基于井灌區規劃

劉岸浩

(海倫市水務局，黑龍江海倫152300)

基于井灌區規劃

劉岸浩

(海倫市水務局，黑龍江海倫152300)

為了發展灌溉農業，建設旱澇保收、高產穩產農田，在充分利用地表水的同時，積極開發利用地下水資源，有著極其重要的意義。

灌溉農業;地下水資源;旱澇保收;灌溉規劃;補給量;消耗量;水量均衡

由于種植水稻旱澇保收，幾年來不少地方尤其低洼平原地區都逐步種植水田，甚至不少旱田也改種水田。總之，在較平坦地區除了不能引用地表水的地方，基本都采用打井灌溉。因此機井建設蓬勃發展，井灌面積迅速擴大。但是由于大規模開發利用地下水，帶來了新的問題。那么，如何根據水文地質條件和灌溉用水的需要合理開發地下水，地下水與地表水如何統一規劃，綜合利用;機井如何合理布局以及配套挖潛，充分發揮效益等等。因此，為了合理開發利用地下水資源，使其有效地為農業生產服務，就必須制定合理的井灌規劃。

1 井灌規劃的原則和內容

1)為了滿足農業灌溉和用水要求，做到合理開發利用地下水資源，必須在正確評價地下水可采資源的基礎上進行合理的井灌規劃，使地下水的開采量不超過可采資源，避免出現“地下水位區域下降漏斗”。

2)地下水與地面水資源，應全面規劃，統籌安排。總的原則應是充分利用地面水、合理開發地下水，應根據地區地面水和地下水資源的分布情況，因地制宜，統籌安排。在山前河流沖積扇地區，地面水比較豐富，地下水補給來源充沛，埋藏淺，開采容易，一般應以開發、利用地下水為主，地面水為輔;而在沖積扇間地帶，水文地質條件相對較差，應以利用地面水為主，地下水為輔;在遠離地下水補給區的河流沖積平原，淺層地下水的補給以降雨為主，單純依靠地下水是不能滿足農業灌溉的需要，因此必須地面水與地下水結合使用。

3)地下水的開發利用，必須堅持淺、中、深結合，合理布局，分層取水。淺層地下水開采容易，水井建設費用較低，且消耗之后回補快。為此，在淺層淡水含水層較厚、補給充足，水井出水量較大的地區，應優先開發淺層水。中層和深層承壓水，一般含水層厚度大，透水性好，一經開采，就會出現地下水位的下降，為此，在規劃時應根據各含水層的補給能力，確定各層水井數目和開采量，作到分層取水，淺、中、深合理布局。

4)地下水的開發利用，必須與旱澇堿的治理統一規劃，兼顧興利與防害。地下水的開發為灌溉提供了水源，同時又降低地下水位而起到防堿防漬的作用。

5)對地下水的利用和回補措施要同時考慮，做到有采有補、采補結合，以維持在開發區內地下水量的均衡。

井灌規劃的主要內容包括:地下水資源評價、機井規劃、井灌配套和地下水利用等。包括3個方面:①制定灌溉區劃圖及井灌分區圖。灌溉區劃圖主要是劃分井灌區、渠灌區或井灌結合灌區等。井灌分區圖是根據水文地質的特征、地下水埋深、含水層巖性、水量豐富或貧乏程度及水質等基本資料劃分不同的水文地質分區。②確定開發利用地下水的方式。如水井類型、結構、適宜的水井深度、井距和井網布局，打井和提水工具等。③提出合理開發利用地下水的措施和建議。如近期和長遠開采方案，合理的開采量，地下水的回補措施，機井的合理使用和管理，地下水動態的觀測等。

2 地下水資源評價

地下水資源評價的主要任務是，確定地區可以開采利用的地下水資源(地區每年可采資源的總量或單位面積可采量)，灌溉用水的保證程度以及在開采過程中可能達到的水位降深等。

2.1 地下水資源的概念和性質

地下水資源可分為天然資源和可開采資源兩種，現將其概念和性質介紹如下:

2.1.1 天然資源

指天然條件下，在一定時間內含水層中地下水的貯存量和補給量而言。這個數量的大小與地下水的補給、消耗、含水層的厚度、結構和導水性強弱等因素有關。在地質條件相對穩定的情況下，其中補給因素往往起決定作用。如在雨季或豐水年份，補給大于消耗，含水層中有地下水量增多;旱季或枯水年份，補給小于消耗，地下水量就消減。地下水天然資源包括以下組成部分。

1)貯存量。是指在地下水多年最低水位以下含水層中所貯存的水量，一般變化不大。計算公式為:

式中:μ為含水層的給水度;H為多年最低水位以下含水層的平均厚度，m;F為含水層的分布面積，m2。

計算出來的地下水貯存量往往數值很大，但在實際情況下，由于受開采技術條件的限制和從經濟方面來考慮，可以開采利用的水量只占全部貯存量中很小一部分。因此，對貯存量的評價其實用價值不大。

2)調節量。是指某一計算區內最高地下水位與最低地下水位之間的含水層貯存的變動水量。最高和最低地下水位，一般指年內或多年平均值。計算公式為:

式中:△h為地下水位變化幅度，m，其它符號意義同前。

地下水調節量主要是以大氣降水和地表水入滲補給為主，隨著降水量變化，地下水位也有明顯的季節性變化規律，調節量被利用消耗后，一般能在補給期內得到恢復。

3)徑流量。是指含水層在某垂直地下水流向橫斷面上的地下水天然流量。計算公式為:

式中:Q為單位時間內通過斷面的地下水量，m3/d;K為滲透系數，m/d;I為地下水水力坡度;W為地下水過水斷面面積，m2。

2.1.2 可開采資源

地下水可開采資源是指在一定開采技術條件下，在一定時間內既有補給保證又能提取出來的地下水開采量而言。換言之，可開采資源應是技術上可行，經濟上合理，并不致引起開采區水文地質條件的惡化，不影響開采設備正常工作，而且又能在一定時期內基本保持地下水均衡的開采量。因此，研究地區的地下水可開采資源并對其作出正確的評價，對制定井灌規劃具有重要的現實意義。

2.2 地下水可開采資源的估算

天然資源是可開采資源的基礎，但在評價可開采資源時不能以此作為唯一的依據。因為影響可開采資源的因素很多，除天然資源條件外，還有各種補給(如降水、河渠滲漏、灌溉水入滲以及開采區外地下水的側向補給等)和消耗因素(如蒸發和地下水出流等)而其中補給又是主要因素。因此，在評價可開采地下水資源時，首先應對地區的各種補給量，消耗量和可以動用的貯存量等進行計算，并進行綜合分析。這樣，才能對可開采資源作出正確評價，為合理開發地下水提供可靠依據。當地下水埋深超過3 m時，蒸發消耗可忽略不計，地下水位的升降主要取決于降雨補給和井灌提水量。因此，在這種情況下，可以采用下列兩種簡化方法估算地下水可開采資源。

1)利用降水入滲補給量估算可開采量，其計算公式為:

式中:W采為地下水可開采量，m3;P為多年平均降水量，mm;F為計算面積，km2;A為降雨入滲補給系數。不同水文年降雨入滲補給系數見表1。

表1 不同水文年降雨入滲補給系數(以降雨%計)

2)利用調節量估算可開采量，計算公式:

式中:F為計算面積，km2，指接受大氣降水的計算區全部面積;△h為地下水變化幅度，m，計算多年平均開采量時，可采用多年平均最高和最低水位之差值;μ為含水層給水系數。

各種土質(巖層)的給水系數表見表2。

表2 各種土質(巖層)的給水系數表

3 機井規劃

機井規劃是井灌規劃的主要組成部分，其主要內容包括:機井深度、機井間距、井位選定等。

3.1 機井深度的確定

機井的深度應根據當地水文地質條件和設計單井出水量來確定。確定機井深度的具體方法為:①收集分析設計地區水文地質資料，如含水層的埋藏深度，含水層的巖性、厚度、層次結構、出水率、咸淡分水層和水質條件等。②根據當地打井經驗和抽水試驗資料，確定不同含水層的出水率。③確定允許的抽水降深。④計算單井出水量:具備上述資料，即可計算單井出水量。⑤確定機井深度。根據設計的單井出水量，就可計算出需要取用的砂層厚度，結合考慮地層情況，再加上沉砂管的長度(約3～5 m)，即可確定機井的深度。

3.2 機井間距的確定

機井間距是機井合理布局的主要環節。機井間距的確涉及到很多因素，除與單井出水量、可開采資源及地下水的補給條件等因素外，還與灌水定額、輪灌天數、每天澆地時間等因素有關。因此要合理確定機井間距，是一個比較復雜的問題。下面介紹一種簡化方法，供確定機井間距時參考。

在大面積水文地質條件差異不大，地下水補給比較充足，地下水資源比較豐富，地下水靜水位降深在一定時間時可以達到相對穩定的情況下(此時開采量與補給量基本平衡)，機井間距主要決定于井的出水量和所能澆灌的面積。首先計算單井灌溉面積，其計算公式如下:A=QtTn/m (6)式中:A為單井灌溉面積，hm2;Q為有井群干擾抽水時的單井出水量，m3/h;n為井灌渠系水利用系數;t為每天灌水時間，h;T為整個灌溉面積灌一次水所需時間，d;m為灌水定額，m3/hm2。

如果按正方形網狀布井，則機井間距D應為:

4 井位的選定

井位的選定，必須根據已確定的機井間距，結合當地的具體條件，現場查勘，逐步落實，在具體選定井位時，應注意下面5點:

1)井位的布置要服從農田基本建設總體規劃，一般井位應靠近溝、渠、路、林布置，設在田邊地角上，以有利機耕，便于管理，少占田耕地。

2)井位布置要與架設輸電線路的規劃相結合，使低壓線路順道路架設，以利線路檢查維修。變壓器的位置要設在電力負荷的中心，并使低壓線路成為放射狀布線，避免一條線上帶幾臺電機。

3)為了方便輸水，一般應把井位選定在較高處，以便于控制較大的灌溉面積。

4)為了提高單井出水量，井位要盡可能選在富水帶，如古河道沿線。

5)布置井位應打破行政界線，本著團結精神，合理布局。

5 田間工程配套

要使機井充分發揮灌溉效益，還必須有完好的田間工程。包括:①要做好井灌區的土地平整工作。②要使田間灌溉渠系配套。要有田間灌溉渠道，又要有輸水溝和灌水畦、灌水溝。

為了減少渠道滲漏損失，井灌區的固定渠道應做好襯砌防滲工作，或采用地下暗管系統。

總之，搞好現有機井配套，挖掘機井潛力，努力提高單井效益，是當前井灌區農田基本建設中的一個重要問題。

［1］東北農學院農田水利系農田基本建設研究室.農田基本建設規劃［J］.水利科技，1978(04):8-11.

TV212

B

1007-7596(2011)04-0152-02

2011-04-08

劉岸浩(1971-)，男，黑龍江海倫人，工程師。