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井渠结合的灌溉工程结构,其特点为在农田灌溉和排水上用渠也用井,二者结合,相辅相成。用渠引地表水灌溉和排除地表径流防涝;用井抽取地下水灌溉、控制地下水位,防治渍涝和盐碱灾害,排除部分矿化度高的地下水,保持灌区盐分平衡。
采取井渠结合灌溉工程形式的必要性概述如下:
1.提高灌区水资源利用率。开采地下水灌溉,第一可以把引地表水灌溉渠道和田间渗漏水量重复利用,提高灌溉水的利用率;第二,井灌降低地下水位,可增加降雨的入渗量,减少径流流失,提高降雨的利用率;第三,井灌降低地下水位,减少潜水蒸发,提高水资源的利用效率。所以,开展井灌是节水灌溉不可替代的技术措施。
2.提高灌溉用水保证率。北方地区降水量年际变率大,地表径流年际变率更大。采取井渠结合的灌溉方式,利用地下水的巨大储量,干旱年多取地下水补地表水之不足;丰水年多用地表水、且回灌地下水;二者结合,使灌溉保证率提高。
3.防治灌区渍涝和盐碱化。北方河流冲积平原,土壤和地下水含可溶盐分较多,引地表水灌溉,抬高地下水位,容易引起土壤盐渍化和加重渍涝灾害。而河流冲积平原的土壤多粉砂,挖沟排水,控制地下水位,由于沟坡坍塌,难以达到设计效果。打井开采地下水灌溉和采取竖井排水降低地下水位则容易办到。故井渠结合是控制地下水位,防治灌区渍涝和盐碱灾害的可靠措施。
4.提高作物产量。大型灌区实行轮灌,灌水周期长,难以满足作物适时灌溉的要求;而井灌则机动灵活,可以适时灌溉,保证作物丰产用水。
5.抽咸换淡、改造利用浅层地下咸水。地下水矿化度高是灌区次生盐渍化的根源,又是地下水开发利用的障碍。采取竖井排水,抽排高矿化度的地下水,利用雨水和引入低矿化度的地表水,入渗补给地下水,可逐渐使一定深度内的浅层地下水淡化,变为可利用的水源。这种措施称为“抽咸换淡”。抽咸换淡是保持灌区盐分平衡和改善灌区生态环境的基本措施。
以竖井排水保持灌溉区水盐平衡。从区外引水灌溉,必然带进相当数量的盐分。为保持灌区盐分平衡和逐渐减少灌区内可溶盐分数量,改善生态环境,须通过排水排出一定数量的盐分。地球上可溶盐分的运动都是以水流为载体,从高处向低处、从上游向下游运移。在运移过程中,因水分蒸发浓度逐渐增加,溶解度低的成分逐步从地下水中沉淀析出,溶解度高的成分逐渐占优势。在地势低洼、排水不畅的地方,地下水浓度达到最高,溶解度高、为害作用相对较强的盐分也积累最多。基于此项规律,可以把一个水文地质单元的地下水看作统一的流场,在下游径流滞缓区进行竖井排水,加速地下水的运动。这样可以通过排除数量较少的高矿化度地下水,取得灌区盐分平衡或负平衡的效果。竖井排水只要抽出的咸水在输水渠中不结冰阻塞,则全年都可进行,不受时间限制;因此竖井排水流量模数小,输水沟可做成防渗渠或输水管道,以代替分布在全灌区深而密的明沟和g音管排水系统。
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