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(gòu)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(gòu)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(wù)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(gòu)筑物、輸配水管道、水廠和水處理設(shè)施（如圖6-1）。地下水取水構(gòu)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(gòu)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(jié)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(fù)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(jì)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(zāi)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(fù)面效應(yīng)，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(jié)合開發(fā)模式排供結(jié)合開發(fā)模式引泉模式第二節(jié)地下水取水構(gòu)筑物分類6.2本節(jié)結(jié)構(gòu)管井主要由井室、井壁管、過濾器及沉砂管構(gòu)成，見圖6-3。當(dāng)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(gòu)造（a）單過濾器管井(b)雙過濾器管井圖6-2管井的一般構(gòu)造

1.1.1井室

井室通常是保護井口免受污染、安裝各種設(shè)備（如水泵機組或其他技術(shù)設(shè)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(yīng)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(cè)壓力，故要求它應(yīng)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(shè)備和井的清洗、維修。井管的構(gòu)造與施工方法、地層巖石穩(wěn)定程度有關(guān)，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(gòu)造（a）（c）（b）圖6-3(a)(b)(c)分段鉆進時井壁管的構(gòu)造(d)不分段鉆進時的同徑井管構(gòu)造（2）不分段鉆進時的同徑井管構(gòu)造（d）1.1.2過濾器

1.1.2.1過濾器的作用、組成

過濾器是管井的重要組成部分用以集水和保持填礫與含水層的穩(wěn)定。它的構(gòu)造、材質(zhì)、施工安裝質(zhì)量對。它連接于井管，安裝在含水層中，管井的出水量、含砂量和工作年限有很大影響，所以是管井構(gòu)造的核心。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分別指顆粒中按質(zhì)量計算有60%、50%、10%粒徑小于這一粒徑；2．較細(xì)砂層取小值，較粗砂層取大值。表6-1過濾器的進水孔眼直徑或?qū)挾?.1.2.2過濾器的分類

由不同骨架和不同過濾層可組成各種過濾器。骨架過濾器〔圖6-5（a），（b）〕、纏絲過濾器〔圖6-5（c），（d）〕、包網(wǎng)過濾器〔圖6-5（e）〕、填礫過濾器〔圖6-5（f）〕。（a）圓孔（b）縫隙（c）纏絲（d）鋼筋骨架（e）包網(wǎng)（f）填礫圖6-5過濾器類型1.1.2.3過濾器的直徑、長度

過濾器的直徑影響井的出水量，因此它是管井結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。為保持含水層的穩(wěn)定性，需要對過濾器的尺寸，尤其是過濾器的外徑，進行入井流速的復(fù)核計算：

(6-2)式中：D—過濾器外徑（包括填礫厚度），m；Q—設(shè)計出水量，/s；L—過濾器有效長度（工作部分長度），m；n—過濾器進水表面有效孔隙度（一般按50％考慮）；v—允許入井流速，m/s。含水層的允許入井流速可用下式近似

計算：其中k為含水層滲透系數(shù)，m/s。

1.1.2.4過濾器的安裝部位濾器的安裝部位影響管井的出水量及其他經(jīng)濟技術(shù)效益。因此，應(yīng)安裝在主要含水層的主要進水段；同時，還應(yīng)考慮井內(nèi)動水位探度。1.2管井的施工

管井的施工建造一般包括鉆鑿井孔、井管安裝、填礫和管外封閉、洗井、抽水試驗等步驟，現(xiàn)介紹如下：鉆鑿井孔井管安裝填礫和管外封閉洗井抽水試驗返回2.1大口井的構(gòu)造

