地下水资源的开发.docx

《地下水资源的开发.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下水资源的开发.docx（11页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、任务十一地下水资源的开发、保护与管理一、地下水资源的开发课程目的掌握水源地选择、取水构筑物类型及布局方法、管井设计与洗井等方法，具有开发利用地下水资源专业技能课程任务1、掌握水源地选择、取水构筑物类型及布局方法2、掌握管井设计、洗井与管井腐蚀、堵塞和结垢的防治方法课程内容1、水源地的选择2、取水构筑物的类型和适用条件3、取水建筑物的合理布局4、管井的设计5、洗井方法与管井腐蚀、堵塞和结垢的防治重点、难点水源地的选择、取水构筑物的类型和适用条件（一）水源地的选择对于大、中型集中供水水源地，就是选择取水地段的具体位置；对于小型分散供水水源地，则是选定水井布置的具体位置。集中式水源地位置的选择，一般

2、应考虑水文地质条件、技术和经济条件：1、水源地应尽可能选在含水层透水性好、厚度大、层数多、分布广的地段2、为增加开采补给量，保证水源地的长期均衡开采，水源地应尽可能选择在能最面沉陷、塌陷、地裂缝、滑坡等有害地质作用的地段。6、在选择水源地时，还应从经济、安全和扩建前景方面加以考虑。（二）取水构筑物的类型和适用条件取水构筑物的类型主要有4类：1、垂直取水建筑物，如井、孔等；2、水平取水建构物，如渗渠、廊道等3斜井4、联合取水工程。还有一些适用于某种特定水文地质条件的联合取水工程：井一水平廊道联合取水建筑物（坎儿井）、辐射井、大口井（坚井）一钻孔联合取水工程（复合井）、水平廊道。取水构筑物类型的选

3、择，主要决定于:1、含水层（带）的空间分布特点及含水层（带）的埋藏深度、厚度和富水性能2、设计需水量大小、预计的施工方法及选用的抽水设备类型等因素有关。一）管井管井又名机井：通常是指用凿井机械开凿而成的垂直井孔。为完整井和非完整井。管井大体可分：井头、井身、进水部分和沉淀管四部分。管井施工建造一般包括：钻机凿井、井管安装、填砾、管外封闭、洗井、抽水试验。二）大口井大口井因其井径大而得名。大口井是开采浅层地下水最合适的取水构筑物类型，不仅井水断面大，并具有构造简单，取材容易，使用年限长及容积大，能兼起调蓄水量作用等优点。我国大口井的直径一般为48m,井深一般15m以内，很少超过20m。大口井大多

4、采用不完整井形式，可以从井筒和底同时进水。大口井的一般由井室、井筒及进水部分组成。三）复合井复合井：是由非完整式大口井和井底下设管井过滤器组成。它是一个大口井和管井组合的分层或分段取水系统。它适用于地下水位较高、厚度较大的含水层，能充分利用含水层的厚度，增加井的出水量。模型试验资料表明：当含水层厚度大于大口井半径3-6倍，或含水层透水性较差时,采用复合井出水量增加显著。为了充分发挥复合井的效率，减少大口井与管井间的干扰，过滤器直径不宜过大，一般200300mm为宜，过滤器的有效长度应比管井稍大，过滤器不宜超过三根。四）辐射井辐射井：是在大口井井壁上向外沿半径方向铺设辐射状渗入管组合而成。由于扩

5、大了进水面积，其单井出水量是各类地下水取水构筑物之首。适用条件：一般不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层，以及不能渗渠开采的厚度薄、埋深较大的含水层。特点：辐身井管理集中、占地少，便于卫生防护；辐射井施工难度较高，施工质量和施工技术水平直接影响出水量。1、辐射井的形式（1）按集水井本射取水与否分为：集水井井底与辐射管同时井水、集水井底封闭仅辐射管进水二种形式。（2）按辐射铺设方式分：单层辐射井和多层辐射井（3）按其集取水源的不同，分为：集取一般地下水、集取河流或其他地下水体渗透水、集取岸边地下水和河床地下水的辐射井等形式。2、集水井：集水井的作用是汇集辐射管的来水和安装抽水设备等，对于不封底的

