8下第7章 地下水取水工程2011

第7章地下水取水工程7.1 地下水取水工程概述7.1.1 地下水水源地的选择对于大中型集中供水，水源地的选择，关键是确定取水地段的位置与范 围；对于小型分散供水而言，则是确定水井的具体井位。

水源地选择是在地下水勘察基础上，由有关部门批准后确定的。

1、集中式供水水源地的选择（需水量、水文地质条件、地质环境）（1）为了满足需水量要求和节省建井投资，供水水源地（或开采地段）应尽可能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广的地段上。

（2）保证水源地长期均衡开采，水源地应选择在可以最大限度拦截区域地下径流的地段和离补给水源近、能充分夺取各种补给量的地段。

（3）新建水源地应远离现有的取水或排水点，以减少互相干扰。

（4）为了保证取水的水质，水源地应选择在不易引起水质污染的地段上。

（5）水源地应选择在不易引起地面沉陷、塌陷、地裂等有害工程地质作用的地段上。

（6）在选择水源地时，还要从经济上、安全上和扩建前景方面考虑。

第7章 地下水取水工程7.1 地下水取水工程概述7.1.2 地下水取水构筑物的分类管井：直径一般在5cm～1m，管井常用直径大多小于0.5m，深度一般在200米以内。

随着凿井技术的发展和浅层地下水的枯竭与污染，直径在1m以上、井深在1000m以上的管井已有使用。

井管从地面打到含水层，抽取地下水，通常用凿井机开凿。

大口井：由于井径较大，故名大口井。

一般直径为5～8米（根据国内实践经验，直径为5～8米在技术经济方面较为适宜，并能满足施工要求） ，最大不宜超过10米，井深一般不宜大于15米（大口井过深造成施工困难）。

广泛用于开采浅层地下水。

辐射井：辐射井由集水井（大口径竖井）与辐射状集水管组成。

辐射井一般用于取集含水层厚度较薄而不能采用大口井的地下水。

渗渠：是水平铺设在含水层中的集水管（渠）。

用于集取浅层地下水。

渗渠的埋深一般为4～7m，很少超过10米。

7.1.2 地下水取水构筑物的分类2、适用条件：① 管井一般用于开采深层地下水，适用于含水层厚度大于 4m ，底板埋藏深度大于 8m ；管井不但可从埋藏上千米的含水层中取水，也可在埋藏很浅的含水层中取水。

管井可以采用机械施工，施工进度快、造价低，因而在含水层厚度、渗透性相似条件下，大多采用管井，而不采用大口井。

② 大口井适用集取浅层地下水，含水层厚度在 5m 左右，底板埋藏深度小于 15m；③ 辐射井：地下水埋深12m以内，含水层厚度一般大于2m。

④ 渗渠：因施工困难，并且出水量易逐年减少，只有在其他取水型式无条件采用时方才采用。

仅适用于含水层厚度小于5米，渠底埋藏深度小于6米；第7章地下水取水工程7.2 管井一、管井分类按其过滤器是否贯穿整个含水层，分为完整井与非完整井。

第7章地下水取水工程7.2 管井二、管井构造(组成及功能)通常由井室、井壁管、过滤器、沉淀管组成。

井室：用以安装各种设备（水泵、电机、阀门、控制柜等），保持井口不受污染和进行维护管理的场所；井壁管：加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层（咸水含水层或出水量小的粘性水层）；过滤器（花管）：集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞；沉淀管：沉淀进入管井的砂粒。

管井构造： 1、井5、粘土封闭（井管与井壁）2、井壁管6、规格添砾 3、过滤器7、深井泵4、沉淀管第7章地下水取水工程7.2 管井二、管井的构造1、井室地面式——便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好。

