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一種灌渠灌井結(jié)合的地下越流補給回灌系統(tǒng)

閱讀:692發(fā)布:2020-05-15

專利匯可以提供一種灌渠灌井結(jié)合的地下越流補給回灌系統(tǒng)專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種灌渠灌井結(jié)合的地下 水 越流補給回灌系統(tǒng),其特征在于:在弱透水層(4)設(shè)置潛水含水層回灌井(21),潛水含水層回灌井(21)在潛水含水層(3)安裝第一濾水管(10),第一濾水管(10)上部至地面(1)設(shè)置不透水的第一井壁管(9),在潛水含水層回灌井(21)附近建設(shè)灌渠(32),灌渠(32)通過輸水廊道(17)進入潛水含水層回灌井(21),針對潛水和承壓水分別建立相應(yīng)的潛水監(jiān) 測井 (22)和承壓水監(jiān)測井(23)。本發(fā)明不僅實現(xiàn)地表水與 地下水 之間的互相補給,還利用弱透水層實現(xiàn)地下含水層的跨層越流補給,節(jié)約了回灌成本。并利用灌渠對雨洪水等地表水資源的收集作用和過濾作用,保證了回灌水質(zhì)。,下面是一種灌渠灌井結(jié)合的地下越流補給回灌系統(tǒng)專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種灌渠灌井結(jié)合的地下越流補給回灌系統(tǒng),該系統(tǒng)適用于弱透水層存在的地層條件,根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進行布設(shè),根據(jù)回灌區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件,地下水劃分為:潛水、半承壓水及承壓水,其中潛水含水層和半承壓水含水層間存在一定的水聯(lián)系,根據(jù)鉆孔取芯得到的地層信息分別確定耕作層(2)、潛水含水層(3)、弱透水層(4)、半承壓含水層(5)各層的巖性及厚度,潛水含水層(3)疏干,地下水位(7)位于半承壓水含水層(5)的頂板(20)以下,其特征在于:在弱透水層(4)存在的回灌區(qū)設(shè)置潛水含水層回灌井(21),潛水含水層回灌井(21)包括有第一井壁管(9)、第一濾水管(10)、第一粘土球(11)及第一濾料(12),潛水含水層回灌井(21)在潛水含水層()3相應(yīng)的直接回灌含水層位置安裝第一濾水管(10),回灌水源(8)能直接進入潛水含水層(3),第一濾水管(10)與潛水含水層回灌井(21)的井壁間設(shè)有第一濾料(12);第一濾水管(10)上部至地面(1)設(shè)置不透水的第一井壁管(9),第一井壁管(9)與潛水含水層回灌井(21)的井壁間設(shè)有第一粘土球(11),由于回灌井與含水層的直接聯(lián)系,水質(zhì)滿足回灌要求的回灌水源(8)首先通過回灌井的第一濾水管(10),第一濾水管(10)與潛水含水層(3)間填充第一濾料(12)具有較大的滲透能力,后到達直接回灌含水層即潛水含水層(3);利用灌渠具有收集雨洪資源、河道來水的作用,在潛水含水層回灌井(21)附近建設(shè)灌渠(32),灌渠(32)利用混凝土擋板(13)建成,灌渠(32)設(shè)有粗濾料層(14)、細濾料層(15)和過濾尼龍布(16),地表回灌水源(8)分別經(jīng)過灌渠(32)上層的粗濾料層(14)和細濾料層(15)的前期過濾作用后,經(jīng)過過濾尼龍布(16)進一步凈化后通過輸水廊道(17)進入潛水含水層回灌井(21),針對潛水和承壓水分別建立相應(yīng)的潛水監(jiān)測井(22)和承壓水監(jiān)測井(23),井徑均為125mm,其中潛水監(jiān)測井(22)在潛水含水層(3)處設(shè)第二濾水管(24),第二濾水管(24)與潛水含水層(3)間填充第二濾料(25),第二濾水管(24)上部至地面設(shè)置不透水的第二井壁管(26),第二井壁管(26)與潛水監(jiān)測井(22)的井壁間設(shè)有第二粘土球(27);承壓水監(jiān)測井(23)在弱透水層(4)下的承壓含水層(5)設(shè)第三濾水管(28),第三濾水管(28)與潛水含水層(3)間填充第三濾料(29),第三濾水管(28)上部至地面設(shè)置不透水的第三井壁管(30),第三井壁管(30)與承壓水監(jiān)測井(23)的井壁間設(shè)有第三粘土球(31)。
2.按照權(quán)利要求1所述的灌渠灌井結(jié)合的地下水越流補給回灌系統(tǒng),其特征在于:其中第一濾水管(10)的長度比直接回灌含水層的潛水含水層(3)厚度大,有效提高回灌能力。
3.按照權(quán)利要求1所述的灌渠灌井結(jié)合的地下水越流補給回灌系統(tǒng),其特征在于:所述潛水含水層回灌井(21)的井徑在160-180mm之間,第一濾水管(10)和(第四系)第一井壁管(9)的管徑在110-125mm之間。

