CN104878801A - 方便清洗的砾卵石渗水层、建筑方法及清洗方法 - Google Patents

Abstract

一种方便清洗的砾卵石渗水层、建筑方法及清洗方法，渗水层包括框架形的透水层和竖直设置的多功能井，透水层内堆砌有内部设有进水管的砾卵石层，砾卵石层顶部有与透水层密封连接的隔离层，建筑时，隔离层上覆盖覆盖层；多功能井下端伸入粉细砂含水层，多功能井由沉淀管、滤水管和实管依次固接而成，滤水管下端位于粉细砂含水层内，滤水管上端位于覆盖层内，实管上端伸出地平线外。将抽水机进水管置于实管内，向砾卵石层内送水的同时，从多功能井向外抽水，使砾卵石层和多功能井之间形成循环水流，排出砾卵石层中的淤塞物。该渗水层能方便及时清洗，可操作性强，运行成本低廉，是今后水环境治理的主要发展方向。

Description

方便清洗的砾卵石渗水层、建筑方法及清洗方法

技术领域

本发明属于地下水含水层清洗技术领域，涉及一种方便清洗的砾卵石渗水层；本发明还涉及一种该砾卵石渗水层的建筑方法，以及该砾卵石渗水层的清洗方法。

背景技术

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。水库、塘坝、渗坑渗水主要是沉淀物淤积堵塞，从地表可以清堵。注水井渗水，容易在注水井与含水层接触面以及井壁管形成物理化学堵塞、出砂堵塞、水质变坏堵塞等问题，处理的方法主要是加强回扬、增加回扬次数、缩短回扬间隔；对于堵塞严重的注水井采用真空回流及间隙反冲进行清堵；对于已经胶结的沉淀物需进行加酸处理；对于出砂堵塞一般采用抽水洗井和人工补砂的方法进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种方便清洗的砾卵石渗水层，不仅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，而且能及时方便进行清洗。

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。

本发明的第三个目的是提供一种能及时清洗上述砾卵石渗水层的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种方便清洗的砾卵石渗水层，包括框架形的透水层和竖直设置的多功能井，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与透水层密封连接的隔离层，建筑时，隔离层上覆盖顶面与地平线相平齐的覆盖层；多功能井的下端依次穿过覆盖层、隔离层、砾卵石层、粉细砂包气带和地下水位线，伸入粉细砂含水层内，多功能井由沉淀管、滤水管和实管依次固接而成，滤水管下端位于粉细砂含水层内，滤水管上端位于覆盖层内，实管上端伸出地平线外。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述方便清洗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，基础坑底面与地下水位线之间的距离至少3米；

步骤2：从基础坑底面向下钻井，使井的底部伸入粉细砂含水层内，然后，在该井底部设置沉淀管，在沉淀管上面设置滤水管，滤水管上端位于基础坑顶面的上方，滤水管上端竖直固接实管，实管的顶端位于地平线上方；

步骤3：将透水材料敷设于基础坑的侧壁上，形成透水层，然后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4：在砾卵石层顶面覆盖隔离层，隔离层与透水层的相交处密封连接，然后用粉细砂覆盖在隔离层上，形成顶面与地面线相平齐的覆盖层，滤水管顶部位于覆盖层内，实管顶端伸出覆盖层外，完成方便清洗的卵石渗水层的建筑。

本发明采用的第三个技术方案是：一种清洗上述方便清洗的砾卵石渗水层的方法，将抽水机的进水管置于实管内，然后通过进水管向砾卵石层内送水，同时通过抽水机从多功能井内向外抽水，使砾卵石层和多功能井之间形成水流进出砾卵石层的循环过程，在循环水流的作用下将砾卵石层中的淤塞物冲入滤水管，再随水流排出砾卵石层。

本发明砾卵石渗水层中砾卵石层与粉细砂原地层相比较具有颗粒孔隙大、渗透速度快、影响半径范围远的特点，在清洗过程中会形成具有一定压力的水流循环体，砾卵石层中水流速度较快，利用水流冲力将堵塞在砾卵石层孔隙中的物质随水流冲出，开始水流时间只需要3个台班（洗井的工作单位，1个台班为8个小时），可以节约大量时间和资金，创造出比常规方法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.沉淀管，11.多功能井，12.实管，13.滤水管，14.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。

在需要渗水的含水层上部包气带建立砾卵石渗水层，该渗水层岩性颗粒要比粉细砂地层岩性大3倍以上，让水体直接进入砾卵石渗水层由里向外渗水，减少水体与外界直接接触，避免水体产生物理化学堵塞几率，因此，砾卵石渗水层主要是淤泥和沉淀物堵塞。当砾卵石渗水层孔隙被堵塞后，通常是将砾卵石层的砾卵石取出来，清洗后再回填，这增大了运行成本，同时影响渗水连续性。为解决该问题，本发明提供了一种如图1所示的方便清洗的砾卵石渗水层，包括框架形的透水层2和竖直设置的多功能井11，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14。多功能井11的下端依次穿过覆盖层14、隔离层8、砾卵石层7、粉细砂包气带1和地下水位线5，伸入粉细砂含水层3内，多功能井11从下往上由沉淀管10、滤水管13和实管12依次固接而成，滤水管13的下端位于粉细砂含水层3内，滤水管3的上端位于覆盖层14内，实管12的上端伸出地平线9外。

