取水工程教學(xué)

內(nèi)容提要取水工程地表水取水構(gòu)筑物位置選擇地表取水構(gòu)筑物地下水取水構(gòu)筑物位置選擇地下水取水構(gòu)筑物取水工程任務(wù)：從水源取水并送往水廠或用戶。研究內(nèi)容：

水源方面——各種天然水體的存在形式、運(yùn)動變化規(guī)律、作為給水水源的可能性，為供水目的而進(jìn)行的水源勘查、規(guī)劃、調(diào)節(jié)治理與衛(wèi)生防護(hù)等；

取水構(gòu)筑物方面——各種水源的選擇和利用，從各種水源取水的方法，各種取水構(gòu)筑物的構(gòu)造形式，設(shè)計計算，施工方法和運(yùn)行管理等。取水工程取水工程取水工程是水資源利用的重要組成部分之一。它的任務(wù)是從水源取水，并送至水廠或用戶。由于水源不同，使取水工程設(shè)施對整個給水系統(tǒng)的組成、布局、投資及維護(hù)運(yùn)行等的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性產(chǎn)生重大影響。因此，給水水源的選擇和取水工程的建設(shè)是水資源利用的重要項目，取水工程的合理布局和設(shè)計對于水資源的合理開發(fā)具有重要意義。—地表水源地選擇—概述

取水工程—地表水源地選擇—取水水源

給水水源分類：給水水源地表水地下水江河水湖泊水水庫水海潛水承壓水泉水地表水源供水特征

地表水源的特點：河水：流量較大，渾濁度較高(特別是汛期)，水溫變幅大，有機(jī)構(gòu)和細(xì)菌含量高，有時還有較高的色度。易受到污染。礦化度和硬度低，含鐵錳量等較低。水質(zhì)水量有明顯的季節(jié)性。此外，采用地表水源時．在地形、地質(zhì)、水文、衛(wèi)生防護(hù)等方面均較復(fù)雜。湖泊和水庫水：流動慢，濁度小，但往往細(xì)菌和藻類容易滋生繁殖海水：高含鹽量，目前尚不能大規(guī)模利用，僅少量作為冷卻水。取水工程—地表水源地選擇—地表水源地選擇

水源選擇前，必須進(jìn)行水源的勘察，確定可開發(fā)量，做好與其他部門用水的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。水源的選用應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合考慮確定地表水作為城市供水水源時，應(yīng)有90-97%的保證率，工業(yè)用水水源根據(jù)工業(yè)企業(yè)性質(zhì)和要求確定。地下水與地表水聯(lián)合使用確定水源、取水地點和取水量等，應(yīng)取得水資源管理機(jī)構(gòu)以及衛(wèi)生防疫等有關(guān)部門的書面同意取水工程—地表水源地選擇—影響地表水取水的主要因素

河流的徑流變化、泥沙運(yùn)動、河床演變、冰凍情況、水質(zhì)、河床地質(zhì)與地形等一系列因素對于取水構(gòu)筑物的正常工作及其取水的安全可靠性有著決定性的影響；其中:徑流變化泥沙運(yùn)動河床演變是要考慮的重點因素。取水工程—地表水源地選擇—取水河段的徑流特征

(1)河流歷年的最小流量和最低水位(2)河流歷年的最大流量和最高水位(3)河流歷年的月平均流量、月平均水位以及年平均流量和年平均水位；(4)河流歷年春秋兩季流冰期的最大、最小流量和最高最低水位；(5)其他情況，如潮汐、形成冰壩冰塞時的最高水位及相應(yīng)流量；(6)上述相應(yīng)情況下河流的最大、最小和平均水流速度及其在河流中的分布情況。取水工程—地表水源地選擇—河流的泥沙運(yùn)動及河床演變

根據(jù)泥沙在水中的運(yùn)動狀態(tài)，可將泥沙分為床沙、推移質(zhì)、懸移質(zhì)三類。泥沙的運(yùn)動狀態(tài)除了與其粒徑有關(guān)外還與水流狀態(tài)有關(guān)。在水流狀態(tài)改變后其運(yùn)動狀態(tài)可能發(fā)生改變。河流中水流的運(yùn)動包括縱向水流運(yùn)動和橫向環(huán)流運(yùn)動。

取水工程—地表水源地選擇—河床演變

影響河床演變的主要因素有：1)河段的來水量及其變化：2)河段的來沙量，來沙組成及其變化：來沙量大，泥沙組成粗，則產(chǎn)生河床淤積；來沙量少，泥沙組成細(xì)，則產(chǎn)生河床沖刷。3）河段的水面比降4)河床地質(zhì)情況5)水土保持和水工建筑物

