CN105507364A - 方形反滤回灌抽水两用井口装置 - Google Patents

Abstract

一种兼有自渗式地下水回灌和抽水的两用井口装置，属于保水和用水交叉技术领域。井口装置包括回灌井盖和抽水装置。其特征是：回灌井盖由井口顶盖、抽水装置固定环梁及土工织物反滤层组成。井盖整体为空芯无底四面柱体；井口顶盖上部顶面中间有一由抽水装置固定环梁环绕的方形孔口；井口顶盖上部顶面、侧面均设有圆形进水口；井口顶盖下部为不透水体；土工织物反滤层设置于井盖外侧并与井盖形状相吻合。抽水装置由抽水泵、水泵水管、水泵支架和水泵阀门组成。抽水泵一般为潜水泵；水泵支架为钢架，固定于抽水装置固定环梁。该装置实现了地下水回灌和抽水的有机结合，具有回灌量大、能够过滤水中颗粒、防淤和抗冲，以及防低水位污水回灌的特点。

Description

方形反滤回灌抽水两用井口装置

技术领域

本发明涉及一种兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，属于保水和用水交叉技术领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，水资源供需矛盾日益突出。由于地下水的过度开采，许多省份已经形成了以城市为中心的大面积的地下水位区域下降漏斗，许多环境地质问题也就随之出现。面对上述问题，地下水人工补给是更为积极有效的策略，是维持地下水资源采补平衡的重要技术手段。同时，在枯水期，还需要抽取地下水以弥补地表水资源的不足。目前在地下水人工补给井灌为主的地区，关于如何提高井回灌质量和效率，达到抽水和回灌两用，是回灌井装置的主要改进方向之一。

目前井灌区传统的方法是抽水井和回灌井分离，抽水井仅能抽水，回灌井只能回灌，其工程造价较高，占地面积大。

另外，还存在一种“同井抽回两用***”，是采用两根输水管线进行同井地下水的抽取与回灌，其中，一根水管伸入井中用于回灌，另一个水管连接地下水抽水动力装置用于取水。该技术存在的问题是：（1）无法利用同一水管实现地下水的回灌和抽取，导致成井口径较大，工程造价较高；（2）钻井直径和钻具之间的环空截面积较大，钻井效率低，同时又易引起地下含水层泥浆污染时间长、堵塞严重、洗井困难、单井出水量小、回灌困难等现象。因此在本领域提高井回灌质量和效率，达到抽水和回灌两用，一直是影响自渗回灌井规模发展的瓶颈。

中国发明专利201410367294.1、中国发明专利201410366307.3和中国实用新型专利201210332873.3提供三种具有过滤水中颗粒杂质功能的自渗式地下水回灌井口装置，这几种回灌井口装置的特点是：井口位于地面之上，井口外包土工织物反滤层，回灌水从多面渗入井口，能够明显提高回灌池过流能力、防淤抗冲能力，并延长了回灌池的使用寿命，同时易于施工和维护，并节省了砂石反滤料。但是这几种装置都有一个共同的问题，即只能用于地下水回灌的回灌井，而不能用作地下水抽水井。

中国发明专利201410568301.4提供井下电控抽水回灌装置，这种抽水回灌两用装置的特点是：外管上有竖向排列的阀口，环形步进电机位于外管与内基管形成的环形腔体内，环形电机转子套设在上内管可灵活转动，定子固定在外管内壁上，输出轴与环形螺纹管连接，通过输出轴调节螺纹管垂直向下运动；阀套装置包括阀环、阀管、堵头活塞，阀套装置用于开启和关闭阀口和下内基管上水口。通过环形步进电机控制阀套装置垂向运动调节抽水和回灌方式，并可精确连续调节回灌流量。但是这种装置存在一些问题，即如果控制不当容易产生共振且难以运转到较高的转速。并且当这种装置用作回灌井时，自身不具有过滤水中颗粒杂质的能力。

