CN110663512B - 超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统。一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，包括：水源，过滤池，过滤池进水端经第一离心泵和第一输送管道联通水源；地下管网，包括多个纵横交错布置的相互联通的地下滤水管，地下滤水管一端通过集水管与过滤池连接，另一端连接沉砂池；地表滴灌，包括首部枢纽、滴灌带和滴灌头，首部枢纽一端连接过滤池出水端，首部枢纽另一端连接多个成行设置干管，连接于干管并成列设置多个分干管，滴灌带连接于分干管，滴灌带上设有滴灌头；地下水回补，包括开采井，经过第二离心泵及输配水管道输送至滴灌带。

Description

超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统

技术领域

本实用新涉及一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，属于地下水人工回灌技术领域。

背景技术

Managed Aquifer Recharge——可管理的含水层补给，简称MAR，是在可控制的情况下将水回灌到含水层中，目的是一段时间后重新开采或保护含水层，是水资源综合管理的有效措施之一。针对中国北方地区地下水超采、地下漏斗等环境地质问题，提出了地面渗水和井注水补给等含水层补给措施。然而地面渗水法虽然投资小，效果好，但是占地面积较大；井注水具有较高的补给效率，但是容易产生堵塞问题等。

在解决人工回灌方面的问题上，中国专利申请CN201210003853公开了一种地下水回灌促渗方法，在高渗透性土层上人工挖掘修建回灌池，在回灌池内充填粗滤料作为反滤回填料，并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，将回灌井的平均入渗速率提高4-5倍。为解决回灌堵塞问题，中国专利申请CN201120432424公开了一种用于防止地下水回灌井堵塞的装置，通过多级管路、转换箱与除砂器相连，来解决回灌井堵塞造成单井水量越灌越少的问题。但是，上述两种技术都没有同时解决回灌过程中的回灌效率、堵塞和能耗问题。

对此，中国专利申请CN201410423788公开了一种高效防堵塞的含水层补给装置，属于含水层补给即地下水人工回灌技术领域。该装置包括沟渠，沿沟渠垂直分布的若干个滤水清淤装置，每个滤水清淤装置包括前置过滤装置、后置清淤井、以及连通前置过滤装置、后置清淤井的一条密布有通水孔的地下滤水管；前置过滤装置设置在沟渠的底部，后置清淤井位于滤水管的另一端。该装置可以将沟渠中的水快速补给到地下，且采用入口过滤技术、管体坡度设置以及后置清淤井三道措施，很大程度上预防了回灌过程中堵塞现象的发生，回灌效率高，且该装置具有设计结构简单，占地很少，不耗能、施工方便，成本低等显著优点。但是，该装置需要大规模开挖沟渠，且沟渠深度较大，导致工程量和占地面积大。该发明每套装置仅有一根过滤管，入渗效率较低，补给水量较少。利用渠道自然入渗，无法根据水量进行人工调节，汛期造成水量的浪费，非汛期水位降低时，无法保证装置的正常运行，且过滤装置放置于河道底部会占用河道面积，影响水流，泥沙淤积时会堵塞过滤网、降低过滤效率。该装置只针对与地下水补给，忽视了地表灌溉对地下水的影响，地表漫灌会导致农药化肥等污染物淋溶于地下水中，导致地下水污染等严重生态问题，并且没有考虑回灌水的开发利用问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，包括：

水源，

过滤池，过滤池进水端经第一离心泵和第一输送管道联通水源；

地下管网，包括多个纵横交错布置的相互联通的地下滤水管，地下滤水管一端通过集水管与过滤池连接，另一端连接沉砂池；

地表滴灌，包括首部枢纽、滴灌带和滴灌头，首部枢纽一端连接过滤池出水端，首部枢纽另一端连接多个成行设置干管，连接于干管并成列设置多个分干管，滴灌带连接于分干管，滴灌带上设有滴灌头；

