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Abstract

本发明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（1），沿沟渠（1）垂直分布的若干个滤水清淤装置（2），每个滤水清淤装置（2）包括前置过滤装置（3）、后置清淤井（5）、以及用于连通前置过滤装置（3）和后置清淤井（5）的一条密布有通水孔的地下滤水管（4）；前置过滤装置（3）设置在沟渠（1）的底部，后置清淤井（5）位于滤水管（4）的另一端。本发明具有设计结构简单，占地很少，补给地下水效率高，不耗能、施工方便，成本低等显著优点。

Description

一种防堵塞的含水层补给装置
技术领域
本发明涉及含水层补给即地下水人工回灌技术领域，具体涉及一种防堵塞的含水层补给装置。
背景技术
中国北方地区水资源短缺，地下水对农业和城市供水起着至关重要的作用，但是由于农业和城市叠加用水，地下水超采，造成大面积地下水漏斗区并引发了各种环境地质问题。在有多余洪水和引客水的地区，为增加地下水资源量，出现了地面渗水（沟、渠、盆等）和井注水补给等含水层补给技术措施。然而沟、渠、盆渗水补给技术虽然投资较小，效果好，但占地面积大，并影响农业机械化，在人均耕地紧张的北方地区，发展受到限制；井注水补给虽然入渗效率高，但是容易产生堵塞，且水质风险控制难，影响回灌效果及***使用周期，这便是多种含水层补给技术没能得到广泛普及的原因。
为了解决回灌效率问题，中国专利CN201210003853申请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，在回灌池内充填粗砂作为反滤回填料，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CN201120432424申请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。
发明内容
为克服上述技术的不足，本发明提供了一种高效防堵塞的含水层补给装置。本发明补给地下水具有不占地，回灌效率高，成本相对井回灌低，不耗能，过滤管不易堵塞等显著优点。
本发明采用以下技术方案：
一种防堵塞的含水层补给装置，包括沟渠（1），其特征在于，还包括有沿沟渠（1）垂直分布的若干个滤水清淤装置（2），每个滤水清淤装置（2）包括前置过滤装置（3）、后置清淤井（5）、以及用于连通前置过滤装置（3）和后置清淤井（5）的一条密布有通水孔的地下滤水管（4）；前置过滤装置（3）设置在沟渠（1）的底部，后置清淤井（5）位于地下滤水管（4）的另一端。
所述前置过滤装置（3）从上到下依次由土工布a（6）、滤料（7）、承托层（8）、淹水空间（9）和底座（10）组成；所述土工布a（6）平铺在滤料（7）表面；所述滤料（7）平铺在承托层（8）表面；所述承托层（8）上开有小孔；所述淹水空间（9）与地下滤水管（4）相连通。
所述地下滤水管（4）开有圆形或长方形滤水孔（13），管体外包有土工布b（11），管底铺有粗砂（12）。
所述滤水孔（13）为圆形，其孔径d 0=(2-5)d 50，孔间距L 0=(1-1.5)d 50，其中d 0为圆孔直径，L 0为圆孔孔间距，d 50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。
所述地下滤水管（4）坡度为1/600-1/300。
所述滤料（7）粒径D 50=(6-8)d 50，其中D 50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，d 50为源水泥沙颗粒重量占50%的最大颗粒直径。
所述淹水空间（9）的高度H=（1～3）D,其中D为地下滤水管（4）的直径；所述底座（10）由砖堆砌而成，高度为0.5-1m。
所述承托层（8）为有机玻璃板；所述土工布a（6）规格为200-400g/m2。
所述地下滤水管（4）为高密度聚乙烯双壁波纹管；所述土工布b（11）的规格为200-400g/m2。
所述粗砂（12）的厚度为10-20cm；所述地下滤水管（4）的埋深低于最大地下水毛管上升高度；
所述地下滤水管（4）的埋深为2-4m。
本发明的有益效果是：
本发明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；另外，当地下水位升高时，地下滤水管还可以作为排水管进行排水。本发明设计结构简单，占地很少，不耗能、施工方便，成本低。
附图说明
图1为本发明结构剖面示意图。
图2为本发明的工程平面图。
图中，1.沟渠2.滤水清淤装置3.前置过滤装置4.地下滤水管5.后置清淤井6.土工布a7.滤料8.承托层9.淹水空间10.底座11.土工布b12.粗砂13.滤水孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种高效防堵塞的含水层补给装置，包括沟渠（1），沿沟渠（1）垂直分布的若干个滤水清淤装置（2），每个滤水清淤装置（2）包括前置过滤装置（3）、后置清淤井（5）、以及用于连通前置过滤装置（3）和后置清淤井（5）的一条密布有通水孔的地下滤水管（4）；前置过滤装置（3）设置在沟渠（1）的底部，后置清淤井（5）位于地下滤水管（4）的另一端。
前置过滤装置（3）从上到下依次由土工布a（6）、滤料（7）、开有孔的承托层（8）、淹水空间（9）和底座（10）组成；土工布a（6）平铺在滤料（7）表面；滤料（7）平铺在承托层（8）表面；承托层（8）上开有小孔；淹水空间（9）与地下滤水管（4）相连通。地下滤水管（4）开有圆形滤水孔（13），管体外包有土工布b（11），管底铺有粗砂（12）。
其中，圆形滤水孔（13）孔径d 0=2d 50，孔间距L 0=d 0，其中d 0为圆孔直径，L 0为圆孔孔间距，d 50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（7）粒径D 50=6d 50，其中D 50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，d 50为源水泥沙颗粒重量占50%的最大颗粒直径。
