興平市井灌建設現狀與發展趨勢探討

魯塞琴

(陜西省興平市水利局地下水工作隊，陜西興平713100)

興平市井灌建設現狀與發展趨勢探討

魯塞琴

(陜西省興平市水利局地下水工作隊，陜西興平713100)

興平市已建成數量龐大的機井和灌溉面積，對促進工農業生產發展經濟起到了重要作用。存在的主要問題:缺乏開發利用總體規劃，部分地下水超采嚴重，機井老化報廢嚴重，技術落后，工程配套率低，管理不配套，灌溉水浪費大，更新改造資金投入不足。發展趨勢:維持現狀適度發展，限量開采，開展新技術工藝、修復改造研究與應用，提高灌溉水利用率。

井灌建設;現狀;存在問題;發展趨勢

1 興平市井灌建設的基本概況

1.1 建成數量龐大的機井和灌溉面積

興平市的井灌區主要分布在渭河階地地區，渭北臺塬自90年代開始渠井雙灌面積逐步增大。地形比較平坦，土層深厚。降水時空分布不均，且與作物生長不同步，夏季多雨，春冬季干旱，地表水源在灌溉季節往往供給不足，發展井灌成為重要灌溉手段。興平市地下水多年平均年可采資源約16 840萬 m3/a，實際年平均采地下水資源量16 680萬 m3/a，用于農田灌溉的地下水資源量為12 268萬 m3/a，占總開采量的73%左右。到2004年底，興平市機井總數4 386眼，用于農田灌溉的機井為4 260眼，井灌面積為37.68萬畝 ，占全市灌溉面積52萬畝的72%。純井灌區25萬畝，占井灌總面積的70%;渠井雙灌面積12萬畝，占井灌總面積的30%，150 m以上的深井占總機井數的9.8% 。

1.2 對促進工農業生產發展經濟起到了重要作用

興平市的井灌區由于水源比較穩定可靠，大多可以對農作物適時適量進行灌溉，并建成旱澇保收高產農田，目前許多井灌區成為興平市經濟作物及高附加值作物的主要生產基地，也是全省主要的糧、油和經濟作物的主產區。井灌區對興平市糧食的貢獻超過全市糧食總量的60%，經濟作物和蔬菜超過總量的45%。興平市原下地區的田阜、阜寨、莊頭、豐儀、西吳、東西城、湯坊、桑鎮、馬巍等9個鄉鎮，2004年井灌面積達到23萬多畝，占全市總灌溉面積的45%。渭北臺塬地區南市、南位、店張、馬巍等的4個鄉鎮的井灌面積達到14萬多畝，占全市灌溉面積的27%。井灌為農業提供了可靠的水源，在建立高產穩產農田、發展節水灌溉、推動農業結構調整等方面發揮了重要的作用，同時機井的灌排雙重功能，也對降低地下水位、防止土壤次生鹽堿化起到了調控作用。提高了農田抗旱增收能力，改善了生態環境，促進了優質、高產、高效農業的發展，推動了廣大農民脫貧致富。境內有16家中省市駐興大中型企業和市屬企業開采地下用水，保證了工業生產和經濟發展的需要和14萬城鎮居民的生產生活用水。

