橫坎兒井式地下水庫總體設(shè)計(jì)技術(shù)探討

橫坎兒井式地下水庫總體設(shè)計(jì)技術(shù)探討

地下壩通常由天然儲水結(jié)構(gòu)組成。形成一個(gè)封閉的地下水庫，并形成一個(gè)由水庫組成的封閉儲水庫。地下水儲水設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)外地下水庫有以下4種基本類型:人工補(bǔ)給和調(diào)蓄淺層無壩地下水水庫;巖溶型地下水庫;河谷型地下水庫;開采漏斗型地下水庫。地下水庫從工程形式上又可劃分為有壩地下水庫和無壩地下水庫。美國21世紀(jì)水資源戰(zhàn)略研究成果提出,地下水庫是21世紀(jì)水資源調(diào)控的最主要手段。作為一種有效的、環(huán)保的、經(jīng)濟(jì)的水利工程,地下水庫在國外發(fā)展較快,成功實(shí)例較多。早在1964年以色列就在太巴列湖地區(qū)建立了地下水庫—攔洪工程,地表水與地下水統(tǒng)一調(diào)度,總庫容達(dá)47億m3;荷蘭利用沿海砂丘進(jìn)行人工回灌已有近50年歷史,它的水資源開發(fā)模式是“引萊茵河水—凈化回灌地下水庫—抽出水”,還與日本合作在阿姆斯特丹開展帷幕灌漿工程和修建地下水庫。對于地下水庫,國外常用的提法是“含水層儲存與回采(ASR-aquiferstorageandrecovery)”,美國正在實(shí)施的ASR工程計(jì)劃,已建成ASR系統(tǒng)100多個(gè),僅佛羅里達(dá)州南部,在墨西哥海灣沿岸已經(jīng)修建了26個(gè)ASR工程,約有330眼ASR井。瑞典、荷蘭、德國、澳大利亞、日本、伊朗等國都在實(shí)施ASR工程計(jì)劃,以解決水資源的短缺和調(diào)蓄問題。中國已在部分省區(qū)開始實(shí)施地下水庫調(diào)蓄工程,北京西郊、山東龍口、大連旅順、遼寧朝陽等地都已建造了地下水庫,積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。山東龍口黃水河地下水庫,建成于1995年,是國內(nèi)第一個(gè)設(shè)計(jì)功能較為完整的地下水庫,它通過修建攔河閘、地下壩及大量引滲設(shè)施,聯(lián)合調(diào)蓄地表水與地下水,起到了阻斷海水入侵的作用,水資源得到了高效利用;1997年遼寧省的朝陽縣在小凌河老龍灣的河漫灘上修建了一座自流引水的地下水庫,水庫兩岸為山體,河床寬394m,砂礫石覆蓋層厚度為6.8m,通過修建地下攔河壩,將河水蓄存于上游閉合的砂礫石孔隙中,其有效調(diào)節(jié)庫容為36萬m3,從而解決了地表水庫泥砂淤積嚴(yán)重、表面蒸發(fā)損失大的問題。目前,中國在利用地下水庫調(diào)蓄水資源方面尚處于探索階段,僅限于個(gè)別地區(qū),而且規(guī)模小。在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域,利用山前凹陷帶這一巨大的天然儲水構(gòu)造建設(shè)地下水庫,是實(shí)現(xiàn)水資源高效利用、合理配置的有益探索。1卡兒井的特點(diǎn)和現(xiàn)狀1.1特點(diǎn)地下水的補(bǔ)給、轉(zhuǎn)化和利用的特點(diǎn)“坎兒井”是維吾爾語“karez”的音義,是2000多年前新疆各族人民根據(jù)本地地形地貌、水文地質(zhì)特點(diǎn)創(chuàng)造出來的一種特殊的地下水利工程。中外不少學(xué)者把都江堰、靈渠和坎兒井統(tǒng)稱為中國古代三大水利工程。目前,新疆共有坎兒井1795眼,其中97%以上集中在吐魯番和哈密盆地,且主要集中在吐魯番盆地的北部山前地帶。吐魯番是一個(gè)典型的內(nèi)陸干旱盆地,共有15條河溝,均是以天山融雪、山區(qū)降水為主要水源的中小型河流,年徑流大于0.1億m3的河流有14條,年徑流量超過1億m3的僅有白楊河、阿拉溝、大河沿河和柯柯亞河。