水流與河床的相互作用是通過泥沙運(yùn)動來體現(xiàn)的，水流條件改變時，挾沙能力也隨著改變?nèi)绻荷嫌蝸砩沉浚奖径嗡鲯渡衬芰Γ魈幱谳斏称胶鉅顟B(tài)，河床既不沖也不淤積。上游來沙量>水流挾沙能力，河床將發(fā)生淤積上游來沙量<水流挾沙能力,河床將發(fā)生沖刷因此，水流輸沙的不平衡是河床演變的根本原因。取水工程—地表水源地選擇—河床演變結(jié)果

①縱向變形；②橫向變形③單向變形；

④往復(fù)變形

取水工程—地表水源地選擇—地表水取水位置的選擇

選擇江河取水構(gòu)筑物位置時，應(yīng)考慮以下基本要求：(1)設(shè)在水質(zhì)較好地點A:在排污河段，應(yīng)設(shè)在排污口的上游100－150m以上；B:取水構(gòu)筑物應(yīng)避開河流中的回流區(qū)和死水區(qū)，以減少進(jìn)水中的泥沙和漂浮物C：潮汐河段和河流入?？谝资芟趟肭值牡胤皆O(shè)置取水構(gòu)筑物應(yīng)考慮到可能的影響，盡可能避免。D:其他可能對水質(zhì)產(chǎn)生影響的因素，如農(nóng)田排水的農(nóng)藥污染等。

取水工程—地表水源地選擇—地表水取水位置的選擇

(2)具有穩(wěn)定河床和河岸，靠近主流，有足夠的水深A(yù)：在彎曲河段上，取水構(gòu)筑物位置宜設(shè)在河流的凹岸，B:河岸凸岸，岸坡平緩，容易淤積，深槽主流離岸較遠(yuǎn)，一般不宜設(shè)置取水構(gòu)筑物。C:在順直河段上，取水構(gòu)筑物位置宜設(shè)在河床穩(wěn)定、深槽主流近岸處，在取水構(gòu)筑物處水深一般要求不小于2.5-3.0m。D:在有邊灘、沙洲的河段上取水時，應(yīng)注意了解邊灘、沙洲形成的原因，移動的趨勢和速度，取水構(gòu)筑物不宜設(shè)在可能移動的邊灘、沙洲的下游附近，以免日后被泥沙堵塞。E:在有支流入口的河段上．易在交匯口產(chǎn)生大量的泥沙沉積。因此，取水構(gòu)筑物應(yīng)離開支流出口處上下游有足夠的距離取水工程—地表水源地選擇—地表水取水位置的選擇

（3）取水點應(yīng)設(shè)在具有穩(wěn)定的河床及岸邊，有良好的工程地質(zhì)條件的地段，并有較好的地形及施工條件(4)靠近主要用水地區(qū)(5)應(yīng)注意河流上的人工構(gòu)筑物或天然障礙物(6)避免冰凌的影響(7)應(yīng)與河流的綜合利用相適應(yīng)，不影響航運(yùn)和防洪，符合整體規(guī)劃的要求。（8）供生活飲用水的地表水取水構(gòu)筑物的位置，應(yīng)位于城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上游的清潔河段。取水工程—地表水源地選擇—地表水取水位置的選擇

在下列地段不宜設(shè)置取水口，如需設(shè)置，應(yīng)取得論證資料：A：彎曲河段的凸岸，B呈環(huán)狀彎曲的河段的河內(nèi)環(huán)C分岔河道的分岔和匯合段D河流出峽谷的三角洲附近E河道出?？趨^(qū)域F游蕩性河段G易于崩塌和滑動的河段以及其下游附近河段H可能收到漂木，流冰沖擊的地點I匯入水庫或湖泊的河流或支段的匯入段取水工程—地表水源地選擇—地表水取水構(gòu)筑物分類及設(shè)置原則

在地表水取水構(gòu)筑物中，河流取水構(gòu)筑物是最常見的也是最主要的形式。河流地表水取水構(gòu)筑物的分類：固定式取水構(gòu)筑物移動式取水構(gòu)筑物

