水利工程論文-深井節灌技術在水土保持中的應用實踐摘要：“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，成井技術難度小，易于普及，與節灌技術相配套，對解決旱區農業用水，提高造林成活率，減輕水土流失效果顯著。針對川東旱區的干旱特點和水文地質特征，深井節灌技術有極大的推廣價值。關鍵詞：深井節灌水土保持川東旱區深井節灌技術屬集流節灌技術的一種，它包含兩個內容：一是利用深井集流，兼蓄淺層地下水和人工補給地表水；二是在利用深井水的方式上，采取節水灌溉技術之一的噴灌，部份地方由人工挑灌，達到最佳的利用效果。這里所說的“深井”，亦兼具北方“水窖”的作用，其深度一般為8米以上，相對普通水井要深。該技術對攔蓄地表徑流，保證旱片農業用水、提高造林成活率、減輕水土流失有非常明顯的效果。一、在平昌推廣應用的必要性及可行性平昌縣位于大巴山南麓，境內多屬深丘低山地貌，是川東北旱災頻繁區。我縣水利化程度平均僅22.4%，最低的得勝區僅13.8%，最低的西興區佛樓鄉僅6.6%。據水利工程與水土流失的分布調查表明，凡是嚴重缺水的地方必然是水土流失嚴重的地方，二者內在聯系緊密。由于受地形的局限，一些地方不宜修建骨干水利工程，出現旱片死角，而且雖然我縣年均降雨量在11001200mm，但是降雨在時空上分布極為不均。據縣氣象局統計，夏旱出現的頻率為52.8%，伏旱出現的頻率為67%。高頻率的旱災導致農業滯后，荒山造林成活率極低；區域水系紊亂，植被稀疏，造成固土、涵養水源的功能降低，直接加劇了水土流失，如此形成惡性循環。大量實踐證明，沒有水的農業造林植樹其成效無疑難以得到保障，治理水土流失首先要解決蓄水、保水、節約用水的問題。我縣地下水都屬巖裂隙水，由于降雨量充沛，徑流條件好，循環交替積極，而且一般遠離污染源，受污染的機會小，充分利用地下水是完全可行的。為了推廣該項技術，我們在云臺鋪埡村、尖山七里村進行了深井節灌技術在農業和水土保持造林兩個方面的試點，取得了成功。二、深井噴灌技術在農業試點區的具體應用(一)試點區的基本情況及井位規劃試點區涉及鋪埡村的四社、五社，位于通河右岸一級階地上，階地后山雄厚，屬地下水較豐富的地形。試點區是該村歷年旱象最嚴重的社。井位規劃主要綜合考慮了三個方面的因素：一是集流環境，二是灌溉需要，三是建井條件。機井位置主要選擇在：1、在灌溉農田附近，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、建井地質條件好，避免在山洪溝邊，陡坡、陷穴、滑坡、堆積層等地。根據以上幾項井位選擇要點，在試點區初步規劃了機井30口。(二)成井技術及配套設施1、機井設計在試點區所建的均為非完整圓筒式大口井，井內徑為1.8m，井深810m不等，蓄水15m3左右。地下水進水方式為井壁、井底同時進水，地表水則通過沉沙過濾池，再穿過埋置的斜管注入井內。機井主要包括井筒、過濾層、井臺、井蓋幾個部份。1井筒井筒是成井的關鍵，即要有足夠的強度，又要在井壁上設透水設施。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、砼預制塊或觀澆砼。試點區采用標號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澆無砂砼。試點區采用干砌磚、塊石，為了保證井筒強度，按深度方向每隔1m設置預制鋼筋混凝土圈梁，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，底盤采用規則條石干砌，高0.30.4m，內徑與井筒內徑相同，外徑大于井筒外徑0.20.3m。底盤料石的規格為長0.50.6m，高0.30.4m，寬0.30.4m。井筒厚度。根據部頒標準SD18886農用機井技術規范推符的經驗公式確定：=0.1D2+C3井筒壁厚，m；D2進水部份的井筒直徑，m；C3經驗系數，磚砌為0.1；砌為0.18m；試點區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及防止機井淤積的重要設施。過濾層設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，濾料粒徑由外至內逐漸加大，試點區土質為壤土，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12.5的排水坡，排水坡用素土夯實或鋪石板。4井蓋井蓋用鋼筋混凝土預制板做成，井蓋中留直徑0.30m的孔，井蓋厚0.06m?？紤]人工挑水的井不設井蓋，但需設高0.7m的攔桿。2、機井施工機井采用大開槽法施工，人力牽引用滑輪起吊挖土，一個施工組5人，一人牽引起吊，一人吊土，二人開挖，一人裝土，當有地下水滲出時，用潛水泵排水，無電源的地方用柴油機動力抽水機抽排。