地下水取水构筑物ppt课件.ppt

1、第12章 地下水取水构筑物12.1 地下水源概述和取水构筑物分类 卵石层、砂层和石灰岩层等组织松散，卵石层、砂层和石灰岩层等组织松散，具有众多相互连通的孔隙，透水性能较好，具有众多相互连通的孔隙，透水性能较好，水能在其中流动的岩层叫水能在其中流动的岩层叫透水层透水层，透水层又，透水层又叫叫含水层含水层。 粘土和花岗岩等结构紧密，透水性极差粘土和花岗岩等结构紧密，透水性极差甚至不透水的岩层叫甚至不透水的岩层叫不透水层不透水层，不透水层也，不透水层也称称隔水层隔水层。地下水分类：地下水分类： 埋藏在地面下第一个隔水层上的地下水叫埋藏在地面下第一个隔水层上的地下水叫潜水潜水； 两个不透水层间的地下水

2、叫两个不透水层间的地下水叫层间水层间水；具有自由；具有自由水面的层间水称水面的层间水称无压地下水无压地下水；承受有压力的层间水；承受有压力的层间水称称承压地下水承压地下水； 在自身压力作用下从某一出口涌出的地下水叫在自身压力作用下从某一出口涌出的地下水叫泉水泉水。地下水取水构筑物分类地下水取水构筑物分类. .管井管井 井管从地面打到含井管从地面打到含水层，抽取地下水的井；水层，抽取地下水的井； . .大口井大口井由人工开挖或沉井法施工，设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；置井筒，以截取浅层地下水的构筑物；. .渗渠渗渠壁上开孔，以集取浅层地下水的水壁上开孔，以集取浅层

3、地下水的水平管渠；平管渠； . .泉室泉室集取泉水的构筑物。集取泉水的构筑物。 地下水取水构筑物的适用条件：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管井适用于含水层厚度大于5 5米，米，其底板埋藏深度大于其底板埋藏深度大于1515米；米；. .大口井适用于含水层厚度在大口井适用于含水层厚度在5 5米左米左右，其底板埋藏深度小于右，其底板埋藏深度小于1515米；米；. .渗渠仅适用于含水层厚度小于渗渠仅适用于含水层厚度小于5 5米，米，渠底埋藏深度小于渠底埋藏深度小于6 6米；米；. .泉室适用于有泉水露头，且覆盖泉室适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于层厚度小于5 5米。米。

4、管井直径一般在管井直径一般在50501000mm1000mm，深度一般在深度一般在200200米以内，通常由井室、米以内，通常由井室、井壁管、过滤器、沉淀管组成。井壁管、过滤器、沉淀管组成。 井室：井室：用以安装各种设备，采光、用以安装各种设备，采光、采暖、通风，防水；采暖、通风，防水； 井壁管：井壁管：加固井壁，隔离水质不加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层；良或水头较低的含水层； 过滤器：过滤器：集水，保持填砾与含水集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞；层的稳定，防止漏砂及堵塞； 沉淀管：沉淀管：沉淀进入管井的砂粒。沉淀进入管井的砂粒。12.2 管井构造、施工和管理井室结构：井

5、室结构： 深井泵房深井泵房泵体和扬水管安装在管泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动机安装在井室内；井内，泵座和电动机安装在井室内； 深井潜水泵房深井潜水泵房水泵和电动机安装水泵和电动机安装在管井内，控制设备安装在井室内；在管井内，控制设备安装在井室内； 卧式泵房卧式泵房水泵和电动机安装在井水泵和电动机安装在井室内；室内； 地面式地面式便于维护管理，防水、防便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好；潮、通风、采光条件好； 地下式地下式便于总体规划，噪声小，便于总体规划，噪声小，防冻条件好。防冻条件好。 井壁管井壁管应有足够的强度，内壁平整应有足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和

6、管光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管。凝土管。 钢管可用于任意井深的管井；铸铁钢管可用于任意井深的管井；铸铁管适用于井深小于管适用于井深小于250m250m的管井；钢筋混的管井；钢筋混凝土管适用于井深小于凝土管适用于井深小于150m150m的管井。的管井。 井壁管内径应比水泵设备的外径大井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm100mm。 分段钻进法与不分段钻进法的井壁分段钻进法与不分段钻进法的井壁管构造有所不同。管构造有所不同。 过滤器过滤器应有足够的强度和良好的透应有足够的强度和良好的透水性。水性。 钢筋骨架过滤器：

7、钢筋骨架过滤器：由短管、竖向钢由短管、竖向钢筋、支撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩筋、支撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架。网过滤器的骨架。 圆孔或条孔过滤器：圆孔或条孔过滤器：在管壁上钻在管壁上钻圆圆孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、砂岩或裂隙含水层，砂岩或裂隙含水层，亦可亦可用作缠丝过滤用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架。器、包网过滤器的骨架。 缠丝过滤器：缠丝过滤器：在钢筋骨架过滤器、在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕圆孔或条孔过滤器外缠绕2 23mm3mm的镀锌的镀锌铁丝构

