劉岸浩

(海倫市水務(wù)局，黑龍江海倫152300)

基于井灌區(qū)規(guī)劃

劉岸浩

(海倫市水務(wù)局，黑龍江海倫152300)

為了發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)，建設(shè)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田，在充分利用地表水的同時(shí)，積極開發(fā)利用地下水資源，有著極其重要的意義。

灌溉農(nóng)業(yè);地下水資源;旱澇保收;灌溉規(guī)劃;補(bǔ)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(qū)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(qū)除了不能引用地表水的地方，基本都采用打井灌溉。因此機(jī)井建設(shè)蓬勃發(fā)展，井灌面積迅速擴(kuò)大。但是由于大規(guī)模開發(fā)利用地下水，帶來了新的問題。那么，如何根據(jù)水文地質(zhì)條件和灌溉用水的需要合理開發(fā)地下水，地下水與地表水如何統(tǒng)一規(guī)劃，綜合利用;機(jī)井如何合理布局以及配套挖潛，充分發(fā)揮效益等等。因此，為了合理開發(fā)利用地下水資源，使其有效地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，就必須制定合理的井灌規(guī)劃。

1 井灌規(guī)劃的原則和內(nèi)容

1)為了滿足農(nóng)業(yè)灌溉和用水要求，做到合理開發(fā)利用地下水資源，必須在正確評價(jià)地下水可采資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的井灌規(guī)劃，使地下水的開采量不超過可采資源，避免出現(xiàn)“地下水位區(qū)域下降漏斗”。

2)地下水與地面水資源，應(yīng)全面規(guī)劃，統(tǒng)籌安排。總的原則應(yīng)是充分利用地面水、合理開發(fā)地下水，應(yīng)根據(jù)地區(qū)地面水和地下水資源的分布情況，因地制宜，統(tǒng)籌安排。在山前河流沖積扇地區(qū)，地面水比較豐富，地下水補(bǔ)給來源充沛，埋藏淺，開采容易，一般應(yīng)以開發(fā)、利用地下水為主，地面水為輔;而在沖積扇間地帶，水文地質(zhì)條件相對較差，應(yīng)以利用地面水為主，地下水為輔;在遠(yuǎn)離地下水補(bǔ)給區(qū)的河流沖積平原，淺層地下水的補(bǔ)給以降雨為主，單純依靠地下水是不能滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需要，因此必須地面水與地下水結(jié)合使用。

3)地下水的開發(fā)利用，必須堅(jiān)持淺、中、深結(jié)合，合理布局，分層取水。淺層地下水開采容易，水井建設(shè)費(fèi)用較低，且消耗之后回補(bǔ)快。為此，在淺層淡水含水層較厚、補(bǔ)給充足，水井出水量較大的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)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(jīng)開采，就會(huì)出現(xiàn)地下水位的下降，為此，在規(guī)劃時(shí)應(yīng)根據(jù)各含水層的補(bǔ)給能力，確定各層水井?dāng)?shù)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(fā)利用，必須與旱澇堿的治理統(tǒng)一規(guī)劃，兼顧興利與防害。地下水的開發(fā)為灌溉提供了水源，同時(shí)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(bǔ)措施要同時(shí)考慮，做到有采有補(bǔ)、采補(bǔ)結(jié)合，以維持在開發(fā)區(qū)內(nèi)地下水量的均衡。

井灌規(guī)劃的主要內(nèi)容包括:地下水資源評價(jià)、機(jī)井規(guī)劃、井灌配套和地下水利用等。包括3個(gè)方面:①制定灌溉區(qū)劃圖及井灌分區(qū)圖。灌溉區(qū)劃圖主要是劃分井灌區(qū)、渠灌區(qū)或井灌結(jié)合灌區(qū)等。井灌分區(qū)圖是根據(jù)水文地質(zhì)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(zhì)等基本資料劃分不同的水文地質(zhì)分區(qū)。②確定開發(fā)利用地下水的方式。如水井類型、結(jié)構(gòu)、適宜的水井深度、井距和井網(wǎng)布局，打井和提水工具等。③提出合理開發(fā)利用地下水的措施和建議。如近期和長遠(yuǎn)開采方案，合理的開采量，地下水的回補(bǔ)措施，機(jī)井的合理使用和管理，地下水動(dòng)態(tài)的觀測等。

