63取水工程地下水.pptx

6.3地下水水源地选择地下水水源地选择groundwater 项目项目 地下水地下水 地表水地表水水质水质 水质清澈，变化幅水质清澈，变化幅度不大，相对地表水度不大，相对地表水不易被污染不易被污染 水质具有明显的季节性，河水水质具有明显的季节性，河水浑浊度高，尤其是在汛期，水中浑浊度高，尤其是在汛期，水中含沙量大，色度高，有机物和细含沙量大，色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染菌的含量高且易被污染水温水温 水温稳定水温稳定 水温随季节变化幅度较大水温随季节变化幅度较大矿化矿化度度 矿化度和硬度较大矿化度和硬度较大 矿化度和硬度较地下水小矿化度和硬度较地下水小取水取水及水及水处理处理设施设施 取水构筑物构造简取水构筑物构造简单，处理设施简单，单，处理设施简单，费用低，便于靠近用费用低，便于靠近用户设置及卫生防护，户设置及卫生防护，同时便于维护及运行同时便于维护及运行管理管理 取水构筑物构造复杂，处理设取水构筑物构造复杂，处理设施占地大，费用高，维护管理较施占地大，费用高，维护管理较地下水复杂地下水复杂表表1 1 地下水特点地下水特点取水构筑物位置选择基本要求取水构筑物位置选择基本要求(1)(1)取水地点应与城市或企业取水地点应与城市或企业总体规划相适应总体规划相适应；(2)(2)应位于应位于出水丰富、水质良好出水丰富、水质良好的地段；的地段；(3)(3)应尽可能应尽可能靠近主要用水地区靠近主要用水地区；(4)(4)应有应有良好的卫生防护措施良好的卫生防护措施，免遭污染。在易，免遭污染。在易污染地区，城市生活饮用水的取水地点应尽可污染地区，城市生活饮用水的取水地点应尽可能设在居民区或工业区的能设在居民区或工业区的上游上游；(5)(5)应考虑应考虑施工、运转、维护管理施工、运转、维护管理方便，方便，不占农不占农田，或少占农田田，或少占农田；(6)(6)应注意地下水的应注意地下水的综合开发利用综合开发利用。问题：关于地下水取水构筑物的说法，不正确问题：关于地下水取水构筑物的说法，不正确的是的是()。A A地地下下水水取取水水构构筑筑物物应应位位于于水水质质良良好好、不不易易受污染的富水地段受污染的富水地段B B地下水取水构筑物应靠近主要的用水地区地下水取水构筑物应靠近主要的用水地区C C地地下下水水取取水水构构筑筑物物的的位位置置应应便便于于施施工工、运运行和维护管理行和维护管理D D地下水取水构筑物型式的选择，应根据用地下水取水构筑物型式的选择，应根据用户需水量的大小并通过技术经济比较确定户需水量的大小并通过技术经济比较确定 答：答：D D(1)(1)水源地的水文地质条件：富水性与补给水源地的水文地质条件：富水性与补给条件条件6.3.1 6.3.1 集中式供水水源地的选择集中式供水水源地的选择(2)(2)水源地的地质环境：远离污染源，选在水源地的地质环境：远离污染源，选在不易引发地面沉降、塌陷、地裂等有害地不易引发地面沉降、塌陷、地裂等有害地质作用的地段。质作用的地段。(3)(3)水源地的经济、安全性和扩建前景水源地的经济、安全性和扩建前景(1)(1)强岩溶发育带的分布位置强岩溶发育带的分布位置6.3.2 6.3.2 小型分散式水源地的选择小型分散式水源地的选择(2)(2)补给条件补给条件6.4 6.4 地下水取水构筑物的类型地下水取水构筑物的类型 由于地下水类型、埋藏深度、含水层性质由于地下水类型、埋藏深度、含水层性质等各不相同，地下水的取水构筑物型式也各不等各不相同，地下水的取水构筑物型式也各不相同。地下水取水构筑物的型式有相同。地下水取水构筑物的型式有管井、大口管井、大口井、渗渠、辐射井、复合井井、渗渠、辐射井、复合井等。等。其中其中最基本的最基本的型式为管井、大口井和渗渠型式为管井、大口井和渗渠。辐射井与复合井辐射井与复合井则是前三者型式的不同组合。则是前三者型式的不同组合。垂直取水构筑物垂直取水构筑物是指构筑物的设置方向与是指构筑物的设置方向与地表相垂直，如管井、大口井等。地表相垂直，如管井、大口井等。水平取水构筑物水平取水构筑物是指构筑物的设置方向与是指构筑物的设置方向与地表大体相平行，如渗水管及渗渠等。地表大体相平行，如渗水管及渗渠等。(1)管井管井（deepwell,drilledwell）井管从地面打到含水层，抽取地下水的井管从地面打到含水层，抽取地下水的井。井。管井是井壁和含水层中进水部分均为管管井是井壁和含水层中进水部分均为管状结构的取水构筑物。