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）分戴段钻境进时劲的异烈径井裹管构晨造（a）（c）（b）图6-仆3访(羽a)粒(b痕)(泪c)分段漏钻进贵时井锦壁管斤的构纽奉造(d崇)不分粮段钻堪进时蒸的同付径井肢管构织造（2）不痛分段与钻进静时的腊同径渗井管愧构造（d）1.害1.咬2过滤由器1.终1.扔2.券1过滤雕器的恰作用斯、组初成过滤德器是犹管井饲的重爱要组猪成部留分用干以集抖水和到保持居填砾杰与含洲水层鱼的稳脾定。柜它的翁构造拿、材病质、绕施工市安装江质量疏对。拼它连娱接于搞井管联，安召装在梢含水淋层中渡，管驻井的户出水定量、喜含砂之量和妥工作贪年限祥有很灵大影圈响，牺所以普是管拥井构应造的详核心陷。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分别洒指颗纤粒中最按质没量计吹算有60环%、50蛙%、10叶%粒径虏小于草这一桐粒径酱；2．较开细砂究层取扇小值棉，较代粗砂泥层取抱大值晌。表6-页1过滤蚕器的岩进水名孔眼捎直径童或宽骨度1.处1.暂2.尘2过滤协器的拌分类由不柜同骨怨架和览不同起过滤瓦层可汪组成最各种纳过滤丽器。警骨架元过滤先器〔图6-严5（a），蜂（b）〕、缠桂丝过抛滤器〔图6-泥5（c），谅（d）〕、包袜网过粱滤器〔图6-灰5（e）〕、填冈砾过剩滤器〔图6-叫5（f）〕。（a）圆恰孔（b）缝蔽隙（c）缠遮丝（d）钢浴筋骨撤架（e）包铃网（f）填缴砾图6-木5过滤饶器类虚型1.烘1.兰2.毒3过滤扇器的华直径侦、长路度过滤愉器的贤直径压影响嗽井的欲出水闲量，则因此摊它是筛管井绢结构旋设计舱的关陶键。石为保惑持含斯水层忆的稳侄定性其，需每要对社过滤样器的拌尺寸典，尤仿其是竖过滤照器的至外径舍，进跪行入舱井流忠速的安复核吩计算鲁：(6务-2桑)式中炕：D—过滤判器外迈径（愈包括浮填砾糊厚度境），m；Q—设计捷出水朴量，/s；L—过滤友器有堆效长就度（返工作恩部分危长度覆），m；n—过滤放器进懂水表衡面有隐效孔地隙度振（一驼般按50％考扫虑）店；v—允许什入井宏流速议，m/享s。含床水层迅的允消许入连井流吸速可六用下锦式近燥似计算英：糊其中k为含枝水层兽渗透慨系数程，m/票s。1.垦1.台2.陪4过滤毯器的漂安装明部位滤器盼的安遣装部粒位影延响管虏井的浓出水粮量及拌其他步经济肝技术槽效益型。因概此，帐应安厉装在他主要疑含水随层的纽奉主要昼进水命段；蔬同时怀，还辛应考着虑井圾内动肠水位手探度谋。1.荐2管井席的施搭工管井琴的施侮工建称造一匆般包忆括钻父凿井倦孔、烧井管陆安装妄、填姥砾和训管外烛封闭脾、洗勤井、稳抽水民试验庸等步烟骤，控现介晨绍如厌下：钻凿狡井孔井管喝安装填砾战和管汉外封锻闭洗井抽水厚试验返回2.剃1大口更井的胶构造大口购井的欣特点惕是：谱大口走井不忽存在坦腐蚀通问题雁，进参水条熔件较氧好，焰使用方年限岂较长摘，对曾抽水春设备保型式禽限制查不大赔，如圈有一你定的姓场地灾且具子备较风好的捧施工期技术你条件姻，可遭考虑矮采用衡大口得井。疫但是政，大井口井旱对地址下水苹位变伍动适移应能拣力很皱差，壤在不短能保谋证施痛工质姓量的购情况蚁下会婆拖延射工期绕、增读加投怎资，奖亦易需产生佩涌砂岔（管瓣涌或义流砂合现象念）、黄堵塞撤问题卡。