CN110468907A - 一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置 - Google Patents

一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，包括：井壁管、井内管、输水管、上封隔器、下封隔器、气动调节阀、止回阀和潜水泵；本发明仅利用外部压力装置开启或者关闭气动调节阀，实现抽取地下水和回灌补给地下水的模式转换，具有原理简单的优点；该装置利用外部压力加压上封隔器和下封隔器，使之与井壁管形成密闭空间，实现地下水定层回灌；该装置在运行过程完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能；适合地源热泵***回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水定层回灌与开采，具有良好的应用前景。

Description

一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置
技术领域
本发明涉及地下水工程技术领域，更具体的说是涉及一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，可用于中深层单井地下水回灌与开采，同时，与外部动力连接可实现加压回灌地下水。
背景技术
利用人工回灌技术补充地下水，改善地下水生态环境，维持地下水采补平衡的重要技术手段。人工回灌地下水，尤其对于中深层地下水自然补给较为困难，通常采用管井式进行地下水回灌补源。中深层地下水开采往往取用多个含水层，为防止回灌水源与地下水水质影响，而在回灌过程中要求回灌到指定含水层。仅利用单井进行中深层地下水回灌，而不能利用同井进行地下水开采，势必造成工程浪费，使用率不高；同时，由于中深层地下水具有承压性，单纯利用自然压力回灌效率不高，因此，在回灌条件允许情况下可采用加压形式回灌，这就需要一套定层封闭的，可加压的，抽灌双功能的高效利用装置。该装置存在的技术难点是如何实现利用同一套装置进行地下水回灌和开采不同模式转换，且能够实现指定含水层封闭加压回灌。
因此，如何提供一种利用同一套装置进行地下水回灌和开采不同模式转换，且具有封闭的加压环境、可定层回灌含水层的地下水封闭抽灌装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，具有原理简单、智能调节、密闭加压、易于维护等优点，适合中深层单井地下水的定层回灌与开采，同时与外部动力连接可实现加压回灌地下水，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，包括：井壁管、井内管、输水管、上封隔器、下封隔器、气动调节阀、止回阀和潜水泵；
所述井壁管竖直***地下，且底端与不同含水层的地下水连通；
所述井内管同轴间隔设置在所述井壁管的内部，包括从上至下依次可拆卸密封连接的上内基管、中内基管和下内基管；所述中内基管的侧壁上开设有多个出水孔；
所述输水管分别可拆卸密封连接在所述上内基管的顶端和所述下内基管的底端；
所述上封隔器与所述上内基管外壁连接，且用于封堵或开启所述上内基管与所述井壁管之间的间隙；
所述下封隔器与所述下内基管外壁连接，且用于封堵或开启所述下内基管与所述井壁管之间的间隙；
所述气动调节阀与所述中内基管外壁连接，且用于封堵或开启所述出水孔；
所述止回阀固定在下方的所述输水管的底端内壁；
所述潜水泵固定在所述输水管的底端内壁，且位于所述止回阀下方。
通过上述技术方案，本发明提供了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，该装置仅利用外部压力装置开启或者关闭气动调节阀，实现抽取地下水和回灌补给地下水的模式转换，具有原理简单的优点；该装置利用外部压力加压上封隔器和下封隔器，使之与井壁管形成密闭空间，实现地下水定层回灌；该装置在运行过程完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能；适合地源热泵***回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水定层回灌与开采，具有良好的应用前景。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述上封隔器包括上封隔气囊和上封隔器通气管；所述上封隔气囊密封套设在所述上内基管的外壁；所述上封隔器通气管与所述上封隔气囊的内部空腔连通。上封隔气囊采用具有弹性高韧性材料制成，通过上封隔器通气管在外部充气或者放气即可实现上封隔气囊的封堵和开启作用。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述下封隔器包括下封隔气囊和下封隔器通气管；所述下封隔气囊密封套设在所述下内基管的外壁；所述下封隔器通气管与所述下封隔气囊的内部空腔连通。下封隔气囊采用具有弹性高韧性材料制成，通过下封隔器通气管在外部充气或者放气即可实现下封隔气囊的封堵和开启作用。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述气动调节阀包括：上固定盘、下固定盘、外壳、内胆和气动调节阀通气管；所述上固定盘与所述中内基管的顶端固定连接，且顶部开设有气动调节阀气孔；所述下固定盘与所述中内基管的底端固定连接；所述外壳同轴套设在所述中内基管外部，且顶端与所述上固定盘固定连接；所述内胆同轴套设在所述外壳和所述中内基管之间，且两端分别与所述上固定盘和所述下固定盘固定连接；所述内胆、所述上固定盘、所述下固定盘和所述外壳形成的密闭空腔与所述气动调节阀气孔对应；所述气动调节阀通气管与所述气动调节阀气孔连通。