地下水资源的开发利用途径及工程

地下水资源的开发利用途径及工程第一节地下水资源的开发利用途径第二节地下水取水构筑物分类第三节地下水水源地的选择第四节地下水取水构筑物的选择及布局思考题本章内容第一节地下水资源的开发利用途径6.1.1地下水的开发利用途径地下水的开发利用，需要借助一定的取水工程来实现。取水工程的任务是从地下水水源地中取水，送至水厂处理后供给用户使用，它包括水源、取水构筑物、输配水管道、水厂和水处理设施（如图6-1）。地下水取水构筑物的延伸方向基本与地表面垂直。如管井、筒井等。图6-1地下水取水工程系统组合形式取水构筑物的延伸方向基本与地表面平行。如截潜流工程、坎儿井、卧管井等。将垂直系统与水平系统结合在一起，或将同系统中的几种联合成一整体。如辐射井、复合井等6.1.2地下水开发利用的优点分布广泛，容易就地取水水质稳定可靠具有时间上的调节作用减轻或避免了土地盐碱化具备某些特殊功效6.1.3地下水过度开发带来的环境问题正是由于地下水具有种种用途，20世纪70年代以来，我国通过各种地下水工程，进行地下水的大量开采利用,进而引发一系列的环境问题。形成地下水位降落漏斗引发地面沉降、地面塌陷、地裂缝等地质灾害泉水流量衰减或断流引起海水（或咸水）入侵引起生态退化造成地下水水质恶化盐泽化、生态退化河流断流海水入侵示意图地下水水质恶化地下水位下降图6-2华北平原浅层地下水降落漏斗分布图[11]6.1.4地下水资源的合理开发模式

不合理地开发利用地下水资源，会引发地质、生态、环境等方面的负面效应，因此需要建立地下水资源合理开发模式。

地下水库开发模式傍河取水开发模式井渠结合开发模式排供结合开发模式引泉模式第二节地下水取水构筑物分类6.2本节结构管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成，见图6-3。当有几个含水层且各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井，见图6-3（b）。1.1管井的构造（a）单过滤器管井(b)双过滤器管井图6-2管井的一般构造

1.1.1井室

井室通常是保护井口免受污染、安装各种设备（如水泵机组或其他技术设备）以及进行维护管理的场所，井口要用优质黏土或水泥等不透水材料封闭，一般不少于3m，并应高出井室地面0.3～0.5m，以防止井室积水流入井内。井室外观井室内1.1.2井管

井管也称井壁管，由于受到地层及人工填砾的侧压力，故要求它应有足够的强度，并保持不弯曲，内壁平滑、圆整，以利于安装抽水设备和井的清洗、维修。井管的构造与施工方法、地层岩石稳定程度有关，通常有如下两种情况：井管1井管2（1）分段钻进时的异径井管构造（a）（c）（b）图6-3(a)(b)(c)分段钻进时井壁管的构造(d)不分段钻进时的同径井管构造（2）不分段钻进时的同径井管构造（d）1.粘1.碰2过滤循器1.傍1.饼2.棚1过滤尾器的恩作用溜、组幸成过滤说器是稍管井若的重却要组茄成部慨分用投以集歉水和掀保持妻填砾秤与含魂水层滩的稳李定。好它的扰构造超、材忧质、录施工柜安装善质量们对。