CN102518114B - 一种地下水回灌促渗方法 - Google Patents

一种地下水回灌促渗方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种地下水人工回灌促渗方法，属于地下水人工回灌技术领域。它是在高渗透性土层上人工挖掘修建回灌池，在回灌池内充填粗砂作为反滤回填料，在回灌池内及回灌池周围加设能将包气带中气体排出的排气管，并通过真空泵对回灌池周围的排气管进行抽气作业。通过加设排气管及抽气装置，可以在进行地下水人工回灌时，将回灌池的平均入渗速率提高4-5倍，且效果持久显著。

Description

一种地下水回灌促渗方法
技术领域
本发明属于地下水人工回灌技术领域，具体是指一种将包气带中气体通过排气通道排出，从而加快地下水人工回灌入渗速率的促渗方法。
背景技术
目前，公知的地下水人工回灌地面入渗法主要是利用天然洼地、河床、沟道、较平整的草场或耕地,以及水库、坑塘、渠道或开挖水池等地面集、输水工程设施,常年定期引、蓄地表水,借助地表水和地下水之间的天然水头差,使之自然渗漏补给含水层,以增加含水层的储量，但这种方法入渗速率较低。
发明内容
本发明提供一种地下水人工回灌促渗方法，以解决现有的地下水人工回灌地面入渗法入渗速率低的问题，该方法能够显著地加快地下水人工回灌入渗速率。
本发明所采用的技术方案是：包括下列步骤：
（一）、回灌池15的建立：
回灌池为圆形或方形；回灌池深度0.5~1.5m；
（二）、回灌池15内排气井的设置：
（1）排气井4采用正方形矩阵式布设，0.5R≤排气井4间距L≤2R，式中R为回灌区含水层的水力影响半径，R的经验数值分别为：
(a)当岩土为主要颗粒粒径是0.05～0.1 mm的粉砂时, 影响半径R为25～50 m；
(b)当岩土为主要颗粒粒径是0.1～0.25 mm的细砂时, 影响半径R为50～100m；
(c)当岩土为主要颗粒粒径是0.25～0.5 mm的中砂时, 影响半径R为100～200m；
(d)当岩土为主要颗粒粒径是0.5～1.0 mm的粗砂时, 影响半径R为300～400m；
（2）排气井4井径为100mm~150mm，井深到达地下水面，在井内布设排气管3；排气管3采用硬质厚壁PVC管，公称外径50mm～100mm，排气管3上端开口、底端封闭，在排气管3的下1/3部分钻出排气孔12，排气孔12采用圆孔，按三角形顶点排列，排气孔12直径4mm~5mm，孔间距为孔径的2倍；
（3）在排气管3打孔部分外缠过滤网11，过滤网11可采用塑料网，过滤网11网眼宽度t是：
（a）均质砂类含水层：t=d50；
（b）非均质砂类含水层：t＝d20；
式中：t——网眼宽度mm；
      d50、d20——为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
（4）在过滤网11外缠以护条10，在井内排气管外填充滤料9，滤料9采用磨圆度好、圆形或亚圆形的砾石，砾石直径是：
（a）均质砂类含水层：D50＝（6～8）d50；
 （b）非均质砂类含水层：D50＝（6～8）d20；
 式中：D50为滤料筛分颗粒组成中，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径；
d50、d20为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
在井内排气管外滤料9上方打水泥或粘土封闭8；
（三）、在回灌池中回填粗砂反滤层2，颗粒粒径0.5～1.0mm，其上覆盖过滤编织物1，过滤编织物1采用土工布或纤维过滤布；
（四）、回灌池15外至一倍回灌区14含水层水力影响半径R的范围内，布置抽气井13，其排列、间距、结构与步骤（二）中回灌池15内排气井的设置相同；抽气井13顶部引出导气管7，接旋片真空泵6，极限压力6×10-2Pa，抽速4L/s，转速1500转/分，功率0.55kW。
当地表水布于回灌池中，借助回灌水与地下水之间的水头差，回灌水下渗，而赋存于包气带中的阻碍回灌水下渗的气体则通过排气管迅速排出，从而能够加快回灌水下渗的速度，达到促渗功效。
本发明的有益效果是：可以在进行地下水人工回灌时，将回灌池的平均入渗速率提高4-5倍，且效果持久显著。其结构简单，施工方便。
附图说明
图1是本发明的工程示意剖面图；
图2是本发明的井详细剖面图；
图3是本发明的井位示意俯视图；
图4是本发明的原理剖面图；
图1中1.过滤编织物，2.粗砂反滤层，3.排气管，4.井，5.地下水水面，6.真空泵，7.导气管；图2中8.水泥粘土封闭，9.滤料，10.护条，11.过滤网，12.排气孔；图3中13.抽气井，14.布井范围，15.回灌池，图4中16.水流方向，17.气流方向。
具体实施方式
实施例1
（一）、回灌池15的建立：
回灌池为圆形或方形；回灌池深度0.5m；
（二）、回灌池15内排气井的设置：
（1）排气井4采用正方形矩阵式布设，排气井4间距L=0.5R，式中R为回灌区含水层的水力影响半径，R的经验数值分别为：
(a)当岩土为主要颗粒粒径是0.05～0.1 mm的粉砂时, 影响半径R为25～50 m；
(b)当岩土为主要颗粒粒径是0.1～0.25 mm的细砂时, 影响半径R为50～100m；
(c)当岩土为主要颗粒粒径是0.25～0.5 mm的中砂时, 影响半径R为100～200m；
(d)当岩土为主要颗粒粒径是0.5～1.0 mm的粗砂时, 影响半径R为300～400m；
（2）排气井4井径为100mm，参照供水管井技术规范GB50296-99，井深到达地下水面，在井内布设排气管3；排气管3采用硬质厚壁PVC管，公称外径50mm，排气管3上端开口、底端封闭，在排气管3的下1/3部分钻出排气孔12，排气孔12采用圆孔，按三角形顶点排列，排气孔12直径4mm，孔间距为孔径的2倍；
（3）在排气管3打孔部分外缠过滤网11，过滤网11可采用塑料网，过滤网11网眼宽度t是：
（a）均质砂类含水层：t=d50；
（b）非均质砂类含水层：t＝d20；
式中：t——网眼宽度mm；
      d50、d20——为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
（4）在过滤网11外缠以护条10，在井内排气管外填充滤料9，滤料9采用磨圆度好、圆形或亚圆形的砾石，砾石直径是：
（a）均质砂类含水层：D50＝6d50；