地下水回补，包括开采井，经过第二离心泵及输配水管道输送至滴灌带。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，过滤池从上到下依次有顶盖、缓冲配水区、土工布层、滤料、承托层、淹水空间和底板；土工布层平铺在滤料表面；滤料平铺在承托层表面；承托层上开有小孔，淹水空间与集水管相连。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，过滤池的长为5-6m，宽为5-6m，缓冲配水区高度为1.5-2.0m，淹水区高度为0.3-0.5m。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，承托层为有机玻璃板；土工布层规格为200-400g/m²。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，地下管网的地下滤水管与沉砂池相连，沉砂池上有盖板，地下滤水管开有圆形或长方形滤水孔，地下滤水管包有土工布，地下滤水管底部铺有粗砂。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，滤水孔为圆形，其孔径d₀＝(2-5)d₅₀，孔间距L₀＝1.5d₀，其中d0为圆孔直径，L₀为圆孔孔间距，d₅₀为滤水管所在位置岩土样筛分重量累计为50％时的最大颗粒直径。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，滤料粒径D₅₀＝(5-8)d₅₀′，其中D₅₀为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，d₅₀′为源水泥沙颗粒重量占50％的最大颗粒直径。

所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统优选方案，地下滤水管和底板坡度为1/600-1/300。

本发明的工作原理：本发明无需开挖沟渠，采用泵送的形式，取水灵活便捷，保持缓冲配水区高水位，加速回灌过程。本发明无需占用河道面积，不会影响水流，离心泵将水输送至过滤池中，经过过滤池沉淀过滤后，进入低压地下管网回灌补采耦合系统，通过地下管网系统高效补给地下水，抬升地下水位，提高土壤含水率，地下管网与沉砂池相连，通过水流可将管网中的泥沙冲入沉砂池，可以避免淤积的泥沙堵塞。通过开采井将回补优质地下水泵送至地表滴灌系统，水质得到保证，避免滴灌系统发生堵塞，当灌溉结束时可打开关口处的堵头，冲洗输水管道和滴灌带。采用地表滴灌技术对作物进行滴灌，不仅有效节水，而且还可以避免农药化肥等污染物侵入地下水。低压地下管网回灌系统与地表滴灌系统有机结合，生态互补，不仅可以有效抬升地下水位，又可以将回补水用于地表节水灌溉，形成补采耦合的优势系统。

本发明的优点在于：

1、将地表滴灌和地下管网有机结合，摆脱沟渠引水的限制，避免开挖沟渠所带来的工程量和占地面积，第一离心泵将水泵送至过滤池中，经过过滤池沉淀过滤后，进入地下管网，通过地下管网系统高效补给地下水，泵送可以保证在过滤池中的缓冲配水区保持较高水头，加速过滤进程，使滤水快速补给至地下管网，采取面状补给的形式，快速的将地表水转化为高质量的地下水，通过人工控制的方式避免了水量的浪费，极大地提高了水资源利用效率，提高土壤含水率，地下管网与沉砂池相连，通过水流可将管网中的泥沙冲入沉砂池，可以避免淤积的泥沙堵塞。

2.通过开采井将回补优质地下水泵送至地表滴灌，水质得到保证，避免滴灌系统发生堵塞，当灌溉结束时可打开关口处的堵头，冲洗输水管道和滴灌带。采用地表滴灌技术对作物进行滴灌，不仅有效节水，而且还可以避免农药化肥等污染物侵入地下水。超采区地表节水灌溉与地下管网，不仅可以整体的抬高地下水位，充分补给地下水，而且与地表滴灌相结合，地下管网可以直接提高非饱和带土壤含水率，减少回灌过程蒸发等水分流失，起到节水的效果，提高灌溉和回灌补给效率。地下管网与地表滴灌系统有机结合，生态互补，不仅可以有效抬升地下水位，又可以将回补水开采用于地表节水灌溉，形成补采耦合的优势系统。

3、滤料粒径D₅₀＝(6-8)d₅₀，D₅₀为滤料筛分样颗粒组成中筛分重量累计为50％的最大颗粒直径，d50为源水泥沙颗粒重量为50％的最大颗粒直径。实现更好的过滤效果。

4、因为滤水管是高密度聚乙烯双壁波纹管，所以滤水管具有高密度聚乙烯双壁波纹管的优秀性能，高密度聚乙烯双壁波纹管具有抗外压能力强、化学稳定性优异、耐老化和耐环境应力开裂能力强、优秀的挠曲度，使用寿命长，工程造价低的优点；此外，因为高密度聚乙烯双壁波纹管的外壁呈环形波纹状结构，使得滤水管与周围土壤的接触面积增大，使滤水管在土壤中更加牢固，而且增加了回灌水的渗透面积；通过让滤水管以1/600-1/300的坡度倾斜，能够使进入滤水管的水依靠自身重力作用，加快补给含水层的速率，无需耗用其他动力驱动设施，并且，进入滤水管中的泥沙也能被水冲走，不会积留在滤水管中，减少后期维护的人力和物力。