状结构的取水构筑物。管井一般由井室、井管井一般由井室、井壁管、过滤器和沉淀管组成。管井可分为壁管、过滤器和沉淀管组成。管井可分为完完整井整井和和非完整井非完整井。6.4 6.4 地下水取水构筑物的类型地下水取水构筑物的类型(1)(1)潜水完整井：凿井至潜水含水层底板潜水完整井：凿井至潜水含水层底板(隔水层隔水层)，水流从井的四周流入井内，如图水流从井的四周流入井内，如图1(1(a)a)，(b)(b)所示。所示。(2)(2)潜潜水水非非完完整整井井：凿凿井井未未到到含含水水层层底底板板，地地下下水水可可以从井底及井的四周进入井内，以从井底及井的四周进入井内，如图如图1(1(c)c)，(d)(d)所示。所示。图1 潜水井类型(3)(3)承压水完整井：凿穿承压含水层的顶板，并穿透整承压水完整井：凿穿承压含水层的顶板，并穿透整个含水层到隔水底板，水流从四周流入井内，如图个含水层到隔水底板，水流从四周流入井内，如图2(2(a)a)，(b)(b)所示。所示。(4)(4)承压水非完整井：凿穿承压含水层的顶板后仅穿透承压水非完整井：凿穿承压含水层的顶板后仅穿透一部分含水层，地下水可从井的四周及井底进入井内，一部分含水层，地下水可从井的四周及井底进入井内，如图如图2(2(c)c)，(d)(d)所示。所示。图2 承压水井类型(2)大口井大口井（dugwell,openwell）大口井是井径较大（由人工开挖或沉井法施工，大口井是井径较大（由人工开挖或沉井法施工，设置井筒，以截取浅层地下水）、垂直建造的地设置井筒，以截取浅层地下水）、垂直建造的地下水取水构筑物。大口井一般由下水取水构筑物。大口井一般由井筒井筒、有透水孔、有透水孔的的井壁井壁和和井底反滤层井底反滤层组成。大口井也可分为完整组成。大口井也可分为完整型井和非完整型井。型井和非完整型井。6.4 6.4 地下水取水构筑物的类型地下水取水构筑物的类型(3)辐射井辐射井辐射井是由辐射井是由集水井集水井与若干辐射状铺设的水平和与若干辐射状铺设的水平和倾斜的倾斜的集水管集水管(辐射管辐射管)组合而成。按集水井本身组合而成。按集水井本身取水与否，辐射井分为两种型式：一是集水井底取水与否，辐射井分为两种型式：一是集水井底(即井底进水的大口井即井底进水的大口井)与辐射管同时进水；二是与辐射管同时进水；二是井底封闭，仅由辐射管集水。井底封闭，仅由辐射管集水。(4)渗渠渗渠（infiltrationgallery）渗渠是将集水管渗渠是将集水管(渠渠)水平铺设在含水层中的水平铺设在含水层中的取水构筑物。渗渠一般由取水构筑物。渗渠一般由水平集水管水平集水管、集水井集水井、检查井检查井和和泵站泵站组成。渗渠可分为完整式和非完组成。渗渠可分为完整式和非完整式。渗渠集水管外需设人工反滤层。整式。渗渠集水管外需设人工反滤层。6.4 6.4 地下水取水构筑物的类型地下水取水构筑物的类型图3 水平取水构筑物.管井管井适用于适用于含水层厚度大于含水层厚度大于5 5米米，其，其底底板埋藏深度大于板埋藏深度大于1515米米；.大口井大口井适用于适用于含水层厚度在含水层厚度在5 5米左右，米左右，其底板埋藏深度小于其底板埋藏深度小于1515米米；.渗渠渗渠仅适用于仅适用于含水层厚度小于含水层厚度小于5 5米，渠米，渠底埋藏深度小于底埋藏深度小于6 6米米；.泉室泉室适用于适用于有泉水露头，且覆盖层厚有泉水露头，且覆盖层厚度小于度小于5 5米米。地地下下水水取取水水构构筑筑物物的的适适用用条条件件*：问题：关于取水构筑物型式的选择地层条件，问题：关于取水构筑物型式的选择地层条件，不正确的是不正确的是()。A A管管井井适适用用于于含含水水层层厚厚度度大大于于5 5m m，其其底底板板埋藏深度大于埋藏深度大于1515m mB B大大口口井井适适用用于于含含水水层层厚厚度度在在5 5m m左左右右，其其底板埋藏深度小于底板埋藏深度小于1515m mC C渗渗渠渠仅仅适适用用于于含含水水层层厚厚度度小小于于6 6m m，渠渠底底埋藏深度大于埋藏深度大于1515m mD D泉泉室室适适用用于于有有泉泉水水露露头头，且且覆覆盖盖层层厚厚度度小于小于5 5m m答：答：C C 形形 适用范围适用范围 式式 尺寸尺寸 深度深度地地 下下 水水类型类型地地 下下 水水深度深度含含 水水 层层厚度厚度水水 文文 地地质特征质特征出水量出水量表表2 2 地下水取水构筑物的适用范围地下水取水构筑物的适用范围管管井井井井 径径 505010001000mmmm，常常 用用200200600600mmmm 