地下水取水法

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 进水部分：进水孔、透水井壁、井底反滤层
（2）施工
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
（3）计算
图9－7
大口井构造示意图
大口井水力计算
完整大口井按管井计算公式计算
管井使用注意事项：

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 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 机泵应定期检修，要及时清理沉淀物，必要时进行洗井 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 管井周围卫生防护，保持良好的卫生环境和进行绿化
增加管井出水量的措施：

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
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 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。


4. 大口井
（1）大口井的构造
5. 辐射井
（1）辐射井的构造
集水井 辐射管
（2）辐射井的类型
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 河流下渗水、岸边及河床地下水
（3） 施工
顶进施工法、斜井施工法
（ 4）
计算
图9－8
大口井构造示意图

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3m，结构与大口井 相似，通常采用钢筋混凝土井筒，沉井法施工 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 15～20％ 布 设：可多层布置，层间距1～3m，每层4～8根，最下层 距含水层底板不小于1m，高于集水井井底1.5m，以 便集水和顶管施工，直径75～150mm，长度小于30m
（4）合理开采量的确定
合理开采量：补给（径流）量之和
合理开采量的确定 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 开采试验法：抽水试验（给定允许降深） 理论解析法： 数值模拟法：
2. 构筑物分类及适用条件
（1）地下水取水构筑物类型
垂直式 管 井 大口井 水平式－渗渠 复合式－辐射井


图9－4
管井分段钻进示意图
过滤器


进水孔眼：数量多，进水性能良好，强度较高
孔隙率：取决于管材的强度，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％

反滤层的形成：充填法，洗井法
图9－5
过滤器类型
图9－6
过滤器周围反滤层的形成
（完整渗渠）
（非完整渗渠）
7. 供水水文地质勘察
寻找地下水源的各项工作，通称水文地质勘察
（1）任务
查明水文地质条件、选择供水水源地； 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方案；
提出地下水资源保护规划或建议 （2）内容与程序
现场调研：
现场试验：测绘、物探、钻探、抽水试验、地下水动态 观测
地下水取水构筑物
地面式－泉 室
（2）地下水取水构筑物基本特点
管 井：井管从地面打到含水层，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 浅层地下水的构筑物 渗 泉 渠：壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠 室：集取泉水的构筑物
（3）地下水取水构筑物的适用条件：
管 井：适用于含水层厚度大于4米，其底板埋藏 深度大于8米
等）、真空井法、爆破法、酸处理法、换泵或管
管井验收资料

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 安装、填砾、外围封闭施工记录 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 钻进的岩样：名称、厚度、埋藏深度


6. 渗渠
（1）渗渠的构造
水平集水管、集水井、检查井、泵站
（2）型式与布局
型式：集水管式、集水廊道式 布局：平行式、垂直式、组合式
（3）计算
图9－9
渗渠的构造示意图
渗渠的水力计算

无压含水层的完整渗渠：
2 KL( H 2 h0 ) Q R

无压含水层的非完整渗渠：
2 KL( H 2 h0 ) t 0.5r0 4 2h0 t Q R h0 h0
3. 管井（机井）
（1）管井的构成
管井直径一般在50～1000mm，深度一般在200米以内，通常 由井室、井壁管、过滤器、沉砂管组成 井 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、 水泥、塑料、木制等）。 钻进方式：分段钻进（接头重叠3～5米，用水泥封填） 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 构成：过滤骨架和过滤层 种类：钢筋骨架、圆(条)孔、缠丝包网、填砾石、水泥 沉砂管：沉积涌入井管内的细小砂粒，一般2～10米长
（4）分段取水井
单层分段开采 多层分段开采
（5）管井的维护
验收：
施工说明书：柱状图、构造说明、抽水试验、水质资料 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 增加出水量措施
下降原因：水位下降、过量开采、水井变化、泵管不配 增加措施：洗井法（钢丝刷、活塞、压缩空气、干冰
大口井：适用于含水层厚度在5米左右，其底板埋 藏深度小于15米；渗透系数大于20m/d 渗 渠：适用于含水层厚度小于5米，渠底埋藏深 度小于6米，最适宜开采河床渗透水
泉
室：适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于5米
表9－1 地下水取水构筑物类型及适用范围
图9－1 潜水取水井类型
图9－2 承压水取水井类型
管井施工步骤 钻凿井孔 物探测井 冲孔换浆
粘土封闭
围填砾料
井管安装
洗
井
抽水试验
管井验收
钻凿井孔