由于流程短、流量小的河流占多數(shù),各河流出山區(qū)后,除小部分進(jìn)入艾丁湖,大多滲漏補(bǔ)給地下水,或蒸發(fā)消失于盆地內(nèi)。盆地多年平均降水量為14.8mm,而蒸發(fā)強(qiáng)度卻高達(dá)3191mm,平原區(qū)降水對地下水補(bǔ)給毫無意義。地下水的主要來源為盆地北部博格達(dá)山南坡和喀拉烏成山的高山大氣降水,通過各種途徑轉(zhuǎn)化補(bǔ)給。由于天山山脈隆起,形成博格達(dá)南緣斷裂,經(jīng)過長期地質(zhì)年代的沉積,盆地北緣形成數(shù)十米至近千米的第四紀(jì)卵礫石、砂礫石、砂及少量粘性土層,為地下水賦存提供了良好的空間,加之北部博格達(dá)山水系河谷潛流、河水源源不斷地轉(zhuǎn)化補(bǔ)給,賦予北盆地豐富的潛水、承壓水和小面積自流水。面對極端干旱的氣候和獨(dú)特的水文地質(zhì)條件,世世代代生活在這里的各族勞動(dòng)群眾,因受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制,沒有能力把大量的水直接從出山口長距離引進(jìn)綠洲加以利用,就依靠自己的智慧發(fā)明了坎兒井這種取水方法,將已轉(zhuǎn)化為地下潛流的水資源從地下開采出來加以利用,因此創(chuàng)造出了這種“上有火焰山,下有冰雪水”的獨(dú)特地下水利用工程。傳統(tǒng)的坎兒井灌溉系統(tǒng)是在沖洪積扇上沿縱向并排開鑿數(shù)條坎兒井,分別形成各自獨(dú)立的灌溉系統(tǒng),參見圖1。1.2坎兒井群的現(xiàn)狀坎兒井是在第四紀(jì)地層中,自流引取地下水的一項(xiàng)古老水利工程設(shè)施,由人工開挖的豎井、具有一定縱坡的暗渠、地面輸水的明渠和儲水用的澇壩組成,參見圖2?？矁壕陌登煞譃榧魏洼斔?豎井主要是在開挖暗渠時(shí),起通風(fēng)、出土、定位以及供人員上下的作用。單井總長度一般在1000～6000m,集水段一般在200～1000m,豎井總數(shù)40～200眼,首部豎井深度一般在25～50m。出水量最大的坎兒井是位于鄯善縣連木沁鎮(zhèn)的瓊坎兒井,年出水量889.3萬m3,1950年出水流量為0.282m3/s(2003年減少為0.0094m3/s),全長3300m,有豎井150個(gè),首部豎井深54m。暗渠最長的坎兒井是位于吐魯番市亞爾鄉(xiāng)亞爾村的米依木·阿吉坎兒井,總長度11000m,出水流量0.0794m3/s,首井深度75m,豎井總數(shù)140眼。首井最深的坎兒井是位于吐魯番市亞爾鄉(xiāng)老城東門村的瓊坎兒井,首井深度120m,暗渠長度4950m,豎井總數(shù)102眼,流量0.029m3/s。由于暗渠的坡度小于地面坡度,也小于地下水面坡度,所以可以把地下水自流引出地面?！白粤饕?水行地下,減少蒸發(fā),防止風(fēng)沙,水流穩(wěn)定”是坎兒井最為突出的優(yōu)點(diǎn),但隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會對水資源需求的不斷提高,目前在實(shí)際運(yùn)用中還存在以下問題:(1)集水段短,出水量小,輸水段長,滲漏損失大,干枯及水量衰減現(xiàn)象十分嚴(yán)重。以吐魯番地區(qū)為例,1957年有坎兒井1237條,年出水量5.62億m3,單井平均出水流量0.015m3/s,平均年出水量45.4萬m3;1987年有水的坎兒井減少到了800條,年出水量2.91億m3;2003年有水的坎兒井只有420條,年出水量2.32億m3。(2)與機(jī)電井相比,坎兒井工程量大,施工難度大,建設(shè)和維修費(fèi)用高。