中国发明专利201410465428.3提供一种智能型地下水抽取及回灌装置，这种地下水抽水回灌两用装置的特点是：在抽水泵与导流管连接处还设有抽取回灌双用阀和止回阀，还设有液压泵、第一液压油缸和第二液压油缸，第一液压油缸和第二液压油缸分别与抽取回灌双用阀相连接，和设有控制阀，液压泵通过液压泵电缆与控制器相连接，电磁阀通过电磁阀控制电缆与控制器相连接，抽水泵通过抽水抽水泵电缆与控制器相连接，第一限位开关和第二限位开关分别与控制器的限位输入端相连接，在导流管设有水压传感器。减少了回灌含水层的气堵程度，使用稳定性好，同时通过抽取回灌双用阀可以调节回灌流量，控制准确性强，适用性好。但是这种装置存在一个问题，即液压油缸使用久了之后就会出现油缸内壁表面磨损，出现条状的沟痕，而且磨损是不均匀的；塞环磨损后，会导致开口间隙以及边间隙就会增大，弹力减弱，严密性下降。并且当这种装置用作回灌井时，自身不具有过滤水中颗粒杂质的能力。

发明内容

为了解决上述瓶颈问题，本发明提供了一种自渗式反滤回灌抽水两用装置，该装置能够解决同时具有抽水和回灌功能的问题，并且具有施工简便、造价低廉、回灌高效、控制沉降效果好等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

该种方形反滤回灌抽水两用井口装置，所述的井口装置包括回灌井盖和抽水装置。其特征是：

所述的回灌井盖由井口顶盖、抽水装置固定环梁及固定于井盖外侧的土工织物反滤层组成。所述的井口顶盖为呈空芯、无底的立方体柱体，由井口顶盖上部和埋于河底或渠底地面以下的井口顶盖下部组成，井口顶盖整体为空芯无底四面柱体；所述的井口顶盖上部顶面中间有一方形孔口，孔口由设置抽水装置固定环梁环绕；所述的抽水装置固定环梁位于井口顶盖上部顶面中间，为方形，是由井口顶盖上部顶面中间方形孔口周边面板局部加厚而成，并与井口顶盖上部连成一体，用于连接固定抽水装置中的水泵支架；所述的井口顶盖上部的顶面（抽水装置固定环梁之外部分）、侧面均设有圆形进水口；所述的井口顶盖下部侧面为不透水体；所述的土工织物反滤层设置于井口顶盖外侧并与空芯无底立方体的形状相吻合。

所述的抽水装置由抽水泵、水泵水管、水泵支架和水泵阀门组成，所述的抽水泵一般为潜水泵，根据实际抽水量和扬程选定；所述的水泵水管应与潜水泵匹配，由直管和弯管组成，直管底部与潜水泵连接、顶部与弯管连接，并由支架顶面水管约束环固定，而弯管用于连接直管和水泵阀门；所述的水泵支架通过预埋于抽水装置固定环梁上螺栓固定于井盖上部，用于固定水泵水管和支撑水泵阀门，水泵支架为钢架，由支架底钢板支架、斜支撑、支架顶面组成，支架顶面由支架顶面斜梁、支架顶面水管约束环和支架顶面边梁组成，形成可以约束水泵水管和支撑水泵阀门的框架结构；所述的水泵阀门是用于控制出水和检修使用，连接水泵水管弯管和出水管，选用普通的闸阀即可。

由于设置了空芯立方柱体型的回灌井盖，并在井口顶盖上部外侧、顶部均设有圆形进水孔口，在井口装置外形尺寸不变的情况下使得进水孔口面积占井盖外侧表面积达到25%，进水孔口面积大大提高，从而提高的回灌效率；圆形进水孔口不仅工艺性好，而且使得井盖刚性好；井盖下部为不透水体，可防止雨洪初期、小流量的、水质相对较差的地表水回灌含水层。

所述的空芯体为方型体，此方案不仅工艺性好，而且空芯内腔体积大，有利于减小进水孔口的进水阻力。

所述的井口顶盖上部露出河底或渠底地面的高度为0.2～0.5m，由此可使得井口装置适合的河流范围更广，而且获得最好的回灌效果，同时提高井口装置的稳固性。

由于在回灌井口上预留了方形孔口和用于固定环梁，可以在回灌井口上安装潜水泵，使回灌井变为抽水井，实现将回灌和抽水两功能合为一体。

方形反滤回灌抽水两用井当作回灌井使用时，当水流经过方形反滤回灌抽水两用井时，水从回灌井口上部的顶面、侧面渗入回灌井口内，以垂向流方式进入回灌井，再以水平流方式进入含水层，实现地下水回灌。

