农田灌溉中的井型选择与机井设计

时间:2022-07-25 04:31:25

农田灌溉中的井型选择与机井设计

摘要:农田灌溉中井灌是利用各种类型的水井提取地下水进行的。随着工农业生产的发展,在充分利用地表水的同时,积极开发利用地下水,已成为解决灌溉水源不足的一条重要途径。特别在我国北方地区,气候干旱,年雨量少,地表缺乏,发展井灌尤为重要。对于易涝易碱的平原地区,井灌还能起到控制和降低地下水位,防治盐碱和改良土壤的作用。因此,井是开发利用地下水使用最广泛的取水建筑物。在井灌规划时,必须选好井型,作好单井设计。

关键词:农田灌溉;井型选择;机井设计

中图分类号:S277.2 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-11-0236-1

1 井型选择

1.1 管井

对于井径较小、井深较大,以混凝土管、石棉水泥管、钢管、铸铁管等为管材的水井,一般统称为管井。由于它是用钻机凿成和机械提水,故又称为机井。管井是使用最广泛的井型,不论是开采深层压水或是开采浅潜水均宜采用。当含水层埋深大于30米时,采用管进更为适宜。管井采用钻机施工,成井快,质量好,成本低。随着工农业生产的发展及钻井机械和提水设备的改进,管井将会有更大的发展。

1.2 筒井

筒井是一种井径较大、井深较小的井型,因形似圆筒而得名。筒井由井头、旱筒、进水部分和泥沙部分组成。筒井可分为小口筒井和大口筒井。凿井时常用人工开挖和机械排水相结合的施工方法。井壁多用砖石等材料衬砌,或用混凝土预制管。筒井具有结构简单,维修容易,取材方便等优点,是农田灌溉开采潜水的主要井型。筒井适用于潜水丰富,埋深较浅,补给充沛,含水层透水性较差或良好的地区。另外,筒井是历史上延续下来的一个名称,我国在1986年以后已不再使用筒井这一名称。

1.3 筒管井

筒管井是筒井和管井结合使用的井型。它适用于上层潜水含水层厚度小,出水量不大,而下层又有埋藏较浅,富水性较好的承压水地区。筒管井易于施工,投资较少取水方便,在下列情况下采用:一是用人工开挖筒井深达地下水位,继续开挖有困难时,可改用钻机向下施工,打成管井;二是旧筒井由于地下水位下降,出水量减少,可在旧筒井的底部打管井增加井深,以恢复或增大出水量。

1.4 辐射井

由垂直的大口径集水井和辐射状分布的集水管(辐射管)组成。它具有取水范围大,单位降深的出水量大等优点。辐射井适用于:埋藏浅、厚度薄、富水性强、有补级来源的砂砾含水层;裂隙发育、厚度大的黄土含水层;富水性弱的砂层或粘土裂隙含水层。集水井的井壁和井底一般都是封闭的,它本身并不直接从含水层中进水,以便于施工、维修和防止井淤。集水井的主要作用是汇集辐射管的来水,安装抽水设备,为辐射井的施工提供场所。所以集水井的直径大小,主要取决于辐射井施工和安装抽水设备的需要,而与其出水量大小无关。

1.5 虹吸井

虹吸井是由中间的集水井和周围2~4眼水源井用虹吸输水管连接起来的井组,又称联井。在砂层较薄、单井出水量小、地下水埋藏浅的地区,为集取较多的水量,常采用这种井型。水源井至集水井的距离一般为60~100米,井深15米左右,井管常用450毫米的水泥滤水管。集水井的井径、井深可适当大一些。水源井与集水井之间直径80毫米左右的塑料管或铁管作虹吸输水管连通。虹吸管埋入地下1~2米,以防冻裂,其两端分别插入水源井和集水井中,并应埋入动水位以下1~1.5米。虹吸管通过排气管与真空泵连接。抽水时,先开动真空泵,使虹吸管内形成真空,再开动机泵抽水,使集水井水位低于水源井水位,水源井中的水便通过虹吸管源源不断流入集水井,使出水量大大增加。

1.6 坎儿井

坎儿井是地下水平取水建筑物,由立井、集水廊道和明渠组成。它适用于地下水埋藏浅,含水层厚度较薄,地面坡度较陡的地区。在我国新疆地区,高山融雪水经过冲积扇上部透水性很大的漂砾卵石地带进,大量渗漏到地下,变成地下潜流,位于山前洪积冲积扇下部和冲积平原上的耕地,即可利用坎儿进引取地下潜流进行农田灌溉。集水廊道是为了拦截地下潜流和连接立井的输水管道,出口处的底面应与地面齐平,比降应小于潜流的水力坡度,一般为0.1%~0.8%。

2 机井设计

2.1 机井的一般结构

井头在井管的上端,由封闭物顶部至井口段的井壁管周围,用砖石筑或用混凝土浇筑成井头,以便安装抽水设备和保护井口。井头出口处的井管应与水泵或泵管连接紧密,以防污水和杂物进入井管;井壁管为不透水的实管,安装在隔水层、咸水层、流砂层、淤泥层和不取水的含水层处,起固井止水作用;滤水管为透水的花管,是井管的进水部分,安装在取水的的含水层处,起拦沙和滤水作用;沉沙管又称沉淀管,为实管安装在井管的最下部,一般长5~10米,用以沉淀抽水时从含水层中带来的泥沙,以便定期清理,防止井淤。沉淀管的下面为底盘和导向木塞,施工时起托住井管和导正管子的作用,下完井管后即为井底。在井管与钻孔之间的环状空隙中,应分别填入不同的填料。在滤水管填规格砾料,以便拦沙滤水和增加出水量;在井壁管和沉淀管填粘土球或用水泥封闭,以免咸水、污水进入井中。

2.2 井管的类型和选择

井管的类型很多,主要根据井类型实行选用。当井不深时,可采用造价低的水泥管、石棉水泥管、塑料管和铸铁管;当井深较大时,则应采用强度较大的钢管或玻璃。

2.3 滤水管设计

滤水管又称过滤器,它是机井的重要组成部分。实践证明,机井的问题大都发生在滤水管部分,轻则出水量减少或造成井淤,重则使机井报废。据统计,近年来的机井报废率高达30%以上,其主要原因都是滤水管涌砂。所以,机井设计的主要内容是正确地设计滤水管,它是取得最大出水量和最小涌砂量的关键,直接关系到机井的使用寿命。

作者简介:李国荣(1976-),女,汉族,吉林镇赉人,专科学历,吉林省镇赉县水利局机械施工队助理工程师,从事水利工程施工工作。

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