兴平市井灌建设现状与发展趋势探讨

鲁塞琴

(陕西省兴平市水利局地下水工作队，陕西兴平713100)

兴平市井灌建设现状与发展趋势探讨

鲁塞琴

(陕西省兴平市水利局地下水工作队，陕西兴平713100)

兴平市已建成数量庞大的机井和灌溉面积，对促进工农业生产发展经济起到了重要作用。存在的主要问题:缺乏开发利用总体规划，部分地下水超采严重，机井老化报废严重，技术落后，工程配套率低，管理不配套，灌溉水浪费大，更新改造资金投入不足。发展趋势:维持现状适度发展，限量开采，开展新技术工艺、修复改造研究与应用，提高灌溉水利用率。

井灌建设;现状;存在问题;发展趋势

1 兴平市井灌建设的基本概况

1.1 建成数量庞大的机井和灌溉面积

兴平市的井灌区主要分布在渭河阶地地区，渭北台塬自90年代开始渠井双灌面积逐步增大。地形比较平坦，土层深厚。降水时空分布不均，且与作物生长不同步，夏季多雨，春冬季干旱，地表水源在灌溉季节往往供给不足，发展井灌成为重要灌溉手段。兴平市地下水多年平均年可采资源约16 840万 m3/a，实际年平均采地下水资源量16 680万 m3/a，用于农田灌溉的地下水资源量为12 268万 m3/a，占总开采量的73%左右。到2004年底，兴平市机井总数4 386眼，用于农田灌溉的机井为4 260眼，井灌面积为37.68万亩 ，占全市灌溉面积52万亩的72%。纯井灌区25万亩，占井灌总面积的70%;渠井双灌面积12万亩，占井灌总面积的30%，150 m以上的深井占总机井数的9.8% 。

1.2 对促进工农业生产发展经济起到了重要作用

兴平市的井灌区由于水源比较稳定可靠，大多可以对农作物适时适量进行灌溉，并建成旱涝保收高产农田，目前许多井灌区成为兴平市经济作物及高附加值作物的主要生产基地，也是全省主要的粮、油和经济作物的主产区。井灌区对兴平市粮食的贡献超过全市粮食总量的60%，经济作物和蔬菜超过总量的45%。兴平市原下地区的田阜、阜寨、庄头、丰仪、西吴、东西城、汤坊、桑镇、马巍等9个乡镇，2004年井灌面积达到23万多亩，占全市总灌溉面积的45%。渭北台塬地区南市、南位、店张、马巍等的4个乡镇的井灌面积达到14万多亩，占全市灌溉面积的27%。井灌为农业提供了可靠的水源，在建立高产稳产农田、发展节水灌溉、推动农业结构调整等方面发挥了重要的作用，同时机井的灌排双重功能，也对降低地下水位、防止土壤次生盐碱化起到了调控作用。提高了农田抗旱增收能力，改善了生态环境，促进了优质、高产、高效农业的发展，推动了广大农民脱贫致富。境内有16家中省市驻兴大中型企业和市属企业开采地下用水，保证了工业生产和经济发展的需要和14万城镇居民的生产生活用水。