该装置仅利用外部压力装置通过气动调节阀气孔调节内胆位置，进而关闭或者开启中内基管上设置的出水孔，实现抽取地下水和回灌补给地下水的模式转换，具有原理简单，节约成本的优点。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述内胆为高弹性、高韧性的橡胶材质制成。能够提高内胆的膨胀和收缩效果，对出水孔起到良好的封堵作用。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述下固定盘与所述密闭空腔对应的位置开设有通水孔。便于回灌时水的流出。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述井壁管采用钢制材料制成，且所述井壁管外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。能够防止水分渗入非含水层，浪费水源，且通过黏土球或水泥封堵后密封效果好。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述输水管和所述上内基管之间、所述下内基管之间通过法兰盘固定连接。连接简单，结构稳定。
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述上内基管、所述中内基管和所述下内基管之间通过螺纹连接。连接简单，结构稳定
优选的，在上述一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置中，所述止回阀和所述潜水泵均通过法兰盘与所述输水管内壁连接。输水管的内壁具有与法兰盘连接的内凸环，能够提高止回阀和潜水泵的固定效果。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，该装置仅利用外部压力装置开启或者关闭气动调节阀，实现抽取地下水和回灌补给地下水的模式转换，具有原理简单的优点。
2、该装置利用外部压力加压上封隔器和下封隔器，使之与井壁管形成密闭空间，实现地下水定层回灌。
3、该装置在运行过程完全封闭密封，可实现地下水加压回灌功能。
4、适合地源热泵***回灌、地下水超采区回灌补源，尤其适用于中深层地下水定层回灌与开采，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的整体结构回灌时的结构示意图；
图2附图为本发明提供的整体结构抽水时的结构示意图；
图3附图为本发明提供的气动调节阀回灌时结构示意图；
图4附图为本发明提供的气动调节阀抽水时结构示意图；
图5附图为本发明提供的截面A-A’的俯视图；
图6附图为本发明提供的截面B-B’的俯视图。
其中：
1-井壁管；
2-井内管；
21-上内基管；
22-中内基管；
221-出水孔；
23-下内基管；
3-输水管；
4-上封隔器；
41-上封隔气囊；
42-上封隔器通气管；
5-下封隔器；
51-下封隔气囊；
52-下封隔器通气管；
6-气动调节阀；
61-上固定盘；
611-气动调节阀气孔；
62-下固定盘；
63-外壳；
64-内胆；
65-气动调节阀通气管；
7-止回阀；
8-潜水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图6，本发明实施例公开了一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，包括：井壁管1、井内管2、输水管3、上封隔器4、下封隔器5、气动调节阀6、止回阀7和潜水泵8；
井壁管1竖直***地下，且底端与不同含水层的地下水连通；
井内管2同轴间隔设置在井壁管1的内部，包括从上至下依次可拆卸密封连接的上内基管21、中内基管22和下内基管23；中内基管22的侧壁上开设有多个出水孔221；
输水管3分别可拆卸密封连接在上内基管21的顶端和下内基管23的底端；
上封隔器4与上内基管21外壁连接，且用于封堵或开启上内基管21与井壁管1之间的间隙；
下封隔器5与下内基管23外壁连接，且用于封堵或开启下内基管23与井壁管1之间的间隙；
气动调节阀6与中内基管22外壁连接，且用于封堵或开启出水孔221；
止回阀7固定在下方的输水管3的底端内壁；
潜水泵8固定在输水管3的底端内壁，且位于止回阀7下方。
为了进一步优化上述技术方案，上封隔器4包括上封隔气囊41和上封隔器通气管42；上封隔气囊41密封套设在上内基管21的外壁；上封隔器通气管42与上封隔气囊41的内部空腔连通。
为了进一步优化上述技术方案，下封隔器5包括下封隔气囊51和下封隔器通气管52；下封隔气囊51密封套设在下内基管23的外壁；下封隔器通气管52与下封隔气囊51的内部空腔连通。
为了进一步优化上述技术方案，气动调节阀6包括：上固定盘61、下固定盘62、外壳63、内胆64和气动调节阀通气管65；上固定盘61与中内基管22的顶端固定连接，且顶部开设有气动调节阀气孔611；下固定盘62与中内基管22的底端固定连接；外壳63同轴套设在中内基管22外部，且顶端与上固定盘61固定连接；内胆64同轴套设在外壳63和中内基管22之间，且两端分别与上固定盘61和下固定盘62固定连接；内胆64、上固定盘61、下固定盘62和外壳63形成的密闭空腔与气动调节阀气孔611对应；气动调节阀通气管65与气动调节阀气孔611连通。
为了进一步优化上述技术方案，内胆64为高弹性、高韧性的橡胶材质制成。
为了进一步优化上述技术方案，下固定盘62与密闭空腔对应的位置开设有通水孔。