最長的坎兒井為11km,最深的豎井達(dá)120m,在這種條件下,僅供一個(gè)人作業(yè)的深豎井和水平開鑿“掌子面”其施工環(huán)境之惡劣、施工難度之艱難是可想而知的。由于年代久遠(yuǎn),許多坎兒井出現(xiàn)嚴(yán)重的垮塌現(xiàn)象,維修管理難度很大。(3)坎兒井雖可自流灌溉,但無法控制,冬季除居民生活引用外,水量流失嚴(yán)重。由于地層的調(diào)蓄作用,坎兒井一年四季的出流量比較均勻,與水庫和機(jī)電井相比,出流量大小不能人為調(diào)控,需水季節(jié)不能增加水量,非灌溉季節(jié)不能關(guān)閉水量,水資源難以得到高效利用。(4)對地下水位變化的適應(yīng)性差,且具有“競爭性疏干”作用。由于坎兒井集水段只能取到表層較淺部位的地下水,出流量受地下水位影響十分明顯,地下水位稍有下降變化就會引起出水量大幅度的減少,甚至完全干涸。另外,當(dāng)坎兒井群的出水總量大于地下水補(bǔ)給量時(shí),集水段水位下降,出水量衰減則是必然的。這樣人們不得不不斷地向深度和上游水源延伸每條坎兒井,長的坎兒井影響短的,深的坎兒井影響淺的,形成競爭性疏干局面,直至將一定深度的含水層全部疏干。1.3卡兒井的現(xiàn)狀和保護(hù)(1)魯番水資源概況吐魯番盆地河川徑流量9.57億m3(含阿拉溝和白楊河外區(qū)水量),不重復(fù)的地下水天然補(bǔ)給量(山前側(cè)滲和降水入滲)1.98億m3,水資源總量為11.55億m3。經(jīng)過60年的發(fā)展,吐魯番地區(qū)的灌溉面積由1949年的3.046萬hm2,增加到現(xiàn)狀的8.509萬hm2,經(jīng)濟(jì)社會對水資源的需求發(fā)生了巨大變化,現(xiàn)狀各業(yè)總用水量達(dá)到16.76億m3(圖3),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)?shù)厮Y源的承載能力。目前,當(dāng)?shù)卦谥饕恿魃暇藿说乇硪こ?共打機(jī)電井5664眼。2004年通過對420條坎兒井調(diào)查,發(fā)現(xiàn)部分已經(jīng)干枯,有水的僅有331條。地下暗渠被地表輸水渠道所取代,坎兒井被機(jī)電井所取代。地下水嚴(yán)重超采,大量的坎兒井干枯廢棄?？矁壕鏊恳延?949年的5.63億m3,減少到現(xiàn)狀的2.40億m3,而且每年仍以干涸10余條的速度遞減。(2)現(xiàn)代水利灌溉事業(yè)坎兒井作為最古老的引水工程,已經(jīng)在吐魯番存在近兩千年了,是吐魯番文化的象征,可以看到古代吐魯番各族勞動(dòng)人民頑強(qiáng)不屈的精神和聰明的才智,見證了綠洲繁榮發(fā)展的歷史,也必然與吐魯番地區(qū)的將來同在。吐魯番坎兒井不僅具有很高的文化歷史價(jià)值,而且在現(xiàn)代水利灌溉事業(yè)中仍發(fā)揮著重要作用。目前仍有0.882萬hm2灌溉農(nóng)田由坎兒井控制,為5萬人、10萬頭牲畜提供飲用水。如果這些坎兒井一旦干涸,將嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)生活用水,所以坎兒井也是當(dāng)?shù)厣鐣€(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證,為此新疆維吾爾自治區(qū)人大于2006年還出臺了《坎兒井保護(hù)條例》。當(dāng)前對重要坎兒井的搶救保護(hù)主要采用工程手段對其進(jìn)行加固、掏撈、清淤、防滲處理,達(dá)到防塌、防淤、防滲和增加出水量的目的,但這只是治標(biāo)不治本的辦法?？矁壕荒芤粭l一條地保護(hù),應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌規(guī)劃,科學(xué)劃定保護(hù)區(qū)。