地下水取水构筑物
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5. 地下水取水构筑物及其开发利用
5.1 地下水源概述
卵石层、砂层等松散，具有众多
相互连通的孔隙，透水性能较好 的岩层叫透水层，也称含水层。
粘土和花岗岩等结构紧密，透水
性极差叫不透水层，也称隔水层。
地下水分类
埋藏在地面下第 一个隔水层上的地下 水叫潜水，有自由表 面； 两个不透水层间 的地下水叫层间水； 具有自由水面的层间 水称无压地下水；承 受有压力的层间水称 承压地下水；
井群互阻概念
在水位降落值不变的条件下，共同 工作时，各井的出水量小于各井单独工 作时的出水量； 在出水量不变的条件下，共同工作 时，各井的水位降落值大于各井单独工 作时的水位降落值。
大口井
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，完整井只有井壁 进水，适用于颗粒粗、厚度薄(5～8m)、埋 深浅的含水层。含水层厚度较大(＞10m)时， 应做成不完整大口井。
块石砌筑的大口井
现代施工技术建造的大口井
大口井构造要求
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，如覆盖层系透水层，排水坡下 面还应填以厚度不小于1.5m的夯实粘土 层。
辐射井
辐射井是由集水井（垂直系统）及水
平的或倾斜的进水管（水平系统）联合构
管井：适用于含水层厚度大于5米，其
底板埋藏深度大于15米的场合；
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米场合；
渗渠：仅适用于含水层厚度小于5米，
渠底埋藏深度小于6米场合；
管井构造
管井直径一般在50～1000mm，深 度一般在200m以内，由井室、井壁管、 过滤器、沉淀管组成。 井室：用以安装各种设备的空间； 井壁管：加固井壁，隔离水质不良 或水头较低的含水层； 过滤器：集水，保持填砾与含水层 的稳定，防止漏砂及堵塞；
管井构件
不锈钢过滤器
井室内部
管井的设计计算概念
目的：在已知水文地质等参数的条件下， 通过计算确定管井在最大允许水位降落时的 可能出水量；或在给定的管井出水量下可能 产生的水位降落。 理论公式：方法简单，计算结果精度较 差，适用于水源选择、方案拟定和初步设计。
经验公式：计算结果接近实际，用于施 工图设计。
不同给水水源的特点
地表水源： 径流量大，矿化度低，开采方便，通常是大规模城市供 水的主要水源。 水质变化大，容易受污染，水位与水量受季节影响。 地下水水源 通常水质清澈、不易受污染，多数情况下水质较好； 径流量小，开采不方便，特别是对大规模的城市供水。 目前，长三角地区为控制地面沉降，多数严格控制地下 水的开采。是北方城市的重要供水水源。目前，北方城 市也向远距离引用地表水方向发展。
地下水取水构筑物的选择及布局
在地下水水源地选择的基础上，还要正确选择和设计地下水取水构筑 物，以最大限度地利用可供水量，改善水质、降低工程总造价。
地下水取水构筑物的选择
常见的地下水取水构筑物有管井、大口井等构成的垂直集水系统，渗 渠、坎儿井等构成的水平集水系统，辐射井、复合井等构成的复合集水系 统以及引泉工程。由于类型不同，其适用条件具有较大的差异性。常见各 种地下水取水构筑物的适用范围如下表所示。
泵房 检查井 集水管 集水井 检查井
泵房 检查井 集水管 集水井 检查井
Fra Baidu bibliotek
渗渠的
渗渠
渗渠是水平敷设在含水层中的穿孔渗水管渠。渗渠可分为集水管和 集水廊道两种型式；同时也有完整式和非完整式之分。
渗 渠 施 工 图
老式穿孔管渗渠的材料与施工
新型不锈钢缠丝过滤器渗渠
特点：较老式穿孔管过水面积大、孔口流速 低、水头损失小，不易堵塞。
为此，地下水的开发利用，在很多地区、如长三角地区已经受 到严格限制
成的一种井型，属于联合系统的范畴。因 水平进水管是沿集水井半径方向铺设的辐
射状渗入管，故称这种井为辐射井。
辐射井的现场施工图
辐射井的构造
泵房 水泵机组
集水井
含水层 阀门 辐射管 ＞1.5m 辐射管 ＞1.0m
不透水层
渗渠
渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成。特点是沿河床布设，可以达
到很大的取水量（20万m3/d).