大口纤井的冒主要梯组成慰部分农是，蚂主要况由上航部结弦构、岸井筒旦及进踪蝶水部古分组匪成，桨见图6-窝6所示参。大口旬井的趟构造枝实图图6-爸6大口往井的唉构造2.列1.煎1上部拾结构上部渗结构卫的布耽设主跳要取危决于吼水泵侦站是乏与大挂口井仍分建潮还是罚合建蛮，而漫这又蕉取决化于井溉水位遵（动攻水位华与静怎水位浇）的匠变化塞幅度林、单捷井出迈水量手、水邪源供霸水规趋模及欠水源侧系统状布置厚等因星素，雾同时配做好勤井口摧的污可染防星治工查作。2.痒1.素2井筒井筒述包括词井中鬼水面清以上市和水脸面以极下两矮部分餐，用纤钢筋粘混凝侵土、昂砖、草石条认等砌摘成。摄井筒膨的直疾径应滔根据翁水量争计算浇、允筹许流铃速校望核及胁安装汁抽水外设备括的要恩求来役确定劈燕。井种筒的劳外形假通常薪呈圆抱筒形无、截叉头圆屿锥形桂、阶弦梯圆泪筒形同等（甘图6-腹7）。（a）圆伍筒形（b）截涉头圆拔锥形（c）阶赔梯圆唇筒形图6-悉7大口辞井井猾筒外毕形2.田1.贸3进水什部分进水阵部分球包括沾井壁巧进水始孔（添或透稀水井弹壁）葡和井烈底反歇滤层面。2.根2大口苍井的撑施工返回2.塞2.宗1大开知挖施芽工法大开越挖施水工法役是在捞开挖湿的基排槽中跨，进都行井示筒砌串筑或缓浇注珍及铺雅设反滋滤层仅工作全。2.伞2.赴2沉井洞施工帐法沉井袜施工讲法是晃在井丑位处朝先开秘挖基托坑，储然后垄在基扯坑上崇浇注固带有躺刃脚袖的井钳筒；己待井呼筒达荒到一模定强扁度后挺，即殊可在底井筒册内挖烟土，很利用元井筒房诚自重贼切土游下沉扬。3.希1复合厘井复合雀井是复由非完蔬整大党口井和井底仅下设勤管井园过滤脏器组成仗。实获际上限，它继是一雁个大口点井和管井组合糕的分层或分段取水越系统酷（如寄图6-恳8）。继它适事用于处地下不水水燥位较辜高、铸厚度昆较大块的含篇水层倾，能中充分音利用乓含水挨层的童厚度甲，增声加井写的出远水量做。实彻验证掏明，弯当含键水层肌厚度培大于浴大口区井半债径3～6倍，捷或含咳水层络透水今性较厦差时纠，采地用复皇合井资出水级量增娱加显眨著。图6-牌8复合陆井返回4牌.1辐射着井辐射府井是巧由集奇水井苗（垂删直系谨统）惊及水躁平的枪或倾家斜的丝式进水着管（袄水平弄系统翠）联孩合构暑成的鄙一种挤井型姿，属者于联孕合系策统的么范畴兰。因且水平眼进水饶管是扮沿集攀水井胶半径位方向湿铺设乏的辐岛射状图渗入呆管，钢故称指这种馒井为误辐射竭井。辐射呜井的馆现场纳施工伟图4.岩1.医1辐射饮井的谅类型按集吨水井躬本身井取水通与否鼓，辐炼射井据分为垂集水纵井井躬底与户辐射数管同脏时进跟水和潜集水症井井并底封属闭仅忌辐射负管进水水两段种型外式。资前者凑适用疮于厚连度较铲大的尼含水余层。按集烛取水手源的暂不同筛，辐舒射井跟又分核为：洁集取乌一般情地下静水〔如图6-考9（a）〕、集娱取河直流或医其他醉地表食水体顶渗透幻玉水〔如图6-嫁9（b）、恒（c）〕、集高取岸银边地陵下水零和河按床地享下水组的辐熊射井〔如图6-饼9（d）〕等型丘式。按辐您射管艳铺设值方式找，辐膜射井记有单纳层辐饲射管夏和多童层辐纯射管炉两种斗。图6-低9(宵e)所示斧为集普水井脾井底初封闭敬的单括层辐蒙射管宰的辐吐射井惊。（e）图6-贱9按补紧给条屡件与趣布置奔方式刚分类念的辐躲射井4.究1.胀2辐射牙井的饺构造辐射话井的理构造助见图6-织10：4.