井井深深8 810001000m m，常常 用用 在在300300m m以以内内 潜潜水水、承承压压水水、裂裂隙隙水水、岩溶水岩溶水 200200m m以以 内内，常常 用用 在在7070m m以内以内视视 透透 水水性确定性确定 适适 用用于于 砂砂、砾砾 石石、卵卵 石石 及及含含 水水 粘粘性性 土土、裂裂 隙隙、岩岩 溶溶 含含水层水层一一 般般 500500600600m m3 3 d d，最最大大可可达达 2 2 3 3万万，最最小小小小于于100100m m3 3d d 形形 适用范围适用范围 式式尺寸尺寸深度深度地地下下水水类型类型地地下下水水深度深度含含水水层层厚度厚度水水文文地地质特征质特征出水量出水量大大口口井井井井 径径 2 2 1212m m。常常用用4 48 8m m 井井 深深在在 2020m m以以内内，常常 用用 6 61515m m 潜潜水水、承压水承压水 一一 般般在在 lOmlOm以内以内一一般般为为5 51515m m 砂砂、砾砾石石、卵卵石石，渗渗透透系系数数最最好好在在2020m/dm/d以上以上一一 般般50050010000 10000 m m3 3d d，最最大大可可达达 2 2 3 3万万m m3 3/d/d表表2 2 地下水取水构筑物的适用范围地下水取水构筑物的适用范围 形形 适用范围适用范围 式式 尺寸尺寸 深度深度地地下下水水类型类型地地下下水水深度深度含含水水层层厚度厚度水水文文地地质特征质特征出水量出水量表表2 2 地下水取水构筑物的适用范围地下水取水构筑物的适用范围辐辐射射井井集集水水井井直直 径径 4 46 6m m，辐辐射射管管直直径径5050300300mmmm，常常用用7575150150mmmm集集水水井井井井深深常常用用 3 31212m m 潜水潜水埋埋 深深1212m m以以内内，辐辐射射管管距距含含水水层层应应大大于于1 1m m一一般般大大于于2 2m m细细、中中、粗粗砂砂、砾砾石石，但但不不可可含含漂漂石石，弱弱透透水水层层 一一般般500050005000050000m m3 3 d d，最大最大310000310000m m3 3d d 形形 适用范围适用范围 式式 尺寸尺寸深度深度地地下下水水类型类型地地下下水水深度深度含含水水层层厚度厚度水水文文地地质特征质特征出水量出水量表表 2 2 地下水取水构筑物的适用范地下水取水构筑物的适用范围围渗渗渠渠直直 径径45045015001500mmmm，常常用用60060010001000mmmm埋埋 深深lOmlOm以以内内，常常用用 4 46 6m m 潜水潜水一一般般在在2 2m m以以 内内，最最大大达达8 8m m一一般般在在2 2m m以上以上中中、粗粗砂、砾砂、砾石石、卵卵石石一一 般般 5 5 2020m m3 3(d(dm)m)，最大最大5050100 100 m m3 3/(d/(dm m)管井种类管井种类 按按用途用途分为供水井分为供水井排水井排水井回灌井。回灌井。按按地下水的类型地下水的类型分为压力水井分为压力水井(承压水井承压水井)和无和无压力水井压力水井(潜水井潜水井)。地下水能自动喷出地表的。地下水能自动喷出地表的压力水井称为自流井。按压力水井称为自流井。按井是否穿透含水层井是否穿透含水层分分为完整井和非完整井。为完整井和非完整井。6.4.1管井管井（deepwell,drilledwell）(1)(1)管井管井 管井是井壁和含水层中进水部分均为管状管井是井壁和含水层中进水部分均为管状结构的取水构筑物结构的取水构筑物。管井直径一般在。管井直径一般在505010001000mmmm，深度一般在深度一般在200200米以内，通常由米以内，通常由井室、井室、井壁管、过滤器、沉淀管井壁管、过滤器、沉淀管组成。组成。完完整整井井非非完完整整井井6.4.1管井管井（deepwell,drilledwell）井室：井室：用以安装各种设备，采光、用以安装各种设备，采光、采暖、通风，防水；采暖、通风，防水；井壁管：井壁管：加固井壁，隔离水质不加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层；良或水头较低的含水层；过滤器：过滤器：集水，保持填砾与含水集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞；层的稳定，防止漏砂及堵塞；沉淀管：沉淀管：沉淀进入管井的砂粒沉淀进入管井的砂粒6.4.1管井管井（deepwell