大口井

第7章大口井7.1大口井的形式与构造7.2大口井的施工7.3大口井的水力计算7.4大口井的设计要点7.1大口井的形式与构造大口井：是一种垂直取水构筑物，由井径较大而得名，广泛应用于开采浅层地下水。直径：一般为3~8m，最大不超过10m。农村或小型给水系统多用直径＜5m的大口井，直径8m的多用于城市或工业企业。开采深度：多限于开采埋深＜12m，厚度不大于5~20m的含水层。优点：构造简单，取材容易，使用年限长，容积大兼起调节水量作用；缺点：大口井深度浅，对水位变化适应性差，必须密切注意地下水位变化的趋势。应用：在中小城镇、铁路、农村供水采用较多。形式：大口井也有完整式与非完整式之分。完整式：贯穿整个含水层，仅以井壁进水适用范围：颗粒粗、厚度5~8m、埋深浅的含水层。缺点：井壁进水孔易堵塞，影响进水效果，采用较少。非完整式：未贯穿整个含水层，井壁、井底均可进水。优点：进水范围大，集水效果好。适用范围：含水层厚度10m。大口井的构造：由井筒、井口、进水部分组成。1、井筒：材质：钢筋混凝土、砖、石等；作用：用以加固井壁及隔离水质不良含水层。外形优点：外形为圆筒形，易于保证垂直下沉，受力条件好，节省材料，对周围地层扰动少，利于进水。2、井口：大口井露出地表部分。井口高出地表0.5m以上，防止地表污水入侵，并在井口周边修建宽度1.5m的排水坡，坡下用厚度1.5m的粘土夯实。井口以上可以与泵站合建，工艺布置要求与一般泵站相同；也可分建，只设井盖，井盖上设人孔和通风管。在低洼地区大口井，应用密封井盖，通风管应高于设计洪水位。3、进水部分包括井壁进水孔和井底反滤层。1）井壁进水孔：有水平孔和斜孔两种。斜孔形式：多为圆形，倾斜度450，孔径100~200mm,孔外侧设格网。斜孔优点：滤料稳定，易于装填、更换，是一种较好的进水孔形式。但是，水平孔施工较容易，采用较多。水平孔尺寸：100~200mm直径的圆孔或100x150~200x250mm矩形孔，交错排列于井壁，孔隙率在15%左右。为保持含水层的渗透稳定性，孔内装填一定级配的滤料，孔两侧设置不锈钢丝网，防止滤料漏失。滤料分两层填充，每层为半井壁厚度。两层滤料粒径比一般为2~4，外细里粗。与含水层相邻一层滤料粒径计算方法：D=(7~8)diD——与含水层相邻一层滤料粒径；di——含水层计算粒径；细、粉砂：di=d40；中砂，di=d30；粗砂，di=d20；d40、d30、d20分别表示含水层颗粒中粒径小于d40、d30、d20的重量占总重量的40%、30%、20%。2）透水井壁透水井壁由无砂混凝土制成。有以50x50x20cm无砂混凝土砌块构成；也有以无砂混凝土整体浇制的井壁。优点：制作方便，结构简单，造价低。缺点：在细粉砂地层和含铁地下水中易堵塞。3）井底反滤层：除大颗粒岩层及裂隙含水层外，都应铺设反滤层。反滤层一般为3~4层，成锅底状，滤料自下而上逐渐变粗，每层后为200~300mm。含水层为细砂、粉砂时，层数和厚度应适当增加，刃脚处易涌沙，应加厚30~30%。井底反滤层滤料级配与进水孔相同。为3~4层，呈锅底状，滤料自下而上逐渐变粗，每层厚为200~300mm。含水层为细砂、粉砂时，层数和厚度应适当增加，刃脚处易涌沙，应加厚30%。3）井底反滤层：井壁进水孔易堵塞，大多数大口井主要依靠井底进水。要求：1、除大颗粒岩层及裂隙含水层外，都应铺设反滤层。2、井底反滤层滤料级配与进水孔相同。3、大口井能否达到应有出水量，井底反滤层质量是关键，反滤层铺设厚度不均匀、滤料不合规格都有可能导致堵塞和翻砂，使出水量下降。7.3大口井的水力计算1、大口井出水量计算（理论公式）经验公式：与管井计算相似。2、大口井渗透稳定性的校核目的：保持滤料层和含水层的渗透稳定，防止涌沙现象，在确定大口井尺寸、井水部分构造和完成出水量计算之后，应校核大口井的进水流速。井壁和井底进水流速都应小于允许流速。1）井壁水平进水孔允许流速：K---含水层渗透系数。3fv=65k2）斜孔和井底反滤层允许流速：α---安全系数，斜孔为0.5，反滤层为1；β---进水流向与垂线之夹角ψ有关的经验系数，井底进水β=1；K---滤料层的渗透系数；p---滤料层的孔隙率；ρs--滤料的密度，砂和砾石为2.65g/cm3ρ---水的密度。