說明書全文

一種灌渠灌井結(jié)合的地下越流補給回灌系統(tǒng)

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及水文地質(zhì)、地下水科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種潛水含水層地下水越流補給回灌方案,主要是一種灌渠灌井結(jié)合的間接回灌下部承壓含水層的越流補給系統(tǒng)。

背景技術(shù)

[0002] 隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,近年來地下水開采量持續(xù)增加,造成地下水位持續(xù)下降,在不同含水層位形成地下水漏斗區(qū),導(dǎo)致了地面沉降、地面塌陷和咸水入侵等一系列環(huán)境地質(zhì)問題。其中過度抽取地下水引起含水層土體骨架釋水壓縮是引發(fā)地面沉降的主要原因,通過向地下水含水層回灌,使得含水層土體骨架充水后回彈,達到控制地面沉降的目的,并因此提出了地下水人工回灌技術(shù)。
[0003] 地下水人工回灌技術(shù)是通過采用人工措施將地表水或其他水源的水注入地下以補充地下水,其目的是補充地下水水量,是緩解或防治地面沉降及地下水咸水入侵等環(huán)境地質(zhì)問題的有效手段。目前國內(nèi)外大量使用的直接回灌方法主要是地面入滲法和管井注入法,地面入滲法是利用天然洼地、河床、溝道等地面集水工程設(shè)施,借助地表水和地下水之間的天然水頭差,使之自然滲漏補給含水層,該方法可充分利用自然條件,以較少的投資獲得較大的入滲量,但該方法難以滿足回灌水源到達深部含水層;管井注入法是通過鉆井、豎井等設(shè)施,將水源直接注入地下目標(biāo)含水層中的一種人工回灌方法,該方法占地少,不易受地面氣候變化等因素影響。合理而有效的回灌方案應(yīng)能保證入滲補給快,補給的水量在大面積上分布均勻,工程投資及經(jīng)營管理費用小,方法簡單易行。雖然地下水人工回灌已廣泛應(yīng)用,合理的回灌方案及降低回灌成本等仍是地下水人工回灌領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 目前傳統(tǒng)的地下水人工回灌補給主要集中在深層承壓含水層,即通過針對相應(yīng)回灌層位的回灌井的方式對深部含水層進行補給,但這種深部含水層地下水人工回灌方式存在施工時間長、資金投入大等問題,若對所有層位進行回灌則導(dǎo)致成本較高。越流補給是地下水的補給來源之一,天然含水層的水頭差是越流補給的必要條件,因此可對某一上部含水層進行回灌抬升水位,通過弱透水層越流作用對下部含水層進行補給,實現(xiàn)含水層間的隔層回灌。
[0005] 綜合考慮以上問題,本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)含水層隔層回灌的灌渠灌井相結(jié)合的地下水越流補給系統(tǒng),并對本系統(tǒng)進行詳細的說明。該系統(tǒng)利用弱透水層的透水優(yōu)勢,利用兩個含水層間弱透水層的連通性,將回灌水源通過灌渠或淺層回灌井回灌至上部潛水含水層,使得潛水地下水水位升高,使回灌水源通過弱透水層后進入下部承壓含水層,進而實現(xiàn)對深層承壓水的越流回灌補給。由于回灌水源的多樣性,本發(fā)明提出灌渠灌井相結(jié)合的回灌模式,符合回灌水質(zhì)要求的外調(diào)水源可通過灌井直接回灌至潛水含水層;灌渠可有效收集雨洪資源、河道來水等地表水資源,灌渠底部過濾層可有效提高回灌水水質(zhì),過濾后的地表水源通過連接灌井灌渠的輸水廊道進入回灌井后至潛水含水層。灌渠灌井相結(jié)合的方法即可有效提高回灌量,又能保障水質(zhì)安全。本次提出的含水層越流補給系統(tǒng)應(yīng)用方便,節(jié)約成本,可根據(jù)不同的水文地質(zhì)特點選擇使用。
