地下水取水.ppt

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1、第十章第十章地下水取水工程地下水取水工程（1）水源的选取）水源的选取取水地段与范围取水地段与范围取水井的井位与布置取水井的井位与布置开采量的确定开采量的确定（2）一般原则）一般原则水质好、不易受污染的富水地段水质好、不易受污染的富水地段靠近用水户靠近用水户施工、运行河维护方便施工、运行河维护方便地质条件好地质条件好水文地质条件：补给好、渗透强、富水地段水文地质条件：补给好、渗透强、富水地段1.水源选取与合理开采量水源选取与合理开采量（3）布置要点布置要点 布置在补给区的中、下游，渗透性能较好的地段布置在补给区的中、下游，渗透性能较好的地段平原地区，有河流：地表水补给地下水，平行于河岸平原地区，

2、有河流：地表水补给地下水，平行于河岸 地下水补给地表水，垂直于地下水流向地下水补给地表水，垂直于地下水流向 无河流：网格或梅花状布置无河流：网格或梅花状布置山谷：开阔地带，垂直布井山谷：开阔地带，垂直布井山前平原（冲洪积扇）：上部多大砾石，施工困难；下部多山前平原（冲洪积扇）：上部多大砾石，施工困难；下部多细砂，渗透性较差。因此以中、中上部较佳。细砂，渗透性较差。因此以中、中上部较佳。其它：选择富水地段，垂直分布其它：选择富水地段，垂直分布（4）合理开采量的确定）合理开采量的确定 合理开采量：补给（径流）量之和合理开采量：补给（径流）量之和 合理开采量的确定合理开采量的确定水量平衡法：径流、降

3、水入渗、地表水补给、灌溉回归、水量平衡法：径流、降水入渗、地表水补给、灌溉回归、越层补给、弹性释水越层补给、弹性释水开采试验法：抽水试验（给定允许降深）开采试验法：抽水试验（给定允许降深）理论解析法：理论解析法：数值模拟法：数值模拟法：2.构筑物分类及适用条件构筑物分类及适用条件（1）地下水取水构筑物类型）地下水取水构筑物类型 地下水取水构筑物地下水取水构筑物垂直式垂直式 水平式渗渠水平式渗渠 复合式辐射井复合式辐射井 管管 井井 大口井大口井 地面式泉地面式泉 室室（2 2）地下水取水构筑物基本特点）地下水取水构筑物基本特点管管 井：井管从地面打到含水层，抽取地下水的井井：井管从地面打到含水

4、层，抽取地下水的井大口井：由人工开挖或沉井法施工，设置井筒以截取大口井：由人工开挖或沉井法施工，设置井筒以截取 浅层地下水的构筑物浅层地下水的构筑物渗渗 渠：壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠渠：壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠泉泉 室：集取泉水的构筑物室：集取泉水的构筑物（3 3）地下水取水构筑物的适用条件）地下水取水构筑物的适用条件：管管 井：适用于含水层厚度大于井：适用于含水层厚度大于4 4米，其底板埋藏米，其底板埋藏 深度大于深度大于8 8米米大口井：适用于含水层厚度在大口井：适用于含水层厚度在5 5米左右，其底板埋米左右，其底板埋 藏深度小于藏深度小于1515米；渗透系数大于米

5、；渗透系数大于20m/d20m/d渗渗 渠：适用于含水层厚度小于渠：适用于含水层厚度小于5 5米，渠底埋藏深米，渠底埋藏深 度小于度小于6 6米，最适宜开采河床渗透水米，最适宜开采河床渗透水泉泉 室：适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于室：适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于5 5米米表表91 地下水取水构筑物类型及适用范围地下水取水构筑物类型及适用范围 图图91 潜水取水井类型潜水取水井类型 图图92 承压水取水井类型承压水取水井类型 （1）管井的构成）管井的构成 管井直径一般在管井直径一般在501000mm，深度一般在，深度一般在200米以内，通常米以内，通常 由井室、井壁管、过滤器、沉砂管组

6、成由井室、井壁管、过滤器、沉砂管组成井井 室：保护井口、安装各种设备；室：保护井口、安装各种设备；井壁管：加固井壁、隔离含水层（钢、铸铁、钢筋混凝土、井壁管：加固井壁、隔离含水层（钢、铸铁、钢筋混凝土、水泥、塑料、木制等）。水泥、塑料、木制等）。l 钻进方式：分段钻进（接头重叠钻进方式：分段钻进（接头重叠35米，用水泥封填）米，用水泥封填）不分段钻进不分段钻进过滤器：井管进水段，用以集水和保持填砾和含水层的稳定过滤器：井管进水段，用以集水和保持填砾和含水层的稳定l 构成：过滤骨架和过滤层构成：过滤骨架和过滤层l 种类：钢筋骨架、圆种类：钢筋骨架、圆(条条)孔、缠丝包网、填砾石、水泥孔、缠丝包网