为了进一步优化上述技术方案，井壁管1采用钢制材料制成，且井壁管1外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。
为了进一步优化上述技术方案，输水管3和上内基管21之间、下内基管23之间通过法兰盘固定连接。
为了进一步优化上述技术方案，上内基管21、中内基管22和下内基管23之间通过螺纹连接。
为了进一步优化上述技术方案，止回阀7和潜水泵8均通过法兰盘与输水管3内壁连接。
本发明的工作原理为：
当本装置回灌时，参见附图1和附图3，止回阀7关闭，首先，利用外部压力装置通过上封隔器通气管42加大压力，使得上封隔气囊41与井壁管1密闭，形成含水层上部封闭，通过下封隔器通气管52加大压力，使得下封隔气囊51与井壁管1密闭，形成含水层下部封闭；其次，通过气动调节阀通气管65减小压力调节内胆64位置，打开中内基管22上设置的出水孔221；最后，回灌水经内胆64与中内基管22之间空腔穿越下固定盘62的通水孔后回灌至含水层，从而实现地下水一次回灌过程。
当本装置抽水时，参见附图2和附图4，止回阀7开启，首先，利用外部压力装置通过上封隔器通气管42减小压力，使得上封隔气囊41与井壁管1打开，通过下封隔器通气管52减小压力，使得下封隔气囊52与井壁管1打开；其次，通过气动调节阀通气管65加大压力调节内胆64位置，关闭中内基管22上设置的出水孔221；最后，地下水经潜水泵8提水，打开止回阀7由输水管3供给用水户，从而实现地下水一次抽水过程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，包括：井壁管(1)、井内管(2)、输水管(3)、上封隔器(4)、下封隔器(5)、气动调节阀(6)、止回阀(7)和潜水泵(8)；
所述井壁管(1)竖直***地下，且底端与不同含水层的地下水连通；
所述井内管(2)同轴间隔设置在所述井壁管(1)的内部，包括从上至下依次可拆卸密封连接的上内基管(21)、中内基管(22)和下内基管(23)；所述中内基管(22)的侧壁上开设有多个出水孔(221)；
所述输水管(3)分别可拆卸密封连接在所述上内基管(21)的顶端和所述下内基管(23)的底端；
所述上封隔器(4)与所述上内基管(21)外壁连接，且用于封堵或开启所述上内基管(21)与所述井壁管(1)之间的间隙；
所述下封隔器(5)与所述下内基管(23)外壁连接，且用于封堵或开启所述下内基管(23)与所述井壁管(1)之间的间隙；
所述气动调节阀(6)与所述中内基管(22)外壁连接，且用于封堵或开启所述出水孔(221)；
所述止回阀(7)固定在下方的所述输水管(3)的底端内壁；
所述潜水泵(8)固定在所述输水管(3)的底端内壁，且位于所述止回阀(7)下方。
2.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述上封隔器(4)包括上封隔气囊(41)和上封隔器通气管(42)；所述上封隔气囊(41)密封套设在所述上内基管(21)的外壁；所述上封隔器通气管(42)与所述上封隔气囊(41)的内部空腔连通。
3.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述下封隔器(5)包括下封隔气囊(51)和下封隔器通气管(52)；所述下封隔气囊(51)密封套设在所述下内基管(23)的外壁；所述下封隔器通气管(52)与所述下封隔气囊(51)的内部空腔连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述气动调节阀(6)包括：上固定盘(61)、下固定盘(62)、外壳(63)、内胆(64)和气动调节阀通气管(65)；所述上固定盘(61)与所述中内基管(22)的顶端固定连接，且顶部开设有气动调节阀气孔(611)；所述下固定盘(62)与所述中内基管(22)的底端固定连接；所述外壳(63)同轴套设在所述中内基管(22)外部，且顶端与所述上固定盘(61)固定连接；所述内胆(64)同轴套设在所述外壳(63)和所述中内基管(22)之间，且两端分别与所述上固定盘(61)和所述下固定盘(62)固定连接；所述内胆(64)、所述上固定盘(61)、所述下固定盘(62)和所述外壳(63)形成的密闭空腔与所述气动调节阀气孔(611)对应；所述气动调节阀通气管(65)与所述气动调节阀气孔(611)连通。
5.根据权利要求4所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述内胆(64)为高弹性、高韧性的橡胶材质制成。
6.根据权利要求4所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述下固定盘(62)与所述密闭空腔对应的位置开设有通水孔。
7.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述井壁管(1)采用钢制材料制成，且所述井壁管(1)外壁与地下的非含水层段采用黏土球或水泥封堵。
8.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述输水管(3)和所述上内基管(21)之间、所述下内基管(23)之间通过法兰盘固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述上内基管(21)、所述中内基管(22)和所述下内基管(23)之间通过螺纹连接。
10.根据权利要求1所述的一种多含水层地下水定层封闭抽灌装置，其特征在于，所述止回阀(7)和所述潜水泵(8)均通过法兰盘与所述输水管(3)内壁连接。
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