[科普中國]-地下水取水構(gòu)筑物

地下水取水構(gòu)筑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(gòu)筑物，如管井、大口井、復(fù)合井、輻射井等。管井又稱機(jī)井通常指用鑿井機(jī)械開鑿至含水層中，用井管保護(hù)井壁的垂直地面的直井1。

位置的選擇地下水取水構(gòu)筑物的位置選擇主要取決于水文地質(zhì)條件和用水要求。在選擇地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮下列基本情況：

（1）取水地點(diǎn)應(yīng)與城市或工業(yè)總體規(guī)劃相適應(yīng)。

（2）應(yīng)位于出水豐富、水質(zhì)良好的地段。

（3）應(yīng)盡可能靠近主要用水地區(qū)。

（4）應(yīng)有良好的衛(wèi)生防護(hù)措施，以免遭污染。在易污染地區(qū)，城市生活飲用水的取水地點(diǎn)應(yīng)盡可能設(shè)在居民區(qū)或工業(yè)區(qū)的上游。

（5）應(yīng)考慮施工、運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)管理方便，不占農(nóng)田，或少占農(nóng)田。

（6）應(yīng)注意地下水的綜合開發(fā)利用。

形式的選擇地下水取水構(gòu)筑物形式的選擇，應(yīng)根據(jù)含水層埋藏深度、含水層厚度、水文地質(zhì)特征以及施工條件等通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。管井的建設(shè)通常用專門的鉆井機(jī)械開鑿井機(jī)，開鑿的方法又分為沖擊鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。沖擊鉆進(jìn)所需設(shè)備簡單、輕便，常用于開鑿深度較小的管井。沖擊鉆進(jìn)作業(yè)是不連續(xù)的，鉆進(jìn)和清屑需反復(fù)進(jìn)行，因此效率較低、鉆進(jìn)速度慢?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)所需設(shè)備相對(duì)較為復(fù)雜，但可連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，邊鉆進(jìn)、邊出屑，因而鉆進(jìn)速度較快，效率較高。鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)提高鉆井速度、擴(kuò)大井徑、增加井深、保證管井質(zhì)量、降低造價(jià)都將會(huì)有很大的影響。管井由井室、井壁管、過濾器、沉淀管組成，此種人工填礫單過濾器管井為我國應(yīng)用最廣泛的管井形式之一。凡是只開采一個(gè)含水層時(shí)，均可采用此種形式。當(dāng)?shù)貙哟嬖趦蓚€(gè)以上含水層，且各含水層水頭相差不大時(shí)，則可采用多過濾器管井，同時(shí)從各含水層取水2。

地下水取水構(gòu)筑物的組成管井管井，是地下水取水構(gòu)筑物中應(yīng)用最廣泛的一種，因其井壁和含水層中進(jìn)水部分均為管狀結(jié)構(gòu)而得名。通常用鑿井機(jī)械開鑿，故又俗稱機(jī)井。按其過濾器是否貫穿整個(gè)含水層，可分為完整井（貫穿整個(gè)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(gòu)成。當(dāng)有幾個(gè)含水層且各層水頭相差不大時(shí)，可用多過濾器管井。在抽取穩(wěn)定的基巖中的巖溶水、裂隙水時(shí)，管井也可不裝井壁管和過濾器。

井室位于最上部，用以保護(hù)井口、安裝設(shè)備、進(jìn)行維護(hù)管理；井管則是為了保護(hù)井壁不受沖刷、防止不穩(wěn)定巖層的塌落、隔絕水質(zhì)不良的含水層而設(shè)；過濾器兩端與井管連接，置于含水層位置，是井管的進(jìn)水部分，同時(shí)也可防止含水層中細(xì)小顆粒大量涌入井內(nèi)，起保護(hù)作用；人工填礫可擴(kuò)大進(jìn)水面積和促進(jìn)天然濾層的形成；沉砂管位于井管的最下端，用以沉積涌入井內(nèi)的砂粒，長度一般為2～3 m，如果含水層中多粉細(xì)砂時(shí)，可適當(dāng)加長；人工封閉物是為了防止地表污水、污物及水質(zhì)不良地下水污染含水層而設(shè)置的隔離層，一般采用優(yōu)質(zhì)黏土，如果要求較高時(shí)，也可選用水泥封閉。

大口井大口井因其井徑大而得名，它是開采淺層地下水的一種主要取水構(gòu)筑物，成為我國除管井之外的另一種應(yīng)用比較廣泛的地下水取水構(gòu)筑物。小型大口井構(gòu)造簡單、施工簡便易行、取材方便，故在農(nóng)村及小城鎮(zhèn)供水中廣泛采用，在城市與工業(yè)的取水工程中則多用大型大口井。對(duì)于埋藏不深、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(shí)取水構(gòu)筑物類型的選擇就不能單憑水文地質(zhì)條件及開采條件，而應(yīng)綜合考慮其他因素。

大口井的優(yōu)點(diǎn)是大口井不存在腐蝕問題，進(jìn)水條件較好，使用年限較長，對(duì)抽水設(shè)備形式限制不大，若有一定的場地且具備較好的施工技術(shù)條件，可考慮采用大口井。我國大口井的直徑一般為4～8 m，井深一般在12 m以內(nèi)，很少超過20 m。大口井大多采用不完整井形式，雖然施工條件較困難，但可以從井筒和井底同時(shí)進(jìn)水，以擴(kuò)大進(jìn)水面積，而且當(dāng)井筒進(jìn)水孔被堵塞后，仍可保證一定的進(jìn)水量。但是，大口井對(duì)地下水位變動(dòng)適應(yīng)能力很差，在不能保證施工質(zhì)量的情況下會(huì)拖延工期、增加投資，亦易產(chǎn)生涌砂（管涌或流砂現(xiàn)象）、堵塞問題。在含鐵量較高的含水層中，這類問題更加嚴(yán)重。

復(fù)合井復(fù)合井由非完整大口井和井底下設(shè)管井過濾器組成。實(shí)際上，它是一個(gè)大口井和管井組合的分層或分段取水系統(tǒng)。它適用于地下水水位較高、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(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)含水層厚度大于大口井半徑的3～6倍，或含水層透水性較差時(shí)，采用復(fù)合井出水量增加顯著。

輻射井輻射井是由集水井（垂直系統(tǒng)）及水平的或傾斜的進(jìn)水管（水平系統(tǒng)）聯(lián)合構(gòu)成的一種井型，屬于聯(lián)合系統(tǒng)的范疇。因水平進(jìn)水管是沿集水井半徑方向鋪設(shè)的輻射狀滲入管，故稱這種井為輻射井。由于擴(kuò)大了進(jìn)水面積，其單井出水量為各類地下水取水構(gòu)筑物之首。高產(chǎn)的輻射井日產(chǎn)水量可達(dá)10萬m3以上。因此，也可作為舊井改造和增大出水量的措施。

適用于厚度較薄、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(shè)置輻射井管借以取集地下水的構(gòu)筑物(圖1)。輻射井是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的取水構(gòu)筑物，一般不能用大口井開采的、厚度較薄的含水層，以及不能用滲渠開采的厚度薄、埋深較大的含水層，均可用輻射井開采。此外，輻射井還具有管理集中、占地省、便于衛(wèi)生防護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。輻射井的缺點(diǎn)是：施工難度較高，施工質(zhì)量和施工技術(shù)水平直接影響出水量的大小3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

吳俊文 - 博士 - 廈門大學(xué)