6、集水井还兼有取水井的作用。我国一般采用不封底集水井，以扩大井的出水量。集水井的直径一般不应小于3m。集水井都有采用圆形钢筋混凝土井筒，沉井施工。3、辐水管：辐射管的配置分单层或多层，每层412根，层间距13m,根据含水层厚度和补给条件而定。辐射管采用直径70150mm、壁厚69mm的厚钢管。辐射管的进水孔有条形孔和圆形孔，缝宽和孔径根据含不层颗粒组成确定。在靠近井壁23m处不应设孔眼，孔隙率一般为1520%,管长一般在30m以内。辐射管尽量布置在集水井的底部，一般距井底1m左右，以保证在大水位降条件下取得最大的出水量。五）渗渠1、渗渠的形式渗渠分：集水管和集水廊道二种形式。同时，也有完整式和非

7、完整式之分。渗渠由于施工条件的限制，其埋深一般超过10m。优点：既可截取浅层地下水，也可集取河床地下水或地表渗水；渗渠水经过地层的渗滤作用，悬浮物和细菌含量少，硬度和矿化度低，兼有地表水与地表水的优点；渗渠可以满足北方山区季节性河段全年取水的要求。缺点：施工条件复杂、造价高、易淤塞，常有早期报废的现象。2、渗渠的构造渗渠通常由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。集水管一般为穿孔钢筋混凝土管，也可用带缝隙的干砌块石或装配式钢筋混凝土暗渠。钢筋混凝土集水管管径根据水力计算确定，一般为6001000m管上进水孔有圆孔和条孔二种,圆孔孔径2030mm,条孔宽20mm、长60100mmo孔眼内大外小，

8、交错排列于渠的上1/22/3部分。孔隙率一般不超过15%o3、渗渠位置选择及平面布置（1）位置选择：选在水充较急、有一定冲刷能力的直线或凹岸非淤积河段，并尽量靠近主流；含水层较厚、颗粒较粗、不含淤泥等不透水夹层；河水清澈、水位变化小、河床稳定的河段。（2）渗渠平面布置：平行河流、垂直河流、平行和垂直河流组合布置。（三）取水建筑物的合理布局取水建筑物的合理布局：主要指取水井平面和剖面上的布置（排列）形式及井间距与井数的确定等。-）水井的平面布局1、在地下径流条件良好地区，为充分拦截地下径流，水井应布置成垂直地下水流向的井排形式。2、在地下径流平缓的平原区，当开采量以含水层的储存量或垂向入渗补给量

9、为主时，则开采井群一般布置成网格状、等边三角形、梅花形、圆形等形式。3、在岩层导、储水性能很不均匀的基岩裂隙分布区，水井的平面布局主要受富水带分面位置的控制，应把水井布置在补给条件最好的强含水裂隙带上。4、农田灌溉水井的布局，应均匀分布在整个灌区。）水井的垂向布局对于厚度不大（小于30m）的松散含水层和大多数基岩含水层，一般采用完整井（在整个含水层取水）。对于厚度大（大于30m）的含水层或含水组，可采用完整井取水或采用非完整井取水，或分段分层取水。一般把AQAL=05的滤水管长度（La）称为“过滤器的合理长度”。并以此作为取水设计的依据，它约占整个井出水量的9095机过滤器的合理长度还与水位降

10、深、含水层厚度、渗透性、过滤器直径等因素有关,可根据抽水试验或用经验公式计算确定，一般为20-30mo为了充分汲取大厚度含水层整个厚度上的地下水，可以在含水层不同深度上采取分段取水的方式。一般采用井组形式分段取水，井组通常由2-3眼井组成，呈三角形或直线布置，间距一般310叱 滤水管垂向间距三）井数和井间距的确定取水段范围确定后，井数主要决定于该地段的地下水允许开采量或设计总需水量和井间距离，以及单井出水量。1、集中式供水水井的数量与井间距一般采用解析法井流公式或数值法计算确定。优选出水量和指定点水位降深均满足要求、井数最少、井间干扰强度不超过要求（一般要求水量减少系数小于20%2596）,建