sρ=αβK(1-p)(-1)ρfvβ---进水流向与垂线之夹角ψ有关的经验系数;系数β值滤料层渗透系数ψ00100200300400450600β10.970.870.790.630.530.38滤料粒径d(mm)0.5~1.01~22~33~55~7K(m/s)0.0020.0080.020.030.397.4大口井设计要点1)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。2)适当增加井径可增加水井出水量，在出水量不变条件下，可减小水位降落值，降低取水的电耗；还能降低进水流速，延长大口井的使用期。3)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，抽水试验也应在枯水期进行。4)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。第8章复合井与辐射井8.1复合井的形式与构造8.2复合井的出水量计算8.3辐射井的形式与分类8.4辐射管出水量计算8.5辐射井的施工在工程实践中，为了充分利用含水层，增加井的出水量，常采用多种类型取水构筑物的组合：复合井、辐射井。它们是一种分段、分层取水系统，常用大口井与管井、大口井与辐射状集水管组合而成。8.1复合井的形式与构造是大口井与管井的组合。由非完整式大口井与一根或数根管井过滤器组成，为分层或分段取水系统。适用：1）地下水位较高，厚度较大含水层。2）广泛作为城镇水源、铁路沿线给水站及农业用井。3）改造已建大口井，在井中打入管井过滤器，以增加井出水量和改良水质。优点：1）比大口井更能充分利用厚度较大的含水层，增加出水量。m/r=3~6,采用复合井水量增加较为显著m---含水层厚度；r---大口井半径。2）大口井井筒空间可做“调节水池”，适应间歇供水。3）在凿井技术差地区，可减少管井的开凿深度。4）是大口井的一种挖潜措施。复合井的适用条件：1）采用复合井的适宜条件是：6~3rmm—含水层厚度；r—大口井半径是否考虑在大口井底设过滤器应视m与r比值而定，不能孤立的看含水层厚度。2）若采用非完整过滤器，为宜。3）过滤器不应超过3根,直径一般以200~300。6rm8.0~75.0ml8.2复合井出水量的计算：Q=ε(Qa+Qt)Q----复合井出水量；Qa、Qt----同一情况下大口井、管井单独工作时出水量；ε---互相影响系数。8.3辐射井的形式与分类：由集水井与若干辐射状铺设的集水管组合而成。辐射井的分类：1）按集水井本身取水与否，分为两种形式：一是集水井底与辐射管同时进水，适用于厚度较大含水层（5~10m）,井底与辐射管互相干扰影响较大；二是井底封闭，仅由辐射管集水，适用于较薄含水层（≤5m），井底封闭，对辐射管施工和维修较为方便。2）按辐射管铺设方式，可分为：单层辐射管的辐射井，多层辐射管的辐射井。3）按补给情况，可分为：集取地下水的辐射井，集取河流或其它地表水体渗透水的辐射井集取岸边地下水和河床地下水的辐射井。优点：1）适用性强，不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层以及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深大的含水层，可用辐射井开采。2）是一种高效能地下水取水构筑物。进水面积大，单井产水量居各类地下水取水构筑物之首，可达10万m3/d。3）管理集中，占地省，便于卫生防护辐射井构造：集水井和辐射管。1）集水井：作用：用于汇水、安放抽水设备、作为辐射管施工场所，不封底集水井还有取水作用。我国多采用不封底集水井，但对辐射管施工及维护不方便。直径不小于3m，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,井深可达30m。