地下水水源地选择

6．4．2管井和井群的出水量计算

出水量计算是管井设计的重要环节。它是在查明地下 水资源的基础上，结合开采方案和允许开采量评价进 行的，以确定井的类型、结构、井数、井距、井群布 局，以及供水设备的选择。 理论公式：建立在理想化模型基础上的解析公式，精 度较差，一般用于初步设计； 经验公式：以相似性现场抽水试验为依据，可用作施 工图的编制。出水量计算的内容，有管井和干扰井群 两类。对于大中型集中式水渠工程，其井群系统中井 间存在互阻干扰作用。而分散式水源工程，和因井数 少可采用较大井距的小型水源工程而言，不存在井间 的互相干扰，可直接用各井的出水量之和，评价总的 开采量。
地下水取水构筑物

6．3地下水水源地选择
6．3．2小型分散水源地选择
6．3．1集中式供水水源地的选择

6．4 地下水取水构筑物的类型和适用条件
6．4．1管 井 6．4．2管井和井群的出水量计算 6．4．3 管井施工 6．4．4大口井 6．4．5复合井 6．4．6辐射井 6．4．7 渗 渠
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6．3地下水水源地选择

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6· 4· 1· l管井构造
3．过滤器 (1)过滤器的作用、组成与类型 它是管井构造中的核心。对此，要求过滤 器具有较大的孔隙度和一定的直径，足 够的强度和抗蚀性，并且成本低廉，能 保持含水层的稳定性。 过滤器由过滤骨架和过滤层组成。骨架起 支撑作用，在井壁稳定的基岩井中，也 可直接用做过滤器。过滤层起过滤作用。
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理论公式
承压含水层完整井
Q
s s0
R
H h h0 m
Q
2Km S0 2.73Km S0 ln R ln r0 lg R lg r0
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无压含水层完整井 Q s s0
R
H h h0
Q
K H 2 h02 1.37K 2HS0 S02
ln R ln r0 lg R lg r0
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(2)过滤器的直径、长度及安装部位 过滤器的直径影响井的出水量。有试验表明，当其直径大于 200mm时，井径对出水量的影响逐渐趋弱。因此设计中主要根 据所选抽水设备类型、规格对井径的要求，即安装水泵的井段的 井管内径，应比水泵标定的井管内径最少应大50mm；对于松散 含水层中的管井，为保持含水层的稳定性，还应根据井的取水量， 对过滤器直径作允许入井流速的复核： D≥Q／πLvn (6-4) 式中D——过滤器外径(包括填砾厚度)，m； Q——设计出水量，m3／s； L——过滤器工作部分长度，m； m——过滤器进水表面有效孔隙度(一般按50％考虑)，％； v——允许入井流速 (与含水层渗透系数k有关，可按有关规范 查表或计算求得)，m／s。

地下水水源地的选择，对于大中型集中 供水，关键是确定取水地段的位置与范 围；对于小型分散供水，则是确定水井 的井位。它关系到建设投资，也关系到 是否能保证水源地长期的经济和安全运 转，以及避免产生各种不良的环境地质 问题。
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6．3．1集中式供水水源地的选择

1．水源地的水文地质条件
取水地段含水层的富水性： 首先从富水性角度考虑，水源地应选在含水层 透水性强、厚度大、层数多、分布面积广的地 段上。 补给条件： 取水地段应有良好的汇水条件。可以最大限度 拦截、汇集区域地下径流，或接近地下水的集 中补给、排泄区。

井室的型式：很大程度上取决于抽水设备，同时也要 考虑气候、水源的卫生条件等。深井泵站的井室一般 采用地上式，潜水泵和卧式水泵均为地下式。
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6· 4· 1· l管井构造
2．井管 井管也称井壁管，要求有足够的强度，不弯曲、 光滑圆整，便于安装水泵和井的清洗维修，由 于长期埋置地下，故还需有较强的抗蚀性。井 管可用钢、铸铁、钢筋混凝土、石棉水泥、塑 料等材料制成。钢管一段不受井深限制，铸铁 和钢筋混凝土管的应用深度一般不能大于 150～200m。 井管的直径应按水泵类型、吸水管外形尺寸等确 定，其内径一般应大于水泵下部最大外径 100mm。
6．4 地下水取水构筑物的类型和适用条件



