CN110565738A - 一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，其特征在于：在地面（1）上开挖井槽（25），在井槽（25）侧设置集水廊道式回灌过滤槽（22），集水廊道式回灌过滤槽（22）内设置集水廊道式回灌过滤器（18），集水廊道式回灌过滤器（18）的上面设置高渗透性过滤器滤芯（20），集水廊道式回灌过滤器（18）的一端通过法兰盘（14）与导流管（23）连接，井槽（25）内设置回灌井（8），回灌井（8）内设置滤水管（11），滤水管（11）的上端设置回灌井井盖（4），导流管（23）的导流口（24）与滤水管（11）连通在一起。本发明的回灌装置与过滤装置相对独立，并且回灌过滤装置具有冲洗、反冲洗及更换滤芯的功能。

Description

一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统

技术领域

本发明涉及一种利用雨洪资源回灌的地下水回灌系统，主要是一种通过集水廊道式回灌过滤装置过滤后进行地下水回灌的系统，属于水文地质、地下水回灌技术领域。

背景技术

近年来，随着社会经济的不断发展，人们对优质地下水资源的需求量急剧增加。而过度开采地下水导致的地面沉降、海（咸）水入侵等问题越来越受到社会的关注和重视，并相继提出了一系列的地下水回灌补给措施。地下水回灌是利用工程措施将时间分配不均匀的、缺乏储水空间的、零散的、供水不稳定的地表水源注入地下含水层中，人为地增加地下水补给量的一种模式。目前，地下水回灌的措施主要分为两种。一种是地表间接回灌措施，常表现为在回灌区域内建立渗水池、回灌沟渠以及拦河闸坝等方式进行间接的地下水回灌；另一种则是建设地下水截渗墙或是直接利用渗井回灌补给地下含水层的地下水回灌措施。而建设渗水池、拦河闸坝以及地下水截渗墙等措施进行地下水回灌，往往投资较大，成本较高。建设回灌井进行地下水回灌补给虽然成本低、效果显著，但是回灌水源的保证、回灌井堵塞、回灌井使用寿命以及人工回灌成本等一直是地下水回灌领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，通过利用雨洪资源，将雨水或是河道来水通过滤料过滤层、回灌器滤芯过滤后进入廊道式回灌过滤器内，进而进入回灌井完成地下水回灌补给。该发明不直接通过水源回灌，而是回灌前期通过回灌过滤装置过滤后再进行回灌。实现本发明所采取的技术方案是：一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，该回灌系统包括廊道式回灌过滤装置和回灌井装置，其特征在于：在地面上开挖井槽，井槽的周围建混凝土砌砖，混凝土砌砖上设置密封井盖，在井槽侧设置集水廊道式回灌过滤槽，集水廊道式回灌过滤槽内设置集水廊道式回灌过滤器，集水廊道式回灌过滤器的上面设置高渗透性过滤器滤芯，集水廊道式回灌过滤器的下面和侧面设置低渗透性过滤器滤芯，在高渗透性过滤器滤芯的上面和低渗透性过滤器滤芯的方底面及侧面分别设置滤料过滤层，高渗透性过滤器滤芯的最上面设置地面滤料过滤层，地面滤料过滤层的端部设混凝土砌砖，集水廊道式回灌过滤器的一端通过法兰盘与导流管连接，法兰盘之间加装密封垫，导流管上设置流量计量表及控制阀，井槽内设置回灌井，回灌井的周围设有滤料，回灌井内设置滤水管，滤水管内设置水位水质传感器，导流管的导流口与滤水管连通在一起。

这种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统主要包括滤料过滤层、廊道式回灌过滤器、过滤器滤芯、计量及控制装置、回灌井装置以及在线监测装置等部分。该种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统不仅可以加大雨洪资源的利用率，同时还可以减少人工回灌的投入成本。该系统具有回灌过滤装置，从而降低了回灌井颗粒堵塞的风险。另外，该系统回灌装置与过滤装置相对独立，并且回灌过滤装置具有冲洗、反冲洗及更换滤芯的功能，从一定程度上大大地延长了其使用寿命，提高了回灌效率。

