摘 要：通过对我国井灌建设基本概况和存在问题的调研和分析，提出了我国井灌建设在建设重点、地下水资源开发、技术研究、提高用水效益等方面的发展趋势。
1.我国井灌建设的基本概况
1.1建成数量宏大的机井和灌溉面积，主要分布在北方地区
我国的井灌区主要分布在北方的东北平原，华北平原等平原地区，内蒙草原区，西北黄土高原区，江淮山丘旱洪区以及西北内陆区。井灌区的地形地貌一般以平原和盆地为主，地形比较平坦，土层深厚。除此以外，也有少数分布在丘陵山地。我国的井灌区绝大部分位于年降水量1000mm线以北的地区，即常年灌溉地带和不稳定灌溉地带。这些地区因降水时空分布不均，且与作物生长不同步，夏季多雨，春季干旱，地表水源在灌溉季节往往供给不足，因此发展井灌就成为该地区的重要灌溉手段。南方地区虽然地表水资源比较丰沛，但为解决了部分地表水工程灌溉不足或灌溉死角的农田供水问题，增加灌溉面积，打井开发地下水资源，则是解决这些地区灌溉问题的有效途径，因此，根据南方各地的特点，也发展了少量的井灌面积。我国地下水年开采量约1000亿m3，用于农田灌溉的约占54%左右。据统计，到2003年底，我国机井数达470.94万眼，井灌面积为1651.26万hm ，占全国有效灌溉面积的29.5％。其中纯井灌区约占井灌总面积的4/5；配套机井占总井数的89.7% ；深井约占总井数的8.5% 。
1.2对保障我国粮食安全和食物供给起到了重要的作用
我国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我国经济作物及高附加值作物的主要生产基地，是我国主要的粮、棉、油和经济作物的主要产区。井灌区对我国粮食的贡献超过全国总量的1/4，经济作物和蔬菜超过总量的50%。我国北方地区的北京、天津、河北、山西、内蒙、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、安徽、山东、河南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等17个省（区、市），2000年井灌面积达到1494.9万hm2，占其有效灌溉面积的41.7%。华北地区的北京、天津、河北、河南、山东5省市的井灌面积占其有效灌溉面积的高达64.58%。由于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，与此同时，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重要的调控作用。因而提高这些地区农田抗旱能力，改善了生态环境，促进优质、高产、高效农业的发展，以及推动了井灌区广大民脱贫致富。
1.3己形成了一整套行之有效的井灌技术体系
我国在长期井灌建设发展井灌面积的过程中，己形成了一整套行之有效的井灌技术体系。井灌技术体系包括井灌区规划（机井布局及水资源优化配置）、机井设计、机井施工（成井技术）、机井配套（提水技术）、灌溉技术以及井灌管理技术。其中成井技术、提水技术和灌溉技术是井灌技术的核心内容。
为合理开发利用地下水，一般采取的技术措施有：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地区，集取集中开采，补给来源有限的地区，采取分散开采；在长期超采引起地下水位持续下降的地区，采取回补措施或限量开采，对己造成不良后果的地区，停止开采，滨海平原地区，注意防止海水入侵。成井技术各地大同小异。一般工序为机具安装—钻孔—下管—填滤料—洗井—安装提水机泵。目前打井都是利用机械来开凿，常用的钻机一般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。一般在平原松散层区主要采用反循环钻进成井；在基岩井区采用正循环钻进成井；而在浅井区，多砂卵石，采用冲击钻进成井。常用的井壁管一般有钢制井壁管、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。对于井深在100m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100～200m的中深井，井壁管材料以混凝土管、钢管为主；对于井深超过200m的深井，井壁管材料主要是钢管、铸铁管。目前我国机井的提水动力机主要是电动和柴油机，常用水泵有潜水电泵、离心泵和长轴深井泵，目前大多采用潜水电泵。当前各地常采用的田间节水灌溉技术有适用于旱作物的小畦灌、管灌、喷灌、微灌和覆膜灌，适用于水稻的格田灌等。在井灌管理方面，对于分散管理的井灌区己广泛采用单点的IC卡机井控制器，采用预付水费、持卡供水的方式。对于集中控制管理的井灌区，部分条件较好的灌区己开始采用由中央控制室直接控制，并对当前用水户进行远程识别。
2.井灌建设存在的主要问题
2.1缺乏科学的地下水开发利用总体规划，地下水超采严重
