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開封市農(nóng)用井技術(shù)淺議

2015-11-26 02:38:46韓建設(shè)開封市城區(qū)水利局
河南水利與南水北調(diào) 2015年23期
關(guān)鍵詞:泥球引黃灌區(qū)井管

□韓建設(shè)(開封市城區(qū)水利局)

1 自然條件

1.1 概況

開封市古稱東京汴梁,地處黃河下游,中原腹地,是中國八大古都之一,全市總面積6266 km2,總?cè)丝?53萬人,其中耕地面積36.34萬hm2,氣候溫和,自然地理條件優(yōu)越,交通便利,土地肥沃。水利工程設(shè)施分為灌溉和排水兩大體系,排水系統(tǒng)境內(nèi)有賈魯河、惠濟(jì)河、渦河,灌溉系統(tǒng)有趙口引黃灌區(qū)、三義寨引黃灌區(qū)、柳園口引黃灌區(qū)和黑崗口引黃灌區(qū)。

隨著近年來極端天氣狀況增多,降雨減少,旱情呈現(xiàn)持續(xù)發(fā)展趨勢,加上上游黃河水來水逐年減少,引黃灌區(qū)不能及時引水灌溉,就需要大力發(fā)展井灌,實行引黃灌溉為主、井灌為輔。

1.2 水文氣象

開封市屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候區(qū),全年無霜期213 d,日照時數(shù)平均2260 h,光熱資源充足。多年平均降雨量645 mm,降水量時空分配不均,且夏季降水比較集中,超過全年降水量的七成,且多以暴雨出現(xiàn),多年平均蒸發(fā)量1300 mm。農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、棉花和蔬菜為主,是全國小麥、花生、棉花的重要產(chǎn)區(qū)。

1.3 地下水

區(qū)內(nèi)地下水主要靠大氣降水和引黃河水灌溉入滲補(bǔ)給,埋深一般在7 m左右。淺含水層單井單位出水量一般為20~30 t/h·m。

1.4 工程地質(zhì)

開封市屬黃河下游沖積平原,地形平坦,地勢自西北向東南傾斜,地面坡降1/5000~1/7000,地面高程約在60.00~78.00 m之間。區(qū)內(nèi)成土母質(zhì)系第四紀(jì)黃河沖積物,沉積厚度達(dá)200 m以上,沉積物多呈砂粘相間的層狀排列,土質(zhì)自西向東由粗變細(xì),以壤土和沙質(zhì)為主,最大凍土層深度30 cm。

2 機(jī)井規(guī)劃設(shè)計

2.1 規(guī)劃設(shè)計

本著從實際出發(fā),因地制宜,考慮使用方便,少占耕地,合理安排新打機(jī)井,機(jī)井一般布置在路邊地頭,井點(diǎn)采用梅花形、方形布置。根據(jù)水文地質(zhì)條件,設(shè)計平均井深50 m。井結(jié)構(gòu)采用無砂混凝土管井,包括:井口、井壁管、濾水管、沉淀管,并配建井臺、井蓋,標(biāo)志牌。設(shè)計井管內(nèi)徑寬40 cm,外徑50 cm,井身上部5 m和下部4 m為混凝土管,中間為無砂混凝土管,厚度5 cm,骨料粒徑5~100 mm,濾水管要求極限抗壓強(qiáng)度≥15 MPa,滲透系數(shù)≥400 m/d,孔隙率≥15%。濾料填充厚度100 mm,濾料粒徑選用1~5 mm磨圓度好的硅質(zhì)礫石,填礫高度必須高出含水層頂端,其超高≥3 m。濾料頂部至井口段,用半干粘土球或粘土塊封閉。

2.2 單井控制灌溉面積的確定

計算公式如下:

式中:F—單井控制灌溉面積,hm2;Q—單井出水量,取32 m3/h;T—每次輪灌期天數(shù),8 d;t—每天灌水時數(shù),取12 h;η—灌溉水利用系數(shù),取0.85;η1—水量消減系數(shù),取0.10;m—作物一次灌水定額,42 m3/畝。

代入數(shù)據(jù),

甲洛洛和老婆本瑪雖然是沒褲子的遇見了賣布的,兩個湊巧組了個家,把家安在了里塔公村,可這藏族女人不簡單,她表面上總是對甲洛洛言聽計從,可暗地里還是考量著塔公洛洛的能耐,這在甲洛洛把工資交給她時,從她那有意無意地對甲洛洛的打量中感覺得出來。

=32×8×12×0.85×(1-0.10)÷42

=55.95畝=3.92 hm2

確定單井控制面積:F=50畝=3.50 hm2

2.3 機(jī)井間距確定

機(jī)井采用方形布置,間距計算公式如下:

式中:F—單井控制灌溉面積,畝;

L—機(jī)井間距,m。

計算結(jié)果L=182 m,結(jié)合田塊大小,確定機(jī)井間距200 m左右。

所以,根據(jù)城區(qū)的水文地質(zhì)情況,機(jī)井設(shè)計采用內(nèi)徑40 cm的無砂混凝土管,井深50 m,單井控制面積3.50 hm2。

3 機(jī)井施工技術(shù)

3.1 施工流程

機(jī)井施工工藝流程為:鉆孔→安裝井管→填礫→封閉→洗井→抽水試驗→成井。

3.2 鉆孔

開鉆前做好準(zhǔn)備工作:包括平整場地,放線定樁位,挖泥漿池、沉淀池或排漿池,接通水、電,安裝水泵,準(zhǔn)備必要數(shù)量的粘土,制配符合要求的護(hù)壁泥漿。

