地下水資源的開發(fā)利用途徑及工程

地下水資源的開發(fā)利用途徑及工程第一節(jié)地下水資源的開發(fā)利用途徑第二節(jié)地下水取水構筑物分類第三節(jié)地下水水源地的選擇第四節(jié)地下水取水構筑物的選擇及布局思考題本章內(nèi)容第一節(jié)地下水資源的開發(fā)利用途徑6.1.1地下水的開發(fā)利用途徑地下水的開發(fā)利用，需要借助一定的取水工程來實現(xiàn)。取水工程的任務是從地下水水源地中取水，送至水廠處理后供給用戶使用，它包括水源、取水構筑物、輸配水管道、水廠和水處理設施（如圖6-1）。地下水取水構筑物的延伸方向基本與地表面垂直。如管井、筒井等。圖6-1地下水取水工程系統(tǒng)組合形式取水構筑物的延伸方向基本與地表面平行。如截潛流工程、坎兒井、臥管井等。將垂直系統(tǒng)與水平系統(tǒng)結合在一起，或?qū)⑼到y(tǒng)中的幾種聯(lián)合成一整體。如輻射井、復合井等6.1.2地下水開發(fā)利用的優(yōu)點分布廣泛，容易就地取水水質(zhì)穩(wěn)定可靠具有時間上的調(diào)節(jié)作用減輕或避免了土地鹽堿化具備某些特殊功效6.1.3地下水過度開發(fā)帶來的環(huán)境問題正是由于地下水具有種種用途，20世紀70年代以來，我國通過各種地下水工程，進行地下水的大量開采利用,進而引發(fā)一系列的環(huán)境問題。形成地下水位降落漏斗引發(fā)地面沉降、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災害泉水流量衰減或斷流引起海水（或咸水）入侵引起生態(tài)退化造成地下水水質(zhì)惡化鹽澤化、生態(tài)退化河流斷流海水入侵示意圖地下水水質(zhì)惡化地下水位下降圖6-2華北平原淺層地下水降落漏斗分布圖[11]6.1.4地下水資源的合理開發(fā)模式

不合理地開發(fā)利用地下水資源，會引發(fā)地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境等方面的負面效應，因此需要建立地下水資源合理開發(fā)模式。

地下水庫開發(fā)模式傍河取水開發(fā)模式井渠結合開發(fā)模式排供結合開發(fā)模式引泉模式第二節(jié)地下水取水構筑物分類6.2本節(jié)結構管井主要由井室、井壁管、過濾器及沉砂管構成，見圖6-3。當有幾個含水層且各層水頭相差不大時，可用多層過濾器管井，見圖6-3（b）。1.1管井的構造（a）單過濾器管井(b)雙過濾器管井圖6-2管井的一般構造

1.1.1井室

井室通常是保護井口免受污染、安裝各種設備（如水泵機組或其他技術設備）以及進行維護管理的場所，井口要用優(yōu)質(zhì)黏土或水泥等不透水材料封閉，一般不少于3m，并應高出井室地面0.3～0.5m，以防止井室積水流入井內(nèi)。井室外觀井室內(nèi)1.1.2井管

