CN104846917A - 粉细砂地层中的砾卵石渗水层及其建筑方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
一种粉细砂地层中的砾卵石渗水层及其建筑方法，该砾卵石渗水层包括透水层，透水层内堆砌有砾卵石层，砾卵石层内设有进水管，砾卵石层顶部覆盖有隔离层，隔离层与透水层密封连接。在需要补给地下水量的区域开挖基础坑，基础坑底面伸入渗水水位线以下的粉细砂包气带内；基础坑侧壁敷设透水材料，铺设堆砌砾卵石，同时敷设进水管，砾卵石层的顶面高于渗水水位线；砾卵石层顶面覆盖隔离层，用粉细砂覆盖隔离层，并与地面线相平，完成砾卵石渗水层的建筑。该砾卵石渗水层使粉细砂包气带转化为含水层，引起地下水位上升，给含水层增加水资源量，解决了地下水位下降区或地下水遭到污染时水资源量补给的问题，地下水位短期内得到一定程度的恢复。
Description
技术领域
本发明属于水资源开发利用技术领域，涉及一种在地下水位下降或地下水遭到污染时，能通过人工渗水增加地下水补给量的渗水设施，特别涉及一种粉细砂地层中的砾卵石渗水层；本发明还涉及一种在粉细砂地层中建筑该砾卵石渗水层的方法。
背景技术
近几十年来，随着用水量的增加，我国许多地区地下水开采量超采日益严重，城市居民生活饮用水出现短缺。为了增加地下水资源量，减少地表水净化处理费用，有的地区想方设法将地表水转化为地下水，即将地表水引到地下水水源地上游渗漏的水库、塘坝、渗坑、渗水井里，通过渗漏补给地下水，增加地下水源地可开采量。但渗水井单井渗水面积一般较小，渗水量有限，需要建设数量庞大的渗水井和加大压力才能实现预定的目标，而且长期回灌容易产生气相、悬浮物、铁细菌、化学堵塞及水质变坏等现象，而且投资较多，运行成本太高。水库、河道、塘坝、渗坑一般都建在地面，设备简单，成本低、便于施工和管理，容易清理淤泥，缺点是渗水面积较大，单位面积渗水率低，水质易受不同季节气温变化影响，容易产生微生物堵塞渗水地层表面的孔隙，需要频率地清洗堵塞物，影响了渗水效果，维持正常运行的维护费用很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉细砂地层中的砾卵石渗水层，镶入粉细砂地层中，能将输入的地表水转变为砾卵石蓄水体渗漏补给地下水，增加地下水资源量，而且能降低成本。
本发明的另一个目的是提供一种上述砾卵石渗水层的建筑方法。 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种粉细砂地层中的砾卵石渗水层，包括框架形的透水层，透水层内堆砌有砾卵石层，砾卵石层内设有进水管，砾卵石层顶部覆盖有隔离层，隔离层与透水层密封连接，隔离层上设有覆盖层。
本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述粉细砂地层中的砾卵石渗水层的建筑方法，具体按以下步骤进行：
步骤1：在需要补给地下水量的区域，开挖基础坑，使基础坑的底面伸入渗水水位线以下的粉细砂包气带内；
步骤2：将透水材料敷设于基础坑的侧壁上，形成透水层，将砾卵石铺设堆砌于透水层围成的空间内，形成砾卵石层，在铺设堆砌砾卵石的同时敷设进水管，砾卵石层的顶面高于渗水水位线；
步骤3：在砾卵石层顶面覆盖土工膜，形成隔离层，然后用粉细砂覆盖在隔离层上，并与地面线相平齐，完成砾卵石渗水层的建筑。