[0006] 本發(fā)明是一種灌渠灌井結(jié)合的地下水越流補給回灌系統(tǒng),根據(jù)巖性和地下水賦存條件,地下水含水層可劃分為第四系的潛水含水層、弱透水層和承壓含水層,由于潛水含水層和承壓含水層之間有一定水聯(lián)系導(dǎo)致豎向越流補給能力較強。所述越流補給系統(tǒng)是設(shè)置灌渠、回灌井及監(jiān)測井,回灌井揭穿弱透水層頂板,濾水管與潛水含水層相對應(yīng)設(shè)置,濾水管應(yīng)略大于潛水含水層厚度,可以提高回灌效率;通過廊道設(shè)置一與灌井連通的灌渠,灌渠主要包括上部的濾料層和下部的土工布過濾層。
[0007] 本發(fā)明的具體實施方案是:一種灌渠灌井結(jié)合的地下水越流補給回灌系統(tǒng),該系統(tǒng)適用于弱透水層存在的地層條件,根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進行布設(shè),根據(jù)回灌區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件,地下水劃分為:潛水、半承壓水及承壓水,其中潛水含水層和半承壓水含水層間存在一定的水力聯(lián)系,根據(jù)鉆孔取芯得到的地層信息分別確定耕作層、潛水含水層、弱透水層、半承壓含水層各層的巖性及厚度,潛水含水層疏干,地下水位位于半承壓水含水層的頂板以下,其特征在于:在弱透水層存在的回灌區(qū)設(shè)置潛水含水層回灌井,潛水含水層回灌井包括有第一井壁管、第一濾水管、第一粘土球及第一濾料,潛水含水層回灌井在潛水含水層相應(yīng)的直接回灌含水層位置安裝第一濾水管,回灌水源能直接進入潛水含水層,其中第一濾水管的長度比直接回灌含水層的潛水含水層厚度大,有效提高回灌能力,第一濾水管與潛水含水層回灌井的井壁間設(shè)有第一濾料;第一濾水管上部至地面設(shè)置不透水的第一井壁管,第一井壁管與潛水含水層回灌井的井壁間設(shè)有第一粘土球;所述潛水含水層回灌井的井徑在160-180mm之間,第一濾水管和第一井壁管的管徑在110-125mm之間;由于回灌井與含水層的直接聯(lián)系,水質(zhì)滿足回灌要求的回灌水源首先通過回灌井的第一濾水管,第一濾水管與潛水含水層間填充第一濾料具有較大的滲透能力,后到達直接回灌含水層即潛水含水層;利用灌渠具有收集雨洪資源、河道來水等作用,在潛水含水層回灌井附近建設(shè)灌渠,灌渠利用混凝土擋板建成,灌渠設(shè)有粗濾料層、細濾料層和過濾尼龍布,地表回灌水源分別經(jīng)過灌渠上層的粗濾料層和細濾料層的前期過濾作用后,經(jīng)過過濾尼龍布進一步凈化后通過輸水廊道進入潛水含水層回灌井?;毓嗨吹竭_潛水含水層后,回灌后地下水位大幅度抬升并形成充水漏斗產(chǎn)生水頭差,弱透水層具有一定的滲透能力,潛水含水層內(nèi)地下水受到水壓力作用通過弱透水層進入下部承壓含水層,潛水含水層回灌井是直接回灌含水層與回灌水源進行水體交換的連接。
