第6章 取水工程(地下水)_水资源利用与保护

第6章
取水工程
6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件 6.4.1 管井 6.4.1.3 管井的井群系统及其合理布局 2. 井群的合理布置 （1）水井的平面布置 ① 设在城镇和工矿企业的上游； ② 设在补给条件好、透水性强、水质及卫生环境良好的地段； ③ 接近主要用水区，降低管道造价和输水费用； ④ 尽可能垂直于地下水流向； ⑤ 施工、运行管理和维护方便； ⑥ 避免洪水及其它因素的影响。
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6.3 地下水水源地选择 6.3.2 小型分散式水源地的选择 在基岩地区，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； 布井地段的地下水水位埋深浅、上游汇水补给面积较大。
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类型：
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件
管井：井管从地面打到含水层，抽取地下水。 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。
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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 6.4.1.2 管井构造 3.过滤器（核心） 类型：由不同骨架和不同过滤层可组成各种过滤器。钢筋骨架过滤器、圆 孔或条孔过滤器、缠丝过滤器、包网过滤器。 ① 钢筋骨架过滤器：由短管、竖向钢筋、支撑环构成，只含骨架，不带过 滤层；适用于井壁不稳定的基岩井，（用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨 架）。钢筋骨架用料省、易加工、孔隙率大，但其抗压强度较低，不宜用 于深度大于200m的管井和侵蚀性较强的含水层。
水资源利用与保护
第1 章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 绪论 水循环与水资源开发利用状况 水资源量评价 供水资源水质评价 水资源供需平衡分析 取水工程 节水理论与技术 水资源保护
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6.1 地表水资源供水特征与水源选择
6.2 地表水取水工程
6.3 地下水水源地选择
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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 6.4.1.3 管井的井群系统及其合理布局 1.管井的井群系统 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。
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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 6.4.1.3 管井的井群系统及其合理布局 2. 井群的合理布置 （2）水井的垂向布置 厚度小于30m的疏松含水层和大多数基岩含水层 ——完整井取水最合理，不存在垂向布局问题。 巨厚的多层含水层组 ——采用水井立体布局的分层取水方式 厚度很大的单层含水层 ——可采用非完整井组的分段取水方式， 补给条件较差的水源地 ——采用分段取水需慎重
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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 6.4.1.1 管井分类 按其过滤器是否 贯穿整个含水层， 分为完整井与非 完整井。
完整井
非完整井
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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 6.4.1.2 管井构造
1.井室；2.井管；3.过滤器；4.沉淀管 5.粘土封闭（井管与井壁）；6.规格填砾 7.深井泵
（a）圆孔
（b）缝隙
（c）缠丝
（d）钢筋骨架
（e）包网
（f）填砾
图
过滤器类型
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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 6.4.1.2 管井构造 3.过滤器（核心） 类型：② 圆孔或条孔过滤器：在管壁上钻圆孔或条孔加工而成；适用于砾 石、卵石、裂隙含水层，主要用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架。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%。圆孔孔眼布置间距约为孔径的1～2倍，条孔的长度约为宽度的 10倍。 ③ 缠丝过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕2～3mm 的镀锌铁丝构成（或塑料丝、尼龙丝）；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。 ④ 包网过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器外缠绕0.2～ 1.0mm的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石含水层。阻力大，易被细砂堵 塞，易腐蚀。
井室外观
井室内
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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 6.4.1.2 管井构造 2.井管 井管也称井壁管，井管的构造与施工方法、地层岩石稳定 程度有关，通常有如下两种情况：
井管1
井管2
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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 6.4.1.2 管井构造 2.井管 安装：不需进水的地层 作用：加固井壁、隔离水质较差的含水层 要求：井管应有足够的强度；内壁平整光滑；轴线不弯曲，便于设备安 装和管井清洗 材料：可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管 钢管可用于任意井深的管井； 铸铁管适用于井深小于250m的管井； 钢筋混凝土管适用于井深小于150m的管井； 井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm。 分类：异径井管和同径井管两类
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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 6.4.1.3 管井的井群系统及其合理布局 2. 井群的合理布置 （3）水井的井数和井距 井数——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——井间干扰强度，一般要求井间水量减少系数不超过 20％～25％。
6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件
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6.3 地下水水源地选择
地下水源的供水优点：