8、成；适用于粗砂、砾石和卵石含铁丝构成；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。水层。 包网过滤器：包网过滤器：在钢筋骨架过滤器、在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕圆孔或条孔过滤器外缠绕0.21.0mm的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。含水层。 填砾过滤器：填砾过滤器：在各类过滤器的外在各类过滤器的外围填符合一定级配的砾石构成。围填符合一定级配的砾石构成。 填砾粒径与含水层粒径比：填砾粒径与含水层粒径比：865050dD 填砾层厚度可采用填砾层厚度可采用7575150mm150mm；高；高度应超过过滤器顶部度应超过过滤器顶部8 810m10m。 过滤器进水孔

9、眼数量多，进水性过滤器进水孔眼数量多，进水性能良好，但强度减小。能良好，但强度减小。 过滤器的孔隙率取决于管材的强过滤器的孔隙率取决于管材的强度，各种管材允许孔隙率为：度，各种管材允许孔隙率为： 钢管钢管30303535； 铸铁管铸铁管18182525； 钢筋混凝土管钢筋混凝土管10101515； 塑料管塑料管1010。管井施工步骤管井施工步骤钻凿井孔管井验收粘土封闭冲孔换浆物探测井井管安装围填砾料抽水试验洗 井钻凿井孔钻凿井孔 冲击钻进法：冲击钻进法：利用钻头对地层的冲利用钻头对地层的冲击力钻凿井孔；仅适用于松散岩层；机击力钻凿井孔；仅适用于松散岩层；机械设备简单；效率低、速度慢。械设备简单

10、；效率低、速度慢。 回转钻进法：回转钻进法：包括一般回转钻进、包括一般回转钻进、反循环回转钻进和岩心回转钻进。利用反循环回转钻进和岩心回转钻进。利用钻头旋转对地层的切削、挤压、研磨破钻头旋转对地层的切削、挤压、研磨破碎作用钻凿井孔；既适用于松散岩层，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；效率也适用于基岩；机械设备较复杂；效率高、速度快。高、速度快。 回转钻进过程：钻机的动力通过传回转钻进过程：钻机的动力通过传动装置使转盘旋转，带动主钻杆旋转，动装置使转盘旋转，带动主钻杆旋转，主钻杆接钻杆，钻杆接钻头，从而使钻主钻杆接钻杆，钻杆接钻头，从而使钻头旋转切削地层。当钻进头旋

11、转切削地层。当钻进个主钻杆深个主钻杆深度后，由钻机的卷扬机提起钻具，将钻度后，由钻机的卷扬机提起钻具，将钻杆用卡盘卡在井口，取下主钻杆，接一杆用卡盘卡在井口，取下主钻杆，接一根钻杆，再接上主钻杆，继续钻进，如根钻杆，再接上主钻杆，继续钻进，如此反复进行，直至设计井深。此反复进行，直至设计井深。 钻头过程中，高压泥浆泵把用粘土钻头过程中，高压泥浆泵把用粘土调制成的含砂量极低的泥浆经胶管、提调制成的含砂量极低的泥浆经胶管、提引龙头、钻杆腹腔向下喷射至工作面，引龙头、钻杆腹腔向下喷射至工作面，起到冷却钻头、润滑钻具的作用，同时起到冷却钻头、润滑钻具的作用，同时将被切削下来的岩土碎屑混合在一起，将被切

12、削下来的岩土碎屑混合在一起，沿着井孔与钻杆之间的环形空间上升至沿着井孔与钻杆之间的环形空间上升至地面，流入泥浆池。地面，流入泥浆池。 地层被钻成井孔后，破坏了原始应地层被钻成井孔后，破坏了原始应力平衡状态，在侧压力作用下可导致井力平衡状态，在侧压力作用下可导致井壁坍塌，因钻进中泥浆始终灌满井孔，壁坍塌，因钻进中泥浆始终灌满井孔，比重较大，可平衡地层侧压力、防止井比重较大，可平衡地层侧压力、防止井壁坍塌。壁坍塌。 反循环回转钻进反循环回转钻进方式的泥浆循环运方式的泥浆循环运动方向与正循环钻进相反，携带岩土碎动方向与正循环钻进相反，携带岩土碎屑的泥浆沿钻杆腹腔或吸泥胶管的上升屑的泥浆沿钻杆腹腔或吸