理论公式的概念
承压含水层完整井
Q
s s0
R
H h h0 m
Q
2KmS 0 2.73KmS 0 ln R ln r0 lg R lg r0
井群的概念
较大规模的地下水取水工程，需要很多口井 同时工作，由此构成井群。 井群类型： 自流井井群 适用于静水位高于地面的承压 含水层； 虹吸式井群 适用于静水位接近地面的含水 层； 卧式泵井群 适用于静水位接近地面且水位 降落较小的含水层； 深井泵井群 适用于各类含水层。
地下含水层的类型与特点
潜水含水层开采方便，但容易受到污染。在城市化地 区一般不能用作饮用水水源。 承压含水层，由于不透水层的隔离，水质相对潜水含 水层较好，是城市供水的主要水源。上海第一承压含 水层已经受到污染。 深层地下水通常补给条件不太好，开采之后不能得到 充分补给，容易耗竭。 部分深层地下水可能含盐量偏高，不适于作为饮用水 水源。
不同位置、类型的地下水的开发方式
不同的地下水取水构筑物 的选择，是根据所在位置 含水层的情况决定的。
地下水取水构筑物分类
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； 渗渠：壁上开孔，以集取 浅层地下水的水平管渠；
地下水取水构筑物的适用条件
沉淀管：沉淀进入管井的砂粒
管井的构造
管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成。当有几个含水层且 各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井。
（a）单过滤器管井
(b) 双过滤器管井
过滤器与反滤层
过滤器装在井壁的含水层
段，用于集水，保持含水层 的稳定。是管井最重要的组 成部分，影响使用年限与效 果。
反滤层：人工填充或天然形 成的，粒径随离管壁距离而 减小的颗粒层，可以保证集 水的效率，同时保持含水层 的稳定。
地下水取水构筑物的类型、适用条件
地下水过度开发带来的问题
由于地下水的大量开采利用,包括城市用水与农业灌溉 用水，引发一系列的环境问题。
形成水位降落漏斗，造成已建取水构筑物废弃 引发地面沉降、塌陷、建筑物损坏问题 河道、泉眼流量下降或干涸 海水/咸水入侵 造成生态退化 地下水水质逐渐恶化
大口井构造及功能
通风管 排水坡
大口井主要由井筒、井 口和进水部分组成：
井筒通常用钢筋混凝土 浇注或用砖、块石砌筑而成， 钢筋混凝土井筒最下端应设 置刃脚，用以在井筒下沉时 切削土层，刃脚外缘应凸出 井筒5～10cm。采用砖石结构 的井筒，也需加用钢筋混凝 土刃脚。
井筒 吸水管
粘土层
井壁透水孔 井底反滤层 刃脚
5.1 地下水源概述
卵石层、砂层等松散，具有众多
相互连通的孔隙，透水性能较好 的岩层叫透水层，也称含水层。
粘土和花岗岩等结构紧密，透水
性极差叫不透水层，也称隔水层。
地下水分类
埋藏在地面下第 一个隔水层上的地下 水叫潜水，有自由表 面； 两个不透水层间 的地下水叫层间水； 具有自由水面的层间 水称无压地下水；承 受有压力的层间水称 承压地下水；
井群互阻概念
在水位降落值不变的条件下，共同 工作时，各井的出水量小于各井单独工 作时的出水量； 在出水量不变的条件下，共同工作 时，各井的水位降落值大于各井单独工 作时的水位降落值。
大口井
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，完整井只有井壁 进水，适用于颗粒粗、厚度薄(5～8m)、埋 深浅的含水层。含水层厚度较大(＞10m)时， 应做成不完整大口井。
块石砌筑的大口井
现代施工技术建造的大口井
大口井构造要求
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，如覆盖层系透水层，排水坡下 面还应填以厚度不小于1.5m的夯实粘土 层。
辐射井
辐射井是由集水井（垂直系统）及水
平的或倾斜的进水管（水平系统）联合构
管井：适用于含水层厚度大于5米，其
底板埋藏深度大于15米的场合；
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米场合；
渗渠：仅适用于含水层厚度小于5米，
渠底埋藏深度小于6米场合；
管井构造
管井直径一般在50～1000mm，深 度一般在200m以内，由井室、井壁管、 过滤器、沉淀管组成。 井室：用以安装各种设备的空间； 井壁管：加固井壁，隔离水质不良 或水头较低的含水层； 过滤器：集水，保持填砾与含水层 的稳定，防止漏砂及堵塞；
管井构件
不锈钢过滤器
井室内部
管井的设计计算概念