本发明砾卵石渗水层是将砾卵石层镶嵌于粉细砂地层中，通过进水管将地表水输入砾卵石层，然后通过渗流进入粉细砂包气带，使粉细砂包气带转化为含水层，引起地下水位上升，给该含水层增加水资源量，解决了地下水位下降区（或地下水遭到污染时）水资源量补给的问题，使地下水位短期内得到一定程度的恢复。砾卵石层具有给水度大、渗透速度快、影响范围广、受环境条件影响小的特点，从该砾卵石渗水层渗出的水通过地下含水层自然进化处理，就能快速有效的转化为地下水，为解决区域地下水水位下降、区域地下水污染和将来建立地下水存储库具有现实作用，可以指导解决因水资源短缺造成的不良社会影响，同时对地下水位下降、地下水污染治理，可以节约大量资金，创造出比常规工程更大的经济效益和社会价值。
附图说明
图1是本发明砾卵石渗水层的结构示意图。
图中：1.粉细砂包气带，2.透水层，3.粉细砂含水层，4.进水管，5.地下水位线，6.渗水水位线，7.砾卵石层，8.隔离层，9.地面线，10.覆盖层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明砾卵石渗水层，包括框架形的透水层2，透水层2采用透水土工布，透水层2内堆砌有砾卵石层7，砾卵石层7内设有进水管4，进水管4的出水口位于砾卵石层7内的中间位置，进水管4的进水口与输送装置连通；砾卵石层7顶部覆盖有隔离层8，隔离层8采用土工膜制成，隔离层8与透水层2密封连接，隔离层8上覆盖有顶面与地平线9相平齐的粉细砂覆盖层10。
本发明还提供了一种上述砾卵石渗水层的建筑方法，具体按以下步骤进行：
步骤1：在需要补给地下水量的区域，选取建筑地址，该建筑地址的地面至地下水位线5之间的地层是导水岩性，然后开挖基础坑，使基础坑的底面伸入渗水水位线6以下的粉细砂包气带1内，基础坑底面与地下水位线5之间的距离至少为3米；
步骤2：将透水材料敷设于基础坑的侧壁上，形成透水层2，然后将粒径20～40mm的砾卵石铺设堆砌于透水层2围成的空间内，形成砾卵石层7，在铺设堆砌砾卵石的同时敷设1根进水管4，使进水管4的出水口位于砾卵石层7内的中间位置；砾卵石层7的顶面高于渗水水位线6；
要把粒径20～40mm的砾卵石镶入颗粒粒径0.1～0.15mm的粉细砂地层中，这两种颗粒粒径差距上百倍，如果不在它们之间进行隔离，遇到水后砾卵石和粉细砂会很快混合在一起，导致砾卵石层7的孔隙度降低。所以在粉细砂层和砾卵石层7之间设置能够透水的材料作为透水夹层，避免粉细砂颗粒进入砾卵石层7中，砾卵石层7中的水就能够通过透水夹层渗透到外部的粉细砂层中。在砾卵石层7与粉细砂层之间采用透水夹层代替不透水的隔离夹层，改变了只由池底面渗水变成池底面和池壁面同时渗水，增大渗水面积两倍以上，同时又不影响砾卵石层孔隙大、渗透速度快、影响半径范围远特点，增大渗水量，节约投资成本，提高经济效益，创造更大的社会价值。
步骤3：在砾卵石层7顶面覆盖土工膜，形成隔离层8，隔离层8与透水层2的相交处密封连接，以防止粉细砂进入砾卵石层7，然后用粉细砂覆盖在隔离层8上，形成顶面与地面线9相平齐的覆盖层10，完成砾卵石渗水层的建筑。
需要补给地下水量时：先处理地表水，使其浊度小于5，通过输送装置将处理后的地表水送入进水管4，进入进水管4的水流入砾卵石层7，进入砾卵石层7的水通过四周的透水层2和基础坑底部渗透进入粉细砂包气带1，并渗流向粉细砂包气带1下部、位于地下水位线5下的粉细砂含水层3径流，在砾卵石层7周围一定范围内形成含水层水位比外围高的水丘，达到升高地下水位的目的。在地下水补给过程中，隔离层能防止上部细砂进入砾卵石层7，透水层2使砾卵石层7与粉细砂地层隔离，透水层2可以让砾卵石层7中的水进入粉细砂层中，而细粉砂进不到砾卵石层7中：砾卵石层7底部与粉细砂层接触，使砾卵石层7中的水体直接向下入渗，在重力作用下下部的细沙同样进不到的砾卵石层7内，这些措施能防止细沙进入砾卵石层7导致的堵塞。