6．4．1管 井 6．4．2管井和井群的出水量计算 6．4．3 管井施工 6．4．4大口井 6．4．5复合井 6．4．6辐射井 6．4．7 渗 渠
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6．4 地下水取水构筑物的类型和适用条 件

6．4．1管 井 6· 4· 1· l管井构造 管井俗称机井，是地下水构筑物中应用最广的 一种，适用于任何岩性与地层结构，按其过滤 器是否贯穿整个含水层，分为完整井与非完整 井(图6-38(a)、(b))。管井通常由井室、井壁 管、过滤器及沉淀管构成，(图6—39(a)、 （b）)，但在抽取稳定基岩中的地下水时，也 可不安装井壁管和过滤器。

6．3．1集中式供水水源地的选择

3．水源地的经济、安全性和扩建前景
在满足水量、水质要求的前提下，为节省建设投 资，水源地应靠近用户、少占耕地；为降低取 水成本，应选在地下水浅埋或自流地段；河谷 水源地要考虑水井的淹没问题；人工开挖的大 口井取水工程，要考虑井壁的稳固性。当有多 个水源地方案可供比较时，未来扩大开采的前 景条件，也是必须考虑的因素之一。

用广泛。
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2．井群的合理布局


(1)水井的平面布局
水井的平面布局视开采量的组成，地下水的径流条件及 含水层的均匀程度而定 在径流条件良好的地区，地下水的开采量以径流量为主 要组成，水井布局以充分拦截地下径流为主，并视主径 流带过水断面的宽窄和地下径流的多寡，垂直其径流方 向布置一至数个井排。若水源地靠近补给边界，应沿边 界走向并垂直地下水的补给方向布置井群。 在地下径流滞缓的平原区，其开采量以含水层的调节资 源或垂向入渗补给为主，故宜用网络状或梅花形、圆形 的布局形式。在导水性、贮水性极不均匀的基岩含水层 中，水井的平面布局主要受控于含水层富水带的分布， 不应再拘于规则的布局形式。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过滤器的长度关系到地下水资源的有效开发，它 应根据设计出水量，含水层性质、厚度、水位降 及其他技术经济因素确定。根据井内测试，管井 中70％～80％的出水量是从过滤器上部进入的， 尤其是靠近水泵吸水口部位，而下部进水很少， 当含水层厚度越大、透水性越好、井径越小，这 时出水量的不均匀分布越明显。有试验资料表明， 过滤器的适用长度不宜超过30m，对此近年来在 一些厚度很大的含水层中，常采用多井分段开采 法，以提高开发利用率。 过滤器的安装部位，应安装在动水位以下主要含 水层含水性最强的进水段，对均质的潜水含水层， 应安装在含水层底部1／2～1／3的厚度内，在 厚度较大的含水层中，可将过滤管与井壁管间隔 排列，分段设置，可获得较好的出水效果。
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6．3．1集中式供水水源地的选 择
2．水源地的地质环境 新建水源地应远离原有的取水点或排水点，减少相互 干扰。 为保证地下水的水质，水源地应选在远离城市或工矿 排污区的上游；远离已污染 ( 或天然水质不良 ) 的地 表水体或含水层的地段；避开易于使水井淤塞、涌 砂或水质长期混浊的沉砂层和岩溶充填带，在滨海 地区，应考虑海水入侵对水质的不良影响；为减少 垂向污水入渗的可能性，最好选在含水层上部有稳 定隔水层分布的地段。 此外，水源地应选在不易引发地面沉降、塌陷、地裂 4
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(3)水井的井数和井距


井数主要取决于允许开采量(或设计总需水量)、 井间距和单井出水量的大小。井间距取决于井间 干扰强度，一般要求井间水量减少系数不超过20 ％～25％。 集中式供水水井的数量和井间距的确定，一般首 先根据水源地的水文地质条件、井群的平面布局 形式、需水量大小及允许水位降等已给定的条件， 拟定数个不同开采方案；然后选用适宜的公式， 计算每一个布局方案的水井总出水量及其水位降 深。最后通过技术经济比较，选取出水量和水位 降均满足设计要求，井数少、井间干扰强度符合 19 要求，建设投资和开采成本最低的方案。
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6· 4· 1· 1管井构造