一些地区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。据初步估算，20世纪80年代以来，黄淮海流域地下水累计超采量超过900亿m3，近年来每年超采量约为70亿m3，致使部分地区出现地面沉降、海水倒灌等生态环境问题；地下水的超量开采还造成井灌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，给当地农业生产和人民生活造成了极大影响。不仅如此，长期超采地下水，已使一些地区浅层地下水水位降到含水层底板，导致含水层疏干。
2.2机井老化及报废情况严重，机井技术比较落后
进入20世纪90年代以来，我国井灌区机井老化报废情况越来越严重，其主要原因是，目前近40%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。据对我国20 个省、自治区、直辖市的调查，从2000年到2001年，井灌区每年更新的机井、修复的机井和报废的机井大约占到当年机井保有量的2.32%、3.35%和3.12%。在井的类型结构设计和成井技术方面的研究大多沿用比较传统的一些技术与方法，无论在打井效率、成井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打井技术。而在受损机井的修复技术方面，目前更是薄弱环节，至今尚未形成一整套成熟的技术。
2.3工程配套率偏低，管理不配套，灌溉水浪费较大
目前，我国大部分井灌区输水和田间灌水技术还比较落后，田间灌溉大部分地区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与井灌区严峻的水资源形势不相适应。据调查，华北井灌区节水灌溉工程面积只占其有效灌溉面积的55%，黄淮海地区井灌节水工程面积仅占该区有效灌溉面积的48%左右，灌溉水的利用率还很低。我国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。
2.5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，井灌区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；在华北地区，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.我国井灌建设发展的趋势
3.1在维持现有井灌规模的基础上，在重点地区适当发展井灌面积
（1）东北的黑、吉地区：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，如黑龙江的西北部和吉林的西部地区。发展节水灌溉重点是，以水稻区推广渠道防渗、管道输水和节水灌溉制度，旱作区推广喷灌等先进节水灌溉技术为主，同时在部分地区发展当地行之有效的“坐水种”抗旱补水灌溉、调整种植结构等农艺节水措施。
（2）黄淮海的冀、鲁、豫地区：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是全面推广管道输水灌溉、喷灌、微灌和小畦灌，地下水超采区应采取调整农业种植结构等综合措施减少地下水开采，加强地表水、地下水联合调度，发展井渠双灌，高效利用及劣质水利用。
（3）西北的新疆地区：以修复更新原有机井和新打机井发展节水灌溉工程面积并重，新发展井灌面积可安排在地下水开发潜力大地区，如北疆的额尔齐斯河流域、伊犁河流域，南疆等地区。发展节水灌溉的重点是大力发展经济作物的微灌和粮食作物的渠道防渗、管道输水灌溉和喷灌。
（4）南方鄂、闽、粤、川地区：以更新和修复设备老化，机井淤塞，效益衰减的机井为主，适当打新井。加强对地下水开发利用的规划和指导工作，把地下水源作为农业灌溉的一个重要补充水源，并加以合理利用，抓好机电井建设规划和设计，出台有关政策，指导机电井灌区建设。
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。目前相当多的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。据统计，全国共有地下水超 采区164片，面积最小的仅有几十平方公里，最大的己近1万km2，全国地下水超采区总面积达181291 km2。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、抗蚀性和地质结构的实用性以及施工技术；此外，还要加强对土工织物用于新型滤水材料的研究。
（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，我国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，针对我国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）模清机井受损的原因：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机井遗物打捞机械以及简易工具。
（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
我国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。