1.3 己形成了一整套行之有效的井灌技術體系

興平市在發展井灌建設的過程中，形成了一整套行之有效的井灌技術體系。包括井灌區規劃(布局及水資源配置)、機井設計、機井施工技術、配套技術、灌溉技術以及管理技術。為合理開發利用地下水，采取的技術措施有:渭河平原優先開采淺層水、嚴格控制開采深層水;在有良好含水層和補給來源充沛的渭河漫灘及一級階地、店張洼地地區，集取集中開采，補給來源有限的北部臺塬地區，采取分散開采;在長期超采引起地下水位持續下降的“興化漏斗”的東西城地區，采取回補措施和限量開采。成井技術大同小異。一般工序為機具安裝—鉆孔—下管—填濾料—洗井—安裝提水機泵。目前都是利用機械來開鑿，常用鉆機有回轉式正循環鉆機、回轉式反循環鉆機、沖擊式鉆機和沖抓式鉆機等四種。在渭河平原松散層區主要采用反循環鉆進成100 m左右的中深井;在北部臺塬區采用正循環鉆進成200 m左右的深井;而在淺井區，多砂卵石，采用沖擊鉆進成井。常用的井壁管有鋼制井壁管、鑄鐵井壁管、鋼筋混凝土井壁管、塑料井壁管、混凝土井壁管和無砂混凝土井管等。對于井深在100 m以內的淺井，井壁管材料采用混凝土管、塑料管的較多;對于井深在100～200 m的中深井，井壁管材料以混凝土管、鋼筋混凝土井壁管、鋼管為主;對于井深超過200 m的深井，井壁管材料主要是鋼管、鑄鐵管。目前提水動力機主要是電動和柴油機，常用水泵有潛水電泵、離心泵，目前大多采用潛水電泵。采用的田間節水灌溉技術有適用于旱作物的小畦灌、噴灌、低壓輸水灌溉、U型襯砌渠道灌溉等。井灌管理方面，對于分散管理的井灌區廣泛采用單點機井控制器，預付水費、先灌后付、水量計費、地畝計費、時間計費等多種方式。集中控制管理的井灌區，條件較好的己采用由中央控制室直接控制，低壓管道輸水并對用水戶進行遠程識別。

2 興平市井灌建設存在的主要問題

2.1 缺乏科學的開發利用規劃，部分區超采嚴重

為滿足地方經濟發展對水資源的需求，在未制定區域地下水開發利用總體規劃的前提下，盲目超量開采地下水資源。20世紀80年代以來，位于城市規劃區的“興化漏斗”區，由于工農業大量、無續開采地下水資源，地下水累計超采量超過6 000多萬 m3，近年來每年超采量約為100多萬 m3，使該區出現了一些生態環境問題;超量開采還造成該區地下水位逐年下降，水泵更新換代速度加快，灌溉成本提高，給農業生產和人民生活造成了極大影響。

2.2 機井老化報廢情況嚴重，機井技術比較落后

20世紀90年代以來，興平市井灌區機井老化報廢情況越來越嚴重，主要原因是，近60%的機井屬于上世紀60～70年代初建成，由于農作物的比較效益低，農民自籌資金進行機井更新改造的能力較弱，而國家及地方各級政府對井灌區的投入也很少，導致機井大部分已超期服役，老化失修嚴重。據對興平市的機井運行現狀調查，從1995年到2004年，每年更新、修復和報廢的機井大約占到當年機井保有量的4.5%、3.3%和3.1%。在井的類型結構設計和成井技術方面大多沿用比較傳統的技術與方法，無論在效率、質量還是在提高機井壽命方面都比較落后，迫切需要采用現代技術，研究新的井型結構和技術。受損機井修復技術方面，更是薄弱環節，未形成成熟的技術。

2.3 工程配套率偏低，管理不配套，水浪費較大

目前，興平市大部分井灌區輸水和田間灌水技術還比較落后，田間灌溉大部分采用傳統的地面灌水技術，灌溉水浪費現象比較嚴重，井灌區節水改造的發展速度慢與嚴峻的水資源形勢不適應。據調查，渭河平原井灌區節水灌溉工程面積僅占其有效灌溉面積的55%，灌溉水的利用率還很低。興平市的機井管理過去是以集體管理為主，但土地實行家庭聯產承包責任制后，農村生產經營方式發生了重大變化，而機井管理體制和運行機制改革卻嚴重滯后，機井管理存在“責、權、利”不明晰，“建、管、用”相脫節的現象;同時由于地表水、地下水水價核算以及收費方式不統一，不利于地表水與地下水資源的統一管理。另外，大部分機井沒有計量設施，也是導致灌水粗放，水資源浪費的因素之一。