井管也稱井壁管，由于受到地層及人工填礫的側壓力，故要求它應有足夠的強度，并保持不彎曲，內(nèi)壁平滑、圓整，以利于安裝抽水設備和井的清洗、維修。井管的構造與施工方法、地層巖石穩(wěn)定程度有關，通常有如下兩種情況：井管1井管2（1）分段鉆進時的異徑井管構造（a）（c）（b）圖6-3(a)(b)(c)分段鉆進時井壁管的構造(d)不分段鉆進時的同徑井管構造（2）不分段鉆進時的同徑井管構造（d）1.粘1.碰2過濾循器1.傍1.餅2.棚1過濾尾器的恩作用溜、組幸成過濾說器是稍管井若的重卻要組茄成部慨分用投以集歉水和掀保持妻填礫秤與含魂水層灘的穩(wěn)李定。好它的擾構造超、材憂質(zhì)、錄施工柜安裝善質(zhì)量們對。睛它連蠢接于寸井管纖，安嘴裝在山含水藥層中籠，管狡井的同出水敬量、坊含砂慘量和雅工作捆年限立有很碼大影耗響，慶所以泛是管誤井構艘造的違核心悅。過濾器名稱進水孔眼的直徑或?qū)挾葞r層不均勻系數(shù)巖層不均勻系數(shù)圓孔過濾器（2.5～3.0）d50（3.0～4.0）d50條孔和纏絲過濾器（1.25～1.5）d50（1.5～2.0）d50包網(wǎng)過濾器（1.5～2.0）d50（2.0～2.5）d50注：1．d60、d50、d10分別難指顆信粒中猛按質(zhì)油量計陽算有60盟%、50施%、10蒜%粒徑蛾小于潔這一副粒徑講；2．較涌細砂搖層取浩小值低，較花粗砂者層取獲大值南。表6-還1過濾倒器的妖進水征孔眼缺直徑臭或?qū)捲炊?.粒1.朝2.京2過濾欄器的需分類由不飛同骨界架和跳不同養(yǎng)過濾戴層可披組成但各種艱過濾廉器。遣骨架破過濾存器〔圖6-丈5（a），釘（b）〕、纏戶絲過禿濾器〔圖6-岔5（c），板（d）〕、包恨網(wǎng)過閑濾器〔圖6-耳5（e）〕、填騎礫過輕濾器〔圖6-睜5（f）〕。（a）圓提孔（b）縫和隙（c）纏布絲（d）鋼偽筋骨掠架（e）包歌網(wǎng)（f）填仗礫圖6-資5過濾誼器類朋型1.譜1.踩2.撥3過濾度器的嫩直徑矮、長色度過濾婦器的蔥直徑?jīng)_影響掉井的雹出水桿量，大因此遣它是美管井材結構訊設計陳的關捷鍵。腦為保雖持含鑒水層淚的穩(wěn)潤定性身，需喝要對薦過濾夜器的死尺寸導，尤呈其是莖過濾鴿器的罪外徑凳，進溝行入裝井流泰速的追復核蕩計算押：(6蹤蝶-2魂)式中吉：D—過濾話器外殃徑（拆包括縱填礫妹厚度笑），m；Q—設計訪出水撫量，/s；L—過濾竄器有斗效長慶度（遮工作握部分餃長度鉗），m；n—過濾隆器進貌水表觸面有橋效孔體隙度志（一票般按50％考寇慮）喊；v—允許筐入井嗓流速菌，m/令s。含循水層崖的允窄許入謊井流卻速可常用下玻式近希似計算口：貢其中k為含卸水層霜滲透路系數(shù)頓，m/獵s。1.瓦1.怎2.殿4過濾首器的搶安裝孔部位濾器氧的安鑰裝部懂位影歌響管遷井的殲出水競量及賭其他班經(jīng)濟棵技術嗚效益鼓。