4、使用土工布中的一种或多种作为过滤膜，使过滤膜具有土工布强力高、耐腐蚀、透水性优秀、抗微生物好、材质轻的优点。

5、通过使用规格为200-400g/m²的土工布，能够进一步提高过滤效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

附图1是本发明的工程平面分层示意图(包括地表节水灌溉系统和低压地下管网回灌系统)；

附图2是本发明结构剖面示意图；

附图标记说明：1-水源，2-地表滴灌，3-首部枢纽，4-滴灌带，5-滴头，6-堵头，7-开采井，8-第二离心，9-输配水管道，10-低压地下管网回灌系统，11-过滤池，12-顶盖，13-缓冲配水区，14-土工布层，15-滤料，16-承托层，17-淹水空间，18-底板，19-集水管，20-地下滤水管，21-土工布，22-滤水孔，23-粗砂，24-沉砂池，25-第一离心泵，26-第一输送管道,27-盖板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，摆脱沟渠引水的限制，避免开挖沟渠所带来的工程量和占地面积，采用泵送的形式，使取水更加方便灵活。其包括水源1、过滤池11、地下管网、地表滴灌2和地下水回补。

过滤池11，过滤池11进水端经第一离心泵25和第一输送管道26联通水源1；

地下管网，包括多个纵横交错布置的相互联通的地下滤水管20，地下滤水管20一端通过集水管19与过滤池连接，另一端连接沉砂池24；

地表滴灌2，包括首部枢纽3、滴灌带4和滴灌头5，首部枢纽3一端连接过滤池出水端，首部枢纽3另一端连接多个成行设置干管，连接于干管并成列设置多个分干管，滴灌带4连接于分干管，滴灌带4上设有滴灌头5，滴灌头5上设有堵头6，滴灌头5每次灌溉时间5h，流量为2-5L/h，间距30cm，所述滴灌带4每亩地铺设600m；

地下水回补，包括开采井7，开采井7置于回灌中心区，经过第二离心泵8及输配水管道9输送至滴灌带4，滴灌带4每亩地铺设600m。

本实施例中，过滤池11从上到下依次有顶盖12、缓冲配水区13、土工布层14、滤料15、承托层16、淹水空间17和底板18；土工布层14平铺在滤料15表面；滤料15平铺在承托层16表面；承托层16上开有小孔，淹水空间17与集水管19相连。

本实施例中，沉砂池24上有盖板27，地下滤水管20开有滤水孔22，地下滤水管20包有土工布21，地下滤水管20底部铺有粗砂23。地下滤水管20采用高密度聚乙烯双壁波纹管。

本实施例中，地下滤水管的参数公式如下：

其中，L为滤水管长度；n为滤水管开孔个数；L0为孔隙间隔；d0为孔直径；d为管直径；α为含水层颗粒组成经验值；B为滤水管间距；A滤为滤池面积；d滤为滤料直径；k滤为滤料渗透系数；Δh为滤池水位高差；K为土壤渗透系数；H为暗管在地面下的深度，α取值为25-30。

根据实际地质勘探资料可知，0～20m的地层，渗透系数为2.37×10^-4～2.82×10^{- 3}cm/s(即0.2～2.4m/d)，而上述双环渗水试验得出渗透速度为2.8m/d，有效孔隙度为0.5，给水度为μ为0.065，地下水埋深为17m。

将回灌水渗漏过程分为三个阶段，第一阶段为假定为垂向一维非稳定流，即非稳定自由渗漏阶段，渗漏水从管网底部土层逐步湿润直至地下水面，计算公式利用渗池湿润峰运移公式计算；当回灌水从管中渗漏到地下水面，此时地下水面与管道并没有直接的水力联系，因此渗漏量不会随地下水位的升高而有所变化，此时是第二阶段稳定自由渗漏。当地下水峰上升至管底后，地下水与管道中的水连成一体，此时，管道渗流将受到地下水的顶托渗漏，渗漏流量将随附近地下水位的上升而逐渐减小，此时变为第三阶段顶托渗漏。结合水力学、土壤水动力学和地下水动力学理论，提出水力计算分析方法，计算回灌效果即该系统对地下水位和水量的影响。