在保護(hù)區(qū)內(nèi),必須嚴(yán)格限定地表水開發(fā)利用方式和引水率,如不宜修建山區(qū)水庫、截潛流引水工程等,禁止利用機(jī)井大量提取地下水。只有從區(qū)域水源保護(hù)著手,才能從根本上保證坎兒井的可持續(xù)利用。2地下水庫pg-w的研究2.1入滲量“產(chǎn)出”臺蘭河與大多數(shù)干旱區(qū)內(nèi)陸河流相同,按地貌單元沿河流縱向可分為山區(qū)、山前沖洪積扇、沖洪積平原、綠洲與沙漠過渡帶和沙漠。山前凹陷帶是干旱區(qū)內(nèi)陸河流域普遍存在的地貌單元特征及其儲水構(gòu)造(圖4)。這是一個(gè)天然的地下水庫,并且?guī)烊菥薮?其總庫容往往是河流徑流量的數(shù)十倍,具有多年調(diào)節(jié)能力,這座地下水庫的天然“入庫”水量為山前側(cè)滲、河流入滲、渠系入滲和降水入滲,一般是河流徑流量的20%～80%,徑流量越小,入滲量占總徑流量的比例則越高?！俺鰩臁彼縿t為泉水溢出和潛水蒸發(fā),泉水一般是回歸入河道,由于無法調(diào)蓄,其利用效率往往很低;潛水蒸發(fā)在干旱區(qū)不僅是低效的,而且時(shí)常會造成土壤的次生鹽漬化。因此,只要在“出庫”前采用適宜的工程措施“攔截”部分地下水,并使“入庫”和“出庫”水量達(dá)到多年平衡,當(dāng)?shù)叵滤畮焖坎蛔銜r(shí),可采用人工引滲工程措施給予回補(bǔ),這樣就可以構(gòu)筑一座高效的、可調(diào)蓄的、可持續(xù)利用的地下水庫。新疆干旱內(nèi)陸河流一般流程較短,河流經(jīng)出山口進(jìn)入山前戈壁礫石帶后,大量滲漏補(bǔ)給地下水。山前戈壁礫石帶地層顆粒巨大,透水性好,含水層厚度為150～300m,滲透系數(shù)一般為50～100m/d,重力給水度為0.15～0.25,當(dāng)機(jī)電井設(shè)計(jì)降深為5～8m時(shí),單井出水量一般在300m3/h以上,地下徑流條件十分優(yōu)越。泉水溢出帶以下顆粒逐漸變細(xì)的松散層,就像一道天然的地下?lián)跛畨?地下徑流在此受阻后大量溢出地表。如果效仿坎兒井的結(jié)構(gòu)原理,在適當(dāng)?shù)牡叵滤灰韵?沿橫向修建一條“井井相聯(lián)”的集水廊道,并采取工程措施控制“出庫”水量,便能夠完全發(fā)揮地下水庫的多年調(diào)節(jié)之功效。2.2自流+藍(lán)吸取水干旱區(qū)內(nèi)陸河流在出山口處縱坡一般為1.5%～3%,進(jìn)入沖洪積扇下緣地面縱坡一般為0.8%～1.6%,地下水水力坡度一般為0.5%～1.0%,這就使將集水廊道匯集的地下水自流引出地面變?yōu)榭赡?。?一座距地面15m的集水廊道,當(dāng)?shù)孛婵v坡為1/170,經(jīng)過約3.4km的引水管道即可將水引出地面。因此“自流+虹吸”的取水方案是可行的。綜合以上分析,從水文地質(zhì)、地形地貌、工程建設(shè)方案等各方面條件來看,在山前凹陷帶構(gòu)筑橫坎爾井式地下水庫是完全可行的,并且存在普遍的推廣應(yīng)用前景。3引滲回補(bǔ)系統(tǒng)組成山前凹陷帶橫坎兒井式地下水庫是一種創(chuàng)新式水工建筑物布置形式,其工程結(jié)構(gòu)主要由“引滲回補(bǔ)”調(diào)蓄系統(tǒng)、“橫坎兒井”集水系統(tǒng)和“自流虹吸”輸水系統(tǒng)3部分組成(圖5)。由于沖洪積扇下緣泉水溢出帶細(xì)土地層對地下水水平徑流的阻隔作用,而無須建設(shè)地下截潛工程,使得山前凹陷帶成為天然的地下庫區(qū),這是山前凹陷地下水庫的主要特征。3.1“引入和補(bǔ)充”儲備系統(tǒng)3.1.1地下水人工補(bǔ)給系統(tǒng)。在功能的地下水庫的根本作用是在豐水期或用水量少的時(shí)候,將地表余水儲存于地下,枯水期再將這部分儲存量開采出來利用,同時(shí)為下一次儲水騰出空間。