13、泥胶管的上升流速不变，能较好地保证岩土碎屑的清流速不变，能较好地保证岩土碎屑的清除。在井径变动较大，这种钻进方式清除。在井径变动较大，这种钻进方式清除岩土碎屑的能力比正循环钻进要高，除岩土碎屑的能力比正循环钻进要高，进尺速度要快。缺点是由于泥浆的回流进尺速度要快。缺点是由于泥浆的回流仅靠泥浆泵的真空吸力作用，因此钻进仅靠泥浆泵的真空吸力作用，因此钻进深度有限，只适用于打浅井。同时，因深度有限，只适用于打浅井。同时，因泥浆中央带有大量的者土碎屑，易产生泥浆中央带有大量的者土碎屑，易产生堵塞现象。堵塞现象。泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆

14、钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管反循环回转钻进反循环回转钻进一般回转钻进一般回转钻进 在基岩地层中钻井，不能使用钻进在基岩地层中钻井，不能使用钻进松散地层的钻头，必须使用岩心钻头。松散地层的钻头，必须使用岩心钻头。岩心钻头依靠镶焊在钻头上的硬合金切岩心钻头依靠镶焊在钻头上的硬合金切削岩层，将沿井壁的岩石切削粉碎，但削岩层，将沿井壁的岩石切削粉碎，但不削碎中间部分，因此仍有较高的钻进不削碎中间部分，因此仍有较高的钻进速度。随着钻头的钻进，中间部分就成速度。随着钻头的钻进，中间部分就成为圆柱状的岩心。岩心可供观察分析岩为圆柱状的岩心。岩心可供观察分析岩石的矿物成分、结构构造以及地层的地石的矿物

15、成分、结构构造以及地层的地质构造等用。岩心质构造等用。岩心钻进不能连续进行，钻进不能连续进行，效率较低。效率较低。物探测井物探测井 井孔打成后，还需了解掌握地层结井孔打成后，还需了解掌握地层结构，含水层与隔水层的深度、厚度，地构，含水层与隔水层的深度、厚度，地下水的矿化度下水的矿化度( (总合盐量总合盐量) )和咸、淡水分和咸、淡水分界面，为井管安装、填砾和粘土封闭提界面，为井管安装、填砾和粘土封闭提供可靠资料。供可靠资料。 取水工程通常采用电法勘探测井，取水工程通常采用电法勘探测井，其基本原理是：不同地层的导电性能差其基本原理是：不同地层的导电性能差异很大，利用电测仪器测得反映各地层异很大，

16、利用电测仪器测得反映各地层导电性能的物理参数，就可以反推各地导电性能的物理参数，就可以反推各地层的性质。层的性质。冲孔换浆冲孔换浆 井孔打成后，在井孔中仍充满着泥井孔打成后，在井孔中仍充满着泥浆，泥浆调度较大，含有大量泥质，无浆，泥浆调度较大，含有大量泥质，无法安装井管、填砾和粘土封闭，也会给法安装井管、填砾和粘土封闭，也会给洗井带来困难。在下管前必须将井孔中洗井带来困难。在下管前必须将井孔中的泥浆换成清水。的泥浆换成清水。 将不带钻头的钻杆放入井底，用泥将不带钻头的钻杆放入井底，用泥浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出，浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出，至井孔中全为清水力止。至井孔中全为清水力止

17、。 清水护壁作用不如泥浆好，有可能清水护壁作用不如泥浆好，有可能造成井壁局部坍塌，要尽量缩短冲孔时造成井壁局部坍塌，要尽量缩短冲孔时间，换浆完毕立即下管。间，换浆完毕立即下管。井管安装井管安装 井管安装的顺序为沉淀管过滤器井管安装的顺序为沉淀管过滤器井壁管，下管前应根据凿井和电测井井壁管，下管前应根据凿井和电测井资料，确定过滤器的长度和安装位置。资料，确定过滤器的长度和安装位置。 井管安装必须保证井管顺直，接口井管安装必须保证井管顺直，接口牢固，过滤器安装到位。牢固，过滤器安装到位。 下管一般有两种方法：托盘法和吊下管一般有两种方法：托盘法和吊装法。前者适用于重量大、井管拉力小装法。前者适用于

18、重量大、井管拉力小的管材，如钢筋混凝土管；后者适用于的管材，如钢筋混凝土管；后者适用于拉力大、重量相对轻的管材，如钢管、拉力大、重量相对轻的管材，如钢管、铸铁管、塑料管。铸铁管、塑料管。填砾和粘土封闭填砾和粘土封闭 填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并应按设计要求的粒径进行筛选。填砾过应按设计要求的粒径进行筛选。填砾过程要均匀、连续，避免堵塞。程要均匀、连续，避免堵塞。 砾料填完后、一定要计算所填砾料砾料填完后、一定要计算所填砾料的总体积，一般情况下，围填砾料的总的总体积，一般情况下，围填砾料的总体积应等于或大于井管与孔壁之间环形体积应等于或大于井管与孔壁之间环形空间的