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—固定式取水構(gòu)筑物

固定式取水構(gòu)筑物銨取水點的位置和特點，可分為：岸邊式河床式斗槽式。

岸邊式取水構(gòu)筑物根據(jù)集水井和泵房是合建還是分建又可分為：合建式岸邊式取水構(gòu)筑物分建式岸邊式取水構(gòu)筑物

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—固定式取水構(gòu)筑物

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—

河床式取水構(gòu)筑物按照進(jìn)水管形式的不同，河床式取水構(gòu)筑物有以下類型：1．自流管取水2．虹吸管取水3．水泵直接吸水4．橋墩式取水5．濕井型取水6．淹沒型取水

固定式取水構(gòu)筑物取水工程—地表取水構(gòu)筑物—取水工程—地表取水構(gòu)筑物—1．自流管取水（圖6-7）2．虹吸管取水3．直接吸水（圖6-8）4．橋墩式取水（圖6-9）5．濕井型取水6、淹沒型取水（圖6-10）

順流式：適用于含泥沙甚多、面冰凌不嚴(yán)重的河流。

逆流式：適用于冰凌嚴(yán)重，而泥沙較少的河流

側(cè)壩進(jìn)水逆流式斗槽:適用于含沙量較高的河流。是逆流式斗槽的一種改進(jìn)雙流式：適用于冬季浮冰，夏季含砂量高的情況

斗槽式取水構(gòu)筑物取水工程—地表取水構(gòu)筑物—

—固定式取水構(gòu)筑物—(1)集水井平臺主要作用：便于操作的閘閥啟閉設(shè)備和格柵、格網(wǎng)起吊設(shè)備；必要時還應(yīng)設(shè)清除泥沙的設(shè)施。形式：集水井有半淹沒式和非掩沒式兩種。非淹沒式集水井在最高洪水位時仍露出水面，操作管理方便，供水較安全，因此采用較多。這種集水井的平臺上緣應(yīng)在設(shè)計最高洪水位以上0.5m。(2)進(jìn)水間主要作用：收集進(jìn)水孔或進(jìn)水管的進(jìn)水，并布置水泵的吸水管。設(shè)置形式要求：進(jìn)水間通常用分成可獨(dú)立工作的若干分格．其分格數(shù)目應(yīng)按水泵的臺數(shù)和容量大小以及格網(wǎng)的類型確定．一般不少于兩格。集水井

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—(3)進(jìn)水孔主要作用：進(jìn)水，并布置格柵去除水中的漂浮物和浮冰設(shè)置形式要求：取水構(gòu)筑物的進(jìn)水孔應(yīng)設(shè)置格柵，柵條問凈距應(yīng)根據(jù)取水量大小、冰絮初漂浮物等情況確定，小型取水構(gòu)筑物一般為30-50mm，大、中型取水構(gòu)筑物一般為80-l20mm。

—般進(jìn)水間每—分格設(shè)一個進(jìn)水孔。進(jìn)水孔一般做成矩形，其面積及高寬比應(yīng)盡量符合標(biāo)準(zhǔn)格柵尺寸。進(jìn)水孔的大小主要以進(jìn)水孔的過柵流速是主要設(shè)計參數(shù)，取水工程—地表取水構(gòu)筑物—(4)格柵的防冰措施A．降低進(jìn)水孔流速。如果進(jìn)水流速在0.05m／s范圍內(nèi)，便可減少帶入水內(nèi)冰的數(shù)量，而且能阻止過冷水形成冰晶。缺點，增加進(jìn)水口面積，在實際使用中受到限制。B．加熱格柵法。利用電、蒸氣或熱水加熱格柵，以防冰凍，比較有效，C．在進(jìn)水孔前引入廢熱水。D．在進(jìn)水孔上游設(shè)置擋冰木排。以阻擋水內(nèi)冰進(jìn)入進(jìn)水孔。此外還有降低柵條導(dǎo)熱性能使冰屑不易在上面結(jié)凍、機(jī)械清除、反沖洗等措施來防止進(jìn)水孔冰凍。取水工程—地表取水構(gòu)筑物—(5)集水井的排泥和沖洗作用：進(jìn)水間和吸水間中的水流速度較小，當(dāng)河水中含泥沙較多時，集水并中會沉積泥沙，因此需設(shè)排泥、沖洗裝置以便及時清理排除。排泥方法：在大型取水構(gòu)筑物中可設(shè)排污泵，小型取水構(gòu)筑物中或泥沙淤積情況不嚴(yán)重時，可采用射流泵。

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—作用：布置安裝水泵(1)取水泵房的平面形狀：平面有圓形、矩形、橢圓形等。(2)取水泵房的平面布置：一般采用3—4臺(包括備用泵)。(3)取水泵房高程布置：岸邊式泵房布置高程基本要求：