,drilledwell）井室结构：井室结构：深井泵房深井泵房泵体和扬水管安装在管井泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动机安装在井室内；内，泵座和电动机安装在井室内；深井潜水泵房深井潜水泵房水泵和电动机安装在水泵和电动机安装在管井内，控制设备安装在井室内；管井内，控制设备安装在井室内；卧式泵房卧式泵房水泵和电动机安装在井室水泵和电动机安装在井室内；内；地面式地面式便于维护管理，防水、防潮、便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好；通风、采光条件好；地下式地下式便于总体规划，噪声小，防便于总体规划，噪声小，防冻条件好。冻条件好。管井构造管井构造管井结构管井结构 井壁管与过滤器连井壁管与过滤器连成管柱成管柱垂直安装垂直安装在井孔当中。在井孔当中。井壁井壁管安装在非含水层管安装在非含水层处处过滤器安装在过滤器安装在含水层的采水段含水层的采水段 井壁管井壁管应有足够的强度，内壁平整光应有足够的强度，内壁平整光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管。洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管。钢管钢管可用于可用于任意井深任意井深的管井；的管井；铸铁管铸铁管适用于井深适用于井深小于小于250250m m的管井；的管井；钢筋混凝土钢筋混凝土管管适用于井深适用于井深小于小于150150m m的管井。的管井。井壁管内径应比水泵设备的外径大井壁管内径应比水泵设备的外径大100100mmmm。过滤器应有足够的过滤器应有足够的强度强度和良好的和良好的透水性透水性。(图图a,b)圆孔或条孔过滤器：圆孔或条孔过滤器：在管壁上钻圆孔或条在管壁上钻圆孔或条孔加工而成；孔加工而成；适用于砾石、卵石、砂岩或裂隙含水适用于砾石、卵石、砂岩或裂隙含水层层，亦可用作缠丝过滤器、包网过滤器的，亦可用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架骨架。(图图c)缠丝过滤器：缠丝过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器条孔过滤器外缠绕外缠绕2 23 3mmmm的镀锌铁丝构成；适用于的镀锌铁丝构成；适用于粗砂、砾石和卵石含水层粗砂、砾石和卵石含水层。管井滤水管管井滤水管-deepwellscreen(图图d)钢筋骨架过滤器：钢筋骨架过滤器：由短管、竖向钢筋、支由短管、竖向钢筋、支撑环构成；撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩或砾石含水层适用于裂隙岩、砂岩或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包网过滤器的或用作缠丝过滤器、包网过滤器的骨架骨架。(图图e)包网过滤器：包网过滤器：在钢筋骨架过滤器、圆孔或在钢筋骨架过滤器、圆孔或条孔过滤器条孔过滤器外缠绕外缠绕0.20.21.01.0mmmm的滤网构成的滤网构成；适用适用于粗砂、砾石和卵石含水层于粗砂、砾石和卵石含水层。管井滤水管管井滤水管-deepwellscreen(图图f)填砾过滤器：在各类过滤器的填砾过滤器：在各类过滤器的外围填符合一外围填符合一定级配的砾石构成定级配的砾石构成。填砾粒径与含水层粒径比：填砾粒径与含水层粒径比：填砾层厚度可采用填砾层厚度可采用7575150150mmmm；高度应超过过高度应超过过滤器顶部滤器顶部8 81010m m。过滤器进水过滤器进水孔眼数量多孔眼数量多，进水性进水性能良好，但强度减小能良好，但强度减小。过滤器的过滤器的孔隙率孔隙率取决于取决于管材的强管材的强度度，各种管材允许孔隙率为：，各种管材允许孔隙率为：钢管钢管30303535；铸铁管铸铁管18182525；钢筋混凝土管钢筋混凝土管10101515；塑料管塑料管1010。图 过滤器有效长度 管管井井中中70-80%70-80%的的出出水水量量是是从从过过滤滤器器上上部部进进入入的的。资资料料表表明明，过过滤滤器器的的适适用用长长度度不不宜宜超超过过30 30 m m。应应安安装装在在动动水水位位以以下下主主要要含含水水层层含含水水性性最最强强的的进进水水段段，对对均均质质含含水水层层，安安装装在在底底部部1/2-1/31/2-1/3的的厚厚度度内内，对对厚厚度度大大的的含含水水层层，过过滤滤器器与与井井壁壁管管分分段段设设置置。