睛它连蠢接于寸井管纤，安嘴装在山含水药层中笼，管狡井的同出水敬量、坊含砂惨量和雅工作捆年限立有很码大影耗响，庆所以泛是管误井构艘造的违核心悦。过滤器名称进水孔眼的直径或宽度岩层不均匀系数岩层不均匀系数圆孔过滤器（2.5～3.0）d50（3.0～4.0）d50条孔和缠丝过滤器（1.25～1.5）d50（1.5～2.0）d50包网过滤器（1.5～2.0）d50（2.0～2.5）d50注：1．d60、d50、d10分别难指颗信粒中猛按质油量计阳算有60盟%、50施%、10蒜%粒径蛾小于洁这一副粒径讲；2．较涌细砂摇层取浩小值低，较花粗砂者层取获大值南。表6-还1过滤倒器的妖进水征孔眼缺直径臭或宽源度1.粒1.朝2.京2过滤栏器的需分类由不飞同骨界架和跳不同养过滤戴层可披组成但各种艰过滤廉器。遣骨架破过滤存器〔图6-丈5（a），钉（b）〕、缠户丝过秃滤器〔图6-岔5（c），板（d）〕、包恨网过闲滤器〔图6-耳5（e）〕、填骑砾过轻滤器〔图6-睁5（f）〕。（a）圆提孔（b）缝和隙（c）缠布丝（d）钢伪筋骨掠架（e）包歌网（f）填仗砾图6-资5过滤谊器类朋型1.谱1.踩2.拨3过滤度器的嫩直径矮、长色度过滤妇器的葱直径冲影响掉井的雹出水杆量，大因此遣它是美管井材结构讯设计陈的关捷键。脑为保虽持含鉴水层泪的稳润定性身，需喝要对荐过滤夜器的死尺寸导，尤呈其是茎过滤鸽器的罪外径凳，进沟行入装井流泰速的追复核荡计算押：(6踪蝶-2魂)式中吉：D—过滤话器外殃径（拆包括纵填砾妹厚度笑），m；Q—设计访出水抚量，/s；L—过滤窜器有斗效长庆度（遮工作握部分饺长度钳），m；n—过滤隆器进貌水表触面有桥效孔体隙度志（一票般按50％考寇虑）喊；v—允许筐入井嗓流速菌，m/令s。含循水层崖的允窄许入谎井流却速可常用下玻式近希似计算口：贡其中k为含卸水层霜渗透路系数顿，m/猎s。1.瓦1.怎2.殿4过滤首器的抢安装孔部位滤器氧的安钥装部懂位影歌响管迁井的歼出水竞量及赌其他班经济棵技术呜效益鼓。因陶此，断应安难装在致主要润含水肿层的母主要厅进水谎段；鞠同时洗，还辆应考脉虑井蓬内动纯水位姑探度著。1.鸦2管井尖的施矿工管井副的施监工建南造一超般包谁括钻层凿井缩慧孔、避井管阀安装片、填挨砾和涂管外览封闭老、洗患井、拿抽水棉试验炊等步筋骤，百现介叔绍如悼下：钻凿阵井孔井管辈安装填砾脱和管谎外封布闭洗井抽水甲试验返回2.访1大口农井的盏构造大口溉井的蔑特点猫是：料大口慕井不攻存在歌腐蚀鸽问题浮，进什水条辈件较侍好，战使用务年限红较长伐，对垂抽水傲设备关型式州限制它不大仪，如描有一孤定的赌场地角且具卵备较敬好的缺施工饺技术品条件宇，可速考虑恶采用久大口昏井。止但是趴，大冻口井肾对地密下水呜位变卵动适元应能怖力很台差，塔在不斥能保均证施萍工质猎量的粱情况循下会互拖延斗工期婆、增医加投劲资，窝亦易畜产生察涌砂迈（管矛涌或师流砂骄现象唉）、棋堵塞简问题代。大口咽井的种主要烦组成仁部分遮是，揉主要思由上赶部结礼构、帝井筒庄及进添水部兆分组真成，胡见图6-衬6所示吧。大口异井的矿构造推实图图6-枪6大口剥井的凤构造2.晨1.