 （b）非均质砂类含水层：D50＝6d20；
 式中：D50为滤料筛分颗粒组成中，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径；
d50、d20为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
在井内排气管外滤料9上方打水泥封闭8；
（三）、在回灌池中回填粗砂反滤层2，颗粒粒径0.5～1.0mm，其上覆盖过滤编织物1，过滤编织物1采用土工布或纤维过滤布；
（四）、回灌池15外至一倍回灌区14含水层水力影响半径R的范围内，布置抽气井13，其排列、间距、结构与步骤（二）中回灌池15内排气井的设置相同；抽气井13顶部引出导气管7，接旋片真空泵6，极限压力6×10-2Pa，抽速4L/s，转速1500转/分，功率0.55kW。
实施例2：
（一）、回灌池15的建立：
回灌池为圆形或方形；回灌池深度1.0m；
（二）、回灌池15内排气井的设置：
（1）排气井4采用正方形矩阵式布设，排气井4间距L=1.2R，式中R为回灌区含水层的水力影响半径，R的经验数值分别为：
(a)当岩土为主要颗粒粒径是0.05～0.1 mm的粉砂时, 影响半径R为25～50 m；
(b)当岩土为主要颗粒粒径是0.1～0.25 mm的细砂时, 影响半径R为50～100m；
(c)当岩土为主要颗粒粒径是0.25～0.5 mm的中砂时, 影响半径R为100～200m；
(d)当岩土为主要颗粒粒径是0.5～1.0 mm的粗砂时, 影响半径R为300～400m；
（2）排气井4井径为125mm，参照供水管井技术规范GB50296-99，井深到达地下水面，在井内布设排气管3；排气管3采用硬质厚壁PVC管，公称外径75mm，排气管3上端开口、底端封闭，在排气管3的下1/3部分钻出排气孔12，排气孔12采用圆孔，按三角形顶点排列，排气孔12直径4.5mm，孔间距为孔径的2倍；
（3）在排气管3打孔部分外缠过滤网11，过滤网11可采用塑料网，过滤网11网眼宽度t是：
（a）均质砂类含水层：t=d50；
（b）非均质砂类含水层：t＝d20；
式中：t——网眼宽度mm；
      d50、d20——为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
（4）在过滤网11外缠以护条10，在井内排气管外填充滤料9，滤料9采用磨圆度好、圆形或亚圆形的砾石，砾石直径是：
（a）均质砂类含水层：D50＝7d50；
 （b）非均质砂类含水层：D50＝7d20；
 式中：D50为滤料筛分颗粒组成中，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径；
d50、d20为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
在井内排气管外滤料9上方打水泥封闭8；
（三）、在回灌池中回填粗砂反滤层2，颗粒粒径0.5～1.0mm，其上覆盖过滤编织物1，过滤编织物1采用土工布或纤维过滤布；
（四）、回灌池15外至一倍回灌区14含水层水力影响半径R的范围内，布置抽气井13，其排列、间距、结构与步骤（二）中回灌池15内排气井的设置相同；抽气井13顶部引出导气管7，接旋片真空泵6，极限压力6×10-2Pa，抽速4L/s，转速1500转/分，功率0.55kW。
实施例3
（一）、回灌池15的建立：
回灌池为圆形或方形；回灌池深度1.5m；
（二）、回灌池15内排气井的设置：
（1）排气井4采用正方形矩阵式布设，排气井4间距L=2R，式中R为回灌区含水层的水力影响半径，R的经验数值分别为：
(a)当岩土为主要颗粒粒径是0.05～0.1 mm的粉砂时, 影响半径R为25～50 m；
(b)当岩土为主要颗粒粒径是0.1～0.25 mm的细砂时, 影响半径R为50～100m；
(c)当岩土为主要颗粒粒径是0.25～0.5 mm的中砂时, 影响半径R为100～200m；
(d)当岩土为主要颗粒粒径是0.5～1.0 mm的粗砂时, 影响半径R为300～400m；
（2）排气井4井径为150mm，参照供水管井技术规范GB50296-99，井深到达地下水面，在井内布设排气管3；排气管3采用硬质厚壁PVC管，公称外径100mm，排气管3上端开口、底端封闭，在排气管3的下1/3部分钻出排气孔12，排气孔12采用圆孔，按三角形顶点排列，排气孔12直径5mm，孔间距为孔径的2倍；
（3）在排气管3打孔部分外缠过滤网11，过滤网11可采用塑料网，过滤网11网眼宽度t是：
（a）均质砂类含水层：t=d50；
（b）非均质砂类含水层：t＝d20；
式中：t——网眼宽度mm；
      d50、d20——为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
（4）在过滤网11外缠以护条10，在井内排气管外填充滤料9，滤料9采用磨圆度好、圆形或亚圆形的砾石，砾石直径是：
（a）均质砂类含水层：D50＝8d50；
 （b）非均质砂类含水层：D50＝8d20；
 式中：D50为滤料筛分颗粒组成中，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径；
d50、d20为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
在井内排气管外滤料9上方打粘土封闭8；
（三）、在回灌池中回填粗砂反滤层2，颗粒粒径0.5～1.0mm，其上覆盖过滤编织物1，过滤编织物1采用纤维过滤布；
（四）、回灌池15外至一倍回灌区14含水层水力影响半径R的范围内，布置抽气井13，其排列、间距、结构与步骤（二）中回灌池15内排气井的设置相同；抽气井13顶部引出导气管7，接旋片真空泵6，极限压力6×10-2Pa，抽速4L/s，转速1500转/分，功率0.55kW。
在图4原理剖面图中，回灌水布于回灌池，经过滤编织物1和粗砂反滤层2，过滤编织物1和粗砂反滤层2能够过滤回灌水中的杂质，经过滤的回灌水继续向下渗透，水流方向16，在回灌水的压力作用以及真空泵6的抽提作用下，赋存于包气带、包气带即从地表面到地下水面之间包含有空气的地带中的气体可迅速通过排气井4排入大气，气体的及时排放有利于消除回灌过程中包气带的气体堵塞作用，使回灌水快速进入和充满包气带空隙空间，提高回灌工程的入渗速率，起到明显的促渗效果。