不易受洪水淹沒，進(jìn)口地坪標(biāo)高應(yīng)滿足下列要求：

當(dāng)泵房位在渠道邊時，為設(shè)汁最高水位加0.5m；當(dāng)泵房在江河邊時，為設(shè)計最高水位加浪高再加0.5m；當(dāng)泵房位在湖泊、水庫或海邊時，為設(shè)計最高水位加浪高再加0.5m并應(yīng)設(shè)有防止浪爬高的措施取水泵房

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—（1）設(shè)置要求

A：取水頭部應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定河床的深槽主流，有足夠的水深處。進(jìn)水孔一般布置在取水頭部的側(cè)面和下游面。漂浮物較少和無冰凌時，也可布置在頂面。B:進(jìn)水孔在最低水位下的淹沒深度

頂部進(jìn)水時，不得小于0.5m；

側(cè)面進(jìn)水時，不得小于0.3m；虹吸進(jìn)水或吸水管直接進(jìn)水時，一般不宜小于1.0m

C:取水頭部的外形考慮防止對河床沖刷D:進(jìn)水孔流速和面積宜合理選擇E:取水頭部宜分設(shè)兩個或兩格，以便清洗和檢修；

取水頭部

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—(2)取水頭部的形式和構(gòu)造

取水頭部的型式很多，常用的有：喇叭管、蘑菇形、魚形罩、箱式、橋墩式等

取水頭部

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—取水工程—地表取水構(gòu)筑物—管材：進(jìn)水管有自流管、進(jìn)水暗渠、虹吸管等。自流管一般采用鋼管、鑄鐵管相鋼筋混凝土管。虹吸管要求嚴(yán)密不漏氣，宜采用鋼管，但埋在地下的亦可采用鑄鐵管。進(jìn)水暗渠一般用鋼筋混凝土，也有利用巖石開鑿襯砌而成。為了提高進(jìn)水的安全可靠性和便于清洗檢修，進(jìn)水管一般不應(yīng)少于兩條。當(dāng)一條進(jìn)水管停止工作時其余進(jìn)水管通過的流量應(yīng)滿足事故用水要求。設(shè)計內(nèi)容：流速、管徑計算、設(shè)置位置。取水管設(shè)計

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—1．水源地的水文地質(zhì)條件：取水水源地位置宜選擇在透水性良好，補(bǔ)給條件好，含水層厚度大，分布面積廣，如：沖積扇、河漫灘、古河床等。2、水源地的地質(zhì)環(huán)境和周圍環(huán)境：水源地應(yīng)選在不易引發(fā)地面沉降、塌陷、地裂等有害地質(zhì)作用的地段；新建水源地應(yīng)遠(yuǎn)離原有的取水點或排水點，減少相互干擾；為保證地下水的水質(zhì)，水源地應(yīng)選在遠(yuǎn)離城市或工礦排污區(qū)的上游；遠(yuǎn)離已污染(或天然水質(zhì)不良)的地表水體或含水層的地段；濱海地區(qū)考慮海水對水質(zhì)可能的影響。3、水源地的經(jīng)濟(jì)、安全性和擴(kuò)建前景地下水水源地選擇

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—形式尺

寸深

度(m)適用范圍出

水

量(m3/d)地下水類型地下水埋深含水層厚度水文地質(zhì)特征管井井徑50—1000mm150—600mm井深20—1000m,常用300m以內(nèi)潛水，承壓水，裂隙水，溶洞水

200m以內(nèi),常用在70m以內(nèi)大于5m或有多層含水層

適用于任何砂、卵石、礫石地層及構(gòu)造裂隙、巖溶裂隙地帶單井出水量500-6000m3/d,最大可達(dá)2-3萬m3/d大口井井徑2—10m,常用4—8m井深在20m以內(nèi),常用6—15m潛水，承壓水一般在10m以內(nèi)一般為5-15m砂、卵石、礫石地層，滲透系數(shù)最好在20m/d以上單井出水量500-1萬m3/d,最大為2-3萬m3/d輻射井集水井直徑4—6m,輻射管直徑50-300mm，常用75—150mm集水井井深3—12m潛水，承壓水埋深12m以內(nèi),輻射管距降水層應(yīng)大于1m一般大于2m補(bǔ)給良好的中粗砂、礫石層，但不可含有飄礫單井為5000—5萬m3/d,最大為3.1萬m3/d滲渠直徑為450—1500mm,常用為600—1000mm埋深10m以內(nèi)，常用4—6m潛水，河床滲透水一般埋深8m以內(nèi)一般為4—6m補(bǔ)給良好的中粗砂、礫石、卵石層一般為10—30m3/d.m,最大為50--100m3/d.m取水工程—地下取水構(gòu)筑物—