因此,要使地下水庫長期可持續(xù)運(yùn)行,必須采取有效措施,增加地下水庫的補(bǔ)給量,地下水人工補(bǔ)給的關(guān)鍵是建設(shè)高效率(入滲速度和入滲量)、預(yù)防堵塞、保護(hù)水質(zhì)的工程保障系統(tǒng)。地下水人工補(bǔ)給系統(tǒng)是地下水庫的重要組成部分,是地下水庫建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題。地下水人工補(bǔ)給的方法主要有地面入滲法和地下灌注法。地面入滲法主要包括滲透池補(bǔ)給、溝渠補(bǔ)給、淹沒或灌溉補(bǔ)給、河道滲水補(bǔ)給等,該方法具有工程簡單、投資少、收益大、易于管理等優(yōu)點(diǎn),但也存在占地面積大、蒸發(fā)量大、入滲效率低等問題。地下灌注法是通過鉆孔、大口徑井或坑道穿透地表弱透水層,將補(bǔ)給水源直接注入含水層中的一種方法,該方法的優(yōu)點(diǎn)是不受地形、地表滲透性、地下水位等條件的限制,且占地面積小,但最突出的問題是成本高、易發(fā)生回灌淤塞。目前,地面入滲法在國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛,但為了加速地下水回補(bǔ)的速度,地面入滲法與地下灌注法相結(jié)合的方法已成為新的發(fā)展趨勢。結(jié)合臺蘭河地下水庫的地形和水文地質(zhì)特點(diǎn),介紹幾種河水回補(bǔ)方法。(1)石、層評回補(bǔ)模式開挖人工滲渠并與滲井相結(jié)合,渠道不防滲,滲井內(nèi)回填砂礫石,表層為反濾層,可提高入滲效率,增加地下水回灌能力?？犹两Y(jié)合滲井回補(bǔ)模式?？犹帘砻嫒菀子俜e,通過修建滲井,把坑塘中部清水直接導(dǎo)入含水層,以解決坑塘塘底淤積問題。(2)系列梯級淺槽式滲水池回補(bǔ)模式美國加利福尼亞州洛杉磯市Range縣,在20世紀(jì)70年代初,將SantaAna河道分成泄洪河道和水資源保護(hù)河道,并在水資源保護(hù)河道上修建了系列梯級淺槽式滲水池,每個(gè)上游滲水池能夠充滿水,而多余的水溢至下一個(gè)滲水池,此外,在河道上游另建有3個(gè)專門用來除泥沙的配套水池。(3)壟間距、壟坡傾角美國加州設(shè)計(jì)了一種“壟溝式”的入滲池,壟高30cm,壟間距3～4.5m,壟坡傾角10°～15°。這樣沉積物主要沉積在溝底部,壟上仍可保持較高的滲透系數(shù),從而延長了高效入滲的持續(xù)時(shí)間。3.1.2地下水庫修復(fù)項(xiàng)目臺蘭河(1)工程入滲水量臺蘭河出山口控制斷面多年平均徑流量7.12億m3,沖洪積扇段,河道長度36km,洪水期河床汊流和漫灘現(xiàn)象比較普遍,根據(jù)2007～2009年的水量監(jiān)測,區(qū)間水量損失約20%,扣除蒸發(fā)損失,多年平均入滲水量約1.12億m3。這是臺蘭河山前凹陷地下水庫主要的補(bǔ)給水源,通過工程措施還可在沖洪積扇上、中游進(jìn)一步擴(kuò)大洪水漫溢的范圍,延長行洪的時(shí)間,增加入滲水量。(2)地下水的水文單元臺蘭河山前凹陷帶,由于地層顆粒較粗,透水性好,地下水是一個(gè)完整的水文地質(zhì)單元。因此,局部區(qū)域的地下水開發(fā)水位下降騰出儲水空間后,將激發(fā)周圍地下水的回補(bǔ)。(3)引滲回補(bǔ)工程主要針對地下水位下降區(qū)域進(jìn)行引滲回補(bǔ)。臺蘭河洪水期泥沙含量較高,宜以地表自然入滲回補(bǔ)為主。秋末和冬季(11～2月)河水泥沙含量低,河道天然來水量平均為5405萬m3,一般有2～3m3/s回歸水和泉水補(bǔ)給河道,因此,采用梯級滲水池與人工滲渠結(jié)合滲井回補(bǔ)的模式較為合理,引滲回補(bǔ)工程布置及其詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖5和圖6。