地下水取水構築物

地下水取水構築物是指從地下含水層取集表層滲透水、潛水、承壓水和泉水等地下水的構築物，如管井、大口井、複合井、輻射井等。管井又稱機井通常指用鑿井機械開鑿至含水層中，用井管保護井壁的垂直地面的直井。

基本介紹

• 中文名：地下水取水構築物
• 外文名：Groundwater intake structure
• 位置：地下含水層
• 套用領域：環境生態
• 組成：管井、大口井、複合井、輻射井等
• 學科：環境科學

位置的選擇

地下水取水構築物的位置選擇主要取決於水文地質條件和用水要求。在選擇地點時，應考慮下列基本情況：

（1）取水地點應與城市或工業總體規劃相適應。

（2）應位於出水豐富、水質良好的地段。

（3）應儘可能靠近主要用水地區。

（4）應有良好的衛生防護措施，以免遭污染。在易污染地區，城市生活飲用水的取水地點應儘可能設在居民區或工業區的上游。

（5）應考慮施工、運轉、維護管理方便，不占農田，或少占農田。

（6）應注意地下水的綜合開發利用。

形式的選擇

地下水取水構築物形式的選擇，應根據含水層埋藏深度、含水層厚度、水文地質特徵以及施工條件等通過技術經濟比較確定。管井的建設通常用專門的鑽井機械開鑿井機，開鑿的方法又分為衝擊鑽進和迴轉鑽進。衝擊鑽進所需設備簡單、輕便，常用於開鑿深度較小的管井。衝擊鑽進作業是不連續的，鑽進和清屑需反覆進行，因此效率較低、鑽進速度慢。迴轉鑽進所需設備相對較為複雜，但可連續進行作業，邊鑽進、邊出屑，因而鑽進速度較快，效率較高。鑽井技術的不斷發展，對提高鑽井速度、擴大井徑、增加井深、保證管井質量、降低造價都將會有很大的影響。管井由井室、井壁管、過濾器、沉澱管組成，此種人工填礫單過濾器管井為我國套用最廣泛的管井形式之一。凡是只開採一個含水層時，均可採用此種形式。當地層存在兩個以上含水層，且各含水層水頭相差不大時，則可採用多過濾器管井，同時從各含水層取水。

地下水取水構築物的組成

管井

管井，是地下水取水構築物中套用最廣泛的一種，因其井壁和含水層中進水部分均為管狀結構而得名。通常用鑿井機械開鑿，故又俗稱機井。按其過濾器是否貫穿整個含水層，可分為完整井（貫穿整個含水層）和非完整井（穿過含水層的一部分）。

管井主要由井室、井壁管、過濾器及沉砂管構成。當有幾個含水層且各層水頭相差不大時，可用多過濾器管井。在抽取穩定的基岩中的岩溶水、裂隙水時，管井也可不裝井壁管和過濾器。

井室位於最上部，用以保護井口、安裝設備、進行維護管理；井管則是為了保護井壁不受沖刷、防止不穩定岩層的塌落、隔絕水質不良的含水層而設；過濾器兩端與井管連線，置於含水層位置，是井管的進水部分，同時也可防止含水層中細小顆粒大量湧入井內，起保護作用；人工填礫可擴大進水面積和促進天然濾層的形成；沉砂管位於井管的最下端，用以沉積湧入井內的砂粒，長度一般為2～3 m，如果含水層中多粉細砂時，可適當加長；人工封閉物是為了防止地表污水、污物及水質不良地下水污染含水層而設定的隔離層，一般採用優質黏土，如果要求較高時，也可選用水泥封閉。

大口井

大口井因其井徑大而得名，它是開採淺層地下水的一種主要取水構築物，成為我國除管井之外的另一種套用比較廣泛的地下水取水構築物。小型大口井構造簡單、施工簡便易行、取材方便，故在農村及小城鎮供水中廣泛採用，在城市與工業的取水工程中則多用大型大口井。對於埋藏不深、地下水位較高的含水層，大口井與管井的單位出水能力的投資往往不差上下，這時取水構築物類型的選擇就不能單憑水文地質條件及開採條件，而應綜合考慮其他因素。

大口井的優點是大口井不存在腐蝕問題，進水條件較好，使用年限較長，對抽水設備形式限制不大，若有一定的場地且具備較好的施工技術條件，可考慮採用大口井。我國大口井的直徑一般為4～8 m，井深一般在12 m以內，很少超過20 m。大口井大多採用不完整井形式，雖然施工條件較困難，但可以從井筒和井底同時進水，以擴大進水面積，而且當井筒進水孔被堵塞後，仍可保證一定的進水量。但是，大口井對地下水位變動適應能力很差，在不能保證施工質量的情況下會拖延工期、增加投資，亦易產生涌砂（管涌或流砂現象）、堵塞問題。在含鐵量較高的含水層中，這類問題更加嚴重。

複合井

複合井由非完整大口井和井底下設管井過濾器組成。實際上，它是一個大口井和管井組合的分層或分段取水系統。它適用於地下水水位較高、厚度較大的含水層，能充分利用含水層的厚度，增加井的出水量。實驗證明，當含水層厚度大於大口井半徑的3～6倍，或含水層透水性較差時，採用複合井出水量增加顯著。

輻射井

輻射井是由集水井（垂直系統）及水平的或傾斜的進水管（水平系統）聯合構成的一種井型，屬於聯合系統的範疇。因水平進水管是沿集水井半徑方向鋪設的輻射狀滲入管，故稱這種井為輻射井。由於擴大了進水面積，其單井出水量為各類地下水取水構築物之首。高產的輻射井日產水量可達10萬m³以上。因此，也可作為舊井改造和增大出水量的措施。

適用於厚度較薄、埋深較大、砂粒較粗而不含漂卵石的含水層。從集水井壁上沿徑向設定輻射井管藉以取集地下水的構築物(圖1)。輻射井是一種適應性較強的取水構築物，一般不能用大口井開採的、厚度較薄的含水層，以及不能用滲渠開採的厚度薄、埋深較大的含水層，均可用輻射井開採。此外，輻射井還具有管理集中、占地省、便於衛生防護等優點。輻射井的缺點是：施工難度較高，施工質量和施工技術水平直接影響出水量的大小。