诵1上部绑结构上部涉结构减的布纷设主免要取堤决于捐水泵唱站是监与大代口井搞分建蹈还是硬合建海，而总这又百取决景于井作水位串（动基水位种与静沃水位反）的撒变化天幅度宴、单典井出率水量踢、水睛源供壳水规恒模及良水源励系统纺布置系等因域素，阿同时勾做好霞井口注的污隙染防芝治工颗作。2.句1.卷2井筒井筒俯包括鉴井中肉水面扬以上匠和水挑面以样下两贺部分响，用款钢筋控混凝悬土、屋砖、蛋石条扒等砌袍成。侄井筒灾的直谱径应岛根据盲水量曾计算篮、允允许流臣速校围核及粉安装次抽水祸设备换的要活求来资确定执。井补筒的朝外形米通常童呈圆旺筒形饮、截乎头圆亲锥形籍、阶雄梯圆钉筒形隶等（庸图6-辞7）。（a）圆鞠筒形（b）截男头圆刑锥形（c）阶字梯圆岩筒形图6-音7大口角井井加筒外申形2.贺1.跃3进水巷部分进水郑部分肥包括号井壁鲁进水第孔（饶或透隶水井佛壁）刚和井累底反皮滤层宋。2.夹2大口尤井的房诚施工返回2.奇2.旁1大开芬挖施六工法大开下挖施贵工法秒是在秃开挖吓的基胞槽中控，进药行井抵筒砌妹筑或戚浇注泰及铺刮设反士滤层品工作抢。2.土2.杏2沉井测施工乌法沉井瞒施工岸法是驶在井稼位处叮先开盆挖基郑坑，撑然后括在基勿坑上手浇注芽带有俩刃脚绪的井今筒；占待井兴筒达遭到一漫定强有度后艺，即罪可在辱井筒丽内挖请土，们利用极井筒览自重身切土辽下沉巷。3.领1复合树井复合买井是支由非完炎整大奥口井和井底盗下设亏管井仿过滤终器组成抵。实泰际上多，它欧是一遥个大口参井和管井组合臭的分层或分段取水受系统敬（如炕图6-赖8）。馅它适栋用于袜地下裙水水挣位较衔高、滑厚度束较大塞的含字水层迷，能研充分杠利用贸含水招层的体厚度浅，增稳加井僵的出摸水量至。实院验证兵明，兰当含洒水层晶厚度脂大于弓大口刘井半母径3～6倍，彩或含苗水层昨透水扛性较辽差时耻，采大用复暗合井己出水茂量增珍加显夺著。图6-绢8复合承井返回4水.1辐射补井辐射薯井是来由集缺水井臭（垂殊直系旧统）修及水昨平的扯或倾罢斜的快进水撞管（要水平嫌系统趟）联炼合构脱成的您一种者井型眼，属楚于联杏合系唉统的艰范畴美。因滤水平欣进水巡寿管是贞沿集歇水井餐半径反方向吐铺设汗的辐扶射状哭渗入棵管，怕故称止这种宫井为畏辐射斜井。辐射卧井的窜现场关施工兔图4.鱼1.妥1辐射饱井的肝类型按集绩水井诸本身管取水贫与否践，辐捎射井泼分为才集水讽井井基底与铅辐射庆管同甲时进辅水和隙集水室井井涝底封命闭仅钻辐射嘱管进繁水两抄种型牲式。肾前者踏适用抚于厚超度较旺大的董含水票层。按集逮取水械源的轮不同袋，辐恩射井滴又分帮为：义集取璃一般暮地下尝水〔如图6-愤9（a）〕、集缴取河昨流或沫其他秩地表前水体姻渗透酒水〔如图6-珍9（b）、汗（c）〕、集膏取岸垮边地怜下水郊和河重床地业下水的的辐它射井〔如图6-呀9（d）〕等型谅式。按辐扮射管夜铺设己方式丧，辐翻射井承有单渗层辐辨射管决和多章层辐赏射管拆两种茶。图6-辽9(馒e)所示菊为集兆水井魂井底比封闭暗的单测层辐缸射管据的辐芒射井笛。（e）图6-业9按补犁给条齿件与缝布置恐方式弄分类恰的辐舌射井4.跌1.习2辐射息井的缸构造辐射崖井的齿构造燃见图6-玩10：4.淘1.飞2.小1．集细水井集水孝井又膨称竖封井，侦其作译用是纺汇集创辐射壤管的茄来水角和安睛装抽使水设缘瑞备等疯，对拌于不世封底悔的集棵水井扇还兼帐有取山水井觉的作断用。4.桑1.励2.糠2．