①第一阶段非稳定自由渗漏阶段

湿润峰运移速度计算公式为：

垂直渗透时间计算公式为：

其中，v_i为渗透速率，m/d；k为水力传导系数，m/d；f为孔隙度；

H_w为水深，m；L_f为管底到湿润锋面的距离，m；

H_cr为湿润锋的临界压力水头，为-0.5m。

结合项目区工程和水文地质条件与公式(1)和(2)进行计算，可以计算湿润峰到达不同距离时的渗漏情况，见表1。

表1管子非稳定自由渗漏阶段计算结果

此阶段渗漏量为：

式中D为滤料厚度，d为管径。

②第二阶段稳定自由渗漏计算

第一阶段非稳定自由渗漏即湿润峰到达地下水面所需时间为1.35d，计算管底部水位上升13m，即达到第三阶段顶托渗漏阶段的临界点所需时间。假如时间未超过5.65d，则可判定滤水管渗漏达到顶托渗漏阶段；否则滤水管只达到稳定自由渗漏阶段。

稳定自由渗漏阶段公式

则

令

则

其中

当x＝0时，

所以

根据渠道自由渗漏量计算理论公式为：

q＝k(B+Ah) (7)

式中：q为渠道单位长度渗漏量；k为渗透系数；B为渠道水面宽；A为根据渗流理论推导出来的系数，视断面形式而定，对于水面宽度较小的渠道，A＝2。为了使简化公式更接近实际，此处引出系数α，根据经验取值。经计算得：

q＝10.16m²/d

则当s(0,t)＝13m，根据公式(3)～式(7)，计算出t＝4.86d。

则此阶段渗漏量为Q₂＝qlt＝9875.52m³。

当t＝5.65d时，管底部水位上升值为：

由于

其中，

所以，

当s(x,5.65)＝0，即K＝0。查表可得

所以x＝488.5m，即当稳定自由渗漏结束时，水丘扩散范围为977m。

3)第三阶段顶托渗漏阶段

当不稳定自由渗漏持续1.35d，稳定自由渗漏持续4.86d后，剩下0.79d为顶托渗漏阶段。

计算此阶段的渗漏量：在研究区200m的研究范围内，第二渗漏阶段结束时，研究区边界水位上升值s＝1.84m，则第三阶段渗漏量根据地下水动力学公式：

Q₃＝qlt＝3279.28m³

则在整个渗漏过程中，渗漏量为三个渗漏阶段的叠加，即

Q_管＝Q₁+Q₂+Q₃＝17436.94m³

本实施例中，滤水孔22为圆形，其孔径d₀＝2d₅₀，孔间距L₀＝1d₀，其中d₀为圆孔直径，L₀为圆孔孔间距，d₅₀为地下滤水管所在位置岩土样筛分重量累计为50％时的最大颗粒直径。滤料15粒径D₅₀＝6d₅₀′，其中D₅₀为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，d₅₀′为源水泥沙颗粒重量占50％的最大颗粒直径。

本实施例中，过滤池11长5m，宽5m，高度为2.5m中，缓冲配水区13的水位高度为1.5m，滤料15的高度为0.4m，承托层16的厚度为0.1m，淹水空间17的高度为0.3m，地下管网中地下滤水管20坡度统一设置为1/400，长度为200m，管径为30cm；土工布a14规格为200g/m²；土工布b21的规格为200g/m²；粗砂23的厚度为10cm；地下滤水管20的埋深为1m，沉砂池24的深度为1.5m，管网中地下滤水管20之间的间距为90m。

根据设计优化的水力参数对滤池和地下滤水管分别进行水利计算。

v_滤＝kJ＝51.8×3.75＝194.25m/d

q_滤＝v_滤A＝194.25×25＝4856.25m³/d

即滤池的滤速为194.25m/d，出水流量为4856.25m³/d。

地下暗管的水力计算：

q_管＝5×v_管A_管＝5×76559×3.14×0.15×0.15＝27044.3m³/d

可以看出，过滤池滤速小于管中水流的速度，且出水流量小于暗管的输水能力，但是接近管道渗漏量；另外，野外试验中观测结果与该设计方案结果基本吻合，所以滤池的设计在安全合理范围之内。

实施例2

一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其结构组成同实施例1。

本实施例中，过滤池11长5m，宽5m，高度为3m中，缓冲配水区13的水位高度为2m，滤料15的高度为0.4m，承托层16的厚度为0.1m，淹水空间17的高度为0.5m。

其孔径d₀＝3d₅₀，孔间距L₀＝1.2d₀，其中d₀为圆孔直径，L₀为圆孔孔间距，d₅₀为地下滤水管所在位置岩土样筛分重量累计为50％时的最大颗粒直径。滤料15粒径D₅₀＝7d₅₀′，其中D₅₀为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，d₅₀′为源水泥沙颗粒重量占50％的最大颗粒直径。

