鄄城县灌溉机电井设计探讨

王卫红，林森

（1.鄄城县水务局旧城引黄灌区管理处，山东鄄城 274600；2.鄄城县农村自来水服务中心，山东鄄城 274600）

鄄城县灌溉机电井设计探讨

王卫红1，林森2

（1.鄄城县水务局旧城引黄灌区管理处，山东鄄城 274600；2.鄄城县农村自来水服务中心，山东鄄城 274600）

分析了鄄城县可利用水源及灌溉机电井现状，结合县区域条件设计，介绍了符合鄄城县地质条件的灌溉机井施工方案。

鄄城县；机电井；水源工程；设计

鄄城县位于山东省西南部，总面积1 032 km2，属半干旱、半湿润气候带，春天干燥多风，降雨偏少，年际、年内降雨量变化大，而蒸发量又大大超过降雨量，加之本地沙质土壤较多，因而容易发生干旱，严重威胁着农业生产和人民生活。新中国成立以后，国家投资新建了一大批水利工程项目，使得这一情况有所缓解。

1 鄄城县可利用水源现状

1.1 地表水

根据鄄城县的地理条件、水工程蓄水能力和地表水资源特点，可以拦蓄利用的地表径流量，只能靠坑塘自然拦蓄。据统计，全县有大小坑塘1 235处，面积333.33余公顷，多年平均蓄水量为606.9万m3。坑塘蓄水多在汛期及引水灌溉期，调度较为困难，地表水资源可利用量较少，为364.1万m3，只占地表径流量的3.6%。

1.2 黄河水

黄河水资源是鄄城县目前重要的客水资源，每年可从黄河中汲取大量的黄河水用以农田灌溉及其他农业生产。经统计，1996—2008年，引黄河水量平均每年为4 461万m3。但近年来，由于黄河来水量的减少，加之河务部门的限水，可引黄河水量仅为3 000万m3/a。其次是黄河调水调沙刷深河床，鄄城段河床平均刷深1.5 m左右，出现工程引水困难。

1.3 地下水

鄄城县地下水资源比较丰富，地下水平均埋深2.96 m，最大埋深3.91 m，最小埋深1.58 m，多年平均变幅1.13 m，呈西南高东北低，地下水流向与河流方向基本一致。区内地下水属中性水，酸碱度平均为7.3，总硬度平均为33°，水质适宜生活饮用和农业灌溉。所以按照“以河补源、以井保丰”的要求，应尽可能扩大井灌区面积,这是鄄城解决黄河水可用不可靠的快捷对策之一。由于引黄河水限量，在干旱季节地表水缺乏，全县灌溉抗旱用水以井灌为主。

2 灌溉机电井现状及存在的问题

2.1 机电井现状

鄄城县目前有机井4 838眼，装机32 688 kW，分布全县17个乡镇，总耕地面积6.53万hm2，约13.47 hm2地一眼机电井。从新中国成立至今，鄄城县一直比较重视机电井工程建设，但由于技术、质量、管理等方面的原因，1990年以前所打机井大部分已经报废，现有能够使用的机井建设时间多为1991年以后所建。现有机井4 838眼机井，承担着全县17个乡镇6.53万hm2耕地的灌溉任务，每眼井出水量20～30 m3/h。

2.2 机电井工程存在的问题

目前，鄄城县约平均每13.47 hm2地一眼机井，机井数量较少，群众浇地距离较远，增加了水泵扬程和输水管道投资，因此进行机电工程建设可以减少农民不必要的负担。鄄城县机电井工程存在许多问题，部分设施未配套，管理设施陈旧，管理手段落后，造成农业用水利用率低，作物产量低，经济效益差。通过机电井项目的实施，可以调整农业种植结构，增加大棚蔬菜、经济作物和果树栽种面积，提高农民收入。

