齐齐哈尔地区浅层地下水回灌问题的探讨
科科l技I论l坛
齐齐哈尔地区浅层地下水回灌问题的探讨
缪晓宇张桂芬
(黑龙江省齐齐哈尔矿产勘查开发总院,黑龙江齐齐哈尔161000) 摘要:地温空调是目前齐齐哈尔市新兴的利用浅层地下热能进行冬季取暖,夏季防
暑技术,但在实施过程中大部分回灌井不能把抽出的地下水 灌回含水层,影响了该技术的推广.根据该地区水文地质条件,回灌井应为非完整
井,回灌量不应大于70m/h,回灌前进行水质处理,采用真空回灌. 关键词:地下水回灌;回灌井;地温空调;清洁可再生能源 1受浅层地下水水文地质条件限制
齐市地区地下水分为第四系上更新统孔
隙潜水与中,下更新统孔隙承水两类.因州灌
水只允许回灌至50m以上潜水含水层,故本次
只论述第四系上更新统孑L隙潜水含水层.该含
水层厚4046m.岩性以砾砂为主,富水性极强,
单井换算水量3000,5000m3/d.下伏第四系中
更新统粉质粘土层,厚5,8m,分布较为稳定,为
区域隔水层.
齐市地区回灌井(以光明销塑有限公司为
例),井深为48m,孑L径1000ram,下入600ram外
管,滤水管长度44m,回灌量为183m3/h..地层
岩性:0,3.4m为全新统粉质粘土,l4.3,15.6m, 32.0,32.8m为上更新统粉质粘土透镜体,含水
层以砾砂为主,计算时可视为均质含水层,地
水水位埋深4.7,渗透系数(K)选用80ndd,影
响半径(R)选用400m,含水层厚度(M)42.5m,
按
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
回灌量计算地下水水位抬升高度,采用 潜水完整井裘布依公式计算.经计算地下水水 位抬升1.504m,符合齐市地区实际抽水降深 值,因此不再运用其它公式进行计算论证,当吲 灌井水位抬升1.504m时,地下水位埋深为 3.20m,此时抬升漏斗已进入含水层顶板 0.20m,不符合裘布依公式的假设条件经计算 回灌水位抬升至含水层顶板(上覆粉质粘土层 底板),即水位抬升1.30m时的回灌量为156.89 m3/h,比设计回灌量少26.11m.这说明同灌 井的水拉抬升高度受潜水含水层顶板与潜水水 位间距(ho)的限制,回灌井水位抬升高度须?h. 时.即回灌井的回灌量受潜水水位,潜水含水层 顶板埋深的限制,当回灌井水位抬升高度>h. 时,实际回灌量将有所降低,因而影响了同灌井
出现实际同灌时回灌井附近地表 的正常运行,
涌水的问题,这种受水文地质条件限制的现象 在齐市地区普遍存在.
2受回灌井成井结构限制
齐市地区现行回灌井成井结构与抽水类 似,管外回填砾料,滤水管为圆眼包网,根据孔 深不同设计成完整井或非完整井,滤水管大都 下置在含水层上部或下置在整个含水层. 回灌与抽水是个相反的过程,而地卜水 在含水层中的受力状态和径流条件足不同的. 对于抽水完整井,在刚开始抽水时,含水层内的 地下水在水力坡度作用下,整体向井内流动(图 1).当井内A点(泵头)的水被抽出时,A点 力降低,井管内的水位下降.此时井管内的压力
整体降低,对B断面而言整个断面在水压力 (水力坡度)作用下,整体向井内流动,CD两点 形成弧形曲线,即降落漏斗.