2.4 機井建設及更新改造資金投入嚴重不足

由于農業屬于弱質產業，而農業初級產品的比較效益普遍偏低，因此，廣大農民籌資打井和進行節水改造的能力較弱，使一些地下水資源相對豐富的地區，因資金缺乏而影響了井灌區的建設和發展，農田產量低而不穩，農民生產生活條件不能得到有效改善;由于井灌區節水改造資金不落實，不僅浪費了寶貴的地下水資源，農民的灌溉成本也逐年提高，導致灌區效益衰減，甚至有灌溉面積減少的趨勢。

3 興平市井灌建設發展的趨勢

3.1 在維持現有井灌規模的基礎上，對重點地區適當發展井灌面積

(1)渭河漫灘及一、二級階地、店張洼地地區:井灌建設的重點是以修復更新原有機井和新打機井并重，新發展井灌面積可安排在地下水開發潛力大地區，如河漫灘及店張洼地地區。發展節水灌溉重點是，以推廣小型U型渠道防滲、管道輸水和節水灌溉制度，大棚高附加值經濟作務區推廣噴灌、微噴灌、滴灌、小涌灌等先進節水灌溉技術為主，同時在部分地區發展抗旱補水灌溉、調整種植結構等農藝節水措施。

(2)渭河三級階地、北部臺塬地區:以修復更新原有機井和對未達標的井灌工程進行節水改造為主。發展節水灌溉的重點應是全面推廣管道輸水灌溉、噴灌、微噴灌等先進的節水技術，結構的實用性以及施工技術。

3.2 根據地下水資源和水環境承載能力，限量開采地下水

隨著國民經濟的迅速發展，水資源的供需矛盾日益突出，各地都在大量開發利用地下水。目前井灌區多年平均地下水實際開采量超過了其多年平均地下水可開采量，并造成了地下水位多年持續下降的現象，出現了面積不等的地下水超采區。因此，要以井灌區水資源及水環境承載能力評價結果為依據，在井灌區供需水量平衡分析的基礎上，分析不同類型灌區地下水資源的開發潛力，研究地下水可持續開采模式;通過機井合理布局方案的研究，從立體分層取水與平面布局兩個方面對不同類型灌區更新井、修復井、新增井和削減井的空間布局進行調整，以適應農業發展需求、緩解農業用水供需矛盾、改善生態環境、促進農業現代化。根據需要和可能，以更新和修復機井為主，在地下水仍有開發潛力的地區，適當打新井，限量開采地下水，使機井數量保持良性平平衡，在維持原有的井灌面積基礎上，適當發展新的井灌面積。為限量開采地下水而又不減少井灌面積，應對原有井灌區實施全面的節水改造，綜合運用各種節水的工程措施、農藝技術措施與管理措施，進一步提高灌溉用水效率。

3.3 研究開發新型的井型結構、成井新工藝、配套技術與裝備

(1)研究不同成井條件下適宜井型及其結構:包括濾水結構組成、過濾器水力特征參數及其效應，沖洗液—泥漿的特性的研究;不同水文地質條件下各種井型(管井、大口井、輻射井等)的適用性、過濾器和井管結構、濾料、外部封閉及成井工藝研究;新型濾水結構和增大水井出水量技術方法的研究;新型成井設備的研發。

(2)采用新材料和新技術，研制輕型耐用的價格低廉的新型井管:研究成井的新材料和施工新技術，包括土工織物井管過濾器、塑料井管——大口徑雙壁螺紋管和硬塑料管等，并將塑料作為井壁管的研究的重點，研究其強度，耐久性、抗蝕性。

(3)研究的新型成井工藝:對現有的回轉式、沖擊式和沖抓式鉆機進行改進，增強其可靠性、降低能耗和提高工作效率;開發新型可靠的填礫和管外封閉工藝;研制高效的洗井方法、工具及化學藥劑;研究多孔組合井的成井工藝、山區人畜飲水和灌溉工程的鉆井施工技術。

(4)研究和開發機井配套新技術和新裝備:機井配套包括泵機配套、輸水工程和田間灌溉工程配套。需要研制新型節能高效的井泵和動力機，以進一步提高機井的裝置效率;高效低成本的渠道防滲和輸水管道新材料及施工新工藝;與機井配套的田間節水灌溉新技術和新裝備。