大口井的特點是：大口井不存在腐蝕問題，進水條件較好，使用年限較長，對抽水設(shè)備型式限制不大，如有一定的場地且具備較好的施工技術(shù)條件，可考慮采用大口井。但是，大口井對地下水位變動適應(yīng)能力很差，在不能保證施工質(zhì)量的情況下會拖延工期、增加投資，亦易產(chǎn)生涌砂（管涌或流砂現(xiàn)象）、堵塞問題。大口井的主要組成部分是，主要由上部結(jié)構(gòu)、井筒及進水部分組成，見圖6-6所示。大口難井的佩構(gòu)造管實圖圖6-破6大口漸井的昂構(gòu)造2.百1.宵1上部缸結(jié)構(gòu)上部幣結(jié)構(gòu)逃的布匹設(shè)主串要取松決于還水泵揭站是廳與大乓口井奸分建顆還是膊合建部，而版這又財取決崇于井張水位始（動裁水位碌與靜籮水位揭）的膨變化姥幅度割、單盾井出恒水量正、水象源供童水規(guī)廣模及雜水源活系統(tǒng)掙布置屯等因栽素，月同時住做好傾井口麻的污做染防飯治工我作。2.義1.籃2井筒井筒可包括釣井中工水面趨以上鞏和水諒面以真下兩部部分仔，用汗鋼筋藝混凝小土、成磚、難石條翅等砌竊成。營井筒丹的直侮徑應(yīng)綠根據(jù)鳳水量魚計算夸、允后許流溫速校舟核及徹安裝丈抽水妄設(shè)備壟的要營求來果確定青。井五筒的群外形絡(luò)通常圾呈圓棚筒形軋、截求頭圓戀錐形天、階淘梯圓剖筒形蹲等（光圖6-虧7）。（a）圓語筒形（b）截守頭圓原錐形（c）階儲梯圓于筒形圖6-勝7大口低井井弄筒外借形2.擁1.棉3進水握部分進水衛(wèi)部分饑包括統(tǒng)井壁璃進水梨孔（曾或透捐水井市壁）畏和井冰底反針濾層紐奉。2.氧2大口觀井的噴施工返回2.辱2.已1大開稅挖施荷工法大開嫌挖施遙工法悅是在埋開挖賣的基涂槽中趙，進姻行井?dāng)惩财鲈碇虿紳沧㈠X及鋪綢設(shè)反沿濾層捕工作導(dǎo)。2.土2.孩2沉井塑施工毫法沉井蓮施工局法是便在井禍位處艦先開裕挖基村坑，悔然后士在基醒坑上箭澆注因帶有篩刃腳淋的井帳筒；米待井城筒達揚到一松定強男度后浪，即泛可在僑井筒研內(nèi)挖具土，串利用隆井筒久自重限切土變下沉閑。3.迅1復(fù)合稅井復(fù)合捧井是碗由非完節(jié)整大私口井和井底抖下設(shè)瞧管井甘過濾翁器組成倆。實齒際上秩，它淘是一修個大口愚井和管井組合撓的分層或分段取水瓦系統(tǒng)狐（如科圖6-處8）。悼它適丈用于雕地下裂水水趙位較冰高、糠厚度愿較大四的含揮水層密，能濃充分恢利用笨含水句層的芝厚度贊，增勝加井戀的出籌水量客。實匯驗證饒明，處當(dāng)含生水層西厚度民大于澤大口投井半絕徑3～6倍，夸或含秀水層瀉透水蓄性較軍差時鋸，采文用復(fù)皆合井蒸出水臭量增雹加顯胡著。圖6-林8復(fù)合枕井返回4隔.1輻射朗井輻射嬌井是擠由集橋水井桐（垂?fàn)t直系嚴(yán)統(tǒng)）撓及水鼻平的務(wù)或傾丸斜的旺進水傷管（闖水平忍系統(tǒng)暗）聯(lián)溪合構(gòu)稼成的歷一種神井型蔥，屬辰于聯(lián)冶合系僑統(tǒng)的犧范疇份。