因陶此，斷應安難裝在致主要潤含水腫層的母主要廳進水謊段；鞠同時洗，還輛應考脈慮井蓬內(nèi)動純水位姑探度著。1.鴉2管井尖的施礦工管井副的施監(jiān)工建南造一超般包誰括鉆層鑿井縮慧孔、避井管閥安裝片、填挨礫和涂管外覽封閉老、洗患井、拿抽水棉試驗炊等步筋驟，百現(xiàn)介叔紹如悼下：鉆鑿陣井孔井管輩安裝填礫脫和管謊外封布閉洗井抽水甲試驗返回2.訪1大口農(nóng)井的盞構造大口溉井的蔑特點貓是：料大口慕井不攻存在歌腐蝕鴿問題浮，進什水條輩件較侍好，戰(zhàn)使用務年限紅較長伐，對垂抽水傲設備關型式州限制它不大儀，如描有一孤定的賭場地角且具卵備較敬好的缺施工餃技術品條件宇，可速考慮惡采用久大口昏井。止但是趴，大凍口井腎對地密下水嗚位變卵動適元應能怖力很臺差，塔在不斥能保均證施萍工質(zhì)獵量的粱情況循下會互拖延斗工期婆、增醫(yī)加投勁資，窩亦易畜產(chǎn)生察涌砂邁（管矛涌或師流砂驕現(xiàn)象唉）、棋堵塞簡問題代。大口咽井的種主要煩組成仁部分遮是，揉主要思由上趕部結禮構、帝井筒莊及進添水部兆分組真成，胡見圖6-襯6所示吧。大口異井的礦構造推實圖圖6-槍6大口剝井的鳳構造2.晨1.誦1上部綁結構上部涉結構減的布紛設主免要取堤決于捐水泵唱站是監(jiān)與大代口井搞分建蹈還是硬合建海，而總這又百取決景于井作水位串（動基水位種與靜沃水位反）的撒變化天幅度宴、單典井出率水量踢、水睛源供殼水規(guī)恒模及良水源勵系統(tǒng)紡布置系等因域素，阿同時勾做好霞井口注的污隙染防芝治工顆作。2.句1.卷2井筒井筒俯包括鑒井中肉水面揚以上匠和水挑面以樣下兩賀部分響，用款鋼筋控混凝懸土、屋磚、蛋石條扒等砌袍成。侄井筒災的直譜徑應島根據(jù)盲水量曾計算籃、允允許流臣速校圍核及粉安裝次抽水禍設備換的要活求來資確定執(zhí)。井補筒的朝外形米通常童呈圓旺筒形飲、截乎頭圓親錐形籍、階雄梯圓釘筒形隸等（庸圖6-辭7）。（a）圓鞠筒形（b）截男頭圓刑錐形（c）階字梯圓巖筒形圖6-音7大口角井井加筒外申形2.賀1.躍3進水巷部分進水鄭部分肥包括號井壁魯進水第孔（饒或透隸水井佛壁）剛和井累底反皮濾層宋。2.夾2大口尤井的房誠施工返回2.奇2.旁1大開芬挖施六工法大開下挖施貴工法秒是在禿開挖嚇的基胞槽中控，進藥行井抵筒砌妹筑或戚澆注泰及鋪刮設反士濾層品工作搶。2.土2.杏2沉井測施工烏法沉井瞞施工岸法是駛在井稼位處叮先開盆挖基鄭坑，撐然后括在基勿坑上手澆注芽帶有倆刃腳緒的井今筒；占待井興筒達遭到一漫定強有度后藝，即罪可在辱井筒麗內(nèi)挖請土，們利用極井筒覽自重身切土遼下沉巷。3.領1復合樹井復合買井是支由非完炎整大奧口井和井底盜下設虧管井仿過濾終器組成抵。實泰際上多，它歐是一遙個大口參井和管井組合臭的分層或分段取水受系統(tǒng)敬（如炕圖6-賴8）。餡它適棟用于襪地下裙水水掙位較銜高、滑厚度束較大塞的含字水層迷，能研充分杠利用貿(mào)含水招層的體厚度淺，增穩(wěn)加井僵的出摸水量至。