1.3 己形成了一整套行之有效的井灌技术体系

兴平市在发展井灌建设的过程中，形成了一整套行之有效的井灌技术体系。包括井灌区规划(布局及水资源配置)、机井设计、机井施工技术、配套技术、灌溉技术以及管理技术。为合理开发利用地下水，采取的技术措施有:渭河平原优先开采浅层水、严格控制开采深层水;在有良好含水层和补给来源充沛的渭河漫滩及一级阶地、店张洼地地区，集取集中开采，补给来源有限的北部台塬地区，采取分散开采;在长期超采引起地下水位持续下降的“兴化漏斗”的东西城地区，采取回补措施和限量开采。成井技术大同小异。一般工序为机具安装—钻孔—下管—填滤料—洗井—安装提水机泵。目前都是利用机械来开凿，常用钻机有回转式正循环钻机、回转式反循环钻机、冲击式钻机和冲抓式钻机等四种。在渭河平原松散层区主要采用反循环钻进成100 m左右的中深井;在北部台塬区采用正循环钻进成200 m左右的深井;而在浅井区，多砂卵石，采用冲击钻进成井。常用的井壁管有钢制井壁管、铸铁井壁管、钢筋混凝土井壁管、塑料井壁管、混凝土井壁管和无砂混凝土井管等。对于井深在100 m以内的浅井，井壁管材料采用混凝土管、塑料管的较多;对于井深在100～200 m的中深井，井壁管材料以混凝土管、钢筋混凝土井壁管、钢管为主;对于井深超过200 m的深井，井壁管材料主要是钢管、铸铁管。目前提水动力机主要是电动和柴油机，常用水泵有潜水电泵、离心泵，目前大多采用潜水电泵。采用的田间节水灌溉技术有适用于旱作物的小畦灌、喷灌、低压输水灌溉、U型衬砌渠道灌溉等。井灌管理方面，对于分散管理的井灌区广泛采用单点机井控制器，预付水费、先灌后付、水量计费、地亩计费、时间计费等多种方式。集中控制管理的井灌区，条件较好的己采用由中央控制室直接控制，低压管道输水并对用水户进行远程识别。

2 兴平市井灌建设存在的主要问题

2.1 缺乏科学的开发利用规划，部分区超采严重

为满足地方经济发展对水资源的需求，在未制定区域地下水开发利用总体规划的前提下，盲目超量开采地下水资源。20世纪80年代以来，位于城市规划区的“兴化漏斗”区，由于工农业大量、无续开采地下水资源，地下水累计超采量超过6 000多万 m3，近年来每年超采量约为100多万 m3，使该区出现了一些生态环境问题;超量开采还造成该区地下水位逐年下降，水泵更新换代速度加快，灌溉成本提高，给农业生产和人民生活造成了极大影响。

2.2 机井老化报废情况严重，机井技术比较落后

20世纪90年代以来，兴平市井灌区机井老化报废情况越来越严重，主要原因是，近60%的机井属于上世纪60～70年代初建成，由于农作物的比较效益低，农民自筹资金进行机井更新改造的能力较弱，而国家及地方各级政府对井灌区的投入也很少，导致机井大部分已超期服役，老化失修严重。据对兴平市的机井运行现状调查，从1995年到2004年，每年更新、修复和报废的机井大约占到当年机井保有量的4.5%、3.3%和3.1%。在井的类型结构设计和成井技术方面大多沿用比较传统的技术与方法，无论在效率、质量还是在提高机井寿命方面都比较落后，迫切需要采用现代技术，研究新的井型结构和技术。受损机井修复技术方面，更是薄弱环节，未形成成熟的技术。

2.3 工程配套率偏低，管理不配套，水浪费较大

目前，兴平市大部分井灌区输水和田间灌水技术还比较落后，田间灌溉大部分采用传统的地面灌水技术，灌溉水浪费现象比较严重，井灌区节水改造的发展速度慢与严峻的水资源形势不适应。据调查，渭河平原井灌区节水灌溉工程面积仅占其有效灌溉面积的55%，灌溉水的利用率还很低。兴平市的机井管理过去是以集体管理为主，但土地实行家庭联产承包责任制后，农村生产经营方式发生了重大变化，而机井管理体制和运行机制改革却严重滞后，机井管理存在“责、权、利”不明晰，“建、管、用”相脱节的现象;同时由于地表水、地下水水价核算以及收费方式不统一，不利于地表水与地下水资源的统一管理。另外，大部分机井没有计量设施，也是导致灌水粗放，水资源浪费的因素之一。