管管井井抽抽水水时时只只会会对对一一定定厚厚度度的的含含水水层层产产生生影影响响，厚厚度度超超过过4040米米的的含含水水层层可可在在不不同同深深度度分分别别打打井井抽抽水水。相相邻邻过过滤滤器垂直间距一般器垂直间距一般10102020m m管井滤水管管井滤水管-deepwellscreen6.4.1管井管井（deepwell,drilledwell）管井的井群（管井的井群（battery of wellsbattery of wells）系系统及其合理布局统及其合理布局 1.1.管管井井的的井井群群系系统统：按按取取水水方方法法和和集水方式，可分为：集水方式，可分为：(1)(1)自流井井群：适用于静水位高于地面的承压含水层；自流井井群：适用于静水位高于地面的承压含水层；(2)(2)虹吸式井群：适用于静水位接近地面的含水层；虹吸式井群：适用于静水位接近地面的含水层；(3)(3)卧式泵取水井群：适用于静水位接近地面且水位卧式泵取水井群：适用于静水位接近地面且水位降落较小的含水层；降落较小的含水层；(4)(4)深井泵取水井群深井泵取水井群 ：适用于各类含水层。：适用于各类含水层。管井的井群系统及其合理布局管井的井群系统及其合理布局 (2)(2)虹吸式井群：虹吸式井群：问题：井群用虹吸管集水时，每条虹吸管的长问题：井群用虹吸管集水时，每条虹吸管的长度不宜超过度不宜超过()()m m。A A400 B400 B500 C500 C600 D600 D700 700 答：答：B B为正确答案。当虹吸管管路长时，为正确答案。当虹吸管管路长时，接口多，增加了漏气机会。按室外接口多，增加了漏气机会。按室外给水设计规范要求，井群用虹吸管给水设计规范要求，井群用虹吸管集水时，每条虹吸管的长度不宜超过集水时，每条虹吸管的长度不宜超过500500m m。问题：井群用虹吸管集水时，管内流速可采用问题：井群用虹吸管集水时，管内流速可采用()()m ms s。A A0.30.30.5 0.5 B B0.50.5O.6 O.6 C C0.50.5O.7 O.7 D D0.20.2O.7 O.7 答：答：C C问题：井群用虹吸管集水时，水平管段沿水流问题：井群用虹吸管集水时，水平管段沿水流方向的向上坡度不宜小于方向的向上坡度不宜小于()()。A A0.01 0.01 B B0.001 0.001 C C0.005 0.005 D D0.05 0.05 答：答：B B 管井的井群系统及其合理布局管井的井群系统及其合理布局 (3)(3)卧式泵取水井群：卧式泵取水井群：1 1一一管管井井；2 2一一吸吸水水管管；3 3一一泵泵站站；4 4一一压水管；压水管；5 5一集水井；一集水井；6 6一二级泵站一二级泵站 图图 卧式泵取水的井群卧式泵取水的井群 当当地地下下水水位位埋埋深深不不大大时时，可可采采用用卧卧式式泵泵。若若井井距距不不大大，可可不不用用集集水水井井，直直接接用用吸吸水水管管或或总总连连接接管管与与各各井井相相连连吸吸水水，见见图图 (a)a)。若若井井距距较较大大或或单单井井出出水水量量较较大大时时，应应在在每每个个井井上上安安装装卧卧式式水水泵泵，如图，如图(b)b)所示。所示。管井的井群系统及其合理布局管井的井群系统及其合理布局 (4)深井泵取水井群：当当地地下下水水位位埋埋深深超超过过lOmlOm12m12m时时，需需要要用用深深井井泵泵。由由于于深深井井泵泵井井群群系系统统能能抽抽取取埋埋藏藏深深度度较较大大的的地地下下水水，故故应应用用广泛。广泛。1 1一设有深井泵管井；一设有深井泵管井；2-2-压水管；压水管；3 3一集水井；一集水井；4 4一二级泵站一二级泵站 图图 深井泵取水井群深井泵取水井群 2.2.管井的合理布局管井的合理布局井群布置：井群布置：设在城镇和工矿企业的设在城镇和工矿企业的上游上游；设在设在补给条件好补给条件好、透水性强、水质及卫、透水性强、水质及卫生环境良好的地段；生环境良好的地段；接近主要用水区接近主要用水区，降低管道造价和输水，降低管道造价和输水费用；费用；尽可能垂直于地下水流向尽可能垂直于地下水流向；施工、运行施工、运行管理和维护方便管理和维护方便；避免洪水及其它因素的影响避免洪水及其它因素的影响。2.2.管井的合理布局管井的合理布局(1)(1)水井的平面布局水井的平面布局 A.A.直直线线布布井井方方式式，主主要要适适用用于于傍傍河河水水源源地地，可可沿沿河河布布置置一一排排或或两两排排的的直直线线井井群，井位交错布置。