辐志射管图6-序10辐射扩井的裂构造4.兵1.剥3辐射洲井的市施工辐射胜井的僻集水奶井和秩辐射华管的塑结构苏不同扣，施跳工方乓法和变施工括机械拔也完缺全不雀同。瓶下面秀介绍越两种宜方法坏。4.肚1.没3.钉1．集圆水井鸦的施犁工方浪法4.灰1.屡3.柱2．辐访射管趁的施或工方歼法返回5.孝1渗渠渗渠床是水称平敷用设在踏含水霞层中乱的穿匪孔渗搂水管博渠。危渗渠盛可分告为集所水管棍和集镜水廊打道两纹种型炉式；普同时序也有碌完整倚式和严非完豪整式凤之分骆。渗灿渠痒施钻工月图图6-椅11渗孝渠渗渠胞由渗稿水管约渠、越集水孕井和棚检查碗井组宅成，存如图6-传11所示养。铺设乎在不肤同条语件下餐的渗圆渠，葛以及旧对不纯同施以工条么件下导的要味求，枣见图甜（6-亏12）（b）铺尸设在娃河床成下的年渗渠（a）铺聋设在垄河滩宴下的承渗渠图6-游12渗渠迷人工敏反滤亚层构贩造返回6.哨1坎儿冈井坎儿疏井是眠我国鹊新疆诉地区句在缺烦乏把甘各山择溪地流表径调流由透戈壁虚长距夹离引粪入灌盈区的共手段贝以及凡缺乏却提水茂机械樱的情齿况下夜，根子据当资地自华然条且件、笑水文债地质厨特点协，创孩造出锈用暗趟渠引枯取地忧下潜拔流，阵进行租自流钉灌溉摩的一忙种特筹殊水愧利工勿程。坎儿鞠井修寸复坎儿跨井图6-快13坎儿犁井6.桌1.胶1坎儿裹井的并构造坎儿众井的质布设族，一躁般大敢致顺贷冲积毅扇的稍地面碌坡降效，即科地下婆潜流望的流祥向，页与之袜相平疮行或旗斜交守。其变构造矛由竖短井、洞暗渠既、明宋渠和哈涝坝偷（即骄小型黎蓄水参池）涨四部杰分组化成，虚如图6-姐13。6.汉1.制2坎儿绘井的巩施工6.摆1.遭3坎儿坟井类谁型坎儿屿井按爽其成芬井的旬水文僚地质径条件它来划捆分，艘可分洲为三麦种类怎型：山前姑潜水喜补给感型山溪侮河流脊河谷兔潜水岁补给把型平原叼潜水山补给尽型地下准水资脸源的疤开发类利用演首先响要选延择好正合适脆的地顽下水吨源地储，因代为水骆源地秧位置篇选择迟得正附确与颜否，包，而避且关朝系到顽是否缓能保致证其沙长期光经济羞和安采全地六运转桂，以逃及避启免由雪此产唱不仅狂关系泰到水咱源地我建设宅的投百资生立各种筑不良胶的环剩境地童质问除题。第三寸节鼠地备下水悟水源潜地的卡选择3.极1集中象式供怀水水颜源地耐的选振择水源法地的阔水文待地质恒条件水源案地的票经济尚、安椅全性慕和扩金建前灿景水源茶地的皂地质逆环境3.拜2小型羞分散届式水吃源地足的选驼择集中烦式供其水水苍源地炒的选准择原宅则，巷对于残基岩标山区忙裂隙口水小训型水赠源地脉的选饼择也倾是适写合的难。但电在基恐岩山疯区，祥由于思地下输水分婶布极策不均参匀，屈水井储布置市还要腰取决住于强绪含水研裂隙这带及铃强岩诞溶发王育带独的分引布位避置；越此外抬，布宅井地鼻段的申地下稀水水寄位埋肥深及滨上游判有无错较大跳的汇劲水补磁给面燃积，缎也是明必须站考虑艇的条婶件。第四知节废地屠下水撒取水常构筑网物的姨选择走及布倡局在地芒下水占水源宣地选冻择的自基础涨上，己还要幼正确膏选择封和设哀计地榴下水臂取水装构筑回物，恩以最饮大限增度地看截取宏补给牺量，哀提高剧出水辰量、貌改善殖水质馒、降头低工爬程总垒造价坊。4.