坎兒井是在干旱地區(qū)的一種地下水利工程??矁壕闹饕ぷ髟硎侨藗儗⒋合募竟?jié)滲入地下的大量雨水、冰川及積雪融水通過利用山體的自然坡度,引出地表進(jìn)行灌溉,以滿足沙漠地區(qū)的生產(chǎn)生活用水需求。一個完整的坎兒井系統(tǒng)包括了豎井、暗渠(地下渠道)、明渠(地面渠道)和澇壩(小型蓄水池)四個主要組成部分。
視頻如下:
坎兒井的各部分的作用及缺點我們通過思維導(dǎo)圖來總結(jié)一下。
研究表明,坎兒井是新疆當(dāng)?shù)厝嗣裨谕陉帨稀⑻腿乳_發(fā)利用地下水和生產(chǎn)實踐中創(chuàng) 造出來的。吐魯番盆地的水源補(bǔ)給中 90%來自山區(qū)降水,10%為冰川積雪融水。流程較短的 河流出山口后,河水迅速下滲到巨厚的洪積扇中,40%的河流在到達(dá)盆地前就已斷流。圖 l 為坎兒井剖面示意圖。據(jù)此完成 1~2 題。
1.C 坎兒井是在開發(fā)利用地下水的實踐中創(chuàng)造出來的,干旱地區(qū)地表水缺乏,降水 大多轉(zhuǎn)換為地下水,所以修建暗渠的主要目的是獲取地下水。防止坍塌不是主要目的,對下 滲影響小。答案選 C。
2.B 暗渠,水溫較低,不利于農(nóng)作物的生長,在坎兒井的下游修建明渠,有利于接 受太陽光照射,提高水溫,促進(jìn)農(nóng)作物的生長。答案選 B。
坎兒井是一種結(jié)構(gòu)巧妙的特殊灌溉系統(tǒng),它有豎井、暗渠、明渠和澇壩四部分組成。春、夏季節(jié)天山大量積雪融水和雨水流出山谷,滲入地下,匯入地下暗渠,地下水流出地面后就成了明渠。人們在一定地點修建了具有蓄水和調(diào)節(jié)水量作用的蓄水池,即澇壩,再在下游設(shè)置溢水口、出水閘等設(shè)施。該地區(qū)灌溉用水的水溫較低,會降低水中的溶解氧含量,影響作物根系對土壤水分和營養(yǎng)元素的吸收。隨著吐魯番地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,坎兒井成衰減之勢,機(jī)井得以廣泛使用。下圖示意坎兒井結(jié)構(gòu)。
(1)地貌特征:多呈扇形分布,扇頂指向山口,扇面向平地延展;歲海拔降低,表面物質(zhì)粒徑越來越小。
成因:河流或冰雪融水?dāng)y帶礫石、泥沙在流出山口后,由于地勢平坦,流速減緩,泥沙在此堆積而成。
(2)暗渠水進(jìn)入明渠后,太陽照射可提高水溫,增加水中溶氧量,利于作物生長;澇壩蓄水,可以曬水提高水溫,便于統(tǒng)一調(diào)配農(nóng)田用水,保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水;疏導(dǎo)洪水,減輕主河道負(fù)擔(dān);在綠洲農(nóng)田附近設(shè)溢水口,使表層溫水進(jìn)田,有利于作物生長。
(3)暗渠水文低,引入農(nóng)田不利于農(nóng)作物生長;名曲夏季蒸發(fā)量大,水資源不能高效利用;澇壩可存水量較少,夏季需水量大,不能增加來水量。
(4)全球變暖,降水減少,蒸發(fā)加強(qiáng),高山冰雪融水補(bǔ)給減少;機(jī)井的使用及油田開發(fā)力度增大導(dǎo)致過度開采地下水,地下水位下降;水庫蓄水導(dǎo)致坎兒井地下水補(bǔ)給量減少;坎兒井附近油井開發(fā)導(dǎo)致坎兒井水源受到污染;坎兒井管理、維護(hù)不到位。
新疆的坎兒井是人工開挖可自流引水的古代水利工程(下圖a)。它由豎井、一定縱坡的暗渠(含集水段與輸水段)、地面輸水的明渠和儲水用的澇壩等部分組成(下圖b),單井總長約1~6千米,豎井總數(shù)40~200眼,首部豎井深一般25~50米。
近幾十年來,地下水超采導(dǎo)致區(qū)域地下水位下降,坎兒井水量衰減或干枯等現(xiàn)象威脅綠洲。
(1)地形:應(yīng)具有一定坡度且起伏較小,便于自流引水與減輕(豎井)開挖工程量;
地質(zhì):需土質(zhì)疏松、透水性好,便利人工開挖且利于地下水流通匯集。
(2)地下水補(bǔ)給,水源較穩(wěn)定;暗渠輸送,受大氣影響小,水溫相對較高,不結(jié)冰。