对于回灌完整井,当同灌开始时(图2),虽 然井内压力整体增高,但并末达到回灌水向含 水层整体流动的起始压力,此时潜水面以}=水 的径流阻力最小,A点在水平方向所受的径流 阻力远远大于
在垂南方』的
径流阻力,面
在B断面向含
水层流动之前,
井内水必先向
潜水面以上含
水层流动,当达
到CI)弧面时,
l{断面的水才
开始整体向含
水层流动.从实
际生产井存回图l抽水完整井地下水流动示意图 灌玎始后仪几分一十几分钟,水就从"周涌出 的情况分析,潜水面以上含水层的水逐渐扩腱 而形成的孤面,有可能在超过CD弧面以后,B 断面的地下水才能同时向含水层中流动.随着 【nI灌补给的继续抬升漏斗逐渐扩大,当抬升漏 斗扩展至EG时,CF所受压力也逐渐增大,因 此当井闻封堵效果欠佳或t:覆粉质粘土,粉土 隔水件较筹时,回灌水很易于涌出地表造成回 灌失败:
于回灌非完整井,在加灌开始前(J3) 含水层中的地下水在静水压力作用下,就A或 A点而言在水平方I司和垂直方向所受的径流 阻力是相等的.回灌开始后,随着井内压力的 逐渐增大,A或A点的水可同时向含水层的 水平方向与垂直方向流动.因滤水管上端与底 端有距离.即A或A点有距离,那么就A或 A点而言其水平与垂直方向的径流阻力是不 同的,此时A点水平径流距离大于A点,而 A点垂直距离大于A点,形成EF弧面.随着 回灌的继续,当E点到达潜水面时形成GH弧 面,此时同灌水已达到向含水层整体流动(径 流)的起始压力(B断面左移至"壁附近),回灌 水在整个断面整体向含水层内流动.当E点超 过潜水面形成CD弧面(即抬升漏斗)时,此时 抬升漏斗形状虽稍有改变,但B断面的同灌水 仍整体向含水层中流动,回灌水压力在C点对 L覆粉质粘土的作用力近似为零,l天f而不会产 生井周涌水的现象.
3抽水井与回灌井积砂的差异限制
抽水井井周冈有砾料充填,砾料巾可积淤 部分粉细砂颗粒,而且抽水升中也可积淤部分 粉细砂,这样r使含水层中较远的粉细砂进入 砾料或井【1J,使弗周的孔隙逐渐增大.而回灌外 与此相反,是将井周的粉细砂逐渐冲向远 处,随着径流速度的减弱而较远处淤积,使 孔隙逐渐减小,透水性能逐渐减弱,因而应增加 有效过水断面,减缓地下水径流速度,如增大 径,增加砾料厚度等,最有效的方法应为大口径
辅射升.如果同灌井钻LLf径1O00mm,井管 600ram,滤水管长度10m,下置在井底部.按潜 ,
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图2回灌完整井回灌水流动示意图
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图3回灌非完整井回灌水流动示意图
水非完整井公式计算..
经计算回灌量70mYh时,地下水水位抬升 1.25m.同灌水在含水层中的断面平均流速 (2.23m/h),比完整抽水井断面平均流速(2.29 m/h)小,小于齐市地区潜水含水层渗透系数的 断面平均流速,不会破坏含水层的结构.如增大 同灌井的钻孔口径,断面平均流速还将减小,当 钻孔口径增加到1.20时,回灌水在含水层中的 断面平均流速为1.86(m/h). 4结论与建议
4.J齐市地区受第四系孑L隙潜水水文地质 条件的制约,地温空调回灌井应为非完整井,回 灌量一般不应大于70mVh,地下水水位抬升高
度不能大于潜水含水层顶板与潜水水位间距 (h0),一般为1.30m.
4.2同灌井滤水管应为桥式管,不包网,下 置井底部,并尽可能增大孔隙率,滤水管以上 封饨
4+3回灌井钻孔口径不小于1.Om,管外填 砾,应增人与含水层的接触面积,增大过水断 【白I,降低井附近断面平均流速,防止局部流速过 大破坏含水层结构.
4.4应对回灌井进行水质处理(除铁,锰处 理),回灌时采用密闭真空回灌,防止回灌水中 带人空气产生气阻——影响回灌的正常进行. 一
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浙公网安备 33021202002483