取水工程-滲渠

1、 7.5滲渠 7.5.1滲渠的型式與建造 7.5.1.1滲渠的型式 滲渠即水平鋪設(shè)在含水 層中的集水管（渠）。滲渠可 用于集取淺層地下水，如圖7 29、7 30所示。也可鋪設(shè) 在河流、水庫(kù)等地表水體之下 或旁邊，集取河床地下水或地 表滲透水。由于集水管是水平 鋪設(shè)的，也稱水平式地下水取 水構(gòu)筑物。 滲渠，按其補(bǔ)給水源可分 為集取地表水為主的滲渠和 集取地下水為主的滲渠兩種。 前者是把滲渠埋設(shè)在河床下， 集取河流垂直滲透水；后者是 把滲渠埋設(shè)在河岸邊灘地下， 以集取部分河床潛流水和來(lái) 自河岸上第四紀(jì)含水層中的 地下水。集取地下水為主的滲 渠，一般水質(zhì)較好，水量比較 穩(wěn)定，效果較好，使用年限長(zhǎng)，

2、因而采用的也較多；至于集取 地表水為主的滲渠，產(chǎn)水量雖 然很大，但受河水水質(zhì)的變化 影響甚為明顯，如當(dāng)河水較渾 濁時(shí)，滲渠出水水質(zhì)往往很 差，而且容易淤塞，檢修管理 麻煩，使用年限也較短；如果 河水濁度常年較小，上述缺點(diǎn) 可能減少。 滲渠的埋深一般在 47m, 很少超過(guò)10m。因此，滲渠 通常只適用于開(kāi)采埋藏深度 42 / 圖7 29完整式滲渠 圖7 30 非完整式滲渠 1集水管；2集水井；3 泵站；4 檢查井 小于2m,厚度小于6m的含水層。滲渠，按埋設(shè)位置和深度不同，又可分為完整式（圖7 29）和非完整式（圖7 30）兩種。完整式滲渠是在薄含水層的條件下，埋設(shè)在基巖上； 非完整式滲渠是在較

3、厚的含水層條件下，埋設(shè)在含水層中。完整式滲渠所以埋設(shè)在基巖上， 主要靠加大水位降落量， 最大限度地開(kāi)采地下水， 從而增大滲渠產(chǎn)水量。 但在較厚含水層中， 為了減少施工困難，降低工程造價(jià)，多把滲渠設(shè)在施工技術(shù)和抽水設(shè)備允許條件下的含水層 一定深度中，同樣可以集取較多的地下水。從生產(chǎn)實(shí)踐中看，采用完整式滲渠比較普遍，產(chǎn) 水量較大；而采用非完整式滲渠卻較少，因?yàn)樵谳^厚含水層中，采用大口井或管井取水，工 程造價(jià)要比滲渠造價(jià)低得多，不僅開(kāi)采量大，而且施工容易，進(jìn)度快。除非打井機(jī)具缺乏， 而用水量又甚小的情況下， 才采用非完整式滲渠。 無(wú)論集取地表水為主的滲渠，還是集取地 下水為主的滲渠，都可以接其所在的

4、含水層厚度不同而選用完整式或非完整式滲渠。 滲渠平面布置，應(yīng)根據(jù)水文、水文地質(zhì)、 補(bǔ)給來(lái)源以及河水水質(zhì)等條件而定，一般可分 為：平行于河流、垂直于河流和平行與垂直于河流組合等三種形式。無(wú)論哪種形式，都適用 于集取地表水為主的滲渠和集取地下水為主的滲渠。一般大、中型滲渠取水工程，由于取水 量較大，集水管較長(zhǎng)，采用平行于河流或平行與垂直于河流組合的兩種形式比較多，而采用 垂直于河流的形式較少； 至于小型滲渠取水工程， 由于取水量較小，集水管較短，占地不多， 多采用垂直于河流的形式，可以較多地截取地下水和河床潛流水。哪種形式經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)通 過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，因地制宜地選用。 7.5.1.2滲渠的建造