因鼻水平筆進水話管是威沿集健水井憤半徑江方向吳鋪設(shè)坑的輻霧射狀項滲入萌管，近故稱竟這種去井為皮輻射討井。輻射位井的標(biāo)現(xiàn)場白施工脊圖4.辜1.賺1輻射推井的叢類型按集們水井傳本身龍取水膚與否孝，輻丹射井姨分為咐集水織井井撓底與明輻射隆管同篩時進挺水和僅集水帥井井篇底封仆閉僅橋輻射左管進衡水兩例種型烏式。有前者寄適用師于厚府度較搏大的穩(wěn)含水匹層。按集養(yǎng)取水腫源的氏不同裙，輻機射井辦又分士為：吉集取凈一般水地下星水〔如圖6-劃9（a）〕、集繩取河悶流或妙其他婆地表畏水體謊滲透撒水〔如圖6-恢9（b）、炕（c）〕、集雀取岸告邊地待下水葬和河設(shè)床地獵下水酷的輻塞射井〔如圖6-歲9（d）〕等型蒜式。按輻材射管棉鋪設(shè)貸方式礦，輻業(yè)射井濁有單芒層輻藏射管學(xué)和多括層輻伸射管酸兩種侮。圖6-愁9(漲e)所示卵為集轟水井韻井底躍封閉曬的單訊層輻輔射管育的輻塌射井皆。（e）圖6-暢9按補土給條鏟件與磨布置剝方式退分類姐的輻里射井4.毀1.狂2輻射反井的畫構(gòu)造輻射稅井的太構(gòu)造號見圖6-樸10：4.殿1.吵2.荷1．集院水井集水歌井又寄稱豎敬井，丟其作呆用是擊匯集商輻射會管的策來水幣和安碑裝抽磨水設(shè)盼備等腹，對袖于不扶封底東的集富水井況還兼賽有取繡水井飼的作想用。4.送1.微2.敲2．輻薪射管圖6-吸10輻射幅井的歉構(gòu)造4.借1.牢3輻射遷井的搜施工輻射溜井的秀集水拆井和岡輻射譽管的黎結(jié)構(gòu)受不同枝，施慨工方鑰法和秤施工膏機械至也完搖全不擁同。惠下面嘉介紹聾兩種刑方法傭。4.拳1.懼3.寺1．集驢水井親的施始工方間法4.欣1.黃3.墓2．輻似射管慮的施顛工方覆法返回5.版1滲渠滲渠損是水作平敷可設(shè)在敘含水鞋層中罩的穿喝孔滲和水管貝渠。箏滲渠濱可分俱為集匆水管跪和集漫水廊健道兩富種型耀式；莖同時曲也有毛完整仰式和下非完援整式雄之分膽。滲孟渠廉施綠工姿圖圖6-絕11滲搞渠滲渠歇由滲植水管拐渠、填集水籠井和宰檢查祥井組材成，薯如圖6-懂11所示板。鋪設(shè)循在不殺同條益件下肆的滲臨渠，喊以及塵對不田同施少工條枕件下攀的要何求，蜂見圖橫（6-遠12）（b）鋪辨設(shè)在喜河床丑下的密滲渠（a）鋪纖設(shè)在吩河灘鉛下的寫滲渠圖6-床12滲渠坐人工第反濾洋層構(gòu)日造返回6.踢1坎兒昏井坎兒鈴井是通我國夢新疆涌地區(qū)憑在缺古乏把壟各山蝕溪地幕表徑列流由葉戈壁催長距柜離引壺入灌叉區(qū)的倘手段遲以及闊缺乏伏提水閱機械諒的情蜻況下?lián)危鞊?jù)當(dāng)謹(jǐn)?shù)刈匝尤粭l疏件、爸水文薄地質(zhì)毯特點封，創(chuàng)妨造出賞用暗縮慧渠引肺取地槽下潛錢流，納進行蝕自流納灌溉爪的一姨種特燃殊水渴利工旺程?？矁汗Ь薇蹚?fù)坎兒廈井圖6-緒13坎兒往井6.宿1.艦1坎兒稠井的泳構(gòu)造坎兒汁井的身布設(shè)依，一錫般大耀致順積沖積過扇的抄地面拆坡降瀉，即濟地下辰潛流符的流智向，呢與之夜相平賊行或砍斜交崖。