有關(guān)資料顯示,淤泥對回灌的效果影響很大,滲水池表面存在1mm的淤泥,回灌量降幅約23.46%。因此,引滲回補(bǔ)工程除了要做好滲井的反濾設(shè)計(jì)外,還必須定期清除淤泥,以確?；匮a(bǔ)效率。根據(jù)大型原位滲水試驗(yàn)和雙環(huán)注水試驗(yàn),臺蘭河山前戈壁礫石帶淺層垂直滲透系數(shù)平均為2.87m/d,如果在5.5km長的引滲渠上修建18個(gè)50m×50m×3m的滲坑,入滲水量引滲渠按30%、滲坑按70%計(jì),僅11～2月(不含結(jié)冰期)入滲水量即可達(dá)到2000萬m3。3.2“橫干兒井”儲水系統(tǒng)(1)地下水滲流對抗高溫、開渠工藝影響,進(jìn)行集中調(diào)蓄古老的坎爾井是沿河流和地下水源縱向延伸“溯源而上”以獲取集水廊道頂端的地下水,為區(qū)別本文所提出的“橫坎兒井”,將傳統(tǒng)的坎兒井稱之為“縱坎爾井”。由于受施工技術(shù)的制約,“縱坎爾井”輸水廊道絕大部分位于地下水位以上,真正位于地下水位以下的集水段卻很短,因此,盡管有數(shù)十千米之長,但出流量卻很小。一般干旱區(qū)內(nèi)陸河流,在沖洪積扇下緣泉水溢出帶上游,均具有巨厚的砂礫石層,因此,只要將“橫坎兒井”布設(shè)在泉水溢出帶附近,并采取一定的工程措施控制“出庫”水量就能達(dá)到集中調(diào)蓄供水的目的。山前凹陷地帶“橫坎兒井”式地下水庫的調(diào)蓄庫容與集水井的取水深度、“橫坎兒井”寬度即控制范圍和水量采補(bǔ)平衡有關(guān)。采用大口輻射井技術(shù),開采30m以上含水層中的地下水,并將“井井相聯(lián)”的集水廊道置于地下15～20m,集水量和可調(diào)節(jié)的水量是十分可觀的。以臺蘭河地下水庫為例,平均相距250m布置一眼大口井,單井設(shè)計(jì)出水量為1200m3/h(考慮井群干擾影響后),水位降深為12m,5眼井“井井相聯(lián)”組成1000m長的“橫坎兒井”集水廊道,每年3～9月為用水期,供水量可達(dá)到約2200萬m3。與縱坎兒井不同的是集水功能完全由豎井承擔(dān),出水量大,而且具有可調(diào)控性,也比建一座同樣規(guī)模的地表水庫要經(jīng)濟(jì)得多。在沖洪積扇下緣泉水溢出帶布置機(jī)電井群建設(shè)“水源地”工程也是可行的,且具有一次性投資小、控制便捷、應(yīng)用空間大等優(yōu)點(diǎn),但需要耗費(fèi)大量的電能,運(yùn)行管理成本也比較高。同時(shí),機(jī)井分散布置,單井出水量小,不利于較大規(guī)模的集中調(diào)蓄供水。(2)最大取水量的確定橫坎兒井是一種創(chuàng)新的水利工程結(jié)構(gòu)形式,需要采用現(xiàn)代施工方法進(jìn)行構(gòu)筑。工程主要由豎井和集水廊道組成。豎井采用大口徑輻射井比較適宜于山前凹陷帶的水文地質(zhì)條件,其成井工藝及施工方法已日臻完善,井深一般在30m之內(nèi),最大取水量一般為2萬～5萬m3/d,取水量可以滿足要求。但對其所處的地質(zhì)條件和所需的控制功能都有一定的要求,需做進(jìn)一步的專題研究。從現(xiàn)有設(shè)備性能情況來看,成井時(shí)如遇直徑大于30cm的礫石,將極大地增加施工的難度。目前,在地下水位以下砂礫石層進(jìn)行隧洞施工的工藝方法已有很多,較成熟方法有頂管技術(shù)、高壓倉施工技術(shù)、凍結(jié)法施工技術(shù)、灌漿施工技術(shù)等,其中頂管技術(shù)具有工期短、適宜于地下水位以下砂礫石層施工、可靠性較高的特點(diǎn),目前,在國內(nèi)頂管技術(shù)在砂礫石層中最大的施工長度達(dá)200m以上,管徑2050mm,綜合造價(jià)