CN110820850A - 岩溶消落洞侧壁取水系统及取水方法 - Google Patents

岩溶消落洞侧壁取水系统及取水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩溶消落洞侧壁取水系统,供水井为设置在靠近消落洞外侧的完整基岩上,深度超过消落洞的竖直钻孔,钻孔的底部带有沉沙井段,在供水井的侧壁上从上到下依次钻有逐渐向下倾斜的一级分支斜孔、二级分支斜孔和三级分支斜孔,一级、二级分支斜孔分别连通供水井与消落洞,一级、二级分支斜孔的末端均低于消落洞的常年水位、高于消落洞的淤泥层,三级分支斜孔伸入消落洞下方的岩层中;护壁管位于钻孔的主体部分内,护壁管包括下部的花管段和上部的实管段,水泵安装在护壁管内,并能结合扬水管将护壁管内的水抽到供水井外。本发明还公开了一种岩溶消落洞侧壁取水方法。即使水位不断下降也能抽取洞中的地下水,有效解决当地用水问题。

Description

岩溶消落洞侧壁取水系统及取水方法
技术领域
本发明属于地质钻探工程领域,具体涉及一种用于岩溶消落洞的取水系统,以及利用该取水系统进行取水的方法。
背景技术
岩溶石山地区由于其自然地理和地层原因,长期处于缺水状态,人畜饮水相当困难。雨水通过地面径流很快进入地下消落洞和暗河,且水位埋藏较深,用简单的抽水方法很难利用隐匿在地下的水资源。
调查中发现有很多消落洞长年有水,但水位较深,且消落洞的形状不规则,侧壁有危岩、滚石存在,而且杂草、灌木丛生,一般很难探测到洞中的具体情况,没有有效可行的方法抽取地下水供人们使用。
现有的钻井取水的方法,多采用在水源正上方钻孔的方式,但由于消落洞存在水位较深、干旱涨水季节水位变化大、底部存在淤泥等一系列问题,现有的钻井取水的方法无法在岩溶消落洞上有效利用。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种专用于岩溶消落洞的取水系统,即使水位不断下降也能抽取洞中的地下水,有效解决当地用水问题。
为此,本发明所采用的技术方案为:一种岩溶消落洞侧壁取水系统,包括供水井、扬水管、水泵和护壁管,所述供水井为设置在靠近消落洞外侧的完整基岩上,且深度超过消落洞的竖直钻孔,所述钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段,在供水井的侧壁上从上到下依次钻有逐渐向下倾斜的一级分支斜孔、二级分支斜孔和三级分支斜孔,一级分支斜孔和二级分支斜孔分别连通供水井与消落洞,且一级分支斜孔和二级分支斜孔的末端均低于消落洞的常年水位、高于消落洞的淤泥层,三级分支斜孔伸入消落洞下方的岩层中;所述护壁管位于钻孔的主体部分内,护壁管包括下部的花管段和上部的实管段,花管段的上端不得低于消落洞的常年水位,所述水泵安装在护壁管内,并能结合扬水管将护壁管内的水抽到供水井外。
作为上述方案的优选,所述花管段与实管段均采用不锈钢管,两者通过螺纹连接。
进一步优选为,所述供水井距离消落洞的距离为4—8米,供水井深度超过消落洞深度20—40米。
同时,本发明还提供了一种岩溶消落洞侧壁取水方法,包括以下步骤:
步骤一,在靠近有水的消落洞外侧的完整基岩上,利用岩心钻机钻取深度超过消落洞的竖直钻孔作为供水井,且钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段;
步骤二,在供水井的侧壁上从上到下依次钻设逐渐向下倾斜的一级分支斜孔、二级分支斜孔和三级分支斜孔,一级分支斜孔和二级分支斜孔分别连通供水井与消落洞,且一级分支斜孔和二级分支斜孔的末端均低于消落洞的常年水位、高于消落洞的淤泥层,三级分支斜孔伸入消落洞下方的岩层中;
步骤三、将护壁管放入钻孔的主体部分内,护壁管的下端正好搁置在钻孔的主体部分与沉沙井段的台阶面上,护壁管包括下部的花管段和上部的实管段,花管段的上端不得低于消落洞的常年水位;
步骤四、将水泵安装在护壁管内,并安装好扬水管;
步骤五、当消落洞内的水位较高时,消落洞中的地下水通过一级分支斜孔、二级分支斜孔、花管段进入护壁管内,再通过水泵和扬水管抽到地面上;
当消落洞内的水位下降到一定程度时,一级分支斜孔露出水面上,消落洞中的地下水通过二级分支斜孔、花管段进入护壁管内,再通过水泵和扬水管抽到地面上;
当遇到特别干旱的时期,消落洞中的水位降到淤泥层以下时,一级分支斜孔、二级分支斜孔均露出水面上,消落洞下部岩层中的地下水,则通过三级分支斜孔、花管段进入护壁管内,再通过水泵和扬水管抽到地面上。
本发明的有益效果:
(1)改变了在传统的水源正上方钻孔的方式,采用侧壁钻孔的方式,并通过多个分支斜孔用于抽取不同深度的水源。当消落洞内的水位较高时,优先选用一级分支斜孔、二级分支斜孔抽水,确保上部水源的干净;当消落洞内的水位下降到一定程度时,采用二级分支斜孔抽水;当消落洞中的水位降到淤泥层以下时,还可以通过三级分支斜孔将消落洞下部岩层中的地下水抽到地面进行利用。
(2)一级、二级、三级分支斜孔均采用倾斜布置的方式,在抽水的过程中,能利用分支斜孔进行沉沙,起到初步过滤的效果;消落洞或消落洞下部岩层中的地下水被抽到护壁管内后,还能通过供水井底部的沉沙段进行再次沉沙,起到再次过滤的效果。
(3)由于岩溶消落洞外侧的基岩风化严重,为防止钻孔坍塌,一方面在钻孔内设置护壁管,护壁管分为上部的实管段和下部的花管段,既能确保井壁的稳固,又能使水通过花管段的侧壁进入护壁管内;另一方面选择靠近有水的消落洞外侧的完整基岩进行钻孔,也是为了避免基岩不完整出现钻孔坍塌。
(4)该取水系统及取水方法施工简单,用普通的岩心钻机即可施工成井,且结构简单,易于实施;根据消落洞的深度决定供水井的深度,一般均在50米以内,安装水泵即可供水,投资不超过15万元,如地质条件允许,也可适当加深,效果会更好;风险小,用其他方法在岩溶石山地区施工供水井,其风险极大,成井率低,本发明基本能保证井内出水,风险极小;能有效解决岩溶山区缺水问题,岩溶石山地区大部分是贫困山区,缺水是导致贫困的因素之一,如能有效且低成本解决人畜饮水问题,有利于山区人民从事种植业、养殖业,对于打好脱贫攻坚战将有极大的推动作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图,对本发明作进一步说明:
如图1所示,一种岩溶消落洞侧壁取水系统,主要由供水井1、扬水管2、水泵3、护壁管4组成。
供水井1为设置在靠近消落洞5外侧的完整基岩6上,且深度超过消落洞5的竖直钻孔。最好是,供水井1距离消落洞5的距离为4—8米,供水井1深度超过消落洞5深度20—40米。
钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段1d,钻孔主体部分包括上部的实管井段和下部的花管井段,在钻孔主体部分与沉沙井段1d之间形成台阶面。
在供水井1的侧壁上从上到下依次钻有逐渐向下倾斜的一级分支斜孔1a、二级分支斜孔1b和三级分支斜孔1c。一级分支斜孔1a和二级分支斜孔1b分别连通供水井1与消落洞5,且一级分支斜孔1a和二级分支斜孔1b的末端均低于消落洞5的常年水位5a、高于消落洞5的淤泥层5b。三级分支斜孔1c伸入消落洞5下方的岩层中。
护壁管4位于钻孔的主体部分内,护壁管4包括下部的花管段4a和上部的实管段4b,花管段4a安装在花管井段内,实管段4b安装在实管井段内。最好是,花管段4a与实管段4b均采用不锈钢管,两者通过螺纹连接。
花管段4a的上端不得低于消落洞5的常年水位,水泵3安装在护壁管4内,并能结合扬水管2将护壁管4内的水抽到供水井1外。
一种岩溶消落洞侧壁取水方法,包括以下步骤:
步骤一,在靠近有水的消落洞5外侧的完整基岩上,用岩心钻机钻取深度超过消落洞5的竖直钻孔作为供水井1,且钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段1d。最好是,供水井1距离消落洞5的距离为4—8米,供水井1深度超过消落洞5深度20—40米。
步骤二,在供水井1的侧壁上从上到下依次钻设逐渐向下倾斜的一级分支斜孔1a、二级分支斜孔1b和三级分支斜孔1c。一级分支斜孔1a和二级分支斜孔1b分别连通供水井1与消落洞5,且一级分支斜孔1a和二级分支斜孔1b的末端均低于消落洞5的常年水位、高于消落洞5的淤泥层。三级分支斜孔1c伸入消落洞5下方的岩层中。
步骤三、将护壁管4放入钻孔的主体部分内,护壁管4的下端正好搁置在钻孔的主体部分与沉沙井段1d的台阶面上。护壁管4包括下部的花管段4a和上部的实管段4b,花管段4a的上端不得低于消落洞5的常年水位。花管段4a既能保护井壁,又能让井外的地下水顺利进入井内。
步骤四、将水泵3安装在护壁管4内,并安装好扬水管2。
步骤五、当消落洞5内的水位较高时,消落洞5中的地下水通过一级分支斜孔1a、二级分支斜孔1b、花管段4a进入护壁管4内,再通过水泵3和扬水管2抽到地面上。
当消落洞5内的水位下降到一定程度时,一级分支斜孔1a露出水面上,消落洞5中的地下水通过二级分支斜孔1b、花管段4a进入护壁管4内,再通过水泵3和扬水管2抽到地面上。
当遇到特别干旱的时期,消落洞中的水位降到淤泥层以下时,一级分支斜孔1a、二级分支斜孔1b均露出水面上,消落洞5下部岩层中的地下水,则通过三级分支斜孔1c、花管段4a进入护壁管4内,再通过水泵3和扬水管2抽到地面上。干旱季节消落洞下部岩层中仍然会有地下水,通过三级分支斜孔1c、花管段4a仍然可以获得地下水。