其顛構(gòu)造坊由豎翠井、遵暗渠排、明造渠和戶澇壩火（即牽小型概蓄水立池）針?biāo)牟繄蠓纸M熟成，宰如圖6-扎13。6.嶺1.務(wù)2坎兒裙井的筋施工6.撥1.成3坎兒議井類顛型坎兒率井按勺其成濾井的牙水文石地質(zhì)義條件庭來劃寇分，弄可分臉為三罩種類桃型：山前纖潛水廢補給四型山溪嚇河流辟河谷駛潛水心補給縣型平原捕潛水綢補給莫型地下艙水資魂源的鳴開發(fā)制利用肚首先磨要選語擇好恥合適買的地鼓下水董源地噴，因陰為水垂源地保位置首選擇妄得正艷確與弟否，緊，而剃且關(guān)舉系到隸是否佩能保劫證其碗長期聾經(jīng)濟貼和安思全地銜運轉(zhuǎn)刪，以墳及避玻免由隸此產(chǎn)服不僅燥關(guān)系運到水凈源地縱建設(shè)旁的投憂資生撞各種信不良秧的環(huán)著境地勺質(zhì)問懼題。第三慮節(jié)炕地遠下水湊水源舅地的繩選擇3.播1集中習(xí)式供聯(lián)水水嬌源地蠶的選早擇水源院地的盆水文卵地質(zhì)癢條件水源渠地的咐經(jīng)濟貞、安活全性解和擴辮建前報景水源倘地的雪地質(zhì)夸環(huán)境3.悔2小型削分散癥式水劃源地貼的選袖擇集中畏式供罷水水安源地愿的選燥擇原聲則，醫(yī)對于若基巖酬山區(qū)距裂隙梳水小文型水犯源地浩的選猛擇也杠是適貸合的群。但明在基皇巖山傾區(qū)，隆由于虹地下?lián)嗡譀]布極脫不均類勻，箭水井愚布置漠還要哲取決袖于強怪含水垃裂隙棵帶及悶強巖辛溶發(fā)符育帶嶼的分住布位練置；圍此外良，布強井地校段的懼地下果水水紫位埋裂深及哨上游伴有無手較大廳的匯占水補我給面籠積，朽也是吳必須餓考慮住的條救件。第四畢節(jié)榜地銷下水承取水輝構(gòu)筑銳物的羨選擇倘及布竹局在地鄭下水他水源訴地選出擇的耽基礎(chǔ)龍上，弱還要甩正確偉選擇免和設(shè)泰計地色下水畫取水捧構(gòu)筑顏物，餅以最懶大限留度地慣截取唯補給睡量，膊提高勤出水凝量、尖改善喝水質(zhì)涼、降乘低工慕程總掏造價蔥。4.系1地下漂水取拐水構(gòu)五筑物乒的選替擇常見器的地評下水尚取水子構(gòu)筑沒物有管井、大口爭井等構(gòu)吊成的垂直僅集水粉系統(tǒng)，滲渠、坎兒取井等構(gòu)雅成的水平胸集水極系統(tǒng)，輻射切井、復(fù)合豎井等構(gòu)喉成的復(fù)合謙集水罩系統(tǒng)以及引泉數(shù)工程。由括于類眼型不延同，適其適簽用條搬件具悄有較卡大的患差異奸性。歉常見給各種鏟地下條水取臨水構(gòu)墨筑物株的適清用范男圍如委表6-技3所示寇。4.炊2地下械水取伙水構(gòu)運筑物朵的合蟻理布魔局取水夸建筑逐物的辮合理森布局闊，是碧指在掀確定防水源漲地的拔允許瞎開采散量和乎取水迎范圍沉后，泳進而桶明確青在采冶取何嚇種工伴程技航術(shù)和拼經(jīng)濟臥承受循能力槐下的襯取水鐵建筑截物布慕置方選案，靜才能處最有俱效地奇開采河地下膛水并膀盡可討能地替減少驚工程注所帶凡來的貫負(fù)面讓作用勒。4.春2.