機井開挖邊坡為10.3，當地質狀況不良時，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，鋪設井底反濾層。3、配套設施配套設施主要是地表水集流措施，包括截水溝、沉沙凼、進水管三部份。截水溝即是把高于井位的地面作為集流場，用截水溝攔截地表水，引至沉沙凼。沉沙凼凼底設反濾層，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，從集水區安裝65的硬塑管至井內。沉沙凼凈空尺寸為長1.2m，寬0.8m，用M7.5砂漿漿砌條石構成。4、機井運行維護1經常檢查沉沙凼，清除凼內淤泥，如果濾料被破壞或淤塞嚴重，則要對濾料進行清洗，重新設置。2保證截水溝暢通。3查看井筒是否穩固。4觀察井內地下水出水狀況，如不良好，則需對井底的淤泥進行清除，對井底反濾層進行清洗，重新設置。5因機井在野外，需作必要的宣傳，做到大家愛護，而且注意安全。(三)與噴灌技術的配套應用我國水資源十分缺乏，在旱片區采用特殊措施蓄積的水尤顯珍貴，傳統落后的灌溉方式顯然已不適應，為了節約用水，我們在試點區選擇了噴灌作為節灌方式。噴灌具有機動性強、對水的利用率高、灌溉均勻度好等優點。1、基本情況試點區土壤屬壤土，土壤容重為1.5g/cm3，田間持水量為22%(重量比)，允許噴灌強度為P允=12mm/h，地塊基本為梯平地，允許噴灌強度無降低。主要作物為冬小麥、油菜、蔬菜，三種作物的臨界需水量相近，按油菜作近似設計。經縣農業局提供的數據，油菜灌水臨界期平均日需水量Ep=3.2mm/d，作物計劃濕潤層深h=35cm，適宜土壤含水量上下限取田間持水量的65%80%，取中等風速的噴灑水利用系數=0.85。2、灌溉制度的擬定1設計灌水定額。據國標GBJ8585噴灌工程技術規范提供的公式：式中：m設計灌水定額，mm；土壤容重，kg/cm3；h計劃濕潤層深度，cm；12適宜土壤含水量上下限(重量百分比)；噴灑水利用系數。則2設計灌水周期據公式計算，按干旱情況下，同期降雨量為0，則作物日需水量即為Ep3、噴灌系統選型及灌區總體布置由于機井蓄水量小，為了保證噴灌機具的靈活性，選擇定噴式手抬噴灌機組，即首先固定在一口井實施噴灌，完畢后把機組抬至另一口井工作。噴頭利用塑料管延伸至受噴區，移動輪灌。4、噴頭選型及校核油菜、小麥、蔬菜要求的霧化指標應在30004000范圍內，考慮到油菜、小麥在花期需要噴灌，故選擇噴頭時其霧化指標應符合上限要求。而且噴頭射程還要考慮山區地塊的狹長特性，射程遠近要適宜。綜上幾項要求，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，設計噴灌強度Ps=1.75mm/h。該噴頭的霧化指標hp/d=20000/5=4000，PsP允，噴頭各項指標適宜。5、噴頭在一個點上的工作時間因機井分散，機井容積小，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速影響，組合間距取a=1R，b=1.3R，則實際一個噴頭控制面積為ab=1.3R2=292.5m2=0.44畝。噴頭在一個點的工作時間為：t=abm/q=4.76h，即4小時45分。6、一臺機組每天移動的井位數，即每個噴頭每天的噴點數據規定，半固定管道噴灌系統工作時間為12h，本地取10小時，即一臺機組每天移動井位數為：n=10/4.762次。即每天搬移2次。7、需要的機組數試點區共有30個井位，則np=30/nT=30/10=3(臺)，即試點區需設置3臺噴灌機組。一個周期內一口機井的地下水基本可以復原至原水位，為下次輪灌作準備。8、噴灌管道及水力計算噴灌管道的輸水管采用涂塑軟管便于移動，公稱內徑為25mm，工作壓力0.8Mpa，在噴頭工作壓力內。進水豎管采用公稱內徑為25mm的硬塑管，長1.2m?？紤]移動距離，每臺機組輸水管長50m。水力計算根據國標GBJ8585噴灌工程技術規范提供的公式計算水頭損失，局部水頭損失按hj=0.05hf。式中hf沿程水頭損失，m；f摩阻系數，查表f=0.948105；L管長(m)，此處L=51.2m；Q流量(m3/h)，此處Q=1.23m3/h；d管內徑(mm)，此處d=25mm；m流量指數，此處m=1.77；b管徑指數，此處b=4.77；則則動力揚程應大于噴頭的工作壓力加上管道水頭損失，揚程應大于21.58m。9、水泵選型選用水泵型號為DBZ370的自吸泵，其配套功率370W，額定電壓為220V，最高揚程35m，最高吸程814m，最大流量2.5m3/h。10、運行維護主要是對井內水位的掌握，測量水位采用測繩法，即準備一根塑料繩，按每10cm作上標記，