本实施例中，过滤池11长5m，宽5m，高度为2.5m中，缓冲配水区13的水位高度为1.5m，滤料15的高度为0.4m，承托层16的厚度为0.1m，淹水空间17的高度为0.3m，地下管网中地下滤水管20坡度统一设置为1/500，长度为200m，管径为30cm；土工布a14规格为400g/m²；土工布b21的规格为200g/m²；粗砂23的厚度为10cm；地下滤水管20的埋深为1.5m，沉砂池24的深度为2m，管网中地下滤水管20之间的间距为100m。

则此滤池的水力计算为：

v_滤＝kJ＝51.8×5＝259m/d

q_滤＝v_滤A＝259×25＝6475m³/d

即滤池的滤速为259m/d，出水流量为6475m³/d。

地下暗管的水力计算：

q_管＝5×v_管A_管＝5×68476.5×3.14×0.15×0.15＝24189.3m³/d

可以看出，过滤池滤速小于管中水流的速度，且出水流量小于暗管的输水能力，但是接近管道渗漏量；对比实验一，滤池渗滤增大，出水流量增大，通过减少地下暗管坡度，减缓管中流速，以增大入渗补给量。野外试验中观测结果与该设计方案结果基本吻合，所以滤池的设计在安全合理范围之内。

实施例3

一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其结构组成同实施例1。

本实施例中，过滤池11长6m，宽6m，高度为3m中，缓冲配水区13的水位高度为2m，滤料15的高度为0.4m，承托层16的厚度为0.1m，淹水空间17的高度为0.5m。圆形滤水孔22孔径d0＝5d50，孔间距L0＝1.5d0，其中d0为圆孔直径，L0为圆孔孔间距，d50为滤水管所在位置岩土样筛分重量累计为50％时的最大颗粒直径。滤料15粒径D50＝8d50，其中D50为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，d50为源水泥沙颗粒重量占50％的最大颗粒直径。地下管网的地下滤水管20坡度设置为1/600；土工布层14规格为400g/m²；土工布21的规格为400g/m2；粗砂23的厚度为20cm；地下滤水管20的近地平面端埋深为2m，沉砂池24深度为2.5m；地下滤水管20间距为110m。

则此滤池的水力计算为：

v_滤＝kJ＝51.8×5＝259m/d

q_滤＝v_滤A＝259×36＝9324m³/d

即滤池的滤速为259m/d，出水流量为9324m³/d。

地下暗管的水力计算：

q_管＝5×v_管A_管＝5×63132.2×3.14×0.15×0.15＝22301.5m³/d

可以看出，过滤池滤速小于管中水流的速度，且出水流量小于暗管的输水能力，但是接近管道渗漏量；与实验二相比，加大了滤池的面积，增加了滤池的出水流量，减少了地下滤水管的坡度，使管中流速变缓，增加地下水补给量。野外试验中观测结果与该设计方案结果基本吻合，所以滤池的设计在安全合理范围之内。

本发明水源摆脱沟渠引水的限制，避免开挖沟渠所带来的工程量和占地面积，采用泵送的形式，使取水更加方便灵活，维持过滤池11、缓冲配水区13高水位，保证高效的滤水过程。过滤池11和地下管网构成低压地下管网回灌系统10，开采井设置于场地中心，将地下管网回灌系统10回补的优质地下水，通过第二离心泵8，经输水管道9，泵送至地表滴灌2中。将水泵送至过滤池11中，经过过滤池11沉淀过滤后，进入低压地下管网回灌补采耦合系，通过地下管网系统高效补给地下水，泵送可以保证在过滤池中的缓冲配水区保持较高水头，加速过滤进程，使滤水快速补给至低压地下管网系统，采取面状补给的形式，快速的将地表水转化为高质量的地下水，通过人工控制的方式避免了水量的浪费，极大地提高了水资源利用效率，提高土壤含水率，对北方地区地下水超采、地下漏斗等环境地质问题，起到了积极防治作用。地下管网与沉砂池24相连，通过水流可将地下管网中的泥沙冲入后置沉砂池，可以避免淤积的泥沙堵塞。通过开采井7将回补优质地下水泵送至地表滴灌2，水质得到保证，避免滴灌系统发生堵塞，当灌溉结束时可打开关口处的堵头6，冲洗输水管道和滴灌带。采用地表节水灌溉系统采用滴灌方式，不仅可以有效节约用水，而且避免大水漫灌将化肥和农药淋溶于地下含水层，导致地下水污染等严重生态问题。超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌耦合系统，不仅可以整体的抬高地下水位，充分补给地下水，而且与地表滴灌相结合，低压管网可以直接提高非饱和带土壤含水率，减少回灌过程蒸发等水分流失，起到节水的效果，提高回灌补给效率。低压地下管网回灌系统与地表滴灌系统有机结合，生态互补，不仅可以有效补给地下水，又可以将回补水开采用于地表节水灌溉，形成补采耦合的优势系统。上述实验结果表明，在连续使用本发明的一年当中，地表滴灌有效节水，地下管网回灌效率连续稳定保持较高的水平，没有检测到堵塞情况，地下水位整体抬升，这充分体现了本发明在无需开挖沟渠，工程量和占地面积小，回灌效率高，灌溉效果好，节约用水，滤水管不易堵塞，且设计结构简单，施工方便，不会影响水流，高效补给地下水，有效抬升地下水位，避免灌溉引起的农药化肥污染地下水等优势。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：包括：