管井的結(jié)構(gòu)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—管井直徑一般在50～1000mm，深度一般在200米以內(nèi)，通常由井室、井壁管、過濾器、沉淀管組成。井室：用以安裝各種設(shè)備，采光、采暖、通風(fēng)，防水；井壁管：加固井壁，隔離水質(zhì)不良或水頭較低的含水層；過濾器：集水，保持填礫與含水層的穩(wěn)定，防止漏砂及堵塞；沉淀管：沉淀進(jìn)入管井的砂粒

管井的結(jié)構(gòu)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—井室結(jié)構(gòu)：

深井泵房——泵體和揚(yáng)水管安裝在管井內(nèi)，泵座和電動機(jī)安裝在井室內(nèi)；

深井潛水泵房——水泵和電動機(jī)安裝在管井內(nèi)，控制設(shè)備安裝在井室內(nèi)；

臥式泵房——水泵和電動機(jī)安裝在井室內(nèi)；

地面式——便于維護(hù)管理，防水、防潮、通風(fēng)、采光條件好；

地下式——便于總體規(guī)劃，噪聲小，防凍條件好。

管井的結(jié)構(gòu)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—井壁管應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)壁平整光滑，軸線不彎曲，便于設(shè)備安裝和管井清洗；可采用鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管。鋼管可用于任意井深的管井；鑄鐵管適用于井深小于250m的管井；鋼筋混凝土管適用于井深小于150m的管井。井壁管內(nèi)徑應(yīng)比水泵設(shè)備的外徑大100mm。分段鉆進(jìn)法與不分段鉆進(jìn)法的井壁管構(gòu)造有所不同。

管井的結(jié)構(gòu)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—

過濾器應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的透水性。

鋼筋骨架過濾器：由短管、豎向鋼筋、支撐環(huán)構(gòu)成；適用于裂隙巖、砂巖或礫石含水層，或用作纏絲過濾器、包網(wǎng)過濾器的骨架。

圓孔或條孔過濾器：在管壁上鉆圓孔或條孔加工而成；適用于礫石、卵石、砂巖或裂隙含水層，亦可用作纏絲過濾器、包網(wǎng)過濾器的骨架。

纏絲過濾器：在鋼筋骨架過濾器、圓孔或條孔過濾器外纏繞2～3mm的鍍鋅鐵絲構(gòu)成；適用于粗砂、礫石和卵石含水層。

包網(wǎng)過濾器：在鋼筋骨架過濾器、圓孔或條孔過濾器外纏繞0.2～1.0mm的濾網(wǎng)構(gòu)成；適用于粗砂、礫石和卵石含水層。

管井的結(jié)構(gòu)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—填礫過濾器：在各類過濾器的外圍填符合一定級配的礫石構(gòu)成。填礫粒徑與含水層粒徑比：填礫層厚度可采用75～150mm；高度應(yīng)超過過濾器頂部8～10m。過濾器進(jìn)水孔眼數(shù)量多，進(jìn)水性能良好，但強(qiáng)度減小。過濾器的孔隙率取決于管材的強(qiáng)度，各種管材允許孔隙率為：鋼管30％～35％；鑄鐵管18％～25％；鋼筋混凝土管10％～15％；塑料管10％。

互阻井群系統(tǒng)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—井群類型：

自流井井群適用于靜水位高于地面的承壓含水層；虹吸式井群適用于靜水位接近地面的含水層；臥式泵井群適用于靜水位接近地面且水位降落較小的含水層；深井泵井群適用于各類含水層。

互阻井群系統(tǒng)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—

互阻井群系統(tǒng)

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—井群布置：設(shè)在城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)的上游；設(shè)在補(bǔ)給條件好、透水性強(qiáng)、水質(zhì)及衛(wèi)生環(huán)境良好的地段；接近主要用水區(qū)，降低管道造價和輸水費(fèi)用；盡可能垂直于地下水流向；施工、運(yùn)行管理和維護(hù)方便；避免洪水及其它因素的影響。井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—目的：在已知水文地質(zhì)等參數(shù)的條件下，通過計算確定管井在最大允許水位降落時的可能出水量；或在給定的管井出水量下可能產(chǎn)生的水位降落。理論公式：方法簡單，計算結(jié)果精度較差，適用于水源選擇、方案擬定和初步設(shè)計。經(jīng)驗公式：計算結(jié)果接近實際，用于施工圖設(shè)計。