2.4 机井建设及更新改造资金投入严重不足

由于农业属于弱质产业，而农业初级产品的比较效益普遍偏低，因此，广大农民筹资打井和进行节水改造的能力较弱，使一些地下水资源相对丰富的地区，因资金缺乏而影响了井灌区的建设和发展，农田产量低而不稳，农民生产生活条件不能得到有效改善;由于井灌区节水改造资金不落实，不仅浪费了宝贵的地下水资源，农民的灌溉成本也逐年提高，导致灌区效益衰减，甚至有灌溉面积减少的趋势。

3 兴平市井灌建设发展的趋势

3.1 在维持现有井灌规模的基础上，对重点地区适当发展井灌面积

(1)渭河漫滩及一、二级阶地、店张洼地地区:井灌建设的重点是以修复更新原有机井和新打机井并重，新发展井灌面积可安排在地下水开发潜力大地区，如河漫滩及店张洼地地区。发展节水灌溉重点是，以推广小型U型渠道防渗、管道输水和节水灌溉制度，大棚高附加值经济作务区推广喷灌、微喷灌、滴灌、小涌灌等先进节水灌溉技术为主，同时在部分地区发展抗旱补水灌溉、调整种植结构等农艺节水措施。

(2)渭河三级阶地、北部台塬地区:以修复更新原有机井和对未达标的井灌工程进行节水改造为主。发展节水灌溉的重点应是全面推广管道输水灌溉、喷灌、微喷灌等先进的节水技术，结构的实用性以及施工技术。

3.2 根据地下水资源和水环境承载能力，限量开采地下水

随着国民经济的迅速发展，水资源的供需矛盾日益突出，各地都在大量开发利用地下水。目前井灌区多年平均地下水实际开采量超过了其多年平均地下水可开采量，并造成了地下水位多年持续下降的现象，出现了面积不等的地下水超采区。因此，要以井灌区水资源及水环境承载能力评价结果为依据，在井灌区供需水量平衡分析的基础上，分析不同类型灌区地下水资源的开发潜力，研究地下水可持续开采模式;通过机井合理布局方案的研究，从立体分层取水与平面布局两个方面对不同类型灌区更新井、修复井、新增井和削减井的空间布局进行调整，以适应农业发展需求、缓解农业用水供需矛盾、改善生态环境、促进农业现代化。根据需要和可能，以更新和修复机井为主，在地下水仍有开发潜力的地区，适当打新井，限量开采地下水，使机井数量保持良性平平衡，在维持原有的井灌面积基础上，适当发展新的井灌面积。为限量开采地下水而又不减少井灌面积，应对原有井灌区实施全面的节水改造，综合运用各种节水的工程措施、农艺技术措施与管理措施，进一步提高灌溉用水效率。

3.3 研究开发新型的井型结构、成井新工艺、配套技术与装备

(1)研究不同成井条件下适宜井型及其结构:包括滤水结构组成、过滤器水力特征参数及其效应，冲洗液—泥浆的特性的研究;不同水文地质条件下各种井型(管井、大口井、辐射井等)的适用性、过滤器和井管结构、滤料、外部封闭及成井工艺研究;新型滤水结构和增大水井出水量技术方法的研究;新型成井设备的研发。

(2)采用新材料和新技术，研制轻型耐用的价格低廉的新型井管:研究成井的新材料和施工新技术，包括土工织物井管过滤器、塑料井管——大口径双壁螺纹管和硬塑料管等，并将塑料作为井壁管的研究的重点，研究其强度，耐久性、抗蚀性。

(3)研究的新型成井工艺:对现有的回转式、冲击式和冲抓式钻机进行改进，增强其可靠性、降低能耗和提高工作效率;开发新型可靠的填砾和管外封闭工艺;研制高效的洗井方法、工具及化学药剂;研究多孔组合井的成井工艺、山区人畜饮水和灌溉工程的钻井施工技术。

(4)研究和开发机井配套新技术和新装备:机井配套包括泵机配套、输水工程和田间灌溉工程配套。需要研制新型节能高效的井泵和动力机，以进一步提高机井的装置效率;高效低成本的渠道防渗和输水管道新材料及施工新工艺;与机井配套的田间节水灌溉新技术和新装备。