本发明具有以下优点：

一、该回灌系统设有集水廊道式回灌过滤装置，雨洪资源经过三道过滤程序后才可进入回灌井进行回灌，高效利用雨洪资源的同时也减少回灌井颗粒堵塞风险。

二、该回灌系统具有一定的可控性、可调节性，可以通过集水廊道式回灌过滤器出水端的控制阀，选择性地进行雨洪资源回灌利用，同时不影响正常的地表功能。

三、该回灌系统的集水廊道式回灌过滤装置可以进行冲洗、反冲洗以及开挖换取滤芯的功能，极大程度地延长了整套回灌装置的使用寿命。

四、该回灌系统的集水廊道式回灌过滤装置进行水源过滤后可以缓冲回灌水流速度，从一定程度上避免了长时间大流量回灌引起的回灌井气相堵塞等一系列问题。

五、该回灌系统可以直接利用雨洪资源进行地下水回灌，大大地节约了回灌水源成本。

六、该回灌系统设置了闸门控制系统以及水位水质在线监测系统，实时监测地下水动态变化的同时也可随时控制回灌，该回灌系统保证了回灌智能性，同时对回灌水源水质提供了保障。

七、该回灌系统的回灌过滤装置与回灌井装置相对独立，可利用雨洪资源选择丰水期过滤回灌，枯水期开采备用，春秋季进行回灌过滤装置的冲洗、反冲洗，同时不会耽误回灌井的正常开采使用。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的平面布置示意图；

图3为本发明圆形回灌过滤装置的剖面示意图；

图4为本发明三角形回灌过滤装置的剖面示意图。

图中，1、地面，2、混凝土砌砖，3、密封井盖，4、回灌井井盖，5、流量计量表，6、控制阀，7、水位水质传感器，8、回灌井，9、滤料，10、井水位，11、滤水管（带滤水网），12、水流方向，13、密封垫，14、法兰盘，15、地面滤料过滤层（粒径2-3cm），16、滤料过滤层（粒径0.5-1cm），17、降雨（或河道来水），18、集水廊道式回灌过滤器，19、低渗透性过滤器滤芯，20、高渗透性过滤器滤芯，

21、回灌过滤器内水位，22、集水廊道式回灌过滤槽，23、导流管，24、导流口，25、井槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

具体过滤-回灌实施方式如下：

如图所示，一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，该回灌系统包括廊道式回灌过滤装置和回灌井装置，其特征在于：在地面1上开挖井槽25，井槽25的周围建混凝土砌砖2，混凝土砌砖2上设置密封井盖3，在井槽25侧设置集水廊道式回灌过滤槽22，集水廊道式回灌过滤槽22内设置集水廊道式回灌过滤器18，集水廊道式回灌过滤器18的上面设置高渗透性过滤器滤芯20，集水廊道式回灌过滤器18的下面和侧面设置低渗透性过滤器滤芯19，在高渗透性过滤器滤芯20的上面和低渗透性过滤器滤芯19的底面及侧面分别设置滤料过滤层16，高渗透性过滤器滤芯20的最上面设置地面滤料过滤层15，地面滤料过滤层15的端部设混凝土砌砖2，集水廊道式回灌过滤器18的一端通过法兰盘14与导流管23连接，法兰盘14之间加装密封垫13，导流管23上设置流量计量表5及控制阀6，井槽25内设置回灌井8，回灌井8的周围设有滤料9，回灌井8内设置滤水管11，滤水管11内设置水位水质传感器7，滤水管11的上端设置回灌井井盖4，导流管23的导流口24与滤水管11连通在一起。

本发明是降雨或河道来水17首先通过粒径为2-3cm的地面滤料过滤层15进行前期初步过滤，该过滤步骤将前期雨水或粒径较大的泥沙进行过滤隔挡，该地面滤料过滤层15与外界直接接触，需配合稀水泥浆混合涂抹，起到固定与保护的作用，同时不会影响其过滤渗透能力；其次，初步过滤后的水源通过粒径为0.5-1cm的滤料过滤层16进行二次过滤，又过滤掉水源中的部分泥砂和杂质；再次，水源通过过滤器滤芯20三次过滤后到达集水廊道式回灌过滤器18内，集水廊道过滤器18的出水端与回灌井8通过导流管23相接，建设过程中回灌过滤器的出水端应低于其尾端，使两者存在一定的地势高差，方便回灌过滤器18内的水流能够通过导流管23顺利地进入回灌井8内。

在回灌井8进水前端与回灌过滤器的出水端之间安装控制阀6和流量计量表5。控制阀6的作用一是控制回灌流量，二是当河道来水水质不达标时，可以随时关闭阀门，禁止不达标水源回灌污染地下水。流量计量表5则是记录回灌的水量，在过滤回灌过程中对回灌流量进行实时监测。另外，井内装有水位水质传感器7，对回灌井内水位及水质变化进行有效的在线传输监测。回灌井口内部边缘需做防渗处理，以免过滤回灌过程中发生测渗，将井内装置损坏。

