□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(guó)八大古都之一，全市總面積6266 km2，總?cè)丝?53萬(wàn)人，其中耕地面積36.34萬(wàn)hm2，氣候溫和，自然地理?xiàng)l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(shì)，加上上游黃河水來水逐年減少，引黃灌區(qū)不能及時(shí)引水灌溉，就需要大力發(fā)展井灌，實(shí)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(rùn)大陸季風(fēng)氣候區(qū)，全年無(wú)霜期213 d，日照時(shí)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(shí)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(guó)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(shì)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(jì)

2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

本著從實(shí)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(jì)平均井深50 m。井結(jié)構(gòu)采用無(wú)砂混凝土管井，包括：井口、井壁管、濾水管、沉淀管，并配建井臺(tái)、井蓋，標(biāo)志牌。設(shè)計(jì)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(wú)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(jì)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(shí)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(gè)湊巧組了個(gè)家，把家安在了里塔公村，可這藏族女人不簡(jiǎn)單，她表面上總是對(duì)甲洛洛言聽計(jì)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(shí)，從她那有意無(wú)意地對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)采用內(nèi)徑40 cm的無(wú)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(yàn)→成井。

3.2 鉆孔

開鉆前做好準(zhǔn)備工作:包括平整場(chǎng)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(jì)要求，孔身無(wú)過大的超徑或縮徑，同徑鉆具通孔時(shí)應(yīng)暢通無(wú)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)，及時(shí)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(shí)，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(jì)柱狀圖，將井管外封閉所需的粘土球及粘土的數(shù)量、計(jì)劃填入的深度計(jì)算準(zhǔn)確，并備有余量。粘土球準(zhǔn)備的數(shù)量應(yīng)比計(jì)算多25%～30%，粘土的準(zhǔn)備數(shù)量比計(jì)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(shí)應(yīng)控制投入速度，可安排兩人每次抓2～3個(gè)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(shí)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(cuò)使用或聯(lián)合使用。

洗井過程中應(yīng)及時(shí)觀測(cè)出水量和含砂量，當(dāng)出水量達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)，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(yàn)

洗井完畢后，進(jìn)行試驗(yàn)抽水，水泵出水后30 min采取水樣。用容積法測(cè)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(yàn)抽水時(shí)，水位穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間≥8 h，準(zhǔn)確地測(cè)出靜水位、動(dòng)水位、降深、出水量，試驗(yàn)抽水應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)出水量。

3.8 成井

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

4 結(jié)語(yǔ)

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(shí)灌溉的情況下及時(shí)澆灌，保證農(nóng)作物需水要求，保證農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收。