[0008] 針對潛水和承壓水分別建立相應(yīng)的潛水監(jiān)測井和承壓水監(jiān)測井,井徑均為125mm,其中潛水監(jiān)測井在潛水含水層處設(shè)第二濾水管,第二濾水管與潛水含水層間填充第二濾料,第二濾水管上部至地面設(shè)置不透水的第二井壁管,第二井壁管與潛水監(jiān)測井的井壁間設(shè)有第二粘土球;承壓水監(jiān)測井在弱透水層下的承壓含水層設(shè)第三濾水管,第三濾水管與潛水含水層間填充第三濾料,第三濾水管上部至地面設(shè)置不透水的第三井壁管,第三井壁管與承壓水監(jiān)測井的井壁間設(shè)有第三粘土球。
[0009] 這種基于地下水回灌潛水含水層越流補給系統(tǒng)的特征主要在于地層條件和回灌裝置,根據(jù)回灌區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)特點,回灌水源通過潛水含水層和承壓含水層間的弱透水層連接;這種基于地下水回灌的多層含水層越流補給方案其技術(shù)核心就是解決利用淺層灌渠灌井對深層含水層進行越流補給問題,回灌水源通過灌渠灌井與潛水含水層連接,回灌水源進入潛水含水層后通過弱透水層進入下部承壓含水層??傮w而言,該種基于地下水回灌的潛水含水層越流補給方案主要包括回灌補給,地下越流補給部分。
[0010] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、該回灌系統(tǒng)不僅實現(xiàn)地表水與地下水之間的互相補給,還利用弱透水層實現(xiàn)地下含水層的跨層越流補給。
[0011] 2、該回灌系統(tǒng)通過人工補給地下水使?jié)撍畬铀谎杆倩厣?,水頭差的增加使得回灌水源易于通過弱透水層向下補給承壓含水層。
[0012] 3、該回灌系統(tǒng)對潛水含水層的補給過程中地下水形成充水漏斗,與通過回灌井深層回灌相比,有效增加了補給面積。
[0013] 4、該回灌系統(tǒng)采用灌渠灌井結(jié)合的回灌方式,利用灌渠對雨洪水等地表水資源的收集作用和過濾作用,有效增加了回灌量和保證了回灌水質(zhì)。
[0014] 5、通過跨層越流補給,回灌水源經(jīng)過弱透水層后進入承壓含水層,弱透水層具有一定的過濾效果,更高程度上保證了回灌水質(zhì)安全問題。
[0015] 6、該回灌系統(tǒng)中回灌井不用揭穿目標(biāo)回灌層,通過對淺層含水層的回灌實現(xiàn)對深層承壓含水層的補給,大大地節(jié)約了回灌成本。附圖說明
[0016] 圖1是含水層結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中,1、地面,2、耕作層,3、潛水含水層,4、弱透水層,5、半承壓含水層,6、不透水層頂板,7、原始地下水位,8、回灌水源,9、第一井壁管,10、第一濾水管(帶60目濾網(wǎng)),11、第一粘土球,12、第一濾料(粒徑0.4-0.6cm),13、混凝土擋板,14、粗濾料層(粒徑2-3cm),15、細濾料層(粒徑1-2cm),16、過濾尼龍布,17、輸水廊道,18、回灌后地下水位,19、水流方向,20、頂板,21、潛水含水層回灌井,22、潛水監(jiān)測井,23、承壓水監(jiān)測井,24、第二濾水管,25、第二濾料,26、第二井壁管,27、第二粘土球,28、第三濾水管,29、第三濾料,30、第三井壁管,
31、第三粘土球。