7、、填砾石、水泥沉砂管：沉积涌入井管内的细小砂粒，一般沉砂管：沉积涌入井管内的细小砂粒，一般210米长米长3.管井（机井）管井（机井）图图9 93 3 管井构造示意图管井构造示意图井室类型井室类型l深井泵房：泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动机安深井泵房：泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动机安 装在井室内；装在井室内；l深井潜水泵房：水泵和电动机安装在管井内，控制设备安深井潜水泵房：水泵和电动机安装在管井内，控制设备安 装在井室内；装在井室内；l卧式泵房：水泵和电动机安装在井室内；卧式泵房：水泵和电动机安装在井室内；l地面式：便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好地面式：便于维护管理，防

8、水、防潮、通风、采光条件好l地下式：便于总体规划，噪声小，防冻条件好。地下式：便于总体规划，噪声小，防冻条件好。井壁管井壁管 l基本要求：足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，基本要求：足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗便于设备安装和管井清洗l材质：钢管、铸铁管、钢筋混凝土管材质：钢管、铸铁管、钢筋混凝土管l适用井深：钢管适用任意井深，铸铁管适用于井深小于适用井深：钢管适用任意井深，铸铁管适用于井深小于 250m250m，钢筋混凝土管适用于井深小于，钢筋混凝土管适用于井深小于150m150m的管井的管井l管径：井壁管内径应比水泵设备的外径大管径：井壁管内径应比水泵设备

9、的外径大100mm100mml钻进：分段钻进法与不分段钻进法的井壁管构造不同钻进：分段钻进法与不分段钻进法的井壁管构造不同图图9 94 4 管井分段钻进示意图管井分段钻进示意图过滤器过滤器l进水孔眼：数量多，进水性能良好，强度较高进水孔眼：数量多，进水性能良好，强度较高l孔隙率：取决于管材的强度，各种管材允许孔隙率为：孔隙率：取决于管材的强度，各种管材允许孔隙率为：钢管钢管30303535 铸铁管铸铁管18182525 钢筋混凝土管钢筋混凝土管10101515 塑料管塑料管1010l反滤层的形成：充填法，洗井法反滤层的形成：充填法，洗井法图图9 95 5 过滤器类型过滤器类型图图9 96 6

10、过滤器周围反滤层的形成过滤器周围反滤层的形成（2）管井的建造）管井的建造钻井：钻井：l冲击钻进：适合于浅层松散岩石（最深约冲击钻进：适合于浅层松散岩石（最深约300300米）米）一般回旋（正循环）钻进一般回旋（正循环）钻进l回转钻进回转钻进 反循环钻进反循环钻进 岩心回转钻进岩心回转钻进安装：井管、填砾、封井安装：井管、填砾、封井洗井：冲洗泥浆、形成反滤层洗井：冲洗泥浆、形成反滤层l方法：活塞式、压缩空气式、联合式方法：活塞式、压缩空气式、联合式抽水试验：测定抽水能力、了解抽水量与井内水位降深之抽水试验：测定抽水能力、了解抽水量与井内水位降深之 间的关系，监测水质等间的关系，监测水质等管井施工

11、步骤管井施工步骤钻凿井孔钻凿井孔管井验收管井验收粘土封闭粘土封闭冲孔换浆冲孔换浆物探测井物探测井井管安装井管安装围填砾料围填砾料抽水试验抽水试验洗洗 井井钻凿井孔钻凿井孔l冲击钻进法：冲击钻进法：利用钻头的冲击力钻凿井孔利用钻头的冲击力钻凿井孔仅适用于松散岩层仅适用于松散岩层机械设备简单；效率低、速度慢机械设备简单；效率低、速度慢l回转钻进法：回转钻进法：利用钻头旋转的切削、挤压、研磨破碎作用钻凿井孔利用钻头旋转的切削、挤压、研磨破碎作用钻凿井孔既适用于松散岩层，也适用于基岩既适用于松散岩层，也适用于基岩机械设备较复杂；效率高、速度快机械设备较复杂；效率高、速度快分为一般回转钻进、反循环回转钻

12、进和岩心回转钻进分为一般回转钻进、反循环回转钻进和岩心回转钻进泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管反循环回转钻进反循环回转钻进一般回转钻进一般回转钻进（3）管井（井群）的计算管井（井群）的计算管井的出水量管井的出水量l理论公式法：稳定流裘布依公式理论公式法：稳定流裘布依公式 非稳定流泰斯公式非稳定流泰斯公式l经验公式法：利用经验公式法：利用Qs抽水曲线回归经验公式抽水曲线回归经验公式井群的相互干扰井群的相互干扰l井群：井群：l计算：理论法根据势叠加原理计算：理论法根据势叠加原理 经验法经验法水位削减法水