2 地下水資源評價(jià)

地下水資源評價(jià)的主要任務(wù)是，確定地區(qū)可以開采利用的地下水資源(地區(qū)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(dá)到的水位降深等。

2.1 地下水資源的概念和性質(zhì)

地下水資源可分為天然資源和可開采資源兩種，現(xiàn)將其概念和性質(zhì)介紹如下:

2.1.1 天然資源

指天然條件下，在一定時(shí)間內(nèi)含水層中地下水的貯存量和補(bǔ)給量而言。這個(gè)數(shù)量的大小與地下水的補(bǔ)給、消耗、含水層的厚度、結(jié)構(gòu)和導(dǎo)水性強(qiáng)弱等因素有關(guān)。在地質(zhì)條件相對穩(wěn)定的情況下，其中補(bǔ)給因素往往起決定作用。如在雨季或豐水年份，補(bǔ)給大于消耗，含水層中有地下水量增多;旱季或枯水年份，補(bǔ)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(jì)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(jì)算出來的地下水貯存量往往數(shù)值很大，但在實(shí)際情況下，由于受開采技術(shù)條件的限制和從經(jīng)濟(jì)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(jià)其實(shí)用價(jià)值不大。

2)調(diào)節(jié)量。是指某一計(jì)算區(qū)內(nèi)最高地下水位與最低地下水位之間的含水層貯存的變動(dòng)水量。最高和最低地下水位，一般指年內(nèi)或多年平均值。計(jì)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(diào)節(jié)量主要是以大氣降水和地表水入滲補(bǔ)給為主，隨著降水量變化，地下水位也有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，調(diào)節(jié)量被利用消耗后，一般能在補(bǔ)給期內(nèi)得到恢復(fù)。

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(jì)算公式為:

式中:Q為單位時(shí)間內(nèi)通過斷面的地下水量，m3/d;K為滲透系數(shù)，m/d;I為地下水水力坡度;W為地下水過水?dāng)嗝婷娣e，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(shù)條件下，在一定時(shí)間內(nèi)既有補(bǔ)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(yīng)是技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，并不致引起開采區(qū)水文地質(zhì)條件的惡化，不影響開采設(shè)備正常工作，而且又能在一定時(shí)期內(nèi)基本保持地下水均衡的開采量。因此，研究地區(qū)的地下水可開采資源并對其作出正確的評價(jià)，對制定井灌規(guī)劃具有重要的現(xiàn)實(shí)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(chǔ)，但在評價(jià)可開采資源時(shí)不能以此作為唯一的依據(jù)。因?yàn)橛绊懣砷_采資源的因素很多，除天然資源條件外，還有各種補(bǔ)給(如降水、河渠滲漏、灌溉水入滲以及開采區(qū)外地下水的側(cè)向補(bǔ)給等)和消耗因素(如蒸發(fā)和地下水出流等)而其中補(bǔ)給又是主要因素。因此，在評價(jià)可開采地下水資源時(shí)，首先應(yīng)對地區(qū)的各種補(bǔ)給量，消耗量和可以動(dòng)用的貯存量等進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行綜合分析。這樣，才能對可開采資源作出正確評價(jià)，為合理開發(fā)地下水提供可靠依據(jù)。當(dāng)?shù)叵滤裆畛^3 m時(shí)，蒸發(fā)消耗可忽略不計(jì)，地下水位的升降主要取決于降雨補(bǔ)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(bǔ)給量估算可開采量，其計(jì)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(jì)算面積，km2;A為降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)。不同水文年降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)見表1。

表1 不同水文年降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)(以降雨%計(jì))

2)利用調(diào)節(jié)量估算可開采量，計(jì)算公式:

式中:F為計(jì)算面積，km2，指接受大氣降水的計(jì)算區(qū)全部面積;△h為地下水變化幅度，m，計(jì)算多年平均開采量時(shí)，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(shù)。

各種土質(zhì)(巖層)的給水系數(shù)表見表2。

表2 各種土質(zhì)(巖層)的給水系數(shù)表

3 機(jī)井規(guī)劃

機(jī)井規(guī)劃是井灌規(guī)劃的主要組成部分，其主要內(nèi)容包括:機(jī)井深度、機(jī)井間距、井位選定等。

3.1 機(jī)井深度的確定

機(jī)井的深度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件和設(shè)計(jì)單井出水量來確定。確定機(jī)井深度的具體方法為:①收集分析設(shè)計(jì)地區(qū)水文地質(zhì)資料，如含水層的埋藏深度，含水層的巖性、厚度、層次結(jié)構(gòu)、出水率、咸淡分水層和水質(zhì)條件等。②根據(jù)當(dāng)?shù)卮蚓?jīng)驗(yàn)和抽水試驗(yàn)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(jì)算單井出水量:具備上述資料，即可計(jì)算單井出水量。⑤確定機(jī)井深度。根據(jù)設(shè)計(jì)的單井出水量，就可計(jì)算出需要取用的砂層厚度，結(jié)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(jī)井的深度。

3.2 機(jī)井間距的確定

機(jī)井間距是機(jī)井合理布局的主要環(huán)節(jié)。機(jī)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(bǔ)給條件等因素外，還與灌水定額、輪灌天數(shù)、每天澆地時(shí)間等因素有關(guān)。因此要合理確定機(jī)井間距，是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。下面介紹一種簡化方法，供確定機(jī)井間距時(shí)參考。

在大面積水文地質(zhì)條件差異不大，地下水補(bǔ)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(shí)間時(shí)可以達(dá)到相對穩(wěn)定的情況下(此時(shí)開采量與補(bǔ)給量基本平衡)，機(jī)井間距主要決定于井的出水量和所能澆灌的面積。首先計(jì)算單井灌溉面積，其計(jì)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(shí)的單井出水量，m3/h;n為井灌渠系水利用系數(shù);t為每天灌水時(shí)間，h;T為整個(gè)灌溉面積灌一次水所需時(shí)間，d;m為灌水定額，m3/hm2。

如果按正方形網(wǎng)狀布井，則機(jī)井間距D應(yīng)為:

4 井位的選定

井位的選定，必須根據(jù)已確定的機(jī)井間距，結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w條件，現(xiàn)場查勘，逐步落實(shí)，在具體選定井位時(shí)，應(yīng)注意下面5點(diǎn):

1)井位的布置要服從農(nóng)田基本建設(shè)總體規(guī)劃，一般井位應(yīng)靠近溝、渠、路、林布置，設(shè)在田邊地角上，以有利機(jī)耕，便于管理，少占田耕地。

2)井位布置要與架設(shè)輸電線路的規(guī)劃相結(jié)合，使低壓線路順道路架設(shè)，以利線路檢查維修。變壓器的位置要設(shè)在電力負(fù)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(jī)。

3)為了方便輸水，一般應(yīng)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(yīng)打破行政界線，本著團(tuán)結(jié)精神，合理布局。

5 田間工程配套

要使機(jī)井充分發(fā)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(qū)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(qū)的固定渠道應(yīng)做好襯砌防滲工作，或采用地下暗管系統(tǒng)。

總之，搞好現(xiàn)有機(jī)井配套，挖掘機(jī)井潛力，努力提高單井效益，是當(dāng)前井灌區(qū)農(nóng)田基本建設(shè)中的一個(gè)重要問題。

［1］東北農(nóng)學(xué)院農(nóng)田水利系農(nóng)田基本建設(shè)研究室.農(nóng)田基本建設(shè)規(guī)劃［J］.水利科技，1978(04):8-11.

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1007-7596(2011)04-0152-02

2011-04-08

劉岸浩(1971-)，男，黑龍江海倫人，工程師。