水源(1)，

过滤池(11)，过滤池(11)进水端经第一离心泵(25)和第一输送管道(26)联通水源(1)；

地下管网，包括多个纵横交错布置的相互联通的地下滤水管(20)，地下滤水管(20)一端通过集水管(19)与过滤池(11)连接，另一端连接沉砂池(24)；

地表滴灌(2)，包括首部枢纽(3)、滴灌带(4)和滴灌头(5)，首部枢纽(3)一端连接过滤池出水端，首部枢纽(3)另一端连接多个成行设置干管，连接于干管并成列设置多个分干管，滴灌带(4)连接于分干管，滴灌带(4)上设有滴灌头(5)；

地下水回补，包括开采井(7)，经过第二离心泵(8)及输配水管道(9)输送至滴灌带(4)；

过滤池(11)从上到下依次有顶盖(12)、缓冲配水区(13)、土工布层(14)、滤料(15)、承托层(16)、淹水空间(17)和底板(18)；土工布层(14)平铺在滤料(15)表面；滤料(15)平铺在承托层(16)表面；承托层(16)上开有小孔，淹水空间(17)与集水管(19)相连；

过滤池(11)的长为5-6m，宽为5-6m，缓冲配水区(13)高度为1.5-2.0m，淹水空间(17)高度为0.3-0.5m；

所述第一离心泵（25）将水输送至所述过滤池（11）中，经过所述过滤池（11）沉淀过滤后，进入低压地下管网回灌系统（10）中。

2.根据权利要求1所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：地下滤水管的参数公式如下：

其中，L为滤水管长度；n为滤水管开孔个数；L₀为孔隙间隔；d₀为孔直径；d为管直径；α为含水层颗粒组成经验值；B为滤水管间距；A滤为滤池面积；d滤为滤料直径；k滤为滤料渗透系数；Δh为滤池水位高差；K为土壤渗透系数；H为暗管在地面下的深度，α取值为25-30。

3.根据权利要求1所述的地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：

承托层(16)为有机玻璃板；土工布层(14)规格为200-400g/m 2 。

4.根据权利要求1所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：滤料(15)粒径D₅₀＝(5-8)d₅₀′，其中D₅₀为滤料筛分样颗粒组成中，过筛重量累计为50％的最大颗粒直径，d₅₀′为源水泥沙颗粒重量占50％的最大颗粒直径。

5.根据权利要求1所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：地下滤水管(20)和底板(18)坡度为1/600-1/300。

6.根据权利要求1所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：地下滤水管(20)上的滤水孔(22)为圆形，其孔径d ₀＝(2-5)d₅₀，孔间距L₀＝1.5d₀，其中d₀为圆孔直径，L₀为圆孔孔间距，d ₅₀为地下滤水管所在位置岩土样筛分重量累计为50％时的最大颗粒直径。

7.根据权利要求1所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：地下管网的地下滤水管(20)与沉砂池(24)相连，沉砂池(24)上有盖板(27)，地下滤水管(20)开有圆形或长方形滤水孔(22)，地下滤水管(20)包有土工布(21)，地下滤水管(20)底部铺有粗砂(23)。

8.根据权利要求1至7任一项所述超采区地表节水灌溉与低压地下管网回灌补采耦合系统，其特征在于：地下滤水管(20)是高密度聚乙烯双壁波纹管。

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