⑴ 取水构筑物构造简单，便于施工和运行管理； ⑵ 水处理工艺简单，处理构筑物投资和运行费用较省； ⑶ 便于靠近用户建立水源，降低给水系统（特别是输水管和管网）投 资，节省输水费用，提高给水系统的安全可靠性； ⑷ 便于分期修建； ⑸ 便于建立卫生防护区。 ※ 用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水量必须小于 允许开采量，严禁盲目开采。地下水开采后，不引起水位持续下降、水质
hl/m A是h 的 函 数 。
4）无压含水层非完整井的计算：
L S0 2M Q KS0 [ ] R 1 4M 4M ln (2ln 2.3A) ln r0 r0 R 2h
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6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.4.5 6.4.6 6.4.6
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件 管井 管井和井群的出水量计算 管井施工 大口井 复合井 辐射井 渗渠
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6.4.1 管井
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件
6.4.1.1 管井分类 6.4.1.2 管井构造 6.4.1.3 管井的井群系统及其合理布局
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件 6.4.2 管井和井群的出水量计算 6.4.2.1 管井出水量理论计算公式 1.稳定流情况下井的水力计算 1）承压含水层完整井计算公式为：
Q 2KmS0 2.73KmS 0 R R ln lg r0 r0
2）无压含水层完整井计算公式为： 2 2 K(H02 h 0 ) 1.37K(2HS S 0 0 0)
复合井：管井与大口井的组合，上部为大口井，下部为管井。常用于同时 集取上部空隙潜水和下部厚层基岩高水位的承压水。
辐射井：辐射井一般用于取集含水层厚度较薄而不能采用大口井的地下水。 辐射井适应性较强，但施工较困难。 渗渠：在渠壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠。
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适用条件：
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件
Q R ln r0 R lg r0
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6.4 地下水取水构筑物的类型和适用条件 6.4.2 管井和井群的出水量计算 6.4.2.1 管井出水量理论计算公式 1.稳定流情况下井的水力计算 3）承压含水层非完整井的计算：
2.73KmS 0 Q 1 4m 4m (2lg A) lg r0 R 2h
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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 6.4.1.2 管井构造 1.井室 作用：保护井口免受污染、安装水泵等设备，并维护其正常运行。 水泵类型：深井泵、潜水泵和卧式水泵。 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，井室就是深井泵房。 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，井室就是阀门井。 卧式泵房：水泵和电动机安装在井室内。 井室形式：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。
构造：分段钻进时井壁管的构造和不分段钻进时井壁管的构造。
d1 d2 dn
过滤器
d1 d2
井管段
h2
h1
井管段
井管段
dn
过滤器
过滤器
dn
过滤器
（a）
（ b）
（ c）
（ d）
图5-3 (a)(b)(c)分段钻进时井壁管的构造 (d)不分段钻进时的同径井管构造
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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 6.4.1.2 管井构造 3.过滤器（核心） 过滤器连接于井管，安装在含水层中，带有孔眼或缝隙，是管井的重要 组成部分用以集水和保持填砾与含水层稳定。 它的构造、材质、施工安装质量对管井的出水量、含砂量和工作年限有 很大影响，是管井构造的核心。 要求：有足够的强度和抗腐蚀性，具有良好的透水性能，能保持人工填砾 层和含水层的稳定性。 组成：过滤骨架和过滤层。
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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 6.4.1.2 管井构造 3.过滤器（核心） 类型：⑤ 填砾过滤器：在各类过滤器的外围填符合一定级配的砾石构成。 工程常用缠丝过滤器外围填砾石组成缠丝填砾过滤器。 适用：各类砂质含水层和砾石、卵石含水层 设计：填砾粒径与含水层粒径比
D50 6~8 d 50
D50——能通过填砾颗粒总重量50%的筛孔孔径； d50——能通过含水层颗粒总重量50%的筛孔孔径。
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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 6.4.1.2 管井构造 4.沉淀管 沉淀管接在过滤器的下面，用以沉淀进入井内的细小砂粒和自地下水中 析出的沉淀物，以防在日后的运行中因沉积物堆积而堵塞过滤器，影响管 井出水量。其长度根据井深和含水层出砂量而定，一般为 2～10m。井深小 于20m，沉淀管长度取2m；井深大于90m取10m。
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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 6.4.1.2 管井构造 1.井室
管井井口应加设套管，并填入 优质粘土或水泥等不透水材料封闭。 其封闭厚度视当地水文地质条件确定 ，一般应自地面算起向下不小于5米 ，并应高出井室地面0.3～0.5m，以 防止井室积水流入井内。当井上直接 有建筑物时，应自基础底起算。
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6.3 地下水水源地选择 6.3.1 集中式供水水源地的选择 6.3.2 小型分散式水源地的选择 对于大中型集中供水，水源地的选择，关键是确定取水地段的位置与范围； 对于小型分散供水（供水人口1000人以下）而言，则是确定水井的具体井位 。
第Leabharlann Baidu章
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6.3 地下水水源地选择 6.3.1 集中式供水水源地的选择 ⒈水源地的水文地质条件 ①满足需水量要求和节省建井投资，供水水源地（或开采地段）应尽可 能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广的地段上。 ②保证水源地长期均衡开采，取水地段应有良好汇水面积、可以最大限 度拦截区域地下径流的、接近补给水源、能充分夺取各种补给量。 ⒉水源地的地质环境 ①新建水源地应远离现有的取水或排水点，以减少互相干扰。 ②为了保证取水的水质，水源地应选择在不易引起水质污染的地段上。 ③应选择在不易引起地面沉陷、塌陷、地裂等有害工程地质作用的地段 ⒊水源地的经济、安全性和扩建前景 靠近用户、浅埋地下水源、河谷水井淹没问题、井壁的稳定性问题等。
① 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；一般用于开 采深层地下水，井深一般在200m以内，但也可达1000米以上； ② 大口井适用于集取浅层地下水，含水层厚度在5m左右，底板埋藏深度小 于15m； ③ 辐射井适用于地下水埋深12m以内，含水层厚度一般大于2m； ④ 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。