19、体积。空间的体积。 粘土封闭一般采用球粘土封闭一般采用球直径为直径为25mm的的粘土球，围填过程同样要求均匀、连粘土球，围填过程同样要求均匀、连续，填至井口时，应进行夯实。续，填至井口时，应进行夯实。 目的：消除井孔及周围含水层中的目的：消除井孔及周围含水层中的泥浆和井壁上的泥浆壁，冲洗出含水层泥浆和井壁上的泥浆壁，冲洗出含水层中部分细小颗粒，形成天然反滤层。中部分细小颗粒，形成天然反滤层。 方法：水泵洗井法、活塞洗井法、方法：水泵洗井法、活塞洗井法、压缩空气洗井法、联合洗井法。压缩空气洗井法、联合洗井法。 要求：中、细砂地层出水含砂量在要求：中、细砂地层出水含砂量在1/2000001/200

20、000以下，粗砂地层出水含砂量在以下，粗砂地层出水含砂量在1/5000001/500000以下。以下。洗井洗井 水泵洗井水泵洗井 安装实际使用的水泵抽安装实际使用的水泵抽水，使水位降深达到水泵所能达到的最水，使水位降深达到水泵所能达到的最大值，从而达到洗井的目的。大值，从而达到洗井的目的。 优点：简便，洗井和生产相结合，优点：简便，洗井和生产相结合，可不另设置洗井没备；可不另设置洗井没备； 缺点：水位降深有一定限度，地下缺点：水位降深有一定限度，地下水水力坡度较小，冲洗力较小，洗井时水水力坡度较小，冲洗力较小，洗井时间长，当含水层含泥浆量较大、泥皮较间长，当含水层含泥浆量较大、泥皮较厚时，可能

21、造成洗井不彻底。厚时，可能造成洗井不彻底。 适合于含水层本身水流适合于含水层本身水流较通畅、含较通畅、含泥浆量小、泥皮薄而软的情况。泥浆量小、泥皮薄而软的情况。 压缩空气洗井压缩空气洗井 将压缩空气以很高的将压缩空气以很高的速度呈涡旋形向井壁喷射，借助水气混合速度呈涡旋形向井壁喷射，借助水气混合的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水汇合上的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水汇合上升时，可以形成很大的水位降，使地下水升时，可以形成很大的水位降，使地下水形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲击力。击力。 优点：效率高、洗井比较彻底；优点：效率高、洗井比较彻底； 确定：洗井携走的

22、砂粒较多，对砂层确定：洗井携走的砂粒较多，对砂层有一定破坏作用，不适合砂粒较细的含水有一定破坏作用，不适合砂粒较细的含水层。层。 活塞洗井活塞洗井 是用安装在钻杆上活塞是用安装在钻杆上活塞在井壁管内上下拉动，借助真空抽吸作在井壁管内上下拉动，借助真空抽吸作用和压缩作用，在过滤器周围形成反复用和压缩作用，在过滤器周围形成反复冲洗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水冲洗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水层中残留的泥浆颗粒。层中残留的泥浆颗粒。 优点：洗井强度大，洗井彻底，洗优点：洗井强度大，洗井彻底，洗井效果良好，对本身颗粒细、台泥质较井效果良好，对本身颗粒细、台泥质较多的含水层，能较彻底地清除含水层中多的

23、含水层，能较彻底地清除含水层中的泥质，明显增大山水量；的泥质，明显增大山水量； 缺点：由于机械强度大，易破坏井缺点：由于机械强度大，易破坏井管。管。抽水试验抽水试验 目的：测定管井的出水量，了解出目的：测定管井的出水量，了解出水量与水位降落的关系，为选择、安装水量与水位降落的关系，为选择、安装抽水设备提供依据；取样进行分析，评抽水设备提供依据；取样进行分析，评价管井水质。价管井水质。 方法步骤：记录静水位，开启抽水方法步骤：记录静水位，开启抽水设备，使抽水量达到设计出水量，动水设备，使抽水量达到设计出水量，动水位稳定后记录水位降落值，绘制出水量位稳定后记录水位降落值，绘制出水量与水位降落关系曲

24、线。与水位降落关系曲线。管井验收资料管井验收资料 管井施工说明书：管井地质柱状管井施工说明书：管井地质柱状图，过滤器和填砾规格，井位的座标及图，过滤器和填砾规格，井位的座标及井口的绝对标高，抽水试验记录，水的井口的绝对标高，抽水试验记录，水的化学及细菌分析资料，过滤器安装、填化学及细菌分析资料，过滤器安装、填砾、外围封闭施工记录；砾、外围封闭施工记录； 管井使用说明书：最大开采量和管井使用说明书：最大开采量和选用抽水设备的型号规格，使用维护注选用抽水设备的型号规格，使用维护注意事项；意事项； 钻进中的岩样：名称、厚度、埋钻进中的岩样：名称、厚度、埋藏深度。藏深度。管井使用注意事项：管井使用注意