植1.买2.责1．集浆水井集水仁井又迫称竖笑井，轨其作态用是胆汇集确辐射贞管的尝来水揉和安柱装抽溪水设县备等光，对旋于不躲封底两的集明水井贯还兼赢有取铁水井效的作叹用。4.闸1.宏2.报2．辐拼射管图6-怕10辐射绸井的兼构造4.校1.项3辐射再井的勺施工辐射丢井的郊集水瓣井和寸辐射浮管的提结构况不同沃，施卷工方让法和碰施工柳机械啦也完蹄全不满同。曲下面嘉介绍精两种太方法刷。4.仁1.覆3.浆1．集伶水井别的施悄工方构法4.疤1.日3.婚2．辐势射管睛的施旁工方延法返回5.显1渗渠渗渠栗是水艺平敷旋设在食含水升层中追的穿牌孔渗榜水管珍渠。仓渗渠昆可分铺为集饶水管酿和集雄水廊刮道两虚种型捐式；恳同时伯也有滨完整慢式和的非完明整式天之分消。渗千渠联施丽工孟图图6-勿11渗蛙渠渗渠播由渗播水管咱渠、错集水侧井和载检查南井组迅成，毙如图6-宪11所示乘。铺设轧在不防同条制件下桑的渗吐渠，防以及亭对不低同施趁工条担件下筝的要尼求，方见图兽（6-拿12）（b）铺座设在瘦河床逃下的络渗渠（a）铺宝设在让河滩惊下的辩渗渠图6-工12渗渠凯人工狡反滤浪层构纯造返回6.锣1坎儿柄井坎儿斯井是帮我国薄新疆低地区迈在缺共乏把胸各山旦溪地勿表径门流由送戈壁颤长距嘉离引塑入灌豆区的性手段库以及辞缺乏畅提水魂机械涉的情搞况下寺，根裕据当尽地自造然条色件、皂水文长地质看特点筛，创秋造出钻用暗愧渠引猎取地熊下潜傅流，腔进行钥自流壮灌溉猾的一守种特数殊水斥利工妨程。坎儿卵井修烧复坎儿夏井图6-瞎13坎儿坐井6.鸟1.登1坎儿侨井的亡构造坎儿券井的鸣布设浪，一部般大重致顺付冲积升扇的剑地面胶坡降立，即盾地下拘潜流锐的流谣向，它与之聚相平逝行或扰斜交山。其嘉构造且由竖夸井、我暗渠旁、明怕渠和凡涝坝臣（即充小型杂蓄水兽池）摧四部亭分组污成，煮如图6-虽13。6.羊1.碗2坎儿盘井的店施工6.绵1.悼3坎儿蛙井类迅型坎儿碗井按使其成核井的级水文积地质崖条件武来划甜分，析可分线为三屑种类劲型：山前虫潜水锡补给洽型山溪腹河流昼河谷曾潜水写补给咐型平原黎潜水盖补给理型地下挤水资宅源的哲开发钳利用需首先贡要选匠择好蛋合适爪的地窜下水损源地厉，因垫为水薪源地寨位置阵选择晴得正扯确与吨否，币，而志且关笋系到鼻是否哈能保吸证其俱长期刊经济夕和安搬全地胶运转走，以牺及避沃免由抹此产弦不仅惹关系股到水页源地随建设们的投烫资生共各种聋不良爸的环饼境地尺质问屋题。第三毛节晴地筋下水挂水源迫地的排选择3.拳1集中脂式供敞水水衬源地储的选烧择水源护地的捐水文历地质挪条件水源距地的屋经济桐、安栗全性宫和扩访建前颗景水源禽地的万地质金环境3.理2小型原分散除式水竭源地虫的选请择集中披式供崭水水遣源地飘的选锡择原僚则，灰对于编基岩增山区酿裂隙贷水小拖型水希源地挠的选渔择也怕是适痛合的吴。但贩在基棋岩山亚区，俗由于养地下铲水分责布极叙不均拆匀，置水井妨布置疯还要制取决萌于强文含水属裂隙到带及垂强岩银溶发眠育带忆的分抓布位炸置；匪此外秀，布套井地汤段的告地下菜水水攀位埋尸深及杂上游茄有无搁较大匀的汇设水补怨给面馋积，守也是行必须疾考虑欣的条钳件。第四询节解地同下水卡取水宫构筑孤物的杏选择容及布兄局在地败下水踏水源衬地选似择的岭基础秋上，盾还要专正确摆选择伍和设渗计地价下水瞎取水姐构筑钢物，啦以最狼大限应度地吴截取筹补给盲量，坛提高匆出水稳量、溉改善傅水质膜、降促低工畅程总瓜造价喊。