群，井位交错布置。需要指出的是：需要指出的是：水井的平面布局主要受水井的平面布局主要受富水带富水带分布位置的控制，应该把水井布分布位置的控制，应该把水井布置在置在补给条件最好的强含水补给条件最好的强含水裂隙带上，裂隙带上，而不必拘束于规则的布置形式。而不必拘束于规则的布置形式。2.2.管井的合理布局管井的合理布局(1)(1)水井的平面布局水井的平面布局 B.B.梅梅花花形形布布井井方方式式，主主要要适适用用于于远远河河的的潜水及多个含水层潜水及多个含水层的地下水开采地段。的地下水开采地段。2.2.管井的合理布局管井的合理布局(1)(1)水井的平面布局水井的平面布局 C.C.扇扇形形布布井井方方式式，在在基基岩岩地地区区，由由于于岩岩石石富富水水性性极极不不均均匀匀，地地下下水水多多是是网网状状及及脉脉状状等等窄窄条条带带径径流流，为为了了最最大大限限度度的的截截取取地地下下水水，常常根根据据径径流流带带的的宽宽窄窄，在在横横截截面面上上布布置置了了3-53-5成成群群呈呈扇扇形形的的井井群群，对对水水源源地地开开采。采。2.2.管井的合理布局管井的合理布局(1)(1)水井的平面布局水井的平面布局 D.D.平平均均布布井井方方式式，主主要要应应用用了了面面状状分分布布，均均质质的的松松散散含含水水层层，井井与与井井之之间间，通通常常采采用等距排列的平均布井方法。用等距排列的平均布井方法。图图 水井按水井按等边三角形等边三角形均匀布置的井网平面图均匀布置的井网平面图 2.2.管井的合理布局管井的合理布局(2)(2)水井的垂向布局水井的垂向布局 对对于于厚厚度度不不大大的的（小小于于3030m m）含含水水层层，一一般般均均采采用用完完整整井井形形式式（即即整整个个含含水水层层厚厚度度）取取水水，因因此此不不存存在在水水井井在在垂垂向向上上的的多多种种布布局局问问题题。而而对对于于大大厚厚度度（大大于于3030m m）的的含含水水层层或或多多层层含含水水层层，是是采采用用完完整整井井取取水水，还还是是采采用用非非完完整整井井井井组组分分段段取取水水，两两者者在在技技术术、经经济济上的合理性则需要深入讨论。上的合理性则需要深入讨论。对对于于多多层层含含水水层层可可以以采采用用在在垂垂向向上上分分层层取取水水，既既可可达达到到取取不不同同含含水水层层的的目目的的，也也便便于管理。于管理。图图 分段取水井组布置示意图分段取水井组布置示意图 分段取水设计时，应正确决定相邻取水段之分段取水设计时，应正确决定相邻取水段之间的垂向间距（如图中的间的垂向间距（如图中的a a段段），其），其取值原则取值原则是：既要减少垂向上的干扰强度，又能充分是：既要减少垂向上的干扰强度，又能充分汲取整个含水层厚度上的地下水资源。汲取整个含水层厚度上的地下水资源。表表1 1 分段（层）取水井组配置参考资料表分段（层）取水井组配置参考资料表序号含水层含水层厚度厚度（m m）井组配置数据井组配置数据管井数（个）滤水管长度（m）水平间距（m）垂直间距a（m）123430-4030-4040-6040-6060-10060-10010010011-22-3320-3020-3020-2520-255-105-105-10555备注：根据供水水文地质手册第二册备注：根据供水水文地质手册第二册516516页表页表2-2-4-94-9资料（地质出版社资料（地质出版社19771977年出版）年出版）问题：问题：当管井补给水源充足，透水性良好，且厚度在当管井补给水源充足，透水性良好，且厚度在()()m m以上的中、粗砂及砾石含水层中取水以上的中、粗砂及砾石含水层中取水时，经抽水试验并通过技术经济比较，可采用时，经抽水试验并通过技术经济比较，可采用分段取水。分段取水。A A30 B30 B40 C40 C50 D50 D60 60 答：答：B B(3)(3)井数和井间距离的确定井数和井间距离的确定（A A）集中式供水井数与井间距离确定方法集中式供水井数与井间距离确定方法 该该种种供供水水方方式式的的井井数数和和井井间间距距离离一一般般是是通通过过解解析析法法井井流流公公式式和和数数值值法法计计算算而而确确定定的的。解解析析法法仅仅仅仅适适用用于于均均质质各各向向同同性性，且且边边界界条条件件规规则则的的情情况况下下。为为了了更更好好地地逼逼近近实实际际，在在勘勘探探的的基基础础上上，最最好好采采用用数数值值模模拟拟技术来确定井数与井间距离。技术来确定井数与井间距离。