(5)研制智能化管理新裝備和應用技術:研制具有能完成機井啟閉控制、電機安全保護、運行狀況記錄等功能的機井控制器;開發利用計算機、通過對地下水最低水位或單井允許開采總量等系統參數的設置，限制井群對地下水的開采，為實現對區域地下水資源的均衡控制，有效實行限量開采地下水限量的無線自動控制系統。

3.4 重視受損機井修復和改造技術的研究與應用

受損機井在灌區機井總數中約占10%，比重很大。由于這部分機井己配套有完整的灌溉系統，如能修復繼續發揮作用，則會節約大量的新打機井和配套的投資。長期以來，興平市有關受損機井的修復與改造技術的研究一直是薄弱的環節。因此，針對興平市井灌區機井現狀及存在的問題，開展受損機井修復和改造技術的研究與應用將成為一個熱點。重點解決以下幾方面的問題:

(1)摸清機井受損的原因:重點是查清機井損壞成因、受損程度、數量和位置，通過技術經濟比較，提出井灌區機井更新與修復的技術方案，為機井調整和合理布局提供基礎條件。

(2)受損程度診斷技術:由于受損機井的損環部位往往在水下，如何模清受損的位置和程度一直是修復技術中的難點，過去最好的方法是運用水下電視進行探查，但存在著操作性、可靠性和可視性較差等問題。因此，需要研制方便操作、工作可靠安全、價格適宜和清晰度高的水下電視攝像、顯示和記錄設備。

(3)機井清淤技術:機井淤積和井中遺物是影響機井出水效果最常見的現象，特別是深井的清淤和打撈難度很大。需要運用水文地質學、流體力學、氣體力學等多學科理論，研究提出化學洗井、物理洗井、物理化學聯合洗井以及爆破洗井清淤的新方法與設備;研制高效可靠、可操作性強的清淤機械和遺物打撈機械及簡易工具。

(4)機井井管修補技術:針對機井井管常發生的破裂、錯口、彎曲及孔洞等損壞情況，研究開發實用可靠的井管修補方法。其中塑料套管因其具有耐銹蝕的優點，因此，要重點研究提出可靠性高、價格低廉、施工容易的塑料套管補管技術，為機井修復提供技術支撐。

3.5 全面提高井灌區灌溉水的利用率和利用效率

興平市的井灌區雖然是發展節水灌溉的重點，但目前己改造為節水灌溉工程的面積不足總面積的50%，而且往往是以工程節水措施為主，灌溉水的利用率比較低，其利用效率即單位耗水量的產出也不高，節水增產的潛力很大，因此，井灌建設必須走內涵發展之路，在更新和修復機井的灌區，田間要全部建成節水工程，通過工程節水、農藝節水及管理節水的有機結合，全面提高井灌區灌溉水的利用率和利用效率;在有地下水資源開發潛力的地區，可適度開發利用地下水資源，井灌發展以建設節水型井灌區為主;在地下水超采嚴重的地區，未來井灌區的發展應以提高灌溉水的利用效率，改善農田生態環境為主要目標，其發展重點是通過井灌建設，在減少地下水開采量的前提下，維持原有井灌面積，并應根據水土資源平衡情況，以供定需，在不降低農民總體收入水平的前提下，有計劃地調整農業結構、種植結構和品種結構，適當減少高耗水作物的種植面積，擴大節水高效作物的種植面積，從而減少作物耗水量，提高灌溉水的利用效益和產出效益，減少地下水的開采量，以減緩或停止地下水位的下降，改善生態平環境。在井渠結合灌區，要通過對灌溉水的時空調控和優化配置，提高渠灌區的灌溉水保證率和利用效益，井灌區則應積極推廣管道輸水灌溉，同時改進田間地面灌溉技術，在經濟作物區和有條件的糧食種植區適當發展噴灌和微灌等節水高效灌溉技術。

S274

B

1004－1184(2012)03－0119－03

2012－02－15

魯塞琴(1976－)，女，延安安塞人，助理工程師，主要從事機井技術與地下水動態監測工作。