁上设透水设施。井筒分三部分：不透水层部份的井筒、含水层部分的井筒、底盘。

不透水层部分的井筒做成隔水、采取浆砌砖、石、砼预制块或观浇砼。试点区采用标号M7.5砂浆浆砌砖、块石。

透水层部分的井筒采取干砌砖石或现浇无砂砼。试点区采用干砌砖、块石，为了保证井筒强度，按深度方向每隔1m设置预制钢筋混凝土圈梁，梁高为0.12m，宽与井壁厚一致。

底盘即井筒底部与基岩接触部位，为避免井筒沉降，底盘采用规则条石干砌，高0.3-0.4m，内径与井筒内径相同，外径大于井筒外径0.2-0.3m。底盘料石的规格为长0.5-0.6m，高0.3-0.4m，宽0.3-0.4m。

井筒厚度。根据部颁标准SD188-86《农用机井技术规范》推符的经验公式确定：δ=0.1D2+C3

δ-井筒壁厚，m；

D2-进水部份的井筒直径，m；

C3-经验系数，砖砌为0.1；砌为0.18m；

试点区的井筒厚按此式确定为：砖砌厚度为0.25cm；块石砌厚为0.33m，取0.40m。井筒厚度上下一致。

2> 过滤层

过滤层是保证井水水质及防止机井淤积的重要设施。过滤层设在会水层部份的井筒周围和井底。

含水层部位井筒周围的过滤层分三层，滤料粒径由外至内逐渐加大，试点区土质为壤土，其滤料外层为粒径3mm的中砂厚0.15m，中层为粒径15mm的豆石厚0.15m，外层为粒径为60mm的卵石厚0.10m，滤层总厚0.40m。

井底过滤层厚度0.70m，从下向上依次为：粒径3mm的中砂厚0.30m，粒径为15mm的豆石厚0.20m，粒径为60mm的卵石厚0.20m。反滤层扣一层厚0.03m的多孔砼板，板上留孔间距5cm，孔径4cm。

3> 井台

井筒高出地平面0.40m，井筒顶与地表做成坡比1∶2.5的排水坡，排水坡用素土夯实或铺石板。

4> 井盖

井盖用钢筋混凝土预制板做成，井盖中留直径0.30m的孔，井盖厚0.06m。考虑人工挑水的井不设井盖，但需设高0.7m的拦杆。

2、机井施工

机井采用大开槽法施工，人力牵引用滑轮起吊挖土，一个施工组5人，一人牵引起吊，一人吊土，二人开挖，一人装土，当有地下水渗出时，用潜水泵排水，无电源的地方用柴油机动力抽水机抽排。机井开挖边坡为1∶0.3，当地质状况不良时，考虑用木板支撑。起吊上去的弃土堆码坡脚至挖方上口距离1.2m。

基础开挖成功后，开始安砌井筒，边安砌边填井筒周围的反滤层。井筒成功后最后清除井底淤积物，铺设井底反滤层。

3、配套设施

沉沙凼凼底设反滤层，滤料上层粒径为3mm粗砂厚20cm，中层为粒径为15mm豆石厚20cm，下层为粒径为60mm卵石厚35cm，底层为干砌石板，石板与凼底留15cm高的集水区，从集水区安装φ65的硬塑管至井内。沉沙凼净空尺寸为长1.2m，宽0.8m，用M7.5砂浆浆砌条石构成。

4、机井运行维护

1> 经常检查沉沙凼，清除凼内淤泥，如果滤料被破坏或淤塞严重，则要对滤料进行清洗，重新设置。

2> 保证截水沟畅通。

3> 查看井筒是否稳固。

4>观察井内地下水出水状况，如不良好，则需对井底的淤泥进行清除，对井底反滤层进行清洗，重新设置。

5> 因机井在野外，需作必要的宣传，做到大家爱护，而且注意安全。

（三） 与喷灌技术的配套应用

我国水资源十分缺乏，在旱片区采用特殊措施蓄积的水尤显珍贵，传统落后的灌溉方式显然已不适应，为了节约用水，我们在试点区选择了喷灌作为节灌方式。喷灌具有机动性强、对水的利用率高、灌溉均匀度好等优点。

1、喷灌系统选型及灌区总体布置

由于机井蓄水量小，为了保证喷灌机具的灵活性，选择定喷式手抬喷灌机组，即首先固定在一口井实施喷灌，完毕后把机组抬至另一口井工作。喷头利用塑料管延伸至受喷区，移动轮灌。

2、喷头选型及校核

油菜、小麦、蔬菜要求的雾化指标应在3000～4000范围内，考虑到油菜、小麦在花期需要喷灌，故选择喷头时其雾化指标应符合上限要求。而且喷头射程还要考虑山区地块的狭长特性，射程远近要适宜。综上几项要求，选择Py115型喷头，喷嘴直径d=5mm，工作压力hp=200Kpa，喷头流量1.23m3/h，喷头射程R=15m，设计喷灌强度Ps=1.75mm/h。该喷头的雾化指标hp/d=20000/5=4000，Ps

3、喷头在一个点上的工作时间

因机井分散，机井容积小，因此适宜单喷头工作。为了喷洒全面，虚拟喷头组合考虑中等风速影响，组合间距取a=1R，b=1.3R，则实际一个喷头控制面积为ab=1.3R2=292.5m2=0.44亩。喷头在一个点的工作时间为：t=abm/q=4.76h，即4小时45分。

4、运行维护

主要是对井内水位的掌握，测量水位采用测绳法，即准备一根塑料绳，按每10cm作上标记，绳长9m，绳子一端系上测筒。测筒用长8cm直径5cm的竹筒做成，可在筒内填上水泥砂浆以增加竹筒重量。运行时将测绳投入井内，读取显露于井口外的测绳长度，即为井内水深。运行前测一次水深后，根据运行时间的长短，随时掌握井水深度，防止机组空运行。

二、深井节灌技术的效益

深井节灌技术在两个试点区的，效益明显。

1、灌溉作用好。由于兼蓄了地下水、地表水，不存在水井缺水状况，当降雨时，地表水可以蓄积到井内，部份逐渐补给入渗到地下，无雨干旱时，可以充分利用地下水，灌溉水基本能得到保障。據调查，试点区得到灌溉的农田，蔬菜增产了40%，其它粮经作物增产了27%，水土保持造林成活率达到91%以上。

2、节水效果好。喷灌技术是一项先进的节水技术，对水的利用率可达0.95，比普通的漫灌、畦灌、沟灌要节水50%以上。对于旱区的灌溉只能适用节灌技术和实施综合节水农业措施，不仅因灌溉水量十分有限，而且节水农业是我国农业的趋势。

3、水土保持作用显著。由于利用了一些水保措施，理顺了局部水系，减轻了对土壤的冲刷，尤其提高了水土保持造林的成活率，拦截水土的效果明显，大大减轻了水土流失。

参考文献：

[1]袁弘任、吴国平，《水资源保护及其立法》中国水利水电出版社2002年版