井流計算

理論公式經(jīng)驗公式見后頁圖穩(wěn)定流完整井流-裘布衣公式

非穩(wěn)定流井流公式-泰斯井流公式

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—Qshs0h0HRm理論公式承壓含水層完整井井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—Qshs0h0HR承壓含水層完整井井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—地層地層顆粒滲透系數(shù)K(m/d)粒徑(mm)所占重量(%)粉砂細(xì)砂中砂粗砂極粗的砂礫石夾砂帶粗砂的礫石漂礫石0.05～0.10.1～0.250.25～0.50.5～1.01～270以下＞70＞50＞50＞501～55～1010～2525～5050～10075～150100～200200～500地層滲透系數(shù)K值井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—地層地層顆粒影響半徑R(m)粒徑(mm)所占重量(%)粉砂細(xì)砂中砂粗砂極粗的砂小礫石中礫石粗礫石0.05～0.10.1～0.250.25～0.50.5～1.01～22～33～55～1070以下＞70＞50＞50＞5025～5050～100100～300300～400400～500500～600600～15001500～3000各種地層的影響半徑R值井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—經(jīng)驗公式直線方程：根據(jù)水源地或水文地質(zhì)條件相似地區(qū)抽水試驗所得Q－S數(shù)據(jù)整理。QS井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—QS拋物線方程：QS0a1b井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—QS冪函數(shù)方程：1井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—QS半對數(shù)方程：1ba井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—m2m1K1K2K3m3層狀承壓含水層的平均滲透系數(shù)：井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—層狀無壓含水層的平均滲透系數(shù)：h2h0K1K2K3h3h1井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—過濾器有效長度：過濾器周圍含水層中的水流屬于三維流動，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、管徑越小，流速分布的不均勻程度越明顯。分段取水：管井抽水時只會對一定厚度的含水層產(chǎn)生影響，厚度超過40米的含水層可在不同深度分別打井抽水。相鄰過濾器垂直間距一般10～20m。取水工程—地表取水構(gòu)筑物—井流計算

取水工程—地下取水構(gòu)筑物—管井設(shè)計列步驟：(1)水文地質(zhì)資料搜集和現(xiàn)場查勘；(2)根據(jù)含水層埋藏條件、厚度、巖性、水力狀況及材料設(shè)備、施工條件、初步確定管井的形式與構(gòu)造，選擇取水設(shè)備形式和考慮井群布置方案；(3)確定單井的出水量和對應(yīng)的水位降落值，進(jìn)行井群互阻計算，確定管井?dāng)?shù)目、井距、井群布置方案，確定取水設(shè)備型式和容量；(4)進(jìn)行管井構(gòu)造設(shè)計。

井群系統(tǒng)的形式

自流井井群虹吸式井群臥式泵取水井群深井泵取水井群取水工程—地表取水構(gòu)筑物—

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—管井施工步驟鉆鑿井孔管井驗收粘土封閉沖孔換漿物探測井井管安裝圍填礫料抽水試驗洗