地下式——便于总体规划，噪声小，防冻条件好。

2、井壁管安装：不需进水的地层作用：加固井壁、隔离水质较差的含水层。

要求：井壁管应有足够的强度；内壁平整光滑；轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗；材料：可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管钢管可用于任意井深的管井；铸铁管适用于井深小于250m的管井；钢筋混凝土管适用于井深小于150m的管井；井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm。

第7章地下水取水工程7.2 管井二、管井的构造钢筋骨架 圆孔 缝隙 包网 缠丝3、过滤器（核心）安装在含水层中，带有孔眼或缝隙，用以集水和保持填砾与含水层稳定。

要求：有足够的强度，能保持人工填砾层和含水层的稳定性，有足够的抗腐蚀性，具有良好的透水性能。

组成：过滤骨架和过滤层类型：① 钢筋骨架过滤器：只含骨架，不带过滤层，由两端的短管、直径16mm的竖向钢筋（间距约30-40mm）、支撑环（间距约250-300mm）焊接而成的管状物，每节长3-4米；仅适用于井壁不稳定的基岩井。

钢筋骨架用料省、易加工、孔隙率大，但其抗压强度较低，不宜用于深度大于200m的管井和侵蚀性较强的含水层。

② 圆孔或条孔过滤器：主要用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架。

在管壁上钻圆孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、裂隙含水层。

各种管材允许孔隙率为：钢管30～35%、铸铁管18～25%、钢筋混凝土管10～15%、塑料管10%。

作为骨架时，圆孔直径一般采用10-25mm，圆孔孔眼布置间距约为孔径的1～2倍；条孔宽度一般采用10-15mm或更大一些，条孔的长度约为宽度的10倍。

第7章地下水取水工程7.2 管井二、管井的构造③ 缠丝过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕2～3mm的镀锌铁丝构成（或塑料丝、尼龙丝）；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。

缠丝间距应根据含水层颗粒组成确定。

④ 包网过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕0.2～1.0mm的铜丝网构成；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。

阻力大，易被细砂堵塞，铜丝易被电化学腐蚀。

⑤ 填砾过滤器：在各类过滤器的外围填符合一定级配的砾石构成。

缠丝的效果较好，且制作简单、经久耐用，若含水层颗粒太细，要求缠丝间距太小，加工常有困难，此时可在缠丝过滤器外充以砾石。

工程常用缠丝过滤器外围填砾石组成缠丝填砾过滤器。

适用于各类砂质含水层和砾石、卵石含水层。

过滤器是管井取水的核心部分。

根据各地调查资料，由于过滤器的结构不适当，强度不够，耐腐蚀性能差等，使用寿命多数在 5～7 年。

4、沉淀管沉淀管接在过滤器的下面，用以沉淀进入井内的细小砂粒和地下水中析出的沉淀物，以防在日后的运行中因沉积物堆积而堵塞过滤器，影响管井出水量。

其长度根据井深和含水层出砂量而定，一般为2～10m。

井深小于20m，沉淀管长度取2m；井深大于90m取10m。

第7章地下水取水工程7.3 大口井一、大口井概述大口井构造简单、取材容易、施工方便、使用年限长、容积大能起水量调节作用；但深度较浅，对水位变化适应性差。

用于开采浅层地下水，口径5～8m，井深≤15m。

二、大口井结构大口井主要由井口、井筒和进水部分组成。

（1）井口应高出地表0.5m以上，并在井口周边修建宽度为1.5m的排水坡，以避免地表污水从井口或沿井壁侵入，污染地下水。

（2）井筒通常用钢筋混凝土浇注或用砖、块石砌筑而成，用以加固井壁和隔离水质不良的含水层，钢筋混凝土井筒最下端应设置刃脚，随井中心泥砂被取出，刃脚附近泥砂即向中心聚集，井身随即下沉。

刃脚用以在井筒下沉时切削土层，刃脚外缘应凸出井筒5～10cm。

第7章地下水取水工程7.3 大口井二、大口井结构（3）进水部分：包括井壁进水和井底反滤层。

井壁进水是在井壁上做成水平或倾斜的直径为100～200mm的圆形进水孔，或100mm×150mm～200mm×250mm的方形进水孔，孔隙率为15％左右，孔内装填一定级配的滤料层，孔的两侧设置钢丝网，以防滤料漏失。