25、事项： 抽水设备的出水量应小于管井的出水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能力，过滤器表面进水流速小于允许进水流速；流速； 建立管井使用卡，逐日按时记录井的建立管井使用卡，逐日按时记录井的出水量、水位、出水压力等信息；出水量、水位、出水压力等信息； 机泵应定期检修，管井要及时清理沉机泵应定期检修，管井要及时清理沉淀物，必要时进行洗井；淀物，必要时进行洗井； 季节性供水的管井，停运期间应定期季节性供水的管井，停运期间应定期抽水，以防电机受潮和井管腐蚀与沉积；抽水，以防电机受潮和井管腐蚀与沉积； 管井周围应按卫生防护要求，保持良管井周围应按卫生防护要求，保持良好的

26、卫生环境和进行绿化。好的卫生环境和进行绿化。过滤器进水口尺寸不当、缠丝或滤网腐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蚀破裂、接头不严或管壁断裂等造成砂粒流入而堵塞粒流入而堵塞更换过滤器、修补更换过滤器、修补或封闭漏砂部位或封闭漏砂部位过滤器表面及周围填砾、含水层被细小过滤器表面及周围填砾、含水层被细小泥沙堵塞泥沙堵塞用钢丝刷、活塞法、用钢丝刷、活塞法、真空法洗井真空法洗井过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵塞塞1835工业工业盐酸清洗盐酸清洗细菌等微生物繁殖造成堵塞

27、细菌等微生物繁殖造成堵塞氯化法或酸洗法氯化法或酸洗法区域性地下水位下降区域性地下水位下降回灌补充、降低抽回灌补充、降低抽水设备安装高度水设备安装高度含水层中地下水流失含水层中地下水流失隔断隔断管井出水量减少原因及处理措施管井出水量减少原因及处理措施增加管井出水量的措施：增加管井出水量的措施： 真空井法真空井法 将管井的全部或部分封将管井的全部或部分封闭，抽水时使管井处于负压状态，增大闭，抽水时使管井处于负压状态，增大水位落差。水位落差。 爆破法爆破法 将雷管和炸药装在专用的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。全

28、的坚硬裂隙岩含水层进行爆破。 酸洗法酸洗法 对石灰岩含水层的管井采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。用注酸的方法增大或贯通裂隙和溶洞。 目的目的：在已知水文地质等参数的条件：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。量下可能产生的水位降落。 理论公式理论公式：方法简单，计算结果精度：方法简单，计算结果精度较差，适用于水源选择、方案拟定和初步较差，适用于水源选择、方案拟定和初步设计。设计。 经验公式经验公式：计算结果接近实际

29、，用于：计算结果接近实际，用于施工图设计。施工图设计。12.3 12.3 管井的设计与水力计算管井的设计与水力计算Q Qshs0h0HR0000lnln73. 2lnln2rRKmSrRKmSQm理论公式理论公式承压含水层完整井承压含水层完整井Q Qshs0h0HR无压含水层完整井无压含水层完整井02000202lnln237. 1lnlnrRSHSKrRhHKQ地层地层地层颗粒地层颗粒渗透系数渗透系数K(m/d)粒径粒径(mm)所占重量所占重量 (%)粉砂粉砂细砂细砂中砂中砂粗砂粗砂极粗的砂极粗的砂砾石夹砂砾石夹砂带粗砂的砾石带粗砂的砾石漂砾石漂砾石0.050.10.10.250.250.5

30、0.51.01270以下以下7050505015510102525505010075150100200200500地层渗透系数地层渗透系数K值值地层地层地层颗粒地层颗粒影响半径影响半径R(m)粒径粒径(mm)所占重量所占重量 (%)粉砂粉砂细砂细砂中砂中砂粗砂粗砂极粗的砂极粗的砂小砾石小砾石中砾石中砾石粗砾石粗砾石0.050.10.10.250.250.50.51.012233551070以下以下70505050255050100100300300400400500500600600150015003000各种地层的影响半径各种地层的影响半径R值值经验公式经验公式直线方程：直线方程：qSQ 根

31、据水源地或水文地质条件相似地根据水源地或水文地质条件相似地区抽水试验所得区抽水试验所得Q QS S数据整理。数据整理。2SQSqQSqSQ QS抛物线方程：抛物线方程：bQaS0220QQNQSSNbNQbSa02bQaQSQS0a1b2bQaQSQS幂函数方程：幂函数方程：mSnQQSQSNSSNmlglglglglglg22NSmNQnlg1lglgmSnQQlgSlgnlg1m1SmnQlg1lglgQS半对数方程：半对数方程：QSlgSbaQlgNSbQalg22lglglglgSSNSQSQNb1baSbaQlgSbaQlg选用经验公式的方法：选用经验公式的方法： 抽水实验应有抽水实