1．井室 主要作用：安装水泵，并维护其正常运行。水泵的选 择应满足供水时的流量与吸程要求，即根据出水量、 静水位、动水位和井径、井深等因素来决定。 常用水泵：

深井泵流量大，不受地下水位埋深的限制、 潜水泵结构简单，重量轻、运转平稳、无噪音，在小流量管井中广泛应用 卧式水泵受其吸水高度的限制，用于地下水位埋深不大时。
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地层渗透系数K值
地层 粉砂 细砂 中砂 粗砂 极粗的砂 砾石夹砂 带粗砂的砾石 漂砾石 地层颗粒
粒径(mm) 0.05～0.1 0.1～0.25 0.25～0.5 0.5～1.0 1～2
所占重量 (%) 70以下 ＞70 ＞50 ＞50 ＞50
渗透系数K (m/d) 1～5 5～10 10～25 25～50 50～100 75～150 100～200 200～500
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各种地层的影响半径R值
地层 粉砂 细砂 中砂 粗砂 极粗的砂 小砾石 中砾石 粗砾石 地层颗粒 粒径(mm) 0.05～0.1 0.1～0.25 0.25～0.5 0.5～1.0 1～2 2～3 3～5 5～10 所占重量 (%) 70以下 ＞70 ＞50 ＞50 ＞50 影响半径R (m) 25～50 50～100 100～300 300～400 400～500 500～600 600～1500 1500～3000
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4．沉淀管 沉淀管的作用是防止沉砂堵塞过滤器， 其直径与过滤器一致，长度通常为2～ 10m，可按井深确定。
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6．4．1．2 管井的井群系统及其合理布 局

1．管井的井群系统 (1)自流井井群：适用于静水位高出地表，呈自流状态的
承压含水层。它只需用管道直接引水至清水池，经加压即可送入 给水管网。

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过滤骨架分管型和钢筋型两种。管型按其上孔眼的特 征又分为圆孔及长条(缝隙)型两种(图6 40(a)、(b))， 它可用钢、铸铁、水泥、塑料等加工而成。 过滤层分布于骨架外，有缠丝和滤网及砾石充填层等 种类，它和不同骨架组成各种类型的过滤器。缠丝过 滤器(图6—40(c)、(d))效果好，制作简单、耐用， 适用于颗粒较粗的岩石与各种基岩。 滤网过滤器(图6—40(e))阻力大、易堵塞腐蚀，逐渐 被填砾过滤器取代。 填砾过滤器(图6—40(f))是可以上各种过滤器为骨架， 用填砾与含水层颗粒组成一定级配关系的砾石层，以 人工反滤层(图6—41)加大井管外围的渗透性能。是 最好的一种过滤器。 为了克服人工填砾在施工中的困难，有一种将砾石和 骨架组合在一起的笼状砾石过滤器和筐状砾石过滤器 (图6—40(g)、(h))
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6.3.2小型分散水源地选择

以上集中式供水水源地的选择原则，对 基岩山区裂隙水小型水源地的选择也是 适合的。但在基岩山区，由于地下水分 布极不均匀，水井布置主要取决于强含 水裂隙带及强岩溶发育带的分布位置； 此外，布井地段的地下水水位埋深及上 游有无较大的汇水补给面积，也是必须 考虑的条件。
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(2)虹吸式井群；因受虹吸高度的限制，只适用于静水位
接近地表的含水层。 不深(6～8m)时。当井距不大，可直接用吸水管或总连接管和各 井相连吸水，具虹吸式井群特点；若井距较大或单井出水量较大 时，应在每个井内安卧式水泵。
(3)卧式泵取水井群：适宜于井内最低的动水位距地面 (4)深井泵取水井群；能抽取埋深较大的地下水，故应
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(2)水井的垂向布局
对于巨厚的多层含水层组而言，若采用水井立体布局 的分层取水方式，不仅有利于充分开采地下水资源， 并在目前上层含水层普遍因污染水质恶化的情况下， 可保护下层含水层的优质地下水免遭污染，又利于实 行分层供水、量质而用。对于厚度很大的单层含水层， 由于水井抽水对含水层的影响深度有限，滤水管的有 效长度一般仅30m，因此当岩石颗粒较粗(中砂以上)， 透水性强、补给条件又好时，可谨慎地采用非完整井 组的分段取水方式，井组一般由2～3口井组成，呈直 线或三角形布置，井间水平距离5～10m，相邻滤水 管垂向间距一般为l0～20m，可视岩石颗粒粗细而定。 对于补给条件较差的水源地，采用分段取水需慎重， 否则会加大含水层的水位降，加剧区域地下水位的下 降速度，引发环境地质问题。