水利工程論文-深井節(jié)灌技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用實(shí)踐.doc

水利工程論文-深井節(jié)灌技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用實(shí)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(shù)難度小，易于普及，與節(jié)灌技術(shù)相配套，對(duì)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。針對(duì)川東旱區(qū)的干旱特點(diǎn)和水文地質(zhì)特征，深井節(jié)灌技術(shù)有極大的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：深井節(jié)灌水土保持川東旱區(qū)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。這里所說(shuō)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(duì)普通水井要深。該技術(shù)對(duì)攔蓄地表徑流，保證旱片農(nóng)業(yè)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(yīng)用的必要性及可行性平昌縣位于大巴山南麓，境內(nèi)多屬深丘低山地貌，是川東北旱災(zāi)頻繁區(qū)。我縣水利化程度平均僅22.4%，最低的得勝區(qū)僅13.8%，最低的西興區(qū)佛樓鄉(xiāng)僅6.6%。據(jù)水利工程與水土流失的分布調(diào)查表明，凡是嚴(yán)重缺水的地方必然是水土流失嚴(yán)重的地方，二者內(nèi)在聯(lián)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(xiàn)旱片死角，而且雖然我縣年均降雨量在11001200mm，但是降雨在時(shí)空上分布極為不均。據(jù)縣氣象局統(tǒng)計(jì)，夏旱出現(xiàn)的頻率為52.8%，伏旱出現(xiàn)的頻率為67%。高頻率的旱災(zāi)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)滯后，荒山造林成活率極低；區(qū)域水系紊亂，植被稀疏，造成固土、涵養(yǎng)水源的功能降低，直接加劇了水土流失，如此形成惡性循環(huán)。大量實(shí)踐證明，沒(méi)有水的農(nóng)業(yè)造林植樹(shù)其成效無(wú)疑難以得到保障，治理水土流失首先要解決蓄水、保水、節(jié)約用水的問(wèn)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(huán)交替積極，而且一般遠(yuǎn)離污染源，受污染的機(jī)會(huì)小，充分利用地下水是完全可行的。為了推廣該項(xiàng)技術(shù)，我們?cè)谠婆_(tái)鋪埡村、尖山七里村進(jìn)行了深井節(jié)灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)和水土保持造林兩個(gè)方面的試點(diǎn)，取得了成功。二、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)劃試點(diǎn)區(qū)涉及鋪埡村的四社、五社，位于通河右岸一級(jí)階地上，階地后山雄厚，屬地下水較豐富的地形。試點(diǎn)區(qū)是該村歷年旱象最嚴(yán)重的社。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(guò)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810m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(guò)沉沙過(guò)濾池，再穿過(guò)埋置的斜管注入井內(nèi)。機(jī)井主要包括井筒、過(guò)濾層、井臺(tái)、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(pán)。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(hào)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(wú)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(pán)即井筒底部與基巖接觸部位，為避免井筒沉降，底盤(pán)采用規(guī)則條石干砌，高0.30.4m，內(nèi)徑與井筒內(nèi)徑相同，外徑大于井筒外徑0.20.3m。底盤(pán)料石的規(guī)格為長(zhǎng)0.50.6m，高0.30.4m，寬0.30.4m。井筒厚度。根據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)SD18886農(nóng)用機(jī)井技術(shù)規(guī)范推符的經(jīng)驗(yàn)公式確定：=0.1D2+C3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(guò)濾層過(guò)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(guò)濾層設(shè)在會(huì)水層部份的井筒周?chē)途?。含水層部位井筒周?chē)倪^(guò)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(guò)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(tái)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(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(kāi)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(kāi)挖，一人裝土，當(dāng)有地下水滲出時(shí)，用潛水泵排水，無(wú)電源的地方用柴油機(jī)動(dòng)力抽水機(jī)抽排。