32、验应有3次或更多次水位下降，在此基次或更多次水位下降，在此基础上绘制础上绘制QS曲线。曲线。 如果所绘如果所绘QS曲线是直线，则采用直线型方曲线是直线，则采用直线型方程计算；如果不是直线，应绘出下列图形，分别程计算；如果不是直线，应绘出下列图形，分别判定是否为直线，对应采用各种方程进行计算。判定是否为直线，对应采用各种方程进行计算。)(0QfS 抛物线型抛物线型)(lglgSfQ 幂函数型幂函数型)(lgSfQ 半对数型半对数型例题例题 P1543213322110mmmmKmKmKKm2m1K1K2K3m3层状承压含水层的平均渗透系数：层状承压含水层的平均渗透系数：层状无压含水层的平均渗透系

33、数：层状无压含水层的平均渗透系数：h2h0K1K2K3h3h13201332201105 . 05 . 0hhhhhKhKhhKK过滤器有效长度：过滤器有效长度： 过滤器周围含水层中的水流属于三维过滤器周围含水层中的水流属于三维流动，靠近水泵吸水管管口越近，水流速流动，靠近水泵吸水管管口越近，水流速度越大，管井的出水量越大、过滤器越长、度越大，管井的出水量越大、过滤器越长、管径越小，流速分布的不均匀程度越明显。管径越小，流速分布的不均匀程度越明显。分段取水：分段取水： 管井抽水时只会对一定厚度的含水层管井抽水时只会对一定厚度的含水层产生影响，厚度超过产生影响，厚度超过4040米的含水层可在不米

34、的含水层可在不同深度分别打井抽水。同深度分别打井抽水。 相邻过滤器垂直间距一般相邻过滤器垂直间距一般101020m20m。井径对出水量的影响：井径对出水量的影响： 承压含水层承压含水层nrrQQ1212无压含水层无压含水层2121rrQQ管井设计步骤：管井设计步骤： (1) (1) 水文地质资料搜集和现场查勘；水文地质资料搜集和现场查勘； (2) (2) 根据含水层埋藏条件、厚度、岩根据含水层埋藏条件、厚度、岩性、水力状况及材料设备、施工条件、性、水力状况及材料设备、施工条件、初初步确定管井的形式与构造，选择取水设备步确定管井的形式与构造，选择取水设备形式和考虑井群布置方案；形式和考虑井群布置

35、方案； (3) (3) 确定单井的出水量和对应的水位确定单井的出水量和对应的水位降落值，进行井群互阻计算，确定管井数降落值，进行井群互阻计算，确定管井数目、井距、井群布置方案目、井距、井群布置方案，确定取水设备，确定取水设备型式和容量；型式和容量； (4) (4) 进行管井构造设计。进行管井构造设计。12.4 井群互阻计算及分段取水井组井群类型：井群类型： 自流井井群自流井井群 适用于静水位高于地适用于静水位高于地面的承压含水层；面的承压含水层； 虹吸式井群虹吸式井群 适用于静水位接近地适用于静水位接近地面的含水层；面的含水层； 卧式泵井群卧式泵井群 适用于静水位接近地适用于静水位接近地面且水

36、位降落较小的含水层；面且水位降落较小的含水层； 深井泵井群深井泵井群 适用于各类含水层。适用于各类含水层。井群布置：井群布置：设在城镇和工矿企业的上游；设在城镇和工矿企业的上游；设在补给条件好、透水性强、水质及设在补给条件好、透水性强、水质及卫生环境良好的地段；卫生环境良好的地段；接近主要用水区，降低管道造价和输接近主要用水区，降低管道造价和输水费用；水费用；尽可能垂直于地下水流向；尽可能垂直于地下水流向；施工、运行管理和维护方便；施工、运行管理和维护方便；避免洪水及其它因素的影响。避免洪水及其它因素的影响。井群互阻概念：井群互阻概念： 在水位降落值不变的条件下，共同在水位降落值不变的条件下，

37、共同工作时，各井的出水量小于各井单独工工作时，各井的出水量小于各井单独工作时的出水量；作时的出水量； 在出水量不变的条件下，共同工作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时，各井的水位降落值大于各井单独工作时的水位降落值。作时的水位降落值。 影响因素影响因素 井距，布置方式，出水井距，布置方式，出水量，含水层的渗透系数、厚度、储量、量，含水层的渗透系数、厚度、储量、补给条件；补给条件； 计算目的计算目的 确定井距、各井的出水确定井距、各井的出水量、井数；量、井数； 计算方法计算方法 理论公式、经验法。理论公式、经验法。12.5 大口井、辐射井和复合井大口井大口井 大口