在回灌实施过程中考虑过滤效率最大化，设计了两种规格的回灌过滤器，分别为圆形回灌过滤器及倒三角形回灌过滤器。为解决水流进入回灌过滤器后因水流自重作用又通过滤芯渗透到滤料过滤层中的问题，过滤器滤芯19的渗透系数应低于过滤器滤芯20的渗透系数；考虑回灌效率最大化，回灌过滤器进水端处的导流口24应设在靠近圆形回灌过滤器下端的位置，这样过滤后的水源可以较快的进入回灌井8内。

回灌过滤器在进行水源过滤时，水源首先通过滤料过滤层15进行初步过滤，该滤料过滤层15将前期雨水或粒径较大的泥沙进行过滤隔挡；初步过滤的水源再通过滤料过滤层16进行二次过滤，该滤料过滤层16又过滤了水源中的部分泥砂和杂质；过滤前期，水源通过滤料过滤层主要通过过滤器上层渗透系数相对较高的滤芯20过滤进入回灌过滤器18内，过滤后期当滤料过滤层内水位逐渐升高，水流则利用水头压力通过回灌过滤器周围滤芯过滤进入回灌过滤器内，此时过滤面积最大，过滤回灌效率最大。最后，回灌过滤器内、滤料过滤层的水达到饱和，多余的水则溢出集水廊道式回灌过滤槽22。当降雨（或河道来水）停止时，集水廊道式回灌过滤槽22内底层的水会通过蒸发或渗透到地层的方式慢慢消解，不会造成集水廊道式回灌过滤器内存有死水的现象。另外，回灌过滤器滤芯的材质可以根据回灌水源实际条件自行选择，选择既可以实现物理过滤又可以实现化学过滤的滤芯进行水源过滤。

为解决廊道式回灌过滤装置长时间使用造成的淤积堵塞问题，一是可利用高压水枪通过上层滤料过滤层对廊道式回灌过滤装置进行冲洗；二是在廊道式回灌过滤器出水端（或回灌井前端）预留反冲洗口，安装冲洗设备对廊道式回灌过滤装置进行反冲洗；三是开挖廊道式回灌过滤槽，直接更换回灌器滤芯。

本发明的回灌过滤过程是：水流是经过滤料过滤层通过过滤器滤芯向回灌过滤器内渗水，杂质均附着在滤芯外壁上；回灌过滤器反冲洗过程水流方向与回灌过滤过程相反，水流是通过回灌过滤器向滤料过滤层冲洗，附着在过滤器滤芯外壁上的杂质会被水流冲洗脱落，从而实现反冲洗功能。

Claims (4)

1.一种利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，该回灌系统装置包括廊道式回灌过滤装置和回灌井装置，其特征在于：在地面（1）上开挖井槽（25），井槽（25）的周围建混凝土砌砖（2），混凝土砌砖（2）上设置密封井盖（3），在井槽（25）侧设置集水廊道式回灌过滤槽（22），集水廊道式回灌过滤槽（22）内设置集水廊道式回灌过滤器（18），集水廊道式回灌过滤器（18）的上面设置高渗透性过滤器滤芯（20），集水廊道式回灌过滤器（18）的下面和侧面设置低渗透性过滤器滤芯（19），在高渗透性过滤器滤芯（20）的上面和低渗透性过滤器滤芯（19）的底面及侧面分别设置滤料过滤层（16），高渗透性过滤器滤芯（20）的最上面设置地面滤料过滤层（15），地面滤料过滤层（15）的端部设混凝土砌砖（2），集水廊道式回灌过滤器（18）的一端通过法兰盘（14）与导流管（23）连接，井槽（25）内设置回灌井（8），回灌井（8）的周围设有滤料（9），回灌井（8）内设置滤水管（11），滤水管（11）的上端设置回灌井井盖（4），导流管（23）的导流口（24）与滤水管（11）连通在一起。

2.按照权利要求1所述的利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，其特征在于：法兰盘（14）之间加装密封垫（13），导流管（23）上设置流量计量表（5）及控制阀（6）。

3.按照权利要求1所述的利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，其特征在于：滤水管（11）内设置水位水质传感器（7）。

4.按照权利要求1所述的利用雨洪资源的集水廊道式地下水回灌系统，其特征在于：地面滤料过滤层（15）的粒径为2-3cm，滤料过滤层（16）的粒径为0.5-1cm。