具體實施方式

[0018] 本發(fā)明公開一種基于地下水回灌的多層含水層越流補給方案,下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步詳細說明。
[0019] 參照附圖,一種灌渠灌井結(jié)合的地下水越流補給回灌系統(tǒng),該系統(tǒng)適用于弱透水層存在的地層條件,根據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件進行布設(shè),根據(jù)回灌區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件,地下水劃分為:潛水、半承壓水及承壓水,其中潛水含水層和半承壓水含水層間存在一定的水力聯(lián)系,根據(jù)鉆孔取芯得到的地層信息分別確定耕作層2、潛水含水層3、弱透水層4、半承壓含水層5各層的巖性及厚度,潛水含水層3疏干,地下水位7位于半承壓水含水層5的頂板20以下,其特征在于:在弱透水層4存在的回灌區(qū)設(shè)置潛水含水層回灌井21,潛水含水層回灌井21包括有第一井壁管9、第一濾水管10、第一粘土球11及第一濾料12,潛水含水層回灌井21在潛水含水層3相應(yīng)的直接回灌含水層位置安裝第一濾水管10,回灌水源8能直接進入潛水含水層3,其中第一濾水管10的長度比直接回灌含水層的潛水含水層3厚度大,有效提高回灌能力,第一濾水管10與潛水含水層回灌井21的井壁間設(shè)有第一濾料12;第一濾水管10上部至地面1設(shè)置不透水的第一井壁管9,第一井壁管9與潛水含水層回灌井21的井壁間設(shè)有第一粘土球11;所述潛水含水層回灌井21的井徑在160-180mm之間,第一濾水管10和第一井壁管9的管徑在110-125mm之間;由于回灌井與含水層的直接聯(lián)系,水質(zhì)滿足回灌要求的回灌水源8首先通過回灌井的第一濾水管10,第一濾水管10與潛水含水層3間填充第一濾料12具有較大的滲透能力,后到達直接回灌含水層即潛水含水層3;利用灌渠具有收集雨洪資源、河道來水等作用,在潛水含水層回灌井21附近建設(shè)灌渠32,灌渠32利用混凝土擋板13建成,灌渠32設(shè)有粗濾料層14、細濾料層15和過濾尼龍布16,地表回灌水源8分別經(jīng)過灌渠32上層的粗濾料層14和細濾料層15的前期過濾作用后,經(jīng)過過濾尼龍布16進一步凈化后通過輸水廊道17進入潛水含水層回灌井21?;毓嗨?到達潛水含水層3后,回灌后地下水位18大幅度抬升并形成充水漏斗產(chǎn)生水頭差,弱透水層4具有一定的滲透能力,潛水含水層3內(nèi)地下水受到水壓力作用通過弱透水層4進入下部承壓含水層5,潛水含水層回灌井21是直接回灌含水層與回灌水源8進行水體交換的連接。
[0020] 針對潛水和承壓水分別建立相應(yīng)的潛水監(jiān)測井22和承壓水監(jiān)測井23,井徑均為125mm,其中潛水監(jiān)測井22在潛水含水層3處設(shè)第二濾水管24,第二濾水管24與潛水含水層3間填充第二濾料25,第二濾水管24上部至地面設(shè)置不透水的第二井壁管26,第二井壁管26與潛水監(jiān)測井22的井壁間設(shè)有第二粘土球27;承壓水監(jiān)測井23在弱透水層4下的承壓含水層5設(shè)第三濾水管28,第三濾水管28與潛水含水層3間填充第三濾料29,第三濾水管28上部至地面設(shè)置不透水的第三井壁管30,第三井壁管30與承壓水監(jiān)測井23的井壁間設(shè)有第三粘土球31。
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