38、井构造简单、取材容易、施大口井构造简单、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，对水位变量调节作用；但深度较浅，对水位变化适应性差。化适应性差。 用于开采浅层地下水，口径用于开采浅层地下水，口径5 58m8m，井深井深15m15m。完整井只有井壁进水，适。完整井只有井壁进水，适用于颗粒粗、厚度薄用于颗粒粗、厚度薄(5(58m)8m)、埋深浅、埋深浅的含水层。含水层厚度较大的含水层。含水层厚度较大( (10m)10m)时，时，应做成不完整大口井。应做成不完整大口井。 大口井主要由井筒、井口和进水部分大口井主要由井筒、井口和进水部分组成：

39、组成： 井筒井筒通常用钢筋混凝土浇注或用砖、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不良块石砌筑而成，用以加固井壁和隔离不良水质的含水层，钢筋混凝土井筒最下端应水质的含水层，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，设置刃脚，用以在井筒下沉时切削土层，刃脚外缘绿应凸出井筒刃脚外缘绿应凸出井筒5 510cm10cm。采用砖。采用砖石结构的并筒和进水孔井壁、透水井壁，石结构的并筒和进水孔井壁、透水井壁，也需加用钢筋混凝土刃脚，刃脚高度不小也需加用钢筋混凝土刃脚，刃脚高度不小于于1.2m1.2m。 井口井口应高出地表应高出地表0.5m0.5m以上，并在井以上，并在

40、井口周边修建宽度为口周边修建宽度为1.5m1.5m的排水坡，以避的排水坡，以避免地表污水从井口或沿井壁侵入，污染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面还应填以厚度不小于1.5m1.5m的夯实粘土的夯实粘土层。层。 井口以上部分可与泵站合建，工艺井口以上部分可与泵站合建，工艺布置要求与一般泵站相同；也可与泵站布置要求与一般泵站相同；也可与泵站分建，只设井盖，井盖上部设有人孔和分建，只设井盖，井盖上部设有人孔和通风管。通风管。 进水部分进水部分包括井壁进水和井底反滤包括井壁进水和井底反滤层。井壁进水是在井壁上做成

41、水平或倾层。井壁进水是在井壁上做成水平或倾斜的直径为斜的直径为100100200mm200mm的圆形进水孔，的圆形进水孔，或或100mm100mm150mm150mm200mm200mm250mm250mm的方形的方形进水孔，孔隙率为进水孔，孔隙率为1515左右，孔内装填左右，孔内装填一定级配的滤料层，孔的两侧设置钢丝一定级配的滤料层，孔的两侧设置钢丝网，以防滤料漏失。网，以防滤料漏失。 井壁进水也可利用无砂混凝土制成井壁进水也可利用无砂混凝土制成的透水井壁。无砂混凝土大口井制作方的透水井壁。无砂混凝土大口井制作方便，结构简单，造价低，但在粉细砂层便，结构简单，造价低，但在粉细砂层和含铁地下水

42、中易堵塞。和含铁地下水中易堵塞。大口井施工方法大口井施工方法 大开槽施工大开槽施工 将基槽直接开挖到设计将基槽直接开挖到设计井深，并进行排水，在基槽中砌筑或浇注井深，并进行排水，在基槽中砌筑或浇注透水井壁和井筒以及铺设反滤层。透水井壁和井筒以及铺设反滤层。 优点：施工方便，便于铺设反滤层，优点：施工方便，便于铺设反滤层，可以直接采用当地的建筑材料。可以直接采用当地的建筑材料。 缺点：开挖土方量大、施工排水费用缺点：开挖土方量大、施工排水费用较高，只适用于口径小较高，只适用于口径小(D(D4m)4m)、深度浅、深度浅(H(H9m)9m)或地质条件不宜采用沉井施工的或地质条件不宜采用沉井施工的大口

43、井。大口井。 沉井施工沉井施工 在井位处开挖基坑，将在井位处开挖基坑，将带有刃脚的井筒或进水孔井壁、透水井带有刃脚的井筒或进水孔井壁、透水井壁放入基坑，再在井筒内挖土，让井筒壁放入基坑，再在井筒内挖土，让井筒靠自重切土下沉，直至设计井深。靠自重切土下沉，直至设计井深。 优点：土方量少，施工场地小，施优点：土方量少，施工场地小，施工安全，排水费用低，对含水层扰动程工安全，排水费用低，对含水层扰动程度轻，可避免流砂现象发生，对周围建度轻，可避免流砂现象发生，对周围建筑物影响小。筑物影响小。 缺点：技术要求高，在下沉过程中缺点：技术要求高，在下沉过程中可能可能会出现井筒歪斜、下沉困难或到位会出现井筒