實院驗證兵明，蘭當含灑水層晶厚度脂大于弓大口劉井半母徑3～6倍，彩或含苗水層昨透水扛性較遼差時恥，采大用復暗合井己出水茂量增珍加顯奪著。圖6-絹8復合承井返回4水.1輻射補井輻射薯井是來由集缺水井臭（垂殊直系舊統(tǒng)）修及水昨平的扯或傾罷斜的快進水撞管（要水平嫌系統(tǒng)趟）聯(lián)煉合構脫成的您一種者井型眼，屬楚于聯(lián)杏合系唉統(tǒng)的艱范疇美。因濾水平欣進水巡壽管是貞沿集歇水井餐半徑反方向吐鋪設汗的輻扶射狀哭滲入棵管，怕故稱止這種宮井為畏輻射斜井。輻射臥井的竄現(xiàn)場關施工兔圖4.魚1.妥1輻射飽井的肝類型按集績水井諸本身管取水貧與否踐，輻捎射井潑分為才集水諷井井基底與鉛輻射慶管同甲時進輔水和隙集水室井井澇底封命閉僅鉆輻射囑管進繁水兩抄種型牲式。腎前者踏適用撫于厚超度較旺大的董含水票層。按集逮取水械源的輪不同袋，輻恩射井滴又分幫為：義集取璃一般暮地下嘗水〔如圖6-憤9（a）〕、集繳取河昨流或沫其他秩地表前水體姻滲透酒水〔如圖6-珍9（b）、汗（c）〕、集膏取岸垮邊地憐下水郊和河重床地業(yè)下水的的輻它射井〔如圖6-呀9（d）〕等型諒式。按輻扮射管夜鋪設己方式喪，輻翻射井承有單滲層輻辨射管決和多章層輻賞射管拆兩種茶。圖6-遼9(饅e)所示菊為集兆水井魂井底比封閉暗的單測層輻缸射管據(jù)的輻芒射井笛。（e）圖6-業(yè)9按補犁給條齒件與縫布置恐方式弄分類恰的輻舌射井4.跌1.習2輻射息井的缸構造輻射崖井的齒構造燃見圖6-玩10：4.淘1.飛2.小1．集細水井集水孝井又膨稱豎封井，偵其作譯用是紡匯集創(chuàng)輻射壤管的茄來水角和安睛裝抽使水設緣瑞備等瘋，對拌于不世封底悔的集棵水井扇還兼帳有取山水井覺的作斷用。4.桑1.勵2.糠2．輻志射管圖6-序10輻射擴井的裂構造4.兵1.剝3輻射洲井的市施工輻射勝井的僻集水奶井和秩輻射華管的塑結構蘇不同扣，施跳工方乓法和變施工括機械拔也完缺全不雀同。瓶下面秀介紹越兩種宜方法壞。4.肚1.沒3.釘1．集圓水井鴉的施犁工方浪法4.灰1.屢3.柱2．輻訪射管趁的施或工方殲法返回5.孝1滲渠滲渠床是水稱平敷用設在踏含水霞層中亂的穿匪孔滲摟水管博渠。危滲渠盛可分告為集所水管棍和集鏡水廊打道兩紋種型爐式；普同時序也有碌完整倚式和嚴非完豪整式鳳之分駱。滲燦渠癢施鉆工月圖圖6-椅11滲孝渠滲渠胞由滲稿水管約渠、越集水孕井和棚檢查碗井組宅成，存如圖6-傳11所示養(yǎng)。鋪設乎在不膚同條語件下餐的滲圓渠，葛以及舊對不純同施以工條么件下導的要味求，棗見圖甜（6-虧12）（b）鋪尸設在娃河床成下的年滲渠（a）鋪聾設在壟河灘宴下的承滲渠圖6-游12滲渠迷人工敏反濾亞層構販造返回6.哨1坎兒岡井坎兒疏井是眠我國鵲新疆訴地區(qū)句在缺煩乏把甘各山擇溪地流表徑調(diào)流由透戈壁虛長距夾離引糞入灌盈區(qū)的共手段貝以及凡缺乏卻提水茂機械櫻的情齒況下夜，根子據(jù)當資地自華然條且件、笑水文債地質(zhì)廚特點協(xié)，創(chuàng)孩造出銹用暗趟渠引枯取地憂下潛拔流，陣進行租自流釘灌溉摩的一忙種特籌殊水愧利工勿程?？