5、1 滲渠的構(gòu)造滲渠通常由水平集水管、集水井、檢查井和泵站所組成。 1） 集水管集水管一般為穿孔鋼筋混凝上管；水量較小時(shí)，可用穿孔混凝上管、 陶土管、 鑄鐵管；也可用帶縫隙的干砌塊石或裝配式鋼筋混凝土暗渠。 帶孔眼的鋼筋混凝土管，一般就地人工澆筑制作，每節(jié)長(zhǎng)度最好1m。每米長(zhǎng)孔眼總面 積為管壁總面積的 510%，如果管道結(jié)構(gòu)允許，最好采用孔隙率815%。管壁進(jìn)水孔形 式分圓形和長(zhǎng)條形兩種。圓形孔的孔徑，一般采用2030mm，布置成梅花狀，孔眼內(nèi)大外 小，以防堵塞?？籽蹆艟酁?22 5d （d為孔眼直徑）。長(zhǎng)條形孔眼尺寸，一般寬為 20mm , 長(zhǎng)為60mm，也有的長(zhǎng)為 100mm，條縫凈間距為：

6、縱向 50100mm，環(huán)向2050mm。進(jìn) 水孔眼一般布置范圍在1/31/2管徑以上（從管底上算起）的管周壁上，下部一般不設(shè)孔 眼，以防下部泥砂流入管內(nèi)，造成管內(nèi)淤積，影響集水管的集水效果。常用管徑為400mm、 500mm、600mm、800mm 和 1000mm 等五種。埋設(shè)深度為 2.0m、3.0m、4.0m、5.0m 和 6.0m 等五種。 2）人工反濾層為了防止含水層中細(xì)小顆粒泥砂進(jìn)入集水管中，造成管內(nèi)淤積，必須在 集水管和含水層中間鋪設(shè)人工反濾層。人工反濾層設(shè)計(jì)、 鋪設(shè)的好壞，也是滲渠出水效果好 壞的重要條件之一。因而濾層厚度和濾料顆粒級(jí)配是否合理，直接影響滲渠產(chǎn)水量、出水水 質(zhì)和

7、使用年限。人工反濾層設(shè)計(jì)要根據(jù)滲渠取水形式不同而異，即分為集取地下水為主和集 取地表水為主的滲渠人工反濾層兩種。 反濾層的層數(shù)、厚度和濾料粒徑計(jì)算，和大口井井底反濾層相同。集取地下水為主滲 渠的人工反濾層如果缺乏顆粒直徑分析資料，而含水層又為砂卵石時(shí)，可按下列規(guī)格選用： 第一層粒徑為 510mm，厚度為 300mm;第二層粒徑為 1030mm，厚度 200300mm ; 第三層粒徑為 3070mm，厚度為200mm ;總厚度為 700800mm。 集取地表水為主的滲渠人工反濾層的濾料級(jí)配，外層以上，一般回填河砂，但必須干 凈，不要混有雜草泥塊，粒徑一般0.251.0mm，厚約1m。下面三層反濾

8、層分別采用粒徑 為14、48、832mm，各層厚度約150mm ,也有的粒徑略大些。但總的說(shuō)來(lái)，要比集 取地下水為主的滲渠反濾層濾料粒徑小，尤其是外層濾料粒徑要小些。反濾層總厚度要厚些 為宜，但這要看河水水質(zhì)情況而定，水質(zhì)好的，可以薄些；水質(zhì)差的，較渾濁的，反濾層要 厚些。這主要因?yàn)楹铀疂岫瘸Ｄ曜兓^大，如果反濾層厚度太薄，粒徑略大，會(huì)影響滲渠的 出水水質(zhì)。 3） 檢查井為便于檢修、清通，集水管端部、轉(zhuǎn)角、變徑處以及每50150m均應(yīng)設(shè)檢 查井。檢查井形式分為全埋式、半埋式和地面式三種。全埋式即檢查井全部埋于地下，井蓋 略高于集水管，且上部填以反濾層。適用于河水沖刷程度較大，滲渠不需要經(jīng)常檢修