透水层2采用透水土工布。隔离层8采用土工膜制成。

本发明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：从基础坑底面向下钻井，使井的底部伸入粉细砂含水层3内，然后，从该井底部设置沉淀管10，在沉淀管10上面设置滤水管13，滤水管13下端与沉淀管10相接，滤水管13上端位于基础坑顶面的上方，滤水管13上端竖直固接实管12，实管12的顶端位于地平线9的上方；

步骤3：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2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4：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14，滤水管13顶部位于覆盖层14内，实管12顶端伸出覆盖层14外，完成方便清洗的卵石渗水层的建筑。

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***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。

砾卵石层7在长期渗水过程中，会发生淤泥堵塞和沉淀物堵塞，若堵塞严重且得不到及时清洗，就会影响渗水量和渗水效果，造成严重的经济损失和不良的社会影响。为了及时发现渗水堵塞和及时清洗砾卵石层7，本发明中的多功能井11主要起到渗水层清洗井、注水井和水位水质监测井的功能。正常运行时，通过多功能井11水位变化来检测砾卵石层7的渗水量，通过砾卵石层7渗水量变化来判断砾卵石层7是否被堵塞，如果发生堵塞，将抽水机的进水管置于实管12内，然后通过进水管4向砾卵石层7内送水，同时通过抽水机从多功能井11内向外抽水，使砾卵石层7和多功能井11之间形成水流进出砾卵石层7的循环过程，在循环水流的作用下将砾卵石层7中的淤塞物质冲入滤水管13，再随水流排出砾卵石层7，达到清洗的目的。

如果砾卵石层7发生物理化学堵塞或者水质变化堵塞要针对具体情况采取加酸来进行抽水循环过程处理。

砾卵石层7是将地表水转化为地下水的过度体，在其中设立多功能井11可以将渗水过程中沉淀于砾卵石层7的淤泥及其他物质通过清洗加以有效解决，利用多用途孔洗井技术定期清洗砾卵石层7里的淤积物和空隙堵塞物。

另外从建设过程，运行操作和后期维护整个过程可操作性强，而且运行成本低廉，经济效益显著，是今后水环境治理的主要发展方向。

例如：将本发明方便清洗的砾卵石渗水层应用于2007年实施的《敦煌月牙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涉及建立两座渗水场，在工程试运行过程中，由于输水管道先后多次发生破裂，致使大量泥沙随水流进入砾卵石层7中，和注水井堵塞严重，通过多功能井11实施清洗后，砾卵石层7到经过7年渗水实施过程运行正常，月牙泉湖水位稳定。保护了国家级风景名胜区，社会影响深远。

Claims (8)

1.一种方便清洗的砾卵石渗水层，其特征在于，包括框架形的透水层（2）和竖直设置的多功能井（11），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）顶部覆盖有与透水层（2）密封连接的隔离层（8），建筑时，隔离层（8）上覆盖顶面与地平线（9）相平齐的覆盖层（14）；多功能井（11）的下端依次穿过覆盖层（14）、隔离层（8）、砾卵石层（7）、粉细砂包气带（1）和地下水位线（5），伸入粉细砂含水层（3）内，多功能井（11）由沉淀管（10）、滤水管（13）和实管（12）依次固接而成，滤水管（13）下端位于粉细砂含水层（3）内，滤水管（3）上端位于覆盖层（14）内，实管（12）上端伸出地平线（9）外。

2.根据权利要求1所述的方便清洗的砾卵石渗水层，其特征在于，所述的砾卵石层（7）采用粒径20～40mm的砾卵石堆砌而成。

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所述的方便清洗的砾卵石渗水层，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所述的方便清洗的砾卵石渗水层，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所述的方便清洗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，基础坑底面与地下水位线（5）之间的距离至少3米；

步骤2：从基础坑底面向下钻井，使井的底部伸入粉细砂含水层（3）内，然后，在该井底部设置沉淀管（10），在沉淀管（10）上面设置滤水管（13），滤水管（13）上端位于基础坑顶面的上方，滤水管（13）上端竖直固接实管（12），实管（12）的顶端位于地平线（9）的上方；

步骤3：将透水材料敷设于基础坑的侧壁上，形成透水层（2），然后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4：在砾卵石层（7）顶面覆盖隔离层（8），隔离层（8）与透水层（2）的相交处密封连接，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（14），滤水管（13）顶部位于覆盖层（14）内。

7.根据权利要求6所述的方便清洗的砾卵石渗水层的建筑方法，其特征在于，所述步骤3中，砾卵石的粒径为20～40mm。

8.一种权利要求1所述方便清洗的砾卵石渗水层的清洗方法，其特征在于，清洗时，将抽水机的进水管置于实管（12）内，然后通过进水管（4）向砾卵石层（7）内送水，同时通过抽水机从多功能井（11）内向外抽水，使砾卵石层（7）和多功能井（11）之间形成水流进出砾卵石层（7）的循环过程，在循环水流的作用下将砾卵石层（7）中的淤塞物冲入滤水管（13），再随水流排出砾卵石层（7）。