矁壕暇薮鐝涂矁嚎缇畧D6-快13坎兒犁井6.桌1.膠1坎兒裹井的并構造坎兒眾井的質(zhì)布設族，一躁般大敢致順貸沖積毅扇的稍地面碌坡降效，即科地下婆潛流望的流祥向，頁與之襪相平瘡行或旗斜交守。其變構造矛由豎短井、洞暗渠既、明宋渠和哈澇壩偷（即驕小型黎蓄水參池）漲四部杰分組化成，虛如圖6-姐13。6.漢1.制2坎兒繪井的鞏施工6.擺1.遭3坎兒墳井類誰型坎兒嶼井按爽其成芬井的旬水文僚地質(zhì)徑條件它來劃捆分，艘可分洲為三麥種類怎型：山前姑潛水喜補給感型山溪侮河流脊河谷兔潛水歲補給把型平原叼潛水山補給盡型地下準水資臉源的疤開發(fā)類利用演首先響要選延擇好正合適脆的地頑下水噸源地儲，因代為水駱源地秧位置篇選擇遲得正附確與顏否，包，而避且關朝系到頑是否緩能保致證其沙長期光經(jīng)濟羞和安采全地六運轉(zhuǎn)桂，以逃及避啟免由雪此產(chǎn)唱不僅狂關系泰到水咱源地我建設宅的投百資生立各種筑不良膠的環(huán)剩境地童質(zhì)問除題。第三寸節(jié)鼠地備下水悟水源潛地的卡選擇3.極1集中象式供懷水水顏源地耐的選振擇水源法地的闊水文待地質(zhì)恒條件水源案地的票經(jīng)濟尚、安椅全性慕和擴金建前燦景水源茶地的皂地質(zhì)逆環(huán)境3.拜2小型羞分散屆式水吃源地足的選駝?chuàng)窦袩┦焦┢渌n源地炒的選準擇原宅則，巷對于殘基巖標山區(qū)忙裂隙口水小訓型水贈源地脈的選餅擇也傾是適寫合的難。但電在基恐巖山瘋區(qū)，祥由于思地下輸水分嬸布極策不均參勻，屈水井儲布置市還要腰取決住于強緒含水研裂隙這帶及鈴強巖誕溶發(fā)王育帶獨的分引布位避置；越此外抬，布宅井地鼻段的申地下稀水水寄位埋肥深及濱上游判有無錯較大跳的匯勁水補磁給面燃積，緞也是明必須站考慮艇的條嬸件。第四知節(jié)廢地屠下水撒取水常構筑網(wǎng)物的姨選擇走及布倡局在地芒下水占水源宣地選凍擇的自基礎漲上，己還要幼正確膏選擇封和設哀計地榴下水臂取水裝構筑回物，恩以最飲大限增度地看截取宏補給犧量，哀提高劇出水辰量、貌改善殖水質(zhì)饅、降頭低工爬程總壘造價坊。4.醬1地下呼水取沸水構名筑物腐的選瀉擇常見溪的地紙下水億取水猛構筑掉物有管井、大口追井等構放成的垂直固集水陰系統(tǒng)，滲渠、坎兒艷井等構顧成的水平已集水忍系統(tǒng)，輻射唐井、復合恐井等構挑成的復合化集水蜓系統(tǒng)以及引泉左工程。由通于類嗽型不長同，梨其適象用條敗件具樸有較糠大的辰差異旨性。摩常見潤各種型地下稿水取帶水構售筑物丑的適級用范添圍如蠟表6-侍3所示齒。4.并2地下遭水取拳水構蜻筑物趨的合驚理布漠局取水丹建筑策物的詳合理漠布局呀，是忌指在巧確定拉水源限地的趁允許方開采抖量和宗取水寸范圍反后，肯進而忌明確傲在采扇取何堪種工齡程技嚴術和膠經(jīng)濟巾承受蛛能力遞下的寸取水遮建筑仔物布滔置方買案，鞭才能起最有櫻效地輛開采嘆地下假水并輸盡可流能地惜減少虹工程券所帶榨來的遮負面揚作用注。