從水井中汲取地下水以澆灌作物的灌溉方式。是合理利用地下水、補充地面水不足的重要措施,大多應用於乾旱、半乾旱地區。地面水較多的渠灌區也可發展井灌,實行井灌與渠灌相結合。在低窪易澇易鹼地區,井灌可降低地下水位,以防治土壤鹽漬化、沼澤化。在中國北方,發展井灌能充分利用降雨和徑流,以減少水量損失,擴大水源。井灌系統渠系短、輸水時間短,輸水損失小,灌溉效益高,能適時適量給作物供水。地下水也是發展噴、滴、滲灌較好的水源,水質潔淨,不堵塞管道孔眼。但井灌需消耗較多的能量量和使用較多的機電設備。

  概況 在中國浙江省餘姚河姆渡遺址第二文化層有木結構水井,是已發現的最原始的水井,距今約5700餘年。春秋時期已用桔槔提取地下水灌溉園圃。在戰國遺址中也曾發現用於農田灌溉的水井,瓦圈水井就是當時打井技術進步的一個標志。唐代開始應用水車提取井水。明代徐光啟在《農政全書》的《旱田用水疏》中,根據不同的砌護材料將水井分為石井、磚井、葦井、竹井和木井等,並明確提出井以深、大為佳。20世紀50年代初期,研制成的解放式水車,在華北平原廣為普及,推動瞭井灌事業的發展。60年代大鍋錐的研制成功,為在砂類地層進行人工快速打井提供瞭工具。70年代,又根據轉盤鉆機沖洗原理發展而成為水沖鉆,提高瞭鉆進速度,減輕瞭勞動強度。深井灌區還廣泛采用各種鉆機如沖擊式鉆機、回轉式鉆機、轉盤回轉鉆機和立軸回轉鉆機等。現代化探測技術,如電測井、鉆孔照相及井下電視等在鉆孔中也已開始應用,以獲取重要的水文地質資料。輻射井成井工藝的研究和推廣,為在含水層水平導水差的黃土或其他類型地層的地區開采地下水創造瞭條件。

  井型選擇 井型按開采含水層的程度可分為完整井和非完整井兩大類。前者是井筒穿過取水的一個或幾個含水層的整個厚度,井底直接承托在不透水層上,水由井壁進入井筒;後者是井筒沒有穿透最下含水層的整個厚度,水可由井底、井壁進入井筒(圖1)。應根據水文地質條件、打井機械、提水機具等因素選擇井型。一般情況下多用完整井,以取得較多水量,其井底座落在隔水層上也較為穩定。但深層取水,或含水層厚度較大時,也可采用非完整井。

  水井按結構主要可分為下列幾種。

  筒井 又稱大口井。其直徑大於0.5米,一般0.7~2米。井壁可用磚石砌護或下混凝土管,取水部分采用濾水井壁,也可由井底進水。非完整井為防止泥沙入井,在井底須設置濾水層(圖2)。筒井結構簡單,檢修容易,能就地取材,適用於地下水埋深較淺的非承壓水或埋深不大、水頭不高的淺層承壓水。井深一般小於30米。

  管井 又稱機井。可用混凝土管、鑄鐵管、鋼管或塑料管等作為井壁管。取水部分須用濾水管;濾水管與井孔的環狀間隙中填充濾料,起濾水攔沙作用。非取水部分須用實管;在實管與井孔的環狀間隙中填充粘土球,起封閉作用,防止上下含水層的水串通或劣質水入井。下部3~8米為沉淀管,以沉淀流入井中的泥沙(圖3)。管井適用於承壓水或埋深較大的非承壓水。井徑一般小於500毫米。井深由幾十米到幾百米不等。

  輻射井 在大口井動水位以下,穿透井壁沿徑向四周含水層安裝水平集水管道──輻射管(圖4)。大口井的主要用途為安裝輻射管提供施工場地,並集存輻射管的來水,本身不要求透水。輻射管均勻分佈在井筒周圍,一般為3~8條,長度視水量和土質而定。在黃土類地區,輻射孔不易坍塌,可不安裝濾水管,隻鉆輻射孔即可。

  大骨料井 通過加大井管骨料粒徑(5~20毫米)與濾料粒徑(填充料粒徑大到5~25毫米),加大瞭孔隙,提高瞭滲透性,抽除大量粉細砂,使井的出水量大大增加(圖5)。大骨料井適用於含水層顆粒較細,透水性較差,但其上部具有較堅固的地層的地區。

  聯井 又稱群井。由兩個以上的筒井以虹吸管連接起來。聯井適用於利用淺層水而淺層水不豐富的地區。

  插管井 又稱對口抽井。井管與水系進水管密封連接而成。適用於淺層水較豐富,水質為淡水的地區。

  井灌工程建設 一般按下述步驟進行:①水文地質勘探。可采用物理勘探或鉆探,或兩相結合的方法,以查明水文地質條件,並進行地下水資源評價,提出相應的地下水開采利用方案。②規劃設計。根據擬定的地下水開采方案和農業生產要求進行井型結構設計、井群佈局以及田間工程的規劃設計。③鑿井。根據井型結構,選擇打井機械,制定鑿井工藝。具體施工步驟包括選定井位、鉆井孔、安裝井管和濾水結構、洗井、抽水試驗和水井驗收等。④井灌配套。要嚴格按照抽水試驗成果選配水泵和動力機械。成井後要蓋井房、修井臺和井池等附屬建築物。田間工程要達到渠系及其建築物配套齊全,土地平整,小畦灌溉。在有條件的地區,盡可能改明渠為暗渠。

  井灌管理 包括機泵和水井管理、用水管理以及田間工程管理。目的在於提高井灌效益,降低井灌成本,促進農業增產。其中最重要的環節是實行人員崗位責任制和逐井安裝量水設備,實行計量征收水費的制度(見灌排管理)。

  由於全球性的水資源日趨緊張,井灌在水資源開發利用中起著越來越重要的作用。但過量開采地下水,會導致地下水位下降,水質變壞,地面下沉,水源枯竭,泉水斷流,在濱海地區發生海水入侵等嚴重後果。因此,應加強地面水和地下水合理開發利用的研究,探索地面水與地下水相互轉化的規律及其與水文地質條件、氣候因素之間的內在聯系。同時還應對水井的濾水結構、打井工藝和提水機具配套系列進行系統研究,以求成井造價低,使用壽命長,出水量大,耗能少,逐步形成系統的水井建設新工藝。

  

參考書目

 西北農學院、華北水利水電學院編:《地下水利用》,水利出版社,北京,1981。