方形反滤回灌抽水两用井当作抽水井使用时，通常河中无水，打开水泵阀门，接通电源，潜水泵开始工作，将水吸入潜水泵泵壳内，并在叶轮离心力的作用下，将水通过水泵水管、水泵阀门及出水管排出，实现抽水；当需要停止抽水时，先关闭水泵阀门，再关闭潜水泵电源，停止抽水。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的原理和安装结构简单，将地下水回灌和地下水抽水合二为一。同普通回灌井相比，本发明具有过滤水中颗粒杂质的反滤功能和地下水抽水功能；同普通抽水井相比，本发明具有地下水回灌功能；同已有“同井抽回两用***”相比，本发明回灌时能够过滤水中颗粒杂质。

本发明的主要特点是：

方形反滤回灌抽水两用井当作回灌井，自身具有过滤水中颗粒杂质和地表水回灌的双重功能，井盖的顶面、侧面均可进水，具有回灌量大、回灌效率高的特点，并具有一定的防淤、抗冲能力，还具有防止低水位污水回灌的功能；同时，采用土工织物反滤层，不仅节约砂砾石建筑材料，还便于维修更换，延长了回灌池的实用寿命；在同样回灌量的条件下，降低了回灌池体积，占地少。

方形反滤回灌抽水两用井当作抽水井，不再额外打井和占地，节约了一个抽水井的造价；另外，当不用做抽水井时，还可以将本抽水装置拆卸下来，妥善放置，避免损坏，造成资源的浪费。

因此，本发明实现地下水回灌和地下水抽水有机地结合，原理简单，结构紧凑，并有效提高了回灌效率，可节约40%左右的工程造价，还易于推广，为回灌抽水两用井的进一步发展奠定了基础。

附图说明

下面结合附图对发明进一步说明。

图1是方形井口装置的竖向剖面示意图；

图2是方形井口装置的顶部水平剖面A-A截面；

图3是方形井口装置的顶部水平剖面B-B截面；

图4是方形井口装置的方环体水平剖面C-C截面；

图5是方形井口装置的侧面竖向剖面D-D截面；

图6是方形井口装置的侧面竖向剖面E-E截面；

图7是方形水泵支架平面图；

图8是方形泵支座F-F剖视图；

图9是方形泵支座G-G剖面图；

图10是方形泵支座H-H剖面图。

图中：1井口顶盖，2井口侧壁，3土工织物，4侧壁孔口，5抽水装置固定环梁，6水泵支架，7水泵阀门，8外接出水管，9水泵水管，10抽水泵，11支架底钢板，12支架斜支撑，13支架顶面斜梁，14支架顶面边梁，15支架顶面水管约束环，16螺栓，17支架顶面，18回灌井，19回灌井反滤料，20地面。

具体实施方式

自渗反滤回灌抽水两用井井口装置，所述的井口装置包括回灌井盖和抽水装置。在图1～6中，该种井口装置，涉及回灌井18及其井口装置，井口装置罩于回灌井18上方，在回灌井18的外面设有回灌井反滤料19，所述的回灌井18位于地面20以下。

所述的回灌井盖包括井口顶盖1、抽水装置固定环梁及固定于井盖外侧的土工织物3。

所述的井口顶盖是由带进水孔口的井口顶盖上部和埋于地面20以下的井口顶盖下部组成。井口顶盖1整体为空芯无底四面柱体，其水平截面可以是正方形，也可为长方形。井口顶盖1上部顶面中间有一方形孔口，孔口由设置抽水装置固定环梁5环绕；所述的抽水装置环梁5位于井口顶盖1上部顶面中间，为方形，是由井口顶盖1上部顶面中间方形孔口周边井口顶盖上部面板局部加厚而成，并与井口顶盖1上部连成一体，用于连接固定抽水装置中的水泵支架6；所述的井口顶盖上部顶面（连接抽水装置方形孔口之外部分）、侧面均设有圆形进水口；所述的井盖下部侧面为不透水体；所述的土工织物3设置于井盖外侧并与空芯无底立方体的形状相吻合,可使土工织物与井盖结合紧密。