(5)研制智能化管理新装备和应用技术:研制具有能完成机井启闭控制、电机安全保护、运行状况记录等功能的机井控制器;开发利用计算机、通过对地下水最低水位或单井允许开采总量等系统参数的设置，限制井群对地下水的开采，为实现对区域地下水资源的均衡控制，有效实行限量开采地下水限量的无线自动控制系统。

3.4 重视受损机井修复和改造技术的研究与应用

受损机井在灌区机井总数中约占10%，比重很大。由于这部分机井己配套有完整的灌溉系统，如能修复继续发挥作用，则会节约大量的新打机井和配套的投资。长期以来，兴平市有关受损机井的修复与改造技术的研究一直是薄弱的环节。因此，针对兴平市井灌区机井现状及存在的问题，开展受损机井修复和改造技术的研究与应用将成为一个热点。重点解决以下几方面的问题:

(1)摸清机井受损的原因:重点是查清机井损坏成因、受损程度、数量和位置，通过技术经济比较，提出井灌区机井更新与修复的技术方案，为机井调整和合理布局提供基础条件。

(2)受损程度诊断技术:由于受损机井的损环部位往往在水下，如何模清受损的位置和程度一直是修复技术中的难点，过去最好的方法是运用水下电视进行探查，但存在着操作性、可靠性和可视性较差等问题。因此，需要研制方便操作、工作可靠安全、价格适宜和清晰度高的水下电视摄像、显示和记录设备。

(3)机井清淤技术:机井淤积和井中遗物是影响机井出水效果最常见的现象，特别是深井的清淤和打捞难度很大。需要运用水文地质学、流体力学、气体力学等多学科理论，研究提出化学洗井、物理洗井、物理化学联合洗井以及爆破洗井清淤的新方法与设备;研制高效可靠、可操作性强的清淤机械和遗物打捞机械及简易工具。

(4)机井井管修补技术:针对机井井管常发生的破裂、错口、弯曲及孔洞等损坏情况，研究开发实用可靠的井管修补方法。其中塑料套管因其具有耐锈蚀的优点，因此，要重点研究提出可靠性高、价格低廉、施工容易的塑料套管补管技术，为机井修复提供技术支撑。

3.5 全面提高井灌区灌溉水的利用率和利用效率

兴平市的井灌区虽然是发展节水灌溉的重点，但目前己改造为节水灌溉工程的面积不足总面积的50%，而且往往是以工程节水措施为主，灌溉水的利用率比较低，其利用效率即单位耗水量的产出也不高，节水增产的潜力很大，因此，井灌建设必须走内涵发展之路，在更新和修复机井的灌区，田间要全部建成节水工程，通过工程节水、农艺节水及管理节水的有机结合，全面提高井灌区灌溉水的利用率和利用效率;在有地下水资源开发潜力的地区，可适度开发利用地下水资源，井灌发展以建设节水型井灌区为主;在地下水超采严重的地区，未来井灌区的发展应以提高灌溉水的利用效率，改善农田生态环境为主要目标，其发展重点是通过井灌建设，在减少地下水开采量的前提下，维持原有井灌面积，并应根据水土资源平衡情况，以供定需，在不降低农民总体收入水平的前提下，有计划地调整农业结构、种植结构和品种结构，适当减少高耗水作物的种植面积，扩大节水高效作物的种植面积，从而减少作物耗水量，提高灌溉水的利用效益和产出效益，减少地下水的开采量，以减缓或停止地下水位的下降，改善生态平环境。在井渠结合灌区，要通过对灌溉水的时空调控和优化配置，提高渠灌区的灌溉水保证率和利用效益，井灌区则应积极推广管道输水灌溉，同时改进田间地面灌溉技术，在经济作物区和有条件的粮食种植区适当发展喷灌和微灌等节水高效灌溉技术。

S274

B

1004－1184(2012)03－0119－03

2012－02－15

鲁塞琴(1976－)，女，延安安塞人，助理工程师，主要从事机井技术与地下水动态监测工作。