酱1地下呼水取沸水构名筑物腐的选泻择常见溪的地纸下水亿取水猛构筑掉物有管井、大口追井等构放成的垂直固集水阴系统，渗渠、坎儿艳井等构顾成的水平已集水忍系统，辐射唐井、复合恐井等构挑成的复合化集水蜓系统以及引泉左工程。由通于类嗽型不长同，梨其适象用条败件具朴有较糠大的辰差异旨性。摩常见润各种型地下稿水取带水构售筑物丑的适级用范添围如蜡表6-侍3所示齿。4.并2地下遭水取拳水构蜻筑物趋的合惊理布漠局取水丹建筑策物的详合理漠布局呀，是忌指在巧确定拉水源限地的趁允许方开采抖量和宗取水寸范围反后，肯进而忌明确傲在采扇取何堪种工龄程技严术和胶经济巾承受蛛能力递下的寸取水遮建筑仔物布滔置方买案，鞭才能起最有樱效地辆开采叹地下假水并输尽可流能地惜减少虹工程券所带榨来的遮负面扬作用注。4.映2.急1水井炸的平身面布孔局水井傍的平浆面布日局主尖要决蛛定于艘地下音水的珠运动貌形式教和可活开采物量的怪组成葬性质功，分帅以下损几种峰情况回。在地宣下径逐流条木件良腥好的述地区在地揭下径我流滞扔缓的瓣平原芝区在以刃大气也降水误或河熔流季数节补迷给为什主、故纵向剥坡度马很缓陈的河堤谷潜锁水区在岩顷层导把、储抹水性肌能分览布极禾不均肺匀的警基岩帅裂隙姨水分疾布区4.胡2.欢2、水冤井的球垂向燃布局根据金含水隆层和注多数晨的基虚岩含馅水层汗（主碍要含奴水裂线隙段厚的厚驾度）秧的厚促度来粱判断警是采扇用完赞整井犁形式撤取水仙还是穴分段但取水天，在泥垂向烤上我毅们只缘瑞考虑伯分段货取水禽。分段黄取水桶设计锄时，踩要考失虑井极组中倾单井烂的横踩向和派纵向牺的距舌离。纸（图6-钻14）。见表6-产4列出疗了在局不同墓水文勺地质眨条件朗下分尾段取菌水时犯，垂档向间纲距a的经壤验数仅据。图6-羽14分段裤取水读井组堪布置娘示意表6-允4列出驼了在挠不同限水文蚂地质聚条件怨下分歉段取界水时亿，垂后向间惕距a的经具验数庙据。表6-岸4分段闹（层永）取浙水井达组配茄置参渡考资杂料在明界确了盒水井近平面屈和垂白向布川局之钓后，平取水生建筑那物合白理布夏局所尖要解腊决的钉最后棵一个宇问题羞是，慕如何坊在满旱足设目计需志水量异的前怨提下时，本枝着技近术可址行且意经济收合理下的原绕则，部来确械定水却井的雄数量诱与井灭距。4.千2.著3、井条数和口井间申距离予的确喷定4.氧2.张3.艺1集中渣式供跨水井扒数与螺井距催的确廉定4.煮2.笔3.绿1分散究式灌贝溉供杰水的衰井数以与井深距的烦确定单井余灌溉必面积估法考虑勺井间射干扰庆时的烦井距崭确定相方法根据约允许羞开采歌模数轨确定璃井数雾和井障间距疤离（1）单衡井灌但溉面狠积法首先船计算闷出单旺井可描控制炉的灌汤溉面查积F：(6盐-3辨)如果晌水井啊按正孩方网额状布浆置，非则水筒井间偶的距舱离D为：(6蜓-4意)如果沟水井悄按等句边三劈燕角形泛排列阻，则朽水井活间的蒜距离D为：(6融-5晋)整个奸灌区估内应默布置赛的水驻井数n为：(6穿-6旬)（2）考穷虑井何间干扑扰时曾的井垦距确把定方吨法这种象计算汗方法嘉的思仔路是红，首演先提际出几阔种可少能的庆设计尽水位辈降深境和井岛距方河案，疤分别千计算活出不店同降买深、肆不同屡井距瓶条件省下的宾单井初干扰坐出水薪量，凉最后轿通过捕干扰变水井品的实吊际可杰灌溉兼面积席与理