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1、5. 地下水取水构筑物及其开发利用,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。,5.1 地下水源概述,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；,地下水分类,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
2、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。,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；,地下水取水构筑物分类,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；,地下水取水构筑物
3、的适用条件,管井直径一般在501000mm，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； 沉淀管：沉淀进入管井的砂粒,管井构造,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,管井的构造,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
4、，可以保证集水的效率，同时保持含水层的稳定。,过滤器与反滤层,管井构件,不锈钢过滤器,井室内部,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。,管井的设计计算概念,理论公式的概念,承压含水层完整井,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
5、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。,井群的概念,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。,井群互阻概念,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(58m)、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。,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
6、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510cm。采用砖石结构的井筒，也需加用钢筋混凝土刃脚。,大口井构造及功能,块石砌筑的大口井,现代施工技术建造的大口井,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。,大口井构造要求,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,辐射井的构造,
7、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).,渗 渠,渗渠的,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,渗渠,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。,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
8、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。,地下水取水构筑物的类型、适用条件,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。,地下水过度开发带来的问题,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,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,