4.映2.急1水井炸的平身面布孔局水井傍的平漿面布日局主尖要決蛛定于艘地下音水的珠運動貌形式教和可活開采物量的怪組成葬性質(zhì)功，分帥以下?lián)p幾種峰情況回。在地宣下徑逐流條木件良腥好的述地區(qū)在地揭下徑我流滯扔緩的瓣平原芝區(qū)在以刃大氣也降水誤或河熔流季數(shù)節(jié)補迷給為什主、故縱向剝坡度馬很緩陳的河堤谷潛鎖水區(qū)在巖頃層導把、儲抹水性肌能分覽布極禾不均肺勻的警基巖帥裂隙姨水分疾布區(qū)4.胡2.歡2、水冤井的球垂向燃布局根據(jù)金含水隆層和注多數(shù)晨的基虛巖含餡水層汗（主礙要含奴水裂線隙段厚的厚駕度）秧的厚促度來粱判斷警是采扇用完贊整井犁形式撤取水仙還是穴分段但取水天，在泥垂向烤上我毅們只緣瑞考慮伯分段貨取水禽。分段黃取水桶設計鋤時，踩要考失慮井極組中傾單井爛的橫踩向和派縱向犧的距舌離。紙（圖6-鉆14）。見表6-產(chǎn)4列出療了在局不同墓水文勺地質(zhì)眨條件朗下分尾段取菌水時犯，垂檔向間綱距a的經(jīng)壤驗數(shù)僅據(jù)。圖6-羽14分段褲取水讀井組堪布置娘示意表6-允4列出駝了在撓不同限水文螞地質(zhì)聚條件怨下分歉段取界水時億，垂后向間惕距a的經(jīng)具驗數(shù)廟據(jù)。表6-岸4分段鬧（層永）取浙水井達組配茄置參渡考資雜料在明界確了盒水井近平面屈和垂白向布川局之釣后，平取水生建筑那物合白理布夏局所尖要解臘決的釘最后棵一個宇問題羞是，慕如何坊在滿旱足設目計需志水量異的前怨提下時，本枝著技近術可址行且意經(jīng)濟收合理下的原繞則，部來確械定水卻井的雄數(shù)量誘與井滅距。4.千2.著3、井條數(shù)和口井間申距離予的確噴定4.氧2.張3.藝1集中渣式供跨水井扒數(shù)與螺井距催的確廉定4.煮2.筆3.綠1分散究式灌貝溉供杰水的衰井數(shù)以與井深距的煩確定單井余灌溉必面積估法考慮勺井間射干擾慶時的煩井距嶄確定相方法根據(jù)約允許羞開采歌模數(shù)軌確定璃井數(shù)霧和井障間距疤離（1）單衡井灌但溉面狠積法首先船計算悶出單旺井可描控制爐的灌湯溉面查積F：(6鹽-3辨)如果晌水井啊按正孩方網(wǎng)額狀布漿置，非則水筒井間偶的距艙離D為：(6蜓-4意)如果溝水井悄按等句邊三劈燕角形泛排列阻，則朽水井活間的蒜距離D為：(6融-5晉)整個奸灌區(qū)估內(nèi)應默布置賽的水駐井數(shù)n為：(6穿-6旬)（2）考窮慮井何間干撲擾時曾的井墾距確把定方噸法這種象計算汗方法嘉的思仔路是紅，首演先提際出幾闊種可少能的慶設計盡水位輩降深境和井島距方河案，疤分別千計算活出不店同降買深、肆不同屢井距瓶條件省下的賓單井初干擾坐出水薪量，涼最后轎通過捕干擾變水井品的實吊際可杰灌溉兼面積席與理