9、與清掃 的給水工程中。其缺點(diǎn)是井埋設(shè)較深， 尋找或檢修均很不方便。 半埋式檢查井是將井口埋在 地面下0.51.0m，優(yōu)點(diǎn)是除有利于人防保護(hù)外，還可防止被洪水沖毀井口；缺點(diǎn)是由于井 蓋埋在地下，一旦檢修，不易找出井位。在集取地表水為主的滲渠中，多采用半埋式檢查井。 地面式檢查井，即井口露出地面，多用于集取地下水為主的滲渠，便于檢修，但必須注意采 用封閉式井蓋。井蓋材料可用鑄鐵或鋼筋混凝土。井蓋底部周圍用膠墊圈將井蓋墊好止水， 然后用螺栓將井蓋固定在井座上，以防泥砂從井蓋縫隙進(jìn)入滲渠。 2. 滲渠的施工 （1）集水管（渠）的施工 1）開(kāi)槽施工法當(dāng)潛水埋藏淺、含水層厚度不大時(shí)，埋設(shè)集水管可以實(shí)行明溝

10、開(kāi)挖施工 方法，在開(kāi)挖的基槽中敷設(shè)集水管和鋪設(shè)人工反濾層。開(kāi)挖斷面要考慮管道的尺寸、含水層 的巖性和便于施工安裝。集水管（渠）最好坐落在隔水粘性土層或基巖上。如集水管必須坐 落在松散地層上，基礎(chǔ)必須窮實(shí)，管徑較大時(shí)，需做混凝土基礎(chǔ)；如以基巖為基礎(chǔ)時(shí)，必須 鋪設(shè)2030cm厚的粗砂；當(dāng)砌筑集水渠時(shí)，必須作混凝土基礎(chǔ)。管溝的邊坡依含水層巖性 而定，如含水層為河流松散堆積物時(shí)，一定要考慮邊坡的穩(wěn)定性，必要時(shí)要進(jìn)行防護(hù)支撐和 加固，以防坑壁坍塌。 施工排水和降低地下水位是施工中重要而復(fù)雜的工作。通常含水層顆粒粗，地下水水量豐富， 所以排水量大，開(kāi)挖前要進(jìn)行排水量校核計(jì)算，排水設(shè)備的排水能力必須滿足排水

11、要求，并 且要有備用的排水設(shè)備。如工程量大，短期內(nèi)難以完成，需跨越洪水期時(shí)，則必須要考慮防洪措施，確保施工安全。 施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的人工反濾層級(jí)配分層鋪設(shè)；回填滲渠管溝時(shí)，可使用開(kāi)槽時(shí)挖出的 原土，以保持原含水層的滲透性能。 2）圍堰施工法在河床下埋設(shè)集水管時(shí)，應(yīng)在枯水季節(jié)施工，必須將河水導(dǎo)流或用粘土 圍堰后方能開(kāi)槽施工。在河床地段施工，施工排水更為重要，地層滲透性強(qiáng)，排水量大，要 求排水設(shè)備排水能力強(qiáng)，效率高。施工排水對(duì)施工進(jìn)度影響很大，應(yīng)予以特別注意。 施工完畢后，應(yīng)將土圍堰拆除干凈，以免改變?cè)哟驳乃鞣较颉?3）開(kāi)挖地道施工法如潛水埋藏較深，開(kāi)挖深度較大時(shí)，宜采用開(kāi)挖地道法施工。施

12、工 中應(yīng)特別注意開(kāi)挖地層的穩(wěn)定性，除特殊情況外，一般要進(jìn)行防護(hù)支撐和加固，防止坑道坍 塌。同時(shí)要進(jìn)行施工排水，降低地下水位，應(yīng)盡量避免水下施工。 （2）集水井的施工渠集水井的結(jié)構(gòu)和施工與輻射井的集水井極相似。 （3）檢查井的施工滲渠檢查井的結(jié)構(gòu)和施工基本上與排水管道工程中檢查井的結(jié)構(gòu)和 施工方法相同。 （4）滲渠清洗滲渠施工的各項(xiàng)工序完成后，應(yīng)象管井洗井一樣，及時(shí)清除滲渠集水管 內(nèi)及反濾層中的淤泥和細(xì)砂。具體做法是在集水井內(nèi)安裝臨時(shí)抽水泵，待集水井中水位上升 至一定高度時(shí)（可淹沒(méi)滲渠反濾層 0.51.0m）,用水泵從井內(nèi)抽水， 使井內(nèi)水位下降至滲渠 集水管管底，然后停泵，待水位再次上升至原來(lái)高