目的：在已知水文地质等参数的条件下， 通过计算确定管井在最大允许水位降落时的 可能出水量；或在给定的管井出水量下可能 产生的水位降落。 理论公式：方法简单，计算结果精度较 差，适用于水源选择、方案拟定和初步设计。
经验公式：计算结果接近实际，用于施 工图设计。
不同给水水源的特点
地表水源： 径流量大，矿化度低，开采方便，通常是大规模城市供 水的主要水源。 水质变化大，容易受污染，水位与水量受季节影响。 地下水水源 通常水质清澈、不易受污染，多数情况下水质较好； 径流量小，开采不方便，特别是对大规模的城市供水。 目前，长三角地区为控制地面沉降，多数严格控制地下 水的开采。是北方城市的重要供水水源。目前，北方城 市也向远距离引用地表水方向发展。
地下水取水构筑物的选择及布局
在地下水水源地选择的基础上，还要正确选择和设计地下水取水构筑 物，以最大限度地利用可供水量，改善水质、降低工程总造价。
地下水取水构筑物的选择
常见的地下水取水构筑物有管井、大口井等构成的垂直集水系统，渗 渠、坎儿井等构成的水平集水系统，辐射井、复合井等构成的复合集水系 统以及引泉工程。由于类型不同，其适用条件具有较大的差异性。常见各 种地下水取水构筑物的适用范围如下表所示。
泵房 检查井 集水管 集水井 检查井
泵房 检查井 集水管 集水井 检查井
Fra Baidu bibliotek
渗渠的
渗渠
渗渠是水平敷设在含水层中的穿孔渗水管渠。渗渠可分为集水管和 集水廊道两种型式；同时也有完整式和非完整式之分。
渗 渠 施 工 图
老式穿孔管渗渠的材料与施工
新型不锈钢缠丝过滤器渗渠
特点：较老式穿孔管过水面积大、孔口流速 低、水头损失小，不易堵塞。
为此，地下水的开发利用，在很多地区、如长三角地区已经受 到严格限制
成的一种井型，属于联合系统的范畴。因 水平进水管是沿集水井半径方向铺设的辐
射状渗入管，故称这种井为辐射井。
辐射井的现场施工图
辐射井的构造
泵房 水泵机组
集水井
含水层 阀门 辐射管 ＞1.5m 辐射管 ＞1.0m
不透水层
渗渠
渗渠由渗水管渠、集水井和检查井组成。特点是沿河床布设，可以达
到很大的取水量（20万m3/d).
理论公式的概念
承压含水层完整井
Q
s s0
R
H h h0 m
Q
2KmS 0 2.73KmS 0 ln R ln r0 lg R lg r0
井群的概念
较大规模的地下水取水工程，需要很多口井 同时工作，由此构成井群。 井群类型： 自流井井群 适用于静水位高于地面的承压 含水层； 虹吸式井群 适用于静水位接近地面的含水 层； 卧式泵井群 适用于静水位接近地面且水位 降落较小的含水层； 深井泵井群 适用于各类含水层。
地下含水层的类型与特点
潜水含水层开采方便，但容易受到污染。在城市化地 区一般不能用作饮用水水源。 承压含水层，由于不透水层的隔离，水质相对潜水含 水层较好，是城市供水的主要水源。上海第一承压含 水层已经受到污染。 深层地下水通常补给条件不太好，开采之后不能得到 充分补给，容易耗竭。 部分深层地下水可能含盐量偏高，不适于作为饮用水 水源。
不同位置、类型的地下水的开发方式
不同的地下水取水构筑物 的选择，是根据所在位置 含水层的情况决定的。
地下水取水构筑物分类
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； 渗渠：壁上开孔，以集取 浅层地下水的水平管渠；
地下水取水构筑物的适用条件
沉淀管：沉淀进入管井的砂粒
管井的构造
管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成。当有几个含水层且 各层水头相差不大时，可用多层过滤器管井。
（a）单过滤器管井
(b) 双过滤器管井
过滤器与反滤层
过滤器装在井壁的含水层
段，用于集水，保持含水层 的稳定。是管井最重要的组 成部分，影响使用年限与效 果。
反滤层：人工填充或天然形 成的，粒径随离管壁距离而 减小的颗粒层，可以保证集 水的效率，同时保持含水层 的稳定。
地下水取水构筑物的类型、适用条件
地下水过度开发带来的问题
由于地下水的大量开采利用,包括城市用水与农业灌溉 用水，引发一系列的环境问题。
形成水位降落漏斗，造成已建取水构筑物废弃 引发地面沉降、塌陷、建筑物损坏问题 河道、泉眼流量下降或干涸 海水/咸水入侵 造成生态退化 地下水水质逐渐恶化
大口井构造及功能
通风管 排水坡
大口井主要由井筒、井 口和进水部分组成：
井筒通常用钢筋混凝土 浇注或用砖、块石砌筑而成， 钢筋混凝土井筒最下端应设 置刃脚，用以在井筒下沉时 切削土层，刃脚外缘应凸出 井筒5～10cm。采用砖石结构 的井筒，也需加用钢筋混凝 土刃脚。
井筒 吸水管
粘土层
井壁透水孔 井底反滤层 刃脚