井

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—鉆鑿井孔

沖擊鉆進(jìn)法：利用鉆頭對地層的沖擊力鉆鑿井孔；僅適用于松散巖層；機(jī)械設(shè)備簡單；效率低、速度慢。

回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法：包括一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和巖心回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。機(jī)械設(shè)備較復(fù)雜；效率高、速度快?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)過程：鉆機(jī)的動力通過傳動裝置使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，帶動主鉆桿旋轉(zhuǎn)，主鉆桿接鉆桿，鉆桿接鉆頭，從而使鉆頭旋轉(zhuǎn)切削地層。當(dāng)鉆進(jìn)—個主鉆桿深度后，由鉆機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)提起鉆具，將鉆桿用卡盤卡在井口，取下主鉆桿，接一根鉆桿，再接上主鉆桿，繼續(xù)鉆進(jìn)，如此反復(fù)進(jìn)行，直至設(shè)計井深。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—泥漿池泥漿泵鉆桿鉆頭鉆盤掛鉤膠管泥漿池泥漿泵鉆桿鉆頭鉆盤掛鉤膠管反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—物探測井井孔打成后，還需了解掌握地層結(jié)構(gòu)，含水層與隔水層的深度、厚度，地下水的礦化度(總合鹽量)和咸、淡水分界面，為井管安裝、填礫和粘土封閉提供可靠資料。取水工程通常采用電法勘探測井，其基本原理是：不同地層的導(dǎo)電性能差異很大，利用電測儀器測得反映各地層導(dǎo)電性能的物理參數(shù)，就可以反推各地層的性質(zhì)。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—沖孔換漿井孔打成后，在井孔中仍充滿著泥漿，泥漿調(diào)度較大，含有大量泥質(zhì)，無法安裝井管、填礫和粘土封閉，也會給洗井帶來困難。在下管前必須將井孔中的泥漿換成清水。將不帶鉆頭的鉆桿放入井底，用泥漿泵吸取清水打入井中，將泥漿換出，至井孔中全為清水力止。清水護(hù)壁作用不如泥漿好，有可能造成井壁局部坍塌，要盡量縮短沖孔時間，換漿完畢立即下管。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—井管安裝井管安裝的順序為沉淀管－過濾器－井壁管，下管前應(yīng)根據(jù)鑿井和電測井資料，確定過濾器的長度和安裝位置。井管安裝必須保證井管順直，接口牢固，過濾器安裝到位。下管一般有兩種方法：托盤法和吊裝法。前者適用于重量大、井管拉力小的管材，如鋼筋混凝土管；后者適用于拉力大、重量相對輕的管材，如鋼管、鑄鐵管、塑料管。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—填礫和粘土封閉填礫應(yīng)以堅實、圓滑礫石為主，并應(yīng)按設(shè)計要求的粒徑進(jìn)行篩選。填礫過程要均勻、連續(xù)，避免堵塞。礫料填完后、一定要計算所填礫料的總體積，一般情況下，圍填礫料的總體積應(yīng)等于或大于井管與孔壁之間環(huán)形空間的體積。粘土封閉一般采用球直徑為25mm的粘土球，圍填過程同樣要求均勻、連續(xù)，填至井口時，應(yīng)進(jìn)行夯實。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—填礫和粘土封閉

目的：消除井孔及周圍含水層中的泥漿和井壁上的泥漿壁，沖洗出含水層中部分細(xì)小顆粒，形成天然反濾層。方法：水泵洗井法、活塞洗井法、壓縮空氣洗井法、聯(lián)合洗井法。要求：中、細(xì)砂地層出水含砂量在1/200000以下，粗砂地層出水含砂量在1/500000以下。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—抽水試驗?zāi)康模簻y定管井的出水量，了解出水量與水位降落的關(guān)系，為選擇、安裝抽水設(shè)備提供依據(jù)；取樣進(jìn)行分析，評價管井水質(zhì)。方法步驟：記錄靜水位，開啟抽水設(shè)備，使抽水量達(dá)到設(shè)計出水量，動水位穩(wěn)定后記錄水位降落值，繪制出水量與水位降落關(guān)系曲線。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—管井驗收資料①.管井施工說明書：管井地質(zhì)柱狀圖，過濾器和填礫規(guī)格，井位的座標(biāo)及井口的絕對標(biāo)高，抽水試驗記錄，水的化學(xué)及細(xì)菌分析資料，過濾器安裝、填礫、外圍封閉施工記錄；②.管井使用說明書：最大開采量和選用抽水設(shè)備的型號規(guī)格，使用維護(hù)注意事項；③.鉆進(jìn)中的巖樣：名稱、厚度、埋藏深度。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—管井使用注意事項：①抽水設(shè)備的出水量應(yīng)小于管井的出水能力，過濾器表面進(jìn)水流速小于允許進(jìn)水流速；②建立管井使用卡，逐日按時記錄井的出水量、水位、出水壓力等信息；③機(jī)泵應(yīng)定期檢修，管井要及時清理沉淀物，必要時進(jìn)行洗井；④季節(jié)性供水的管井，停運(yùn)期間應(yīng)定期抽水，以防電機(jī)受潮和井管腐蝕與沉積；⑤管井周圍應(yīng)按衛(wèi)生防護(hù)要求，保持良好的衛(wèi)生環(huán)境和進(jìn)行綠化。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—過濾器進(jìn)水口尺寸不當(dāng)、纏絲或濾網(wǎng)腐蝕破裂、接頭不嚴(yán)或管壁斷裂等造成砂粒流入而堵塞更換過濾器、修補(bǔ)或封閉漏砂部位過濾器表面及周圍填礫、含水層被細(xì)小泥沙堵塞用鋼絲刷、活塞法、真空法洗井過濾器表面及周圍填礫、含水層被腐蝕膠結(jié)物和地下水中析出的鹽類沉淀物堵塞18％～35％工業(yè)鹽酸清洗細(xì)菌等微生物繁殖造成堵塞氯化法或酸洗法區(qū)域性地下水位下降回灌補(bǔ)充、降低抽水設(shè)備安裝高度含水層中地下水流失隔斷管井出水量減少原因及處理措施