13、位削减法（4）分段取水井）分段取水井单层分段开采单层分段开采 多层分段开采多层分段开采（5）管井的维护）管井的维护验收：验收：l施工说明书：柱状图、构造说明、抽水试验、水质资料施工说明书：柱状图、构造说明、抽水试验、水质资料l使用说明书：使用、维护、适用取水设备，钻进岩心使用说明书：使用、维护、适用取水设备，钻进岩心使用，要求：合理抽水量、使用记录、操作规范、卫生防护使用，要求：合理抽水量、使用记录、操作规范、卫生防护增加出水量措施增加出水量措施l下降原因：水位下降、过量开采、水井变化、泵管不配下降原因：水位下降、过量开采、水井变化、泵管不配l增加措施：洗井法（钢丝刷、活塞、压缩空气、干冰增加

14、措施：洗井法（钢丝刷、活塞、压缩空气、干冰 等）等）、真空井法、爆破法、酸处理法、换泵或管、真空井法、爆破法、酸处理法、换泵或管管井验收资料管井验收资料l施工说明书：管井地质柱状图，过滤器和填砾规格，井位施工说明书：管井地质柱状图，过滤器和填砾规格，井位座标及井口标高，抽水试验记录，水质分析资料，过滤器座标及井口标高，抽水试验记录，水质分析资料，过滤器安装、填砾、外围封闭施工记录安装、填砾、外围封闭施工记录l使用说明书：最大开采量和选用抽水设备的型号规格，使使用说明书：最大开采量和选用抽水设备的型号规格，使用维护注意事项用维护注意事项l钻进的岩样：名称、厚度、埋藏深度钻进的岩样：名称、厚度、埋

15、藏深度管井使用注意事项：管井使用注意事项：l抽水设备的出水量应小于管井的出水能力，过滤器表面进抽水设备的出水量应小于管井的出水能力，过滤器表面进水流速小于允许进水流速水流速小于允许进水流速l建立管井使用卡，逐日按时记录井的出水量、水位、出水建立管井使用卡，逐日按时记录井的出水量、水位、出水压力等信息压力等信息l机泵应定期检修，要及时清理沉淀物，必要时进行洗井机泵应定期检修，要及时清理沉淀物，必要时进行洗井l季节性供水的管井，停运期间应定期抽水，以防电机受潮季节性供水的管井，停运期间应定期抽水，以防电机受潮和井管腐蚀与沉积和井管腐蚀与沉积l管井周围卫生防护，保持良好的卫生环境和进行绿化管井周围卫

16、生防护，保持良好的卫生环境和进行绿化过滤器进水口尺寸不当、缠丝或滤网腐蚀过滤器进水口尺寸不当、缠丝或滤网腐蚀破裂、接头不严或管壁断裂等造成砂粒流破裂、接头不严或管壁断裂等造成砂粒流入而堵塞入而堵塞更换过滤器、修补或更换过滤器、修补或封闭漏砂部位封闭漏砂部位过滤器表面及周围填砾、含水层被细小泥过滤器表面及周围填砾、含水层被细小泥沙堵塞沙堵塞用钢丝刷、活塞法、用钢丝刷、活塞法、真空法洗井真空法洗井过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀胶过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵塞结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵塞18183535工业盐酸工业盐酸清洗清洗细菌等微生物繁殖造成堵塞

17、细菌等微生物繁殖造成堵塞氯化法或酸洗法氯化法或酸洗法区域性地下水位下降区域性地下水位下降回灌补充、降低抽水回灌补充、降低抽水设备安装高度设备安装高度含水层中地下水流失含水层中地下水流失隔断隔断表表92 管井出水量减少原因及处理措施管井出水量减少原因及处理措施增加管井出水量的措施：增加管井出水量的措施：l真空井法：将管井的全部或部分封闭，抽水时使管井处于真空井法：将管井的全部或部分封闭，抽水时使管井处于 负压状态，增大水位落差负压状态，增大水位落差l爆破法：将雷管和炸药装在专用的爆破器内，对孔隙、裂爆破法：将雷管和炸药装在专用的爆破器内，对孔隙、裂 隙、溶洞发育不全的坚硬裂隙岩含水层进行爆破隙、

18、溶洞发育不全的坚硬裂隙岩含水层进行爆破l酸洗法：对石灰岩含水层的管井采用注酸的方法增大或贯酸洗法：对石灰岩含水层的管井采用注酸的方法增大或贯 通裂隙和溶洞。通裂隙和溶洞。（1）大口井的构造）大口井的构造井筒：钢筋混凝土或砖砌（沉井法应有刃脚）井筒：钢筋混凝土或砖砌（沉井法应有刃脚）井口：排水坡、粘土层、通风管、人孔井口：排水坡、粘土层、通风管、人孔进水部分：进水孔、透水井壁、井底反滤层进水部分：进水孔、透水井壁、井底反滤层（2）施工）施工大开槽：土方量大、排水费高，适于口径较小、井深较浅大开槽：土方量大、排水费高，适于口径较小、井深较浅沉井法：土方少、排水费用低、施工安全沉井法：土方少、排水费