解1水井示的平把面布必局水井名的平托面布爐局主械要決伸定于鏈地下麥水的需運動哪形式柔和可韻開采寨量的地組成滔性質(zhì)至，分厲以下雷幾種儀情況趴。在地芽下徑漲流條嚼件良佩好的爹地區(qū)在地京下徑飾流滯害緩的駛平原泊區(qū)在以勞大氣巷降水泡或河銅流季井節(jié)補風(fēng)給為造主、表縱向通坡度率很緩幸的河鐮谷潛虜水區(qū)在巖粒層導(dǎo)鞠、儲球水性疲能分斧布極晶不均謙勻的代基巖痰裂隙扎水分仗布區(qū)4.君2.慕2、水刮井的援垂向彩布局根據(jù)瘡含水達層和欺多數(shù)飄的基葬巖含拒水層暫（主雙要含垂水裂毫隙段租的厚哲度）蹈的厚撐度來村判斷告是采烈用完汁整井?dāng)z形式籮取水拒還是蒜分段隱取水壇，在眠垂向淚上我仔們只爹考慮蘭分段累取水單。分段裁取水竹設(shè)計層時，雹要考易慮井坑組中夏單井僵的橫座向和推縱向坦的距守離。憲（圖6-肉14）。譜表6-默4列出踢了在啟不同座水文雞地質(zhì)壺條件概下分籃段取磚水時連，垂窯向間愿距a的經(jīng)澤驗數(shù)黃據(jù)。圖6-丈14分段攻取水怠井組據(jù)布置楊示意表6-彈4列出市了在昆不同炒水文磚地質(zhì)援條件兇下分歇段取狐水時糾，垂古向間順距a的經(jīng)紅驗數(shù)羅據(jù)。表6-枝4分段帽（層慘）取垮水井趕組配北置參垮考資嗓料在明濱確了降水井劈燕平面課和垂廣向布快局之奔后，病取水隆建筑憲物合搭理布布局所尤要解莖決的薪最后籃一個低問題帥是，寒如何典在滿駱足設(shè)闖計需帶水量禿的前常提下鑒，本略著技考術(shù)可廢行且框經(jīng)濟導(dǎo)合理臥的原昆則，暮來確贊定水緞井的圍數(shù)量敵與井露距。4.鞭2.霉3、井蹈數(shù)和折井間車距離獻的確化定4.坦2.胃3.領(lǐng)1集中轟式供損水井父數(shù)與漢井距粱的確叨定4.責(zé)2.衣3.局1分散搖式灌拳溉供糾水的逢井?dāng)?shù)帥與井姐距的才確定單井斯灌溉優(yōu)面積去法考慮范井間防干擾陽時的軟井距送確定置方法根據(jù)驢允許侍開采正模數(shù)棕確定鋤井?dāng)?shù)休和井快間距概離（1）單裝井灌壓溉面絕積法首先企計算半出單投井可聞控制消的灌長溉面族積F：(6強-3稱)如果愚水井負(fù)按正句方網(wǎng)葬狀布黨置，飾則水鞭井間道的距誘離D為：(6估-4縱)如果導(dǎo)水井怖按等賢邊三資角形靠排列巡壽，則刊水井獵間的謎距離D為：(6造-5晚)整個句灌區(qū)錘內(nèi)應(yīng)盈布置醫(yī)的水分井?dāng)?shù)n為：(6帆-6壘)（2）考社慮井添間干蔬擾時貼的井鬼距確手定方貫法這種伶計算糖方法壟的思籠路是縮慧，首城先提慎出幾物種可缸能的群設(shè)計紐奉水位儉降深伯和井態(tài)距方情案，連分別貌計算化出不脹同降歐深、涌不同濫井距較條件狂下的瓣單井螺干擾菠出水賠量，鋒最后張通過船干擾壟水井搏的實裹際可萌灌溉須面積乒與理拆論上缸應(yīng)控滅制灌忘溉面現(xiàn)積的階對比瀉試算渾確定糠出合豪理的瓶井距董。以管等邊犁三角蝦形均餃勻布冊井（丟如圖6-