Claims (1)

1.一种地下水回灌促渗方法，其特征在于包括下列步骤：
（一）、回灌池的建立：
回灌池为圆形或方形；回灌池深度0.5~1.5m；
（二）、回灌池内排气井的设置：
（1）排气井采用正方形矩阵式布设，0.5R≤排气井间距L≤2R，式中R为回灌区含水层的水力影响半径，R的经验数值分别为：
(a)当岩土为主要颗粒粒径是0.05～0.1 mm的粉砂时, 影响半径R为25～50 m；
(b)当岩土为主要颗粒粒径是0.1～0.25 mm的细砂时, 影响半径R为50～100m；
(c)当岩土为主要颗粒粒径是0.25～0.5 mm的中砂时, 影响半径R为100～200m；
(d)当岩土为主要颗粒粒径是0.5～1.0 mm的粗砂时, 影响半径R为300～400m；
（2）排气井井径为100mm~150mm，井深到达地下水面，在井内布设排气管；排气管采用硬质厚壁PVC管，公称外径50mm～100mm，排气管上端开口、底端封闭，在排气管的下1/3部分钻出排气孔，排气孔采用圆孔，按三角形顶点排列，排气孔直径4mm~5mm，孔间距为孔径的2倍；
（3）在排气管打孔部分外缠过滤网，过滤网采用塑料网，过滤网网眼宽度t是：
（a）均质砂类含水层：t=d50；
（b）非均质砂类含水层：t＝d20；
式中：t——网眼宽度mm；
      d50、d20——为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
（4）在过滤网外缠以护条，在井内排气管外填充滤料，滤料采用磨圆度好、圆形或亚圆形的砾石，砾石直径是：
（a）均质砂类含水层：D50＝（6～8）d50；
 （b）非均质砂类含水层：D50＝（6～8）d20；
 式中：D50为滤料筛分颗粒组成中，过筛重量累计为50％时的最大颗粒直径；
d50、d20为含水层筛分颗粒组成中，过筛重量累计为20％和50％时的最大颗粒直径；
在井内排气管外滤料上方打水泥或粘土封闭；
（三）、在回灌池中回填粗砂反滤层，颗粒粒径0.5～1.0mm，其上覆盖过滤编织物，过滤编织物采用土工布或纤维过滤布；
（四）、回灌池外至一倍回灌区含水层水力影响半径R的范围内，布置抽气井，其排列、间距、结构与步骤（二）中回灌池内排气井的设置相同；抽气井顶部引出导气管，接旋片真空泵，极限压力6×10-2Pa，抽速4L/s，转速1500转/分，功率0.55kW。
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