19、用低、施工安全（3）计算）计算4.大口井大口井图图9 97 7 大口井构造示意图大口井构造示意图大口井水力计算大口井水力计算完整大口井按管井计算公式计算完整大口井按管井计算公式计算l 井底进水：井底进水：l 井底与井壁同时进水：井底与井壁同时进水：（1）辐射井的构造）辐射井的构造集水井集水井辐射管辐射管（2）辐射井的类型）辐射井的类型按辐射管的铺设方式：单层、多层按辐射管的铺设方式：单层、多层按集水形式：集取地下水、河流下渗水、岸边地下水及按集水形式：集取地下水、河流下渗水、岸边地下水及河流下渗水、岸边及河床地下水河流下渗水、岸边及河床地下水（3）施工施工 顶进施工法、斜井施工法顶进施工法、斜

20、井施工法（4）计算计算5.辐射井辐射井图图9 98 8 大口井构造示意图大口井构造示意图l集水井：用于汇水和辐射管施工，直径由抽水设备安装和辐集水井：用于汇水和辐射管施工，直径由抽水设备安装和辐 射管施工要求而定，一般不小于射管施工要求而定，一般不小于3m3m，结构与大口井，结构与大口井 相相似，通常采用钢筋混凝土井筒，沉井法施工似，通常采用钢筋混凝土井筒，沉井法施工l辐射管：一般采用厚壁钢管，直接顶管施工；进水孔有圆孔辐射管：一般采用厚壁钢管，直接顶管施工；进水孔有圆孔 和条孔两种，孔眼在集水管上交错排列，孔隙率和条孔两种，孔眼在集水管上交错排列，孔隙率 15152020l布布 设：可多层布

21、置，层间距设：可多层布置，层间距1 13m3m，每层，每层4 48 8根，最下层根，最下层 距含水层底板不小于距含水层底板不小于1m1m，高于集水井井底，高于集水井井底1.5m1.5m，以，以 便集水和顶管施工，直径便集水和顶管施工，直径7575150mm150mm，长度小于，长度小于30m30m辐射井水力计算辐射井水力计算l无压含水层：无压含水层：l承压含水层：承压含水层：（1）渗渠的构造）渗渠的构造 水平集水管、集水井、检查井、泵站水平集水管、集水井、检查井、泵站（2）型式与布局）型式与布局 型式：集水管式、集水廊道式型式：集水管式、集水廊道式 布局：平行式、垂直式、组合式布局：平行式、垂

22、直式、组合式（3）计算）计算6.渗渠渗渠图图9 99 9 渗渠的构造示意图渗渠的构造示意图渗渠的水力计算渗渠的水力计算l无压含水层的非完整渗渠：无压含水层的非完整渗渠：l无压含水层的完整渗渠：无压含水层的完整渗渠：l设在河床下的渗渠：设在河床下的渗渠：l设在河滩下平行于河流的渗渠：设在河滩下平行于河流的渗渠：（完整渗渠）（完整渗渠）（非完整渗渠）（非完整渗渠）寻找地下水源的各项工作，通称水文地质勘察寻找地下水源的各项工作，通称水文地质勘察（1）任务）任务查明水文地质条件、选择供水水源地；查明水文地质条件、选择供水水源地；进行地下水资源评价；进行地下水资源评价；提出取水构筑物选择与布置的技术经济

23、方案；提出取水构筑物选择与布置的技术经济方案；提出地下水资源保护规划或建议提出地下水资源保护规划或建议（2）内容与程序）内容与程序现场调研：现场调研：现场试验：测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观现场试验：测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测测 7.供水水文地质勘察供水水文地质勘察设计步骤设计步骤（1 1）资料收集：根据含水层的埋藏条件、厚度、岩性、水力状）资料收集：根据含水层的埋藏条件、厚度、岩性、水力状 况及施工条件，确定取水构筑物的形式和构造况及施工条件，确定取水构筑物的形式和构造（2 2）现场勘察：测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水观测）现场勘察：测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水观测 等，确定必要的水文地质参数；等，确定必要的水文地质参数；（3 3）计算：根据抽水试验结果或经验公式，计算管井的数目、）计算：根据抽水试验结果或经验公式，计算管井的数目、井距、井径、井深等；井距、井径、井深等；（4 4）设计：管井的构造（井室、井壁管、过滤器、沉淀管、填）设计：管井的构造（井室、井壁管、过滤器、沉淀管、填 砾等构造）、选择水泵的型号砾等构造）、选择水泵的型号8.地下水取水工程的设计地下水取水工程的设计