地下滤水管（4）坡度设置为1/400；淹水空间（9）的高度H=D,其中D为地下滤水管（4）的直径；底座（10）高度为1m；土工布a（6）规格为200g/m2；土工布b（11）的规格为200g/m2；粗砂（12）的厚度为10cm；地下滤水管（4）的埋深为2m。
实施例2
一种高效防堵塞的含水层补给装置，其结构组成同实施例1。
其中，圆形滤水孔（13）孔径d 0=3d 50，孔间距L 0=1.2d 0，其中d 0为圆孔直径，L 0为圆孔孔间距，d 50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（7）粒径D 50=7d 50，其中D 50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，d 50为源水泥沙颗粒重量占50%的最大颗粒直径。地下滤水管（4）坡度设置为1/500；淹水空间（9）的高度H=2D,其中D为地下滤水管（4）的直径；底座（10）高度为0.7m；土工布a（6）规格为400g/m2；土工布b（11）的规格为200g/m2；粗砂（12）的厚度为15cm；地下滤水管（4）的近地平面端埋深为3m。
实施例3
一种高效防堵塞的含水层补给装置，其结构组成同实施例1。
其中，圆形滤水孔（13）孔径d 0=5d 50，孔间距L 0=1.5d 0，其中d 0为圆孔直径，L 0为圆孔孔间距，d 50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（7）粒径D 50=8d 50，其中D 50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，d 50为源水泥沙颗粒重量占50%的最大颗粒直径。地下滤水管（4）坡度设置为1/600；淹水空间（9）的高度H=7D,其中D为地下滤水管（4）的直径；底座（10）高度为0.5m；土工布a（6）规格为400g/m2；土工布b（11）的规格为400g/m2；粗砂（12）的厚度为20cm；地下滤水管（4）的埋深为4m。
本发明中，底座（10）可根据管子埋深，调整其高度，不仅支撑了前置过滤装置（3），还起到了管子护坡的作用。地下滤水管（4）不仅渗漏补给地下水，还起到输水的作用，同时还作为输砂的通道。后置清淤井（5）不仅可接纳沉积由滤水管输送的泥沙，还可以人工抽水保持一定水位差，使水流冲刷掉滤水管管壁沉积的泥沙，并沉积到井底，定时清理，有效防止泥沙对滤水管的堵塞，且滤水管可以相互连接成管网，有效的提高了地下水回灌补给效果，扩大了地下水补给范围。上述试验结果表明，在连续使用本发明的一年当中，回灌效率连续稳定保持较高水平，没有监测到堵塞情况，这充分体现了本发明回灌效率高，输水管不易堵塞的显著特点，且本发明结构简单，占地少，成本低，不耗能。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域研究人员来说，在不脱离本发明的前提下，可以做出若干改进，这些改进均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防堵塞的含水层补给装置，包括沟渠（1），其特征在于，还包括有沿沟渠（1）垂直分布的若干个滤水清淤装置（2），每个滤水清淤装置（2）包括前置过滤装置（3）、后置清淤井（5）、以及用于连通前置过滤装置（3）和后置清淤井（5）的一条密布有通水孔的地下滤水管（4）；前置过滤装置（3）设置在沟渠（1）的底部，后置清淤井（5）位于地下滤水管（4）的另一端。
2.根据权利要求1所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，前置过滤装置（3）从上到下依次由土工布a（6）、滤料（7）、承托层（8）、淹水空间（9）和底座（10）组成；所述土工布a（6）平铺在滤料（7）表面；所述滤料（7）平铺在承托层（8）表面；所述承托层（8）上开有小孔；所述淹水空间（9）与地下滤水管（4）相连通。
3.根据权利要求1或2所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述地下滤水管（4）开有圆形或长方形滤水孔（13），管体外包有土工布b（11），管底铺有粗砂（12）。
4.根据权利要求3所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述滤水孔（13）为圆形,其孔径d 0=(2-5)d 50，孔间距L 0=(1-1.5)d 50，其中d 0为圆孔直径，L 0为圆孔孔间距，d 50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。
5.根据权利要求4所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述地下滤水管（4）坡度为1/600-1/300。
6.根据权利要求2所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述滤料（7）粒径D 50=(6-8)d 50，其中D 50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，d 50为源水泥沙颗粒重量占50%的最大颗粒直径。
7.根据权利要求2所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述淹水空间（9）的高度H=（1～3）D,其中D为地下滤水管（4）的直径；所述底座（10）由砖堆砌而成，高度为0.5-1m。
8.根据权利要求2所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述承托层（8）为有机玻璃板；所述土工布a（6）规格为200-400g/m2。
9.根据权利要求3所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述地下滤水管（4）为高密度聚乙烯双壁波纹管；所述土工布b（11）的规格为200-400g/m2。
10.根据权利要求3所述的防堵塞的含水层补给装置，其特征在于，所述粗砂（12）的厚度为10-20cm；所述地下滤水管（4）的埋深为2-4m。
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