目前现有机井形式采用管井，井外径500～ 600 mm，内径400～500 mm，井深50～60 m左右，单井出水量为20～40 m3/h。井管由井壁管（实管）、滤水管（花管）和沉降管组成，井管采用混凝土管。为保证水井的质量，滤管除采用填砾、缠丝和包网等滤水措施之外，尚需回填砾石滤水层，其厚度一般为75～100 mm，滤料粒径为含水层粒径的8～10倍。

3 灌溉机电井设计

3.1设计原则

机井设计应根据机井规划、需水量、水质要求和水文地质条件进行。滤水结构应满足下列要求：1）有足够的强度；2）有足够的进水面积；3）有效防止涌砂；4）避免堵塞，防止腐蚀。

3.2 单井控制面积计算

据当地有关水利资料分析，灌区单井出水量在20～40 m3/h，单井控制面积可按下式计算：

式中：F0为单井控制灌溉面积，hm2；Q为单井出水量，取36.5 m3/h；t为灌溉期间每天灌溉时间，取15 h；T为每次轮灌的天数，取10 d；η为灌溉水利用系数，取0.8；η1为干扰抽水的水量消减系数，取0.2；m为每公顷每次综合平均灌水定额，m3，取564 m3/hm2。

经计算，F0=3.404～6.8 hm2

3.3 井距的计算

为方便管理，本灌区的机井一般靠路边布置，属于条形布置方式，机井间距可按下式计算：式中：l0为井拒，m；F0为单井控制面积，hm2。计算得，l0=184～260 m。

3.4 井数的确定

井数的确定可按下式计算：

式中：N为标准地块机井数量，眼；F1为井灌区标准地块的灌溉面积，hm2，本次规划每个标准田块的面积大多为20 hm2左右；F0为单井控制面积，hm2。

计算得，Nmax=5.9～2.9眼

3.5 机井设计

1）机井轴线垂直度。机井轴线垂直度必须满足《机井技术规范》SL256-2000中3.3.2的要求，机井轴线垂直度即井孔倾斜度，井孔应保证井管的安装，井管应保证抽水设备的正常工作。泵段以上：顶角倾斜安装潜水电泵时不超过2°；泵段以下：每米顶角倾斜不超过2°，方位角不能突变。

2）机井深度设计。根据需水量和拟开采含水层（组、段）的深埋、厚度、水质、富水性及其出水能力等因素。并参考灌区已成井井深，经综合分析机井设计深度采用60 m。

3）井孔和井管直径。井孔直径除应能下入井壁管和滤水管外，还应满足围填滤料的要求。根据灌区已成井的地质剖面图，拟采用粗砂过滤，厚度根据规范要求不小于100 m，井壁管外径采用500 m，因此井孔直径选用700 m。

参考灌区地下水位情况和已成井地质剖面图，机井顶部不滤水层或弱透水层采用混凝土管护壁，下部强透水层采用无砂混凝土，井孔直径为700 m，井管内径为400 m。外径为500 m。

4）井管设计。井壁管和滤水管根据井深、水质、技术和经济条件等，选用混凝土管、无砂混凝土井壁。为增加井管整体性，粘结后外部用4根竹片、镀锡铁丝捆扎，无砂混凝土管为防止土壤细颗粒进入井内，提高井的使用寿命，外包棕皮，然后填砾。

5）井管外部封闭设计。滤料顶部至井口段，采用黏土球或黏土块封闭3～5 m，剩余部分可用黏土填实。井口周围，用黏土夯实，厚度300 m。

4 结语

机电井建设能充分利用水资源，增加经济效益。进行机电井建设工程后，井灌区水利用系数由原来的0.7提高到0.8。机电井工程的实施，使得县内有限的水资源得到充分利用，提高了水的利用率，改善了灌溉条件，为建设“优质、高效、高产”的农业目标奠定基础。

（责任编辑 崔春梅）

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1009-6159（2014）-09-0033-02

2014-06-12

王卫红（1976—），女，工程师