機(jī)井開(kāi)挖邊坡為10.3，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(kāi)挖成功后，開(kāi)始安砌井筒，邊安砌邊填井筒周?chē)姆礊V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)施配套設(shè)施主要是地表水集流措施，包括截水溝、沉沙凼、進(jìn)水管三部份。截水溝即是把高于井位的地面作為集流場(chǎng)，用截水溝攔截地表水，引至沉沙凼。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65的硬塑管至井內(nèi)。沉沙凼凈空尺寸為長(zhǎng)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(duì)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(duì)井底的淤泥進(jìn)行清除，對(duì)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(ài)護(hù)，而且注意安全。(三)與噴灌技術(shù)的配套應(yīng)用我國(guó)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?cè)谠圏c(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(duì)水的利用率高、灌溉均勻度好等優(yōu)點(diǎn)。1、基本情況試點(diǎn)區(qū)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(qiáng)度為P允=12mm/h，地塊基本為梯平地，允許噴灌強(qiáng)度無(wú)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(shè)計(jì)。經(jīng)縣農(nóng)業(yè)局提供的數(shù)據(jù)，油菜灌水臨界期平均日需水量Ep=3.2mm/d，作物計(jì)劃濕潤(rùn)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(fēng)速的噴灑水利用系數(shù)=0.85。2、灌溉制度的擬定1設(shè)計(jì)灌水定額。據(jù)國(guó)標(biāo)GBJ8585噴灌工程技術(shù)規(guī)范提供的公式：式中：m設(shè)計(jì)灌水定額，mm；土壤容重，kg/cm3；h計(jì)劃濕潤(rùn)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(shù)。則2設(shè)計(jì)灌水周期據(jù)公式計(jì)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(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?chē)妳^(qū)，移動(dòng)輪灌。4、噴頭選型及校核油菜、小麥、蔬菜要求的霧化指標(biāo)應(yīng)在30004000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(zhǎng)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，PsP允，噴頭各項(xiàng)指標(biāo)適宜。5、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。6、一臺(tái)機(jī)組每天移動(dòng)的井位數(shù)，即每個(gè)噴頭每天的噴點(diǎn)數(shù)據(jù)規(guī)定，半固定管道噴灌系統(tǒng)工作時(shí)間為12h，本地取10小時(shí)，即一臺(tái)機(jī)組每天移動(dòng)井位數(shù)為：n=10/4.762次。即每天搬移2次。7、需要的機(jī)組數(shù)試點(diǎn)區(qū)共有30個(gè)井位，則np=30/nT=30/10=3(臺(tái))，即試點(diǎn)區(qū)需設(shè)置3臺(tái)噴灌機(jī)組。一個(gè)周期內(nèi)一口機(jī)井的地下水基本可以復(fù)原至原水位，為下次輪灌作準(zhǔn)備。8、噴灌管道及水力計(jì)算噴灌管道的輸水管采用涂塑軟管便于移動(dòng)，公稱(chēng)內(nèi)徑為25mm，工作壓力0.8Mpa，在噴頭工作壓力內(nèi)。進(jìn)水豎管采用公稱(chēng)內(nèi)徑為25mm的硬塑管，長(zhǎng)1.2m?？紤]移動(dòng)距離，每臺(tái)機(jī)組輸水管長(zhǎng)50m。水力計(jì)算根據(jù)國(guó)標(biāo)GBJ8585噴灌工程技術(shù)規(guī)范提供的公式計(jì)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(shù)，查表f=0.948105；L管長(zhǎng)(m)，此處L=51.2m；Q流量(m3/h)，此處Q=1.23m3/h；d管內(nèi)徑(mm)，此處d=25mm；m流量指數(shù)，此處m=1.77；b管徑指數(shù)，此處b=4.77；則則動(dòng)力揚(yáng)程應(yīng)大于噴頭的工作壓力加上管道水頭損失，揚(yáng)程應(yīng)大于21.58m。9、水泵選型選用水泵型號(hào)為DBZ370的自吸泵，其配套功率370W，額定電壓為220V，最高揚(yáng)程35m，最高吸程814m，最大流量2.5m3/h。10、運(yùn)行維護(hù)主要是對(duì)井內(nèi)水位的掌握，測(cè)量水位采用測(cè)繩法，即準(zhǔn)備一根塑料繩，按每10cm作上標(biāo)記，