2）辐射管：一般采用厚壁钢管（6~9mm），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15～20％,靠近井壁2~3m辐射管上不穿孔。可多层布置，层间距1～3m，每层4～8根，最下层距含水层底板不小于1m，高于集水井井底1.5m，以利于集水和顶管施工，直径一般为75～150mm，长度小于30m。辐射管应有一定坡度坡向集水井，便于集水和排砂。对于井底封闭的辐射井，辐射管在井内出口处应设闸阀，便于施工、维修和控制水量。8.4辐射管出水量计算：1）承压含水层：S0---集水井外壁水位降落值；ra---等效大口井半径；l---辐射管长度；n---辐射管根数。02.73=lgaKmsQRrlnar=0.25l2)无压含水层：Q=q.n.αα---辐射管间干扰系数，q---单管出水量，hrh0,h0---井外壁动水位至含水层底板高；hr---辐射管中心至含水层底板高。0.68641.609α=n2201.36k(H-h)q=Rlg0.75l2201.36k(H-h)q=Rlg0.25l第9章水平集水管与渗渠9.1渗渠的形式9.2渗渠布置方式9.3渗渠构造9.4渗渠的水力计算第10章地下水的人工回灌水平集水管与渗渠统称为水平式取水构筑物。在我国，习惯不加区别的把水平集水管也称之为渗渠。9.1渗渠的形式渗渠：水平铺设在含水层中的集水管（渠）。是一种水平取水构筑物。按补给水源分类：1）集取地表渗透水：埋设于河床下，产水量大，但受河水水质影响大，易堵塞，检修麻烦，使用年限短。2）集取浅层地下水：埋设于河岸边滩地下，水质好，水量稳定，使用年限长，采用较多。渗渠埋深：4~7m,很少超过10m开采深度：开采埋深＜2m，厚度＜6m的含水层。。9.2渗渠布置方式1、平行于河流布置2、垂直于河流布置3、平行和垂直组合布置1、平行于河流布置设于河岸漫滩下，集取河床潜流水和岸边地下水。施工维修方便。2、垂直于河流布置当岸边地下水补给差，河流枯水期流量小时，集取河流渗透水。缺点：施工、检修较困难，出水量、水质受河流水位、水质影响，变化大，易淤积。3、平行和垂直组合布置集取河流渗透水和岸边地下水，产水量稳定。集取地下水的渗渠，尽量垂直于地下水流向。9.3渗渠构造由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。1、集水管：1）材质：穿孔钢筋混凝土管；水量小时可采用混凝土管、陶土管、铸铁管、混凝土暗渠。2）管径：400、500、600、800、1000mm；3）孔径：圆孔（直径20~30mm）、条孔（宽20mm，长60~100mm），孔眼内大外小，交错排列于管渠上1/2~2/3部分，孔隙率8~15%。4）人工反滤层：设于集水管外，层数、粒径级配、厚度设置参考大口井井底反滤层。5）渗流允许流速：参考管井计算公式2、检查井1）作用：检修、清通2）位置：集水管端部、转角、变径、每50~100m处。9.4渗渠的水力计算1、出水量计算1）无压含水层完整式L---渗渠长度h0---渗渠内水位距含水层底板高度220(-)=RKLHhQ2）无压非完整式t---渗渠水深r0---渗渠半径22000400(-)+0.52h-t=RhKLHhtrQh3）平行于河流同时集取岸边地下水和河床潜流水的完整式H1---河水位距底板的高低H2---岸边地下水距底板的高度22221020KL=(-)+(-)2l2KLQHhHhR4）铺设于河床下α---淤塞系数，河水浊度低，取0.8；浊度高，取0.3HY---河水位距渠顶距离H0---渗渠的剩余水头，渗渠内为只有水面时，取0，一般取0.5~1m0YH-=αLKHQA非完整：T---含水层厚度h---床面至渠底高度d---渗渠直径π4-πd=0.37lg[()()]88ThdAtgctgT完整：πd=0.73lg()8TActg2、水力计算内容：确定管径、管内流速、水深、管底坡度方法：与重力流排水管相同，校核：枯水期水位校核管内最小流速，洪水期校核管径。经验取值：流速：0.5~0.8m/s最小坡度：0.2%充满度：0.5危地马拉地下水坍塌迄今为止最大型的地面塌陷事故。该洞吞下了十几家，并至少活吞了3人。人工补给地下水