对对于于水水井井呈呈面面状状分分布布的的水水源源地地，主主要要是是考考虑虑中中心心点点（或或其其它它预预计计的的干干扰扰强强点点）的的水水位位是是否否超超过过设设计计上上允许的降深值。允许的降深值。2.2.管井的合理布局管井的合理布局 对对灌灌溉溉供供水水井井的的布布局局，主主要要是是确确定定合合理理井井间间距距离离。因因某某一一灌灌区区内内应应布布置置的的井井数数，主主要要决决定定于于单单井井灌灌溉溉面面积积，亦亦即即决决定定于于井井间间距距离离。确确定定灌灌溉溉水水井井的的合合理理间间距距时时，主主要要考考虑虑的的原原则则是是，单单位位面面积积上上的的灌灌溉溉需需水水量必须与该范围内地下水的可采量相平衡。量必须与该范围内地下水的可采量相平衡。(3)(3)井数和井间距离的确定井数和井间距离的确定（B B）分散间歇式农田灌溉供水的井分散间歇式农田灌溉供水的井数与井间距离的确定方法数与井间距离的确定方法选选择择出出水水量量和和水水位位降降均均满满足足设设计计要要求求、井井数数最最少少、井井间间干干扰扰强强度度不不超超过过要要求求(即即出出水水量量减减少少系系数数小小于于20202525)、建建设设投投资资和和开开采采成成本本最最低低的的布布井井方方案案，即即为为技技术术经经济济上最合理的井数和井距方案。上最合理的井数和井距方案。(3)(3)井数和井间距离的确定井数和井间距离的确定6.4.2 6.4.2 管井和井群的出水量计算管井和井群的出水量计算 目的：目的：在已知水文地质等参数的条件在已知水文地质等参数的条件下，通过计算下，通过计算确定管井在最大允许水位降确定管井在最大允许水位降落时的可能出水量；或在给定的管井出水落时的可能出水量；或在给定的管井出水量下可能产生的水位降落量下可能产生的水位降落。理论公式：理论公式：方法简单，计算结果方法简单，计算结果精度精度较差较差，适用于水源选择、方案拟定和，适用于水源选择、方案拟定和初步初步设计设计。经验公式经验公式*：计算计算结果接近实际结果接近实际，用，用于于施工图设计施工图设计。6.4.2 6.4.2 管井和井群的出水量计算管井和井群的出水量计算1.1.管井出水量计算的理论公式管井出水量计算的理论公式2.2.管井出水量计算理论公式的选择管井出水量计算理论公式的选择3.3.管井出水量计算的经验公式管井出水量计算的经验公式*1.1.管井出水量计算的理论公式管井出水量计算的理论公式理论公式是分别以裘布依井流理论和泰斯井流理论为基础，发展演化形成的稳定井流公式和非稳定井流公式。稳定与不稳定流稳定与不稳定流1)定义为地下水运动要素(v,p,H)是否随时间发生变化，变化为非稳定流，不变为稳定流；强调流场内所有点的运动要素都随时间变化。2).产生稳定流的条件 流入 流出 必要条件，首先必须保持补给区和排泄区边界的水头 保持不变。充分条件：要求所研究的渗流区段内补给量排泄量。两者缺一不可。3).稳定流与非稳定流计算公式不同，对地下水资源评价意义重大。到底到底什么条件下才能形成稳定流什么条件下才能形成稳定流：只有只有当补给量的增量与排泄量的减量之和等于抽当补给量的增量与排泄量的减量之和等于抽水量时水量时，才有可能形成地下水的稳定流动。，才有可能形成地下水的稳定流动。补给量增加和排泄量减少的可能途径：（1）地表水补给的增加；向地表排泄量的减少；（2）入渗补给的增加；或减少（3）人工补给；泉流量的减少或疏干。常见的稳定流出现的条件：（1）傍河井流；（2）大泉附近的井流；（3）蒸发排泄区的井流等。几个概念：几个概念：各向同性、各向异性、均质、非均质各向同性、各向异性、均质、非均质同一点各方向上渗透性相同同一点各方向上渗透性相同的介质称为的介质称为各向同各向同性介质性介质(isotropymedium)；同一点各方向上渗透性不同同一点各方向上渗透性不同的介质称为的介质称为各向异各向异性介质性介质(anisotropymedium)。均质均质(homogeneity)、非均质非均质(inhomogeneity):指指K K于空间坐标的关系，即于空间坐标的关系，即不不同位置同位置K K是否相同是否相同；各向同性、各向异性各向同性、各向异性:指指同一点不同方向的同一点不同方向的K K是否相同是否相同。按岩层渗透性随空间和方向变化特点，分按岩层渗透性随空间和方向变化特点，分 均质各向同性、均质各向异性、均质各向同性、均质各向异性、非均质各向同性、非均质各向异性非均质各向同性、非均质各向异性四种介质均质各向同性 均质各向异性 非均质各向同性非均质各向异性在各向同性介质中在各向同性介质中K K为标量；为标量；在各向异性介质中在各向异性介质中K K为张量。