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—增加管井出水量的措施：

真空井法將管井的全部或部分封閉，抽水時使管井處于負(fù)壓狀態(tài)，增大水位落差。爆破法將雷管和炸藥裝在專用的爆破器內(nèi)，對孔隙、裂隙、溶洞發(fā)育不全的堅硬裂隙巖含水層進(jìn)行爆破。酸洗法對石灰?guī)r含水層的管井采用注酸的方法增大或貫通裂隙和溶洞。

大口井結(jié)構(gòu)形式

井室井筒進(jìn)水部分井壁進(jìn)水孔進(jìn)水透水井壁井底反濾層進(jìn)水取水工程大口井構(gòu)造簡單、施工方便、容積大能起水量調(diào)節(jié)作用；深度較淺，對水位變化適應(yīng)性差。用于開采淺層地下水，口徑5～8m，井深≤15m。完整井只有井壁進(jìn)水，適用于顆粒粗、厚度薄(5～8m)、埋深淺的含水層。含水層厚度較大(＞10m)時，應(yīng)做成不完整大口井。

大口井

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—

井筒通常用鋼筋混凝土澆注或用磚、塊石砌筑而成，用以加固井壁和隔離不良水質(zhì)的含水層，鋼筋混凝土井筒最下端應(yīng)設(shè)置刃腳，用以切削土層，刃腳外緣應(yīng)凸出井筒5～10cm。刃腳高度不小于1.2m。

井口應(yīng)高出地表0.5m以上，并在井口周邊修建寬度為1.5m的排水坡，以避免地表污水從井口或沿井壁侵入，污染地下水，如覆蓋層系透水層，排水坡下面還應(yīng)填以厚度不小于1.5m的夯實粘土層。井口以上部分可與泵站合建，工藝布置要求與一般泵站相同；也可與泵站分建，只設(shè)井蓋，井蓋上部設(shè)有人孔和通風(fēng)管。

管井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—

進(jìn)水部分包括井壁進(jìn)水和井底反濾層。井壁進(jìn)水是在井壁上做成水平或傾斜的直徑為100～200mm的圓形進(jìn)水孔，或100mm×150mm～200mm×250mm的方形進(jìn)水孔，孔隙率為15％左右，孔內(nèi)裝填一定級配的濾料層，孔的兩側(cè)設(shè)置鋼絲網(wǎng)，以防濾料漏失。進(jìn)水孔可為平孔或斜孔

井壁進(jìn)水也可利用無砂混凝土制成的透水井壁。無砂混凝土大口井制作方便，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，但在粉細(xì)砂層和含鐵地下水中易堵塞。

大口井施工

取水工程—地表取水構(gòu)筑物—大開槽施工將基槽直接開挖到設(shè)計井深，并進(jìn)行排水，在基槽中砌筑或澆注透水井壁和井筒以及鋪設(shè)反濾層。優(yōu)點：施工方便，便于鋪設(shè)反濾層，可以直接采用當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?。缺點：開挖土方量大、施工排水費(fèi)用較高，只適用于口徑小(D＜4m)、深度淺(H＜9m)或地質(zhì)條件不宜采用沉井施工的大口井。沉井施工優(yōu)點：土方量少，施工場地小，施工安全，排水費(fèi)用低，對含水層擾動程度輕，可避免流砂現(xiàn)象發(fā)生，對周圍建筑物影響小。缺點：技術(shù)要求高，在下沉過程中可能會出現(xiàn)井筒歪斜、下沉困難或到位后難以控制下沉趨勢等問題。

復(fù)合井

復(fù)合井是非完整式大口井和井底下設(shè)管井過濾器組成。它是一個由大口井和管井組成的分層或分段取水系統(tǒng)復(fù)合井適用于地下水較高、厚度較大的含水層，能充分利用含水目的厚度．增加井的出水量。取水工程

輻射井

輻射井是由大口徑的集水并與若干沿井壁向外呈輻射狀鋪設(shè)的集水管(輻射管)組合而成。由于擴(kuò)大了進(jìn)水面積，其單井出水量的各類地下水取水構(gòu)