13、度時(shí)，再抽水，如此復(fù)始，直到抽出的水 由渾濁變?yōu)榍宄簽橹?。一般要連續(xù)抽水35天，方可清掃干凈。此外，當(dāng)滲渠工程規(guī)模較 大時(shí)，從集水井內(nèi)抽水水量大， 抽水設(shè)備不易解決時(shí)，也可在檢查井中安設(shè)水泵，分段清掃 滲渠。 7.5.2滲渠的出水量計(jì)算 滲渠產(chǎn)水量計(jì)算，應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)參數(shù)、開(kāi)采儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、選用滲渠類型以及布置形式等 資料和條件進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)樗x用的滲渠類型和布置形式不同，所采用的水文地質(zhì)計(jì)算公式 也有不同。比如，選用集取地下水為主的滲渠，所用的水文地質(zhì)計(jì)算公式，就不同于集取河 水為主的滲渠所用的計(jì)算公式，選用完整式滲渠所用的水文地質(zhì)計(jì)算公式， 也不同于非完整 式的水文計(jì)算公式。 由于滲渠的埋設(shè)條

14、件比較多，水文地質(zhì)計(jì)算公式也比較多。但是，比較 有實(shí)用價(jià)值的公式也不多，往住同生產(chǎn)實(shí)際出入較大。因此，在選擇水文地質(zhì)計(jì)算公式時(shí)， 應(yīng)當(dāng)特別慎重。目前，我國(guó)在計(jì)算滲渠產(chǎn)水量時(shí)，多采用國(guó)外的水文地質(zhì)計(jì)算公式。由于我 國(guó)很少進(jìn)行這方面的理論研究工作，又沒(méi)有積累長(zhǎng)期生產(chǎn)觀測(cè)資料，所以多少年來(lái)，尚沒(méi)有 我國(guó)自己的一些符合我國(guó)各種水文地質(zhì)特點(diǎn)、 中，發(fā)現(xiàn)有些水文地質(zhì)計(jì)算公式所算出的結(jié)果， 是，也有些公式，還是比較接近于生產(chǎn)實(shí)際的。 1.鋪設(shè)在無(wú)壓含水層中的滲渠完整式滲渠 比較完整的理論計(jì)算公式。因此，在實(shí)際使用 同實(shí)際相差甚遠(yuǎn)，往往高達(dá)46倍之多。但 以下僅介紹幾種常見(jiàn)的滲渠出水量計(jì)算公式。 7 31）出

15、水量計(jì)算公式： KL仆2-話) R (7 54) 式中Q滲渠出水量，m3/d ； K滲透系數(shù)，m/d ; R影響半徑（影響帶寬），m; L 滲渠長(zhǎng)度，m； H 含水層厚度， m； ho滲渠內(nèi)水位距含水層底板高度，m。 非完整式滲渠（圖7 32）出水量計(jì)算公式: KL (H2 -h2) R 1 八0嘰 (h ) h0 (7 55) 式中t滲渠水深，m； r0滲渠半徑，m。 其余符號(hào)同上。 上式適用于渠底和底板距離不大時(shí)。 2 平行于河流鋪設(shè)在河灘下的滲渠平行于河流鋪設(shè)在河灘下同時(shí)集取岸邊地下水和河 床潛流水的完整式滲渠出水量計(jì)算公式（圖7 - 33）: 2Lo Q =2 （Hi2 一応） 2 （

16、H22 - 応）（7- 56） 2R m; m; h2 H h0 Q 式中Hi河水位距底板的高度， H 2岸邊地下水位距底板的高度， L o滲渠中心至河流水邊線的水平距 離，m。 其余符號(hào)與前同。 3. 鋪設(shè)在河床下的滲渠鋪設(shè)在河床下集 取河床潛流水的滲渠出水量計(jì)算公式為: m 11 丫 一 h 0 彳 L K Y 0 （7- 57） 圖7 33 河灘下完整式滲渠計(jì)算簡(jiǎn)圖 對(duì)于非完整式滲渠（圖 7 34）, A值可由下式求得： 兀 4h d兀 d A =0.3719也（云 ）旳（云）（7- 58） 對(duì)于完整式滲渠（圖 7 35）, A值為： 兀 d A =0.73lgctg（） （7 59） 式中a 淤塞系數(shù)，河水濁度低時(shí)，采用0.8;中等渾