粉细砂地层的给水度一般为0.08～0.11，砾卵石地层的给水度一般为0.25～0.35，砾卵石地层给水度是粉细砂地层给水度的3.1～4.4倍，在粉细砂地层中镶入砾卵石渗水层相当于在此建立了一个动态蓄水体。粉细砂地层的渗透系数一般为5～10米/昼夜；砾卵石地层的渗透系数一般为200～500米/昼夜，可以看出砾卵石地层渗透系数是粉细砂地层渗透系数的40倍以上，砾卵石地层中的水流速度要比粉细砂地层快的多，使得建立的砾卵石渗水层有充分的水源供给粉细砂地层渗流。粉细砂地层影响半径一般为50～100m，而砾卵石地层影响半径一般大于1500～3000m，可以看出砾卵石地层影响范围是粉细砂地层的30倍，即水位升高或降低5m时，粉细砂地层能影响到半径100m以内的范围，而砾卵石地层可以影响到半径3000m以内的范围。
通过工程措施在颗粒较细的粉细砂地层中镶入孔隙度比较大的砾卵石渗水层，该渗水层为砾卵石混合体，具有比原地层给水度大，渗透系数快，影响半径大的特点，是一个大型的蓄水体。解决区域地下水水位下降、区域地下水污染的问题，同时为将来建立地下水具有现实作用。
本发明方法在2007年实施的《敦煌月牙泉湖水位下降应急治理研究》项目中，在月牙泉鸣沙山粉细砂地层中设计建立了两座砾卵石渗水场，工程总投入4370万元，3年内实现盈利，每天渗水量10000方，月牙泉水位上升了1.78m，经过数年渗水实施过程，月牙泉湖水位稳定。根据经济专家评估2011年-2014年，月牙泉景区为敦煌市每年增加关联产业收入达2.3亿元。在产业结构方面，2013年月牙泉景区旅游总收入占敦煌市第三产业增加值的7.57%，为旅游产业和提高第三产业增加值做出了贡献，保护了国家级风景名胜区，社会影响深远。
Claims (8)
1.一种粉细砂地层中的砾卵石渗水层，其特征在于，包括框架形的透水层（2），透水层（2）内堆砌有砾卵石层（7），砾卵石层（7）内设有进水管（4），砾卵石层（7）顶部覆盖有隔离层（8），隔离层（8）与透水层（2）密封连接，隔离层（8）上设有覆盖层（10）。
2.根据权利要求1所述的粉细砂地层中的砾卵石渗水层，其特征在于，进水管（4）的出水口位于砾卵石层（7）内的中间位置，使用时，进水管（4）的进水口与输送装置连通。
3.根据权利要求1或2所述的粉细砂地层中的砾卵石渗水层，其特征在于，所述砾卵石层（7）采用粒径20～40mm的砾卵石堆砌而成。
4.根据权利要求1所述的粉细砂地层中的砾卵石渗水层，其特征在于，所述的透水层（2）采用透水土工布制成。
5.根据权利要求1所述的粉细砂地层中的砾卵石渗水层，其特征在于，所述的隔离层（8）采用土工膜制成。
6.一种权利要求1所述粉细砂地层中的砾卵石渗水层的建筑方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：
步骤1：在需要补给地下水量的区域，开挖基础坑，使基础坑的底面伸入渗水水位线（6）以下的粉细砂包气带（1）内；
步骤2：将透水材料敷设于基础坑的侧壁上，形成透水层（2），将砾卵石铺设堆砌于透水层（2）围成的空间内，形成砾卵石层（7），在铺设堆砌砾卵石的同时敷设进水管（4），砾卵石层（7）的顶面高于渗水水位线（6）；
步骤3：在砾卵石层（7）顶面覆盖土工膜，形成隔离层（8），然后用粉细砂覆盖在隔离层（8）上，并与地面线（9）相平齐，完成砾卵石渗水层的建筑。
7.根据权利要求6所述粉细砂地层中的砾卵石渗水层的建筑方法，其特征在于，所述的基础坑底面与地下水位线（5）之间的距离至少为3米。
8.根据权利要求6所述粉细砂地层中的砾卵石渗水层的建筑方法，其特征在于，所述隔离层（8）与透水层（2）的相交处密封连接，以防止粉细砂进入砾卵石层（7）。
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