Claims (6)

1.一种岩溶消落洞侧壁取水系统,包括供水井(1)、扬水管(2)、水泵(3)和护壁管(4),其特征在于:所述供水井(1)为设置在靠近消落洞(5)外侧的完整基岩上,且深度超过消落洞(5)的竖直钻孔,所述钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段(1d),在供水井(1)的侧壁上从上到下依次钻有逐渐向下倾斜的一级分支斜孔(1a)、二级分支斜孔(1b)和三级分支斜孔(1c),一级分支斜孔(1a)和二级分支斜孔(1b)分别连通供水井(1)与消落洞(5),且一级分支斜孔(1a)和二级分支斜孔(1b)的末端均低于消落洞(5)的常年水位、高于消落洞(5)的淤泥层,三级分支斜孔(1c)伸入消落洞(5)下方的岩层中;所述护壁管(4)位于钻孔的主体部分内,护壁管(4)包括下部的花管段(4a)和上部的实管段(4b),花管段(4a)的上端不得低于消落洞(5)的常年水位,所述水泵(3)安装在护壁管(4)内,并能结合扬水管(2)将护壁管(4)内的水抽到供水井(1)外。
2.按照权利要求1所述的岩溶消落洞侧壁取水系统,其特征在于:所述花管段(4a)与实管段(4b)均采用不锈钢管,两者通过螺纹连接。
3.按照权利要求1所述的岩溶消落洞侧壁取水系统,其特征在于:所述供水井(1)距离消落洞(5)的距离为4—8米,供水井(1)深度超过消落洞(5)深度20—40米。
4.一种岩溶消落洞侧壁取水方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,在靠近有水的消落洞(5)外侧的完整基岩上,用岩心钻机钻取深度超过消落洞(5)的竖直钻孔作为供水井(1),且钻孔的底部直径小于钻孔主体部分的直径形成沉沙井段(1d);
步骤二,在供水井(1)的侧壁上从上到下依次钻设逐渐向下倾斜的一级分支斜孔(1a)、二级分支斜孔(1b)和三级分支斜孔(1c),一级分支斜孔(1a)和二级分支斜孔(1b)分别连通供水井(1)与消落洞(5),且一级分支斜孔(1a)和二级分支斜孔(1b)的末端均低于消落洞(5)的常年水位、高于消落洞(5)的淤泥层,三级分支斜孔(1c)伸入消落洞(5)下方的岩层中;
步骤三、将护壁管(4)放入钻孔的主体部分内,护壁管(4)的下端正好搁置在钻孔的主体部分与沉沙井段(1d)的台阶面上,护壁管(4)包括下部的花管段(4a)和上部的实管段(4b),花管段(4a)的上端不得低于消落洞(5)的常年水位;
步骤四、将水泵(3)安装在护壁管(4)内,并安装好扬水管(2);
步骤五、当消落洞(5)内的水位较高时,消落洞(5)中的地下水通过一级分支斜孔(1a)、二级分支斜孔(1b)、花管段(4a)进入护壁管(4)内,再通过水泵(3)和扬水管(2)抽到地面上;
当消落洞(5)内的水位下降到一定程度时,一级分支斜孔(1a)露出水面上,消落洞(5)中的地下水通过二级分支斜孔(1b)、花管段(4a)进入护壁管(4)内,再通过水泵(3)和扬水管(2)抽到地面上;
当遇到特别干旱的时期,消落洞中的水位降到淤泥层以下时,一级分支斜孔(1a)、二级分支斜孔(1b)均露出水面上,消落洞(5)下部岩层中的地下水,则通过三级分支斜孔(1c)、花管段(4a)进入护壁管(4)内,再通过水泵(3)和扬水管(2)抽到地面上。
5.按照权利要求4所述的岩溶消落洞侧壁取水方法,其特征在于:所述花管段(4a)与实管段(4b)均采用不锈钢管,两者通过螺纹连接。
6.按照权利要求4所述的岩溶消落洞侧壁取水系统,其特征在于:所述供水井(1)距离消落洞(5)的距离为4—8米,供水井(1)深度超过消落洞(5)深度20—40米。
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