44、歪斜、下沉困难或到位后难以控制下沉趋势等问题。后难以控制下沉趋势等问题。大口井水力计算大口井水力计算完整大口井按管井计算公式计算完整大口井按管井计算公式计算井底进水：井底进水：HRTrrrRShRSQ4lg185. 1122lg31. 2200rTrAKSQ80井底与井壁同时进水：井底与井壁同时进水：rTHRTrrKSQ4lg185. 11220大口井设计要点大口井设计要点 1)1)大口井应选在地下水补给丰富、含水大口井应选在地下水补给丰富、含水层透水性且好、埋藏浅的地段。层透水性且好、埋藏浅的地段。 2)2)适当增加井径可增加水井出水量，在适当增加井径可增加水井出水量，在出水量不变条件下，可

45、减小水位降落值，出水量不变条件下，可减小水位降落值，降低取水的电耗；还能降低进水流速，延降低取水的电耗；还能降低进水流速，延长大口井的使用期。长大口井的使用期。 3)3)计算井的出水量和确定水泵安装高度计算井的出水量和确定水泵安装高度时，均应以枯水期最低设计水位为准，抽时，均应以枯水期最低设计水位为准，抽水试验也应在枯水期进行。水试验也应在枯水期进行。 4)4)布置在岸边或河漫滩的大口井，应该布置在岸边或河漫滩的大口井，应该考虑含水层堵塞引起出水量的降低。考虑含水层堵塞引起出水量的降低。辐射井辐射井 辐射井由集水井与辐射状集水管组辐射井由集水井与辐射状集水管组成，与大口井相比，更适用于较薄的含

46、成，与大口井相比，更适用于较薄的含水层和厚度小而埋深大的含水层。水层和厚度小而埋深大的含水层。 辐射井辐射井管理集中，占地省，便于卫管理集中，占地省，便于卫生防护，但施工难度较大，成本较高生防护，但施工难度较大，成本较高。 集水井底与辐射管同时进水时适用集水井底与辐射管同时进水时适用于厚度较大的含水层于厚度较大的含水层(5(510m)10m)；集水井；集水井底封闭，仅靠辐射管集水时适用于较薄底封闭，仅靠辐射管集水时适用于较薄的含水层的含水层( (5m)5m)。 集水井用于汇水和辐射管施工，直径由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，一般抽水设备安装和辐射管施工要求

47、而定，一般不小于不小于3m3m，集水井结构与大口井相似，通常，集水井结构与大口井相似，通常采用钢筋混凝土井筒，沉井法施工。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，孔隙率管上交错排列，孔隙率15152020。 辐射管可多层布置，层间距辐射管可多层布置，层间距1 13m3m，每，每层层4 48 8根，最下层距含水层底板不小于根，最下层距含水层底板不小于1m1m，高于集水井井底高于集水井井底1.5m1.5m，以利于集水和顶管施，以利于集水和顶管施工，

48、直径工，直径7575150mm150mm，长度小于，长度小于30m30m。辐射井水力计算辐射井水力计算无压含水层无压含水层承压含水层承压含水层6864. 0609. 1nlrna125. 0arRKmSQlg73. 20nqQ020225. 0lg36. 1hhlRhHKqrlRhHKq75. 0lg36. 1202 当含水层厚度很大，或在上方含水层当含水层厚度很大，或在上方含水层下还有可开采利用的含水层时，为增大井下还有可开采利用的含水层时，为增大井的出水量，在大口井下面再打一个管井，的出水量，在大口井下面再打一个管井，就组成了复合并。就组成了复合并。 当增加管井部分过滤器的直径时，可当增加

49、管井部分过滤器的直径时，可以增加复合井的出水量，但管井部分对大以增加复合井的出水量，但管井部分对大口井井底进水量的干扰程度也增加，故过口井井底进水量的干扰程度也增加，故过滤器的直径不宜过大，一般以滤器的直径不宜过大，一般以200200300mm300mm为宜。为宜。复合井复合井复合井的出水量：复合井的出水量：RTArTlTrR4ln4ln22lnln1100laQQQ承压非完整井承压非完整井无压非完整井无压非完整井无压、承压完整井无压、承压完整井00lnlnlnln11rRrRRmArmlmrR4ln4ln22lnln1100渗渠渗渠 渗渠包括在地面开挖、集取地下水的渗渠包括在地面开挖、集取地

50、下水的渠道和水平埋设在含水层中的集水管渠，渠道和水平埋设在含水层中的集水管渠，通常用于开采埋深小于通常用于开采埋深小于2m2m、厚度小于、厚度小于6m6m的的含水层，深度含水层，深度( (或埋设深度或埋设深度)般为般为4 47m7m，很少超过很少超过10m10m，主要依靠较大的长度来增加，主要依靠较大的长度来增加出水量，以此区别于井。出水量，以此区别于井。 集水管形式的渗渠，由于埋没在地表集水管形式的渗渠，由于埋没在地表以下，受地表污染相对轻，安全可靠，是以下，受地表污染相对轻，安全可靠，是取水工程中最常用的形式。取水工程中最常用的形式。 渗渠一般平行河岸铺设，用以集取渗渠一般平行河岸铺设，用