設(shè)備安裝完畢后:要檢查鉆孔中心、轉(zhuǎn)盤中心、開車,三者須在一條垂線上。

鉆井方法:采用三牙輪鉆頭開孔,鉆進(jìn)至孔底,再采用三翼鉆頭一次成孔。

鉆進(jìn)參數(shù):鉆壓20~40 kN,轉(zhuǎn)速37~84 r/min,泵量900~1200 l/min,泵壓≥2 MPa。

孔身質(zhì)量要求:孔徑達(dá)到設(shè)計要求,孔身無過大的超徑或縮徑,同徑鉆具通孔時應(yīng)暢通無阻,孔身圓整,不出現(xiàn)螺旋狀孔身??仔睗M足合同規(guī)定,孔深誤差<1‰。

3.3 安裝井管

下管采用一次提吊方法進(jìn)行,確保井管連接垂直(采用吊線法兩個方向吊線)。

沖孔器內(nèi)的反絲接頭應(yīng)焊接牢固、端正、與外管同軸度好。濾水管井段每隔20~25 m安裝一組扶正器,扶正器高度100 mm左右;適當(dāng)控制下管速度,注意觀察管內(nèi)管外液面;下管過程中應(yīng)精心操作、密切配合,嚴(yán)防工具和其他異物落入井內(nèi);管井必須坐至孔底不得懸空,坐至孔底壓力2 t左右。

沖孔換漿下鉆時鉆桿應(yīng)上緊,下鉆完畢,將沖孔托盤坐好,確保自孔底從管外返漿;開泵前應(yīng)全面檢修泥漿泵,確保一次開泵成功。開泵后先用原來的泥漿循環(huán)一周,待泵壓和泥漿循環(huán)正常之后邊加清水邊排漿,使泥漿逐漸變稀。注意加水和排漿都要跟上,不可拖延時間或間斷。換漿中途不得停泵,直至填礫結(jié)束,若因特殊原因非停泵不可時,及時關(guān)閉高壓管線外上的閥門。換漿終了應(yīng)達(dá)到如下要求:泥漿比重<1.04,粘度15~16 s,泥漿流態(tài)徹底轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?,自孔?nèi)有適量砂子沖出來。

3.4 填礫

填礫的填筑規(guī)格、礫料質(zhì)量、填礫方法均應(yīng)符合規(guī)范要求。濾料應(yīng)選取磨圓度的硅礫石。礫石須經(jīng)過嚴(yán)格篩分,其合格率必須>90%。礫石不得含雜質(zhì)過多。

填礫采用循環(huán)水填礫法:填礫前,先在井管內(nèi)下入回轉(zhuǎn)鉆桿,密封井管口,開泵送水,當(dāng)返出孔口的泥漿粘度為18 s左右時,即采用邊送水邊填礫的方法填入礫石,當(dāng)?shù)[石面超過濾水管后即出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象。

3.5 封閉

按照井的設(shè)計柱狀圖,將井管外封閉所需的粘土球及粘土的數(shù)量、計劃填入的深度計算準(zhǔn)確,并備有余量。粘土球準(zhǔn)備的數(shù)量應(yīng)比計算多25%~30%,粘土的準(zhǔn)備數(shù)量比計算多10%~15%。

止水泥球直徑<30 mm并保持半風(fēng)半干狀態(tài),泥球數(shù)量≥3 m3,止水高度10 m。投放泥球時應(yīng)控制投入速度,可安排兩人每次抓2~3個泥球輪流投入孔內(nèi)。禁止不符合要求的泥球入孔,禁止未經(jīng)半風(fēng)干還相互粘結(jié)的泥球入孔,禁止整車倒入或用鐵鍬推入孔內(nèi)。

3.6 洗井

在井管安裝完、填礫完畢后應(yīng)及時進(jìn)行洗井并補(bǔ)填濾料,采用空壓機(jī)與活塞洗井法,洗至水清砂凈。洗井方法和工具,可按井的結(jié)構(gòu)、管材、鉆井工藝及含水層特征選擇,應(yīng)盡量采用不同的洗井工具交錯使用或聯(lián)合使用。

洗井過程中應(yīng)及時觀測出水量和含砂量,當(dāng)出水量達(dá)到設(shè)計要求或連續(xù)兩次單位出水量之差<10%且出水含砂量l/200000(體積比)時,方可結(jié)束洗井。洗井完畢后,井底沉淀物厚度應(yīng)小于井深的5/1000。

3.7 抽水試驗

洗井完畢后,進(jìn)行試驗抽水,水泵出水后30 min采取水樣。用容積法測定的含砂量:中、細(xì)砂含水層≤1/20000;粗砂、礫石、卵石含水層≤1/50000。

試驗抽水時,水位穩(wěn)定延續(xù)時間≥8 h,準(zhǔn)確地測出靜水位、動水位、降深、出水量,試驗抽水應(yīng)達(dá)到設(shè)計出水量。

3.8 成井

上述工序完成以后,按照要求安裝井臺、井蓋。井臺一般采用六邊形或方形,厚度30~50 cm,六邊形井臺每邊長約58 cm,直徑100 cm;方形為80×80 cm。井臺采用鋼筋混凝土預(yù)制或現(xiàn)澆,井蓋直徑50 cm。

4 結(jié)語

合理的布設(shè)農(nóng)用井,是引黃灌區(qū)的有益補(bǔ)充,可以在黃河水不能及時灌溉的情況下及時澆灌,保證農(nóng)作物需水要求,保證農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收。

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