所述的井盖顶部具有沿水流向且坡度为1%的斜面，可减少水流或沙石对井盖顶部冲击和摩擦，延长井口装置的使用寿命，同时还可防止低水位污水回灌。

井口顶盖1的材料可采用硬质工程塑料或金属材料等，整体为空芯无底长方体或立方体的柱体。井口顶盖1埋入地下的高度应能保证井盖的稳定性，井口装置的上部露出河底或渠底地面的高度为0.2～0.5m，由此可使得井口装置适合的河流范围更广，同时提高井口装置的稳固性。

所述的抽水装置由潜水泵10、水泵水管9、水泵支架6和水泵阀门7组成，所述的潜水泵10应根据实际抽水量和扬程选定；所述的水泵水管9应与潜水泵10匹配，由直管和弯管组成，直管底部与潜水泵10连接、顶部与弯管连接，并由支架顶面水管约束环15固定，而弯管用于连接直管和水泵阀门；所述的水泵支架6通过预埋于抽水装置固定环形梁5上的螺栓固定于井口顶盖1，用于固定水泵水管9和支撑水泵阀门7，水泵支架6为钢架，由支架底钢板11、支架斜支撑12、支架顶面17组成，支架顶面17由支架顶面斜梁13、支架顶面水管约束环15和支架顶面边梁14组成，形成可以约束水泵水管9和支撑水泵阀门7的框架结构；所述的水泵阀门7是用于控制出水和检修使用，连接水泵水管弯管和出水管，选用普通的闸阀即可。

在抽水两用井口装置安装时，先预制回灌井18，并在回灌井口上部顶面的抽水装置固定环形梁5上预埋螺栓16；同时可以利用钻机打井，洗井，安装回灌井18和回灌井反滤料19；将带有水泵水管直管9的潜水泵10放于回灌井底部；再安装回灌井口，将回灌井口穿过水泵水管9的直管，并固定回灌井口下部，使回灌井位于回灌井口中央位置；然后再安装水泵支架6，将水泵支架6穿过水泵水管9直管，并固定于回灌井口上部顶面的抽水装置固定环形梁5，同时收紧支架顶面水管约束环15，固定水泵水管9的直管；接着，在回灌井口外侧铺装土工织物反滤层3；最后，再接水泵水管9的弯管、水泵阀门7和外接出水管8。

此方案除具有除本发明前述效果外，还具有工艺性好，而且空芯内腔体积大，有利于减小进水孔口的进水阻力的优点。

任何在本发明基础上进行的适应的改进，均不脱离本发明的思想，均落入本发明保护的范围内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，井口装置包括回灌井盖和抽水装置；其特征是：所述的回灌井盖由井口顶盖、抽水装置固定环梁及固定于井口顶盖外侧的土工织物反滤层组成；所述的井口顶盖整体为空芯无底四面柱体，由井盖上部和埋于河底或渠底地面以下的井口顶盖下部组成；所述的抽水装置由抽水泵、水泵水管、水泵支架和水泵阀门组成。

2.根据权利要求1所述的兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，其特征是，所述的空芯无底四面柱体为方型体。

3.根据权利要求1所述的兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，其特征是，所述的井口顶盖上部顶面（抽水装置固定环梁之外部分）、侧面均设有圆形进水口；所述的井口顶盖下部侧面为不透水体；所述的土工织物反滤层设置于井盖外侧并与空芯无底立方体的形状相吻合。

4.根据权利要求1所述的兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，其特征是，所述的井口顶盖上部顶面中间有一方形孔口，孔口为设置抽水装置固定环梁环绕；所述的抽水装置固定环梁位于井口顶盖上部顶面中间，为方形，是由井口顶盖上部顶面中间方形孔口周边面板局部加厚而成，并与井口顶盖上部连成一体，用于连接固定抽水装置中的水泵支架。

5.根据权利要求1所述的兼有自渗式地下水回灌和地下水抽水双重功能的两用井口装置，其特征是，所述的井口顶盖上部露出河底或渠底地面的高度为0.2～0.5m。