为张量。注：张量概念是矢量概念和矩阵概念的推广，标量是零阶张量，矢量是一阶张量，矩阵（方阵）是二阶张量，而三阶张量则好比立体矩阵，更高阶的张量用图形无法表达。这两对概念可任意组合这两对概念可任意组合上述分类标准不同，无从属关系，可以上述分类标准不同，无从属关系，可以组合组合 均质与非均质，各向同性与各向异性概均质与非均质，各向同性与各向异性概念容易混淆念容易混淆 各向同性各向同性K K为标量，各向异性为标量，各向异性K K为张量为张量 各向同性流场，各向同性流场，J J与与v v共线共线 各向异性流场，各向异性流场，J J与与v v一般不共线一般不共线各向异性介质中渗透系数的张量表示式(1)(1)完整井稳定井流出水量计算的理论公式完整井稳定井流出水量计算的理论公式潜潜水水含含水水层层承压含水层承压含水层(1)(1)完整井稳定井流出水量计算的理论公式完整井稳定井流出水量计算的理论公式A.裘布依稳定裘布依稳定潜水井流潜水井流（J.Dupuit,1863）假定条件：假定条件：均质、均质、各向同性、隔水底板水各向同性、隔水底板水平平的圆柱形潜水含水层，的圆柱形潜水含水层，外侧面保持定水头，中外侧面保持定水头，中心一口完整抽水井心一口完整抽水井（简（简称称圆岛模型圆岛模型），没有垂），没有垂向入渗补给和蒸发，且向入渗补给和蒸发，且渗流服从线性定律的稳渗流服从线性定律的稳定流动。定流动。裘布依稳定井流裘布依稳定井流裘布依稳定裘布依稳定潜水井流潜水井流条件条件 定流量抽水持续一定流量抽水持续一定时间之后渗流呈现定时间之后渗流呈现稳稳定流定流，水位呈漏斗状，水位呈漏斗状（如图示），（如图示），地下水呈地下水呈径向向井流动径向向井流动。在井附在井附近，近，J J大，远离井，大，远离井，J J减减小。小。等势线在井附近密等势线在井附近密集。按裘布依假定，将集。按裘布依假定，将等水头线视为铅垂面，等水头线视为铅垂面，因而渗流断面视为圆柱因而渗流断面视为圆柱形。形。B.裘布依稳定裘布依稳定承压井流承压井流 在稳定抽水条件下，在稳定抽水条件下，剖面上的流线是相互平行剖面上的流线是相互平行的直线，等水头线是铅垂的直线，等水头线是铅垂线，等水头面（渗流断面）线，等水头面（渗流断面）则是真正的圆柱面（如图则是真正的圆柱面（如图示）。这种情况下，不同示）。这种情况下，不同r r处，处，J J相等。相等。裘布依型单井稳定流公裘布依型单井稳定流公式的式的应用范围应用范围可归纳为可归纳为(1)1)完全满足完全满足裘布依公裘布依公式式假定条件假定条件的应当是的应当是圆圆形海岛中心的一口井形海岛中心的一口井，此时抽水可以达到完全此时抽水可以达到完全稳定，影响半径代表下稳定，影响半径代表下降漏斗的实际影响范围，降漏斗的实际影响范围，如图所示，此种情况如图所示，此种情况在在自然界中很少见自然界中很少见。图图 裘布依单井稳定流方程的外边界条件示意裘布依单井稳定流方程的外边界条件示意 (2)在有充分就地补给(有定水头)的情况下，由于补给充分、周转快，年度或跨年度调节作用强，储存量的消耗不明显，这样就容易在经过一定的开采时间之后形成新的动态平衡，所以可用裘布依型公式直接进行水文地质计算，并能得到较准确的结果。(3)当抽水井是建在无充分就地补给(无定水头)广阔分布的含水层之中，例如开采大面积承压水，由于补给途径长、周转慢，存在多年调节作用，消耗储存量的时间很长，因而不容易形成新的动平衡，抽水是在非稳定流条件下进行。严格讲，这种条件下裘布依公式是不适用的，但如果进行长时间的抽水，并在抽水井附近设有观测井，若观测孔中的s(或hw2)值在s(或hw2)一lgr(r为观测井到抽水井的距离，m)曲线上能连成直线，则可根据观测井的数据用裘布依型公式来计算含水层的渗透系数。(4)在取水量远小于补给量的地区，可以先用上述方法求得含水层的渗透系数，然后再用裘布依型公式大致推测在不同取水量的情况下井内及附近的地下水位下降值。稳定井流出水量稳定井流出水量计算的理论公式计算的理论公式:承压水承压水:潜水潜水:承压水承压水:潜水潜水:式中式中Q Q井的出水量，井的出水量，m m3 3/d/d；R R影响半径，影响半径，m m；r rw w井的半径，井的半径，m m；K K 含水层的渗透系数，含水层的渗透系数，m/dm/d；M M承压水含水层厚度，承压水含水层厚度，m m；H H0 0含水层的天然水位，含水层的天然水位，m m；R R外边界外边界R R处的势函数。处的势