4.摊1地下正水取房诚水构救筑物尘的选泊择常见唯的地秆下水枯取水独构筑用物有管井、大口搁井等构压成的垂直沫集水愧系统，渗渠、坎儿驻井等构筛成的水平脉集水存系统，辐射君井、复合母井等构哀成的复合助集水绑系统以及引泉野工程。由糠于类矿型不借同，共其适柜用条佛件具肌有较约大的刑差异岸性。携常见候各种具地下玻水取绑水构汽筑物戴的适格用范价围如辆表6-漠3所示松。4.垂2地下摊水取攀水构族筑物咬的合宾理布知局取水铺建筑贝物的忆合理向布局吗，是寄指在菊确定踩水源嘉地的晶允许否开采团量和琴取水票范围欲后，赢进而积明确披在采天取何厦种工麦程技遮术和辈经济辨承受抛能力砍下的蹈取水充建筑佣物布堆置方预案，相才能麻最有百效地携开采直地下尾水并烤尽可荐能地哥减少劳工程井所带俩来的扩负面岂作用桌。4.嘱2.经1水井团的平即面布寒局水井砖的平珍面布冲局主睛要决择定于答地下甚水的谦运动摊形式蓄和可友开采陡量的哀组成糕性质征，分桂以下耗几种低情况集。在地哪下径筹流条洪件良风好的档地区在地沉下径特流滞如缓的缸平原热区在以杜大气文降水走或河谱流季嫂节补渐给为蚀主、宏纵向芬坡度惑很缓倍的河是谷潜轿水区在岩罩层导东、储被水性肯能分添布极末不均催匀的谨基岩码裂隙帽水分葱布区4.艇2.途2、水激井的祖垂向捆布局根据锤含水邀层和声多数凳的基区岩含援水层踪蝶（主拦要含训水裂耻隙段律的厚撕度）坏的厚帮度来钥判断匪是采束用完耗整井提形式尿取水天还是吧分段片取水看，在舌垂向赢上我洪们只除考虑戒分段再取水办。分段恋取水刃设计停时，拌要考障虑井淘组中捏单井傲的横穷向和鄙纵向残的距超离。昌（图6-单14）。稻表6-脊4列出类了在柴不同棒水文脾地质独条件慕下分屠段取碧水时坊，垂躬向间宇距a的经予验数僵据。图6-便14分段陵取水奖井组合布置毁示意表6-尼4列出辜了在私不同迅水文哭地质脆条件栗下分善段取贴水时设，垂劳向间佩距a的经熟验数膏据。表6-殖4分段破（层聚）取狱水井识组配孟置参该考资候料在明棒确了每水井胞平面删和垂定向布多局之研后，多取水剥建筑铸物合行理布勇局所伐要解蒜决的辱最后驳一个碧问题缩慧是，圈如何冲在满改足设缎计需滤水量拾的前燥提下极，本鬼着技浆术可葵行且香经济港合理狡的原爷则，危来确愤定水嚷井的默数量史与井叶距。4.仙2.报3、井槽数和白井间片距离托的确隆定4.鉴2.抢3.层1集中上式供牲水井絮数与说井距另的确僵定4.咸2.征3.泡1分散倒式灌嫂溉供旺水的矛井数况与井蒸距的爆确定单井供灌溉疲面积卧法考虑洪井间劣干扰曾时的隔井距隙确定糕方法根据灵允许回开采券模数忘确定赖井数抗和井呆间距涂离（1）单蹦井灌织溉面蚕积法首先暂计算世出单处井可们控制借的灌戚溉面趴积F：(6顷-3舍)如果哲水井倘按正输方网颜状布因置，驳则水胀井间晴的距须离D为：(6假-4生)如果暖水井词按等沸边三凉角形筐排列耍，则告水井劣间的堡距离D为：(6乱-5捡)整个削灌区宗内应宴布置捕的水碎井数n为：(6伴-6纤)（2）考盘虑井休间干检扰时值的井共距确屑定方毒法这种讲计算匠方法压的思颗路是息，首蔬先提讯出几研种可掉能的泄设计索水位工降深皂和井到距方卫案，训分别穿计算摩出不才同降廉深、无不同族井距蹈条件亚下的毯单井惧干扰缝出水训量，恋最后锄通过退干扰棵水井泪的实征际可盆灌溉哪面积