(3)位置關(guān)系:位于坎兒井下游末端(澇壩下游);優(yōu)勢:(靠近澇壩)水源充足;可自流引水;避免產(chǎn)業(yè)活動污染井水。
材料一 :新疆吐魯番盆地是我國極端干旱地區(qū)之一,年降水量只有16毫米,而蒸發(fā)量在3000毫米以上??矁壕c萬里長城和京杭大運(yùn)河并稱為中國古代三項偉大的人類工程??矁壕欧Q“井渠”,“坎兒”是“井穴”的意思,由豎井(工程井)、暗渠(地下渠道)、明渠(地表渠道)和澇壩(蓄水池)四部分組成。吐魯番盆地地勢北高南低,在較新一些沖積扇地形區(qū),土壤多為砂礫,滲水性很強(qiáng),山上冰雪水融化后,大部分滲入地下,地下水埋藏也較深。為了將滲入地下的水分引出,供平原地區(qū)灌溉,開挖井渠取水是比較合理的方式。
材料二 :坎兒井的建造方法是:在高山峽谷地帶的雪水潛流處,尋找到水源,然后每隔20米至30米打一眼豎井,井深十米至幾十米不等,將地下水匯聚,以增大水勢,再依地勢高低,在井底鑿?fù)ò登?,溝通各井,引流直下,一直連接到遠(yuǎn)處的綠洲,才將水由明渠引出地面,加以灌溉。澇壩則是一個調(diào)節(jié)水量的蓄水池。一條坎兒井,一般長約3公里,最長者往往是幾條坎兒井相連達(dá)幾十甚至上百公里,其間豎井少則幾十口,多則三百余口。上游的豎井較深,有的可達(dá)100多米,下游的較淺,一般只有幾米。如圖為坎兒井剖面示意。
(1)深居內(nèi)陸,地形封閉,海洋水汽難以到達(dá),降水少;全年降水少,晴天多,空氣干燥,且夏季高溫。
(2)蒸發(fā)旺盛,沿途水的損耗量大;冬季冰雪不消融,無水可引;地表風(fēng)沙大,水中雜質(zhì)多,且引水渠易被風(fēng)沙損毀。
(3)暗渠匯集地下潛流,地下潛流穩(wěn)定,暗渠徑流穩(wěn)定,年變化小;暗渠坡度較小,徑流流速較慢;地下氣溫年變化小,溫度高于0℃,不封凍。
(4)高山冰雪融水豐富,山前地表徑流豐富;山前沖積物多為礫石、沙礫、沙等物質(zhì),疏松、孔隙大,易于地表水下滲;基巖不透水,形成了潛水層。
(5)有利于過濾雜質(zhì),凈化地下水;有利于溶解礦物質(zhì),提高礦化度。
(6)多黃土質(zhì)黏土、沙土,質(zhì)地堅實,不易坍塌;氣候干旱,降水少,且豎井為無水層,流水作用弱。
(7)上游從潛水層引水,有利于地下水自流匯集;減小坡度,降低流速,減輕水流對暗渠的侵蝕損毀。
坎兒井是干旱荒漠地區(qū)一種特殊的灌溉系統(tǒng)。中國的坎兒井主要分布在西北新疆地區(qū)的山麓沖積扇,總數(shù)曾達(dá)1700條,全長約5000 km。近年來,吐魯番的坎兒井?dāng)?shù)量呈衰減之勢,目前僅存725條左右。下圖為新疆部分地區(qū)坎兒井示意圖
(1)新疆地區(qū)氣候干旱,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要引水灌溉,但由于引水距離長,途中蒸發(fā)量大;坎兒井位于地下,溫度低,風(fēng)力小,蒸發(fā)量小,引水途中損耗少,(6分)
(2)全球變暖,蒸發(fā)加強(qiáng),降水減少,冰雪融水補(bǔ)給減少;過度開采地下水,坎兒井水源受到影響;坎兒井長期失修,水路堵塞,導(dǎo)致干涸;坎兒井投人大,耗時耗力耗材,水量有限。不適合現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要;出現(xiàn)了新的灌洗替代系統(tǒng)。對坎兒井的需求減少;綠洲外圍生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞,水資源短缺,坎兒井水量減少甚至枯竭。(答出四點,8分)
(3)有必要。坎兒井是歷史文化遺產(chǎn),有研究價值和旅游價值;部分經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)還需繼續(xù)沿用。
(或沒有必要。與機(jī)井相比,坎兒井取水效率低港溉面積小。)(4分)
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