11、设投资和开采成本最低的布井方案，即技术、经济最合理的井数与井距方案。对于面状分布的水源地，井数的确定除考虑布井方案能否满足设计需水量，还应考虑中心点的水位是否超过设计的允许水位降深。2、分散式农田灌溉供水井的井数和井间距农田灌溉供水井的布局，主要是确定合理的井间距离。主要原则是：单位面积上的灌水量必须与该围内地下水的可开采量相均衡。(1)单井灌溉面积法：计算单井保浇面积F (亩)：F= (QTtn) /W如果按正方网状布置水井，则水井间距离D (m)应为：D=(667F) 1/2= (667QTt ) /W1/2如水井按等边三角形布排列，设等边三角形的边长为R,且井间距D=2R井间距离D的计算

12、式为：D=2R=2F/(3)1/21/2= (1334QTtn) (W (3)1/2) 1/2整个灌区内应布置的水井数n为：n=A*BF(2)开采模数法：首先，计算Ikn?上的平均井数N为：N=Mb (Qt)合理的井间距离D：按正方网状布置，则 D 为：D=1000(N)1/2 = 1000 (QT*t) / Mb1/2按等边三角形排列,则井距 D 为:D=10002/(3)1/21/2*(QT*t) / Mbz2(3)根据抽水(或开采)试验确定井距(四)管井的设计生产管井的结构与勘探阶段抽水试验钻孔结构相似，井身的基本结构和各部分的功相同，即由井壁管、滤水管(过滤器)和沉淀管三部分组成。供水

13、管井：为了取得足够的水量，一般口径较大，同时要求长期安全运转。1、井身的结构当供水管井的深度不大时，设计时应尽量简化井身结构。孔深小于100m的浅供水井，一般采用同径到底的井身结构；大于100m的较深的水井，为了维修时易于起拔井管，或受凿井设备能力的限制和为了节省管材，多采用变径的井身结构。2、井径（钻孔直径）井径的大小主要取决于管井的设计取水量、凿井设备的能力、所用井管和滤水管的口径、人工填砾的厚度。据供水管井设计规范的要求：井径应比所选用的过滤器外径大50mm （填礴较厚时,应大150200mm）；如为基岩裸井，则要求井径比抽水设备标定的井管内径大50mm；确定松散含水层中的管井井径，还须

14、用允许入井渗透流速（V允）复核。即：DQ （nLV允）D设计管井井径（m）Q设计取水量（n?/s）L过滤器工作部分长度（m）V允一一允许入井渗透流速（ms）,查有规范的经验数值，或用W.西恰特经验公式计算：V允=（K）7153、井管的种类和规格井管包括井壁管、过滤器、沉淀管。井管内径D：应比抽水设备要求的井管内径大50mm,同时，应根据设计取水量，用V允复核，过滤管的外径D应满足下式要求：DQ （ LnV 允）4、过滤器类型的选择过滤器类型的正确选择，是保证供水井取得最大出水量、消除涌砂、延长水井使用年限的关键。为了增大钻孔的出水量，必须设法使地下水流向钻孔的各种阻力减少到最低限度，最有效的办

15、法是采用填砾过滤器，并尽可能增大填砾层的厚度，并适用与含水层性质相适应的填砾规格。松散孔隙含水层主要考虑的是含水层的颗粒大小及分选程度：基岩含水层（带），则既要考虑岩石的稳固程度，又要考虑孔洞、裂隙中疏松充填物质的粒度和分选程度。（五）洗井方法与管井腐蚀、堵塞和结垢的防治管井的成井工艺包括钻进、下管、回填、洗井等多道工序。洗井是管井成井工艺处理最后和最重要的一道工序，洗井的好坏对管井出水量有很大的影响。另，对于使用时间较久的井孔，由于泥沙淤塞、化学腐蚀、结垢和堵塞等原因造成井孔出水量减少，也可采用洗井的方法恢复和增大井孔的出水量。洗井的方法基本可分为：机械洗井、化学洗井二大类。1、机械洗井法适用范围：泥皮、泥沙淤积堵塞过滤器。机械洗井方法主要有：活塞洗井法、空压机洗井法、水泵抽压洗井法（泵抽振荡洗井法），其次是冲孔器洗井法、联合洗井法。