井底反滤层一般铺设3-4层，每层厚200-300mm，滤料自下而上逐渐变粗。

反滤层：指的是在大口井或渗渠进水处铺设的粒径沿水流方向由细到粗的级配沙砾层。

反滤层是由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。

同一层的颗粒也不能产生相对移动。

设置反滤层后渗透水流出时就带不走堤坝体或地基中的土壤，从而可防止管涌和流土的发生。

当含水层厚度较小时，大口井不易设置反滤层，故宜采用井壁进水，但井壁进水常常受堵而降低出水量，当含水层厚度大时，不但可以井底进水，也可以井底、井壁同时进水，是大口井的最好选择方式。

第7章地下水取水工程7.4 渗渠一、渗渠概述：水平铺设在含水层中的集水管（渠）。

第7章地下水取水工程7.4 渗渠一、渗渠概述：渗渠有两种形式，一种是在地面开挖、集取地下水的渠道，另一种是水平埋设在含水层中的集水管渠，通常用于开采埋深小于2m、厚度小于6m的含水层，深度(或埋设深度)—般为4～7m，很少超过10m，主要依靠较大的长度来增加出水量，以此区别于井。

集水管形式的渗渠，是将渗滤取水装置固定在河床或河漫滩下一定深处，利用其上部天然滤床或在其上部做人工反滤层，用自身水头对天然河水进行渗滤处理，集取河流垂直渗透水的工程设施。

由于埋没在地表以下，受地表污染相对轻，安全可靠，是取水工程中最常用的形式。

二、构造： 由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。

1、集水管：一般为穿孔钢筋混凝土管；水量较小时，可用穿孔混凝土管、陶土管、铸铁管；也可用带缝隙的干砌块石或装配式钢筋混凝土暗渠。

2、人工反滤层：为了防止含水层中细小颗粒泥砂进入集水管中，造成管内淤积，在集水管和含水层中间铺设人工反滤层。

3、检查井：为了便于检修、清通，集水管端部、转角、变径处以及每50-150m均应设检查井。

第7章地下水取水工程7.5 复合井和辐射井一、辐射井概述辐射井由集水井（大口径竖井）与辐射状集水管组成。

1、集水井 集水井的作用主要有汇集辐射管的来水；安放抽水设备、辐射管闸阀以及作为辐射管施工的场地；对于不封底的集水井还可以起到取水井的作用。

2、辐射管 辐射管的配置可分为单层或多层，每层根据补给情况铺设4-8根辐射管。

为保证进水效率，最下层辐射管距含水层底板距离不应小于1m，但此距离不宜过大，以保证在大的水位降落条件下能获得较大的出水量。

此外最下层辐射管还应高出集水井井底1.5m以上，便于顶管施工。

多层进水量大，但相互干扰也大，为减少互相干扰，各层应有一定间距。

当辐射管直径为100-150mm时，层间间距可采用1-3m。

第7章地下水取水工程7.5 复合井和辐射井一、辐射井概述辐射井是一种适应性较强的取水构筑物。

一般不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层以及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深大的含水层，都可用辐射井开采。

辐射井管理集中，占地省，便于卫生防护，但施工难度较大，成本较高。

二、辐射井的构造1、集水井 集水井的作用主要有汇集辐射管的来水；安放抽水设备、辐射管闸阀以及作为辐射管施工的场地；对于不封底的集水井还可以起到取水井的作用。

2、辐射管辐射管的配置可分为单层或多层，每层根据补给情况铺设4-8根辐射管。

为保证进水效率，最下层辐射管距含水层底板距离不应小于1m，但此距离不宜过大，以保证在大的水位降落条件下能获得较大的出水量。