坎儿井

汇集地下潜流并自流引出地面供灌溉和人畜用水的水利工程。是干旱地区冲积扇地形上的一种古老的水利设施。其优点是不用提水工具,不耗费能源,并能减少蒸发损失和避免风沙侵袭。中国许多学者认为汉代在新疆一带可能已开始使用。世界上,坎儿井主要分布在中亚、中东、北非一带,尤以伊朗为最,其次是叙利亚、伊拉克阿富汗、巴基斯坦和苏联等。

构造

坎儿井一般顺地面坡度布置,包括竖井和暗渠两部分(见图)。竖井供开挖暗渠时定位、出土、通风及成井后检修用。竖井的间距,一般上游为60~100米;中游为30~60米;下游为10~30米。竖井横断面常为矩形,两边长约1.2×0.8米,也有呈圆形或方形的。暗渠是坎儿井的主体工程,首段是汇集及引取地下水源的部分,长约50~300米, 需在潜水位下面开挖;其余为输水部分,在潜水位以上开挖,长度视引水处潜水位的埋深、暗渠纵坡、地面坡降而不同,一般3~5公里,长的超过10公里。暗渠断面以开挖时不影响工人在里面操作为度。为节省开挖量,并在无衬砌的情况下使土层稳定而形成自然拱,可采用窄深式断面,其宽约0.5~0.8米,高约1.4~1.7米。暗渠顺地面坡降布置,同地下潜流流向一致,坡降为0.0015~ 0.005,比地下潜流的坡降平缓,因而暗渠水流经一定距离后,即可接近地面而把水引出。暗渠的出口称为龙口,其顶部土拱须保持2米以上的厚度,龙口以下为明渠和涝坝。

图 种类

根据含水层的岩性不同,通常分为两种:

(1)戈壁坎儿井。位于戈壁滩冲积扇沙砾石层地带,含水层好,出水量大,水质良好,且砾石层胶结性好,暗渠一般不易坍塌。但因暗渠引水处潜水位深,坎儿井较长。

(2)黄土坎儿井。位于冲积扇的中、下部,即山前平原的黄土地带,含水层较差,出水量较小,水质略含碱。由于潜水位较浅,坎儿井较短。

根据引水方式不同,坎儿井又可分为单头坎和多头坎两种。单头坎的引水部分只有一个头,所以出水量较小;多头坎有几个头,出水量较大。

施工

按以下步骤进行:

(1)根据耕地位置寻找水源地带,确定坎儿井的位置。如灌区距山地近,可从戈壁砾石地带挖坎取水;如灌区距山地远,可从山前平原地带挖坎取水。确定位置和走向后,再确定暗渠适宜的纵坡,以防冲刷。

(2)开挖暗渠。一般从下游开始,先挖明渠和龙口,再在每挖一竖井时,单向或双向挖暗渠,最后从上而下修正纵坡。

(3)挖竖井。挖出的土堆在竖井进口附近,形成环形土堆,以防止戈壁滩偶然出现的洪水漫入坎儿井内。井口处传统上用树梢、禾秆和土分层封盖,现开始采用预制混凝土板封盖,以防大风把沙土刮进暗渠,并避免冬天因暗渠冰冻而造成塌方。

(4)修建附属工程。自坎儿井龙口以下,接修一段长几十米至数百米的明渠,末端建有涝坝,即小水池,其面积约 0.5~1亩,水深约1米左右,以调节昼夜水量并提高水温。涝坝周围需绿化。

新疆坎儿井

历史上在天山南北坡和昆仑山北坡较干旱缺水的县均有坎儿井,现仍继续使用的主要有新疆东部天山南麓的哈密县和吐鲁番盆地的鄯善、吐鲁番和托克逊县,总流量约14米3/秒,可灌溉农田30万亩左右,平均每道坎儿井灌溉250~500亩。新疆坎儿井的暗渠全长超过5000公里,对农牧业生产发挥了很大作用。但尚存在问题,如布局零乱、局部地区密度过大、水流互相干扰,水量不能随农业生产的需要调节,暗渠经常塌方,施工劳动强度大,冬季不灌溉时浪费了水资源,且引起土壤次生盐碱化,以及暗渠渗漏量较大等。须进一步规划、调整,研究增加水量和非用水期的调蓄措施,减少水源浪费,扩大灌溉面积。同时还须进行必要的衬砌加固,改进挖掘技术,使之成为一种理想的地下引水灌溉设施。(见彩图)

坎儿井

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