冲击钻进法：
利用钻头的冲击力钻凿井孔
仅适用于松散岩层 机械设备简单；效率低、速度慢

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 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 分为一般回转钻进、反循环回转钻进和岩心回转钻进
第十章
地下水取水工程
1. 水源选取与合理开采量
（1）水源的选取
取水地段与范围 取水井的井位与布置 开采量的确定
（2）一般原则
水质好、不易受污染的富水地段
靠近用水户 施工、运行河维护方便
地质条件好
水文地质条件：补给好、渗透强、富水地段
（3） 布置要点
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 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 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 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
表9－2 管井出水量减少原因及处理措施 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 入而堵塞 过滤器表面及周围填砾、含水层被细小泥 沙堵塞 更换过滤器、修补或 封闭漏砂部位 用钢丝刷、活塞法、 真空法洗井
过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀胶 18％～35％工业盐酸 结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵塞 清洗 细菌等微生物繁殖造成堵塞 氯化法或酸洗法 区域性地下水位下降 含水层中地下水流失 回灌补充、降低抽水 设备安装高度 隔断


辐射井水力计算
2.73Km S0 Q 承压含水层： lg R ra

ra 0.25 l
1 n
无压含水层： Q q n
1.0609 .6864
n
1.36K H 2 h02 q lg R 0.75l
1.36K H 2 h02 q lg R 0.25l hr＞h0
8. 地下水取水工程的设计
设计步骤
（1）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
（2）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； （3）计算：根据抽水试验结果或经验公式，计算管井的数目百度文库 井距、井径、井深等；
（4）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


井壁管

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 材质：钢管、铸铁管、钢筋混凝土管 适用井深：钢管适用任意井深，铸铁管适用于井深小于 250m，钢筋混凝土管适用于井深小于150m的管井 管径：井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm 钻进：分段钻进法与不分段钻进法的井壁管构造不同

井底进水： Q AKS0 r
Q
T 8r
2KS 0 r
r 1 1.185lg R
2
T
4H
T r

井底与井壁同时进水：
2h S 0 2r Q RS0 2.31lg R r 1 1.185lg R r 2 T 4H



图9－3
管井构造示意图
井室类型

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；
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； 卧式泵房：水泵和电动机安装在井室内； 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。
挂钩 胶管
挂钩
胶管
钻盘 钻盘
泥浆泵
泥浆泵
泥浆池
钻杆
泥浆池
钻杆
钻头
钻头
一般回转钻进
反循环回转钻进
（3） 管井（井群）的计算
管井的出水量

理论公式法：稳定流－裘布依公式 非稳定流－泰斯公式 经验公式法：利用Q－s抽水曲线回归经验公式

井群的相互干扰

井群：
计算：理论法－根据势叠加原理 经验法－水位削减法
（2）管井的建造
钻井： 冲击钻进：适合于浅层松散岩石（最深约300米） 一般回旋（正循环）钻进 回转钻进 反循环钻进 岩心回转钻进 安装：井管、填砾、封井 洗井：冲洗泥浆、形成反滤层 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 间的关系，监测水质等

设在河滩下平行于河流的渗渠：
2 2 KL( H 2 h0 ) KL( H 2 h0 ) Q 2R 2l

设在河床下的渗渠： H H 0 Q L K A
A 0.37lgtg 4h d ctg d 8 T 8 T
A 0.73lg ctg d 8 T