專利名稱：地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化新技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水文地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域中水資源的綜合利用及互補技術(shù)，特別是關(guān)于地表水和地下水利用人工鑿設(shè)輻射井的方法，實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的一種新技術(shù)。
大氣降水、地表水和地下水，這“三水”的轉(zhuǎn)化關(guān)系受水文地質(zhì)條件如補給、逕流、排泄等限制。大氣降水到地面形成地表水，地表水受太陽照射蒸發(fā)又形成大氣水;地表水滲入到地下形成地下水，地下水或形成地下逕流，或在某特定地形部位溢出地表形成泉，流入江河湖海，而又形成地表水。如此循環(huán)，“三水”之間有著內(nèi)在的依賴關(guān)系。
在某些特定區(qū)域，地下水資源隨時間、季節(jié)變化一般是比較緩慢的。但是，在人類的大規(guī)?；顒又?，如在大量開采和人工回灌等的影響下，會使地下的變化頻繁而且強烈。隨著人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和生活需要，對地下水的需求量越來越大，大量的汲取地下水會造成地下水位大面積下降和帶來例如地面下沉、海水倒灌等一系列地質(zhì)災(zāi)害。雖然大氣降水對地下水的入滲補給使地質(zhì)災(zāi)害得以緩解;但在河谷區(qū)、小型潛水盆地、局部匯集潛水的巖溶地段，一般旱季沒有補給，卻仍有人工的開采和天然的流失及潛水蒸發(fā)的消耗，而形成疏干層。在雨季，雖然有入滲補給，但降雨入滲補給除供天然消耗外，尚要滿足人類消耗，疏干層難以恢復(fù)。這種過程年復(fù)一年的進行，形成了一種難以彌補的地下水的虧空，從而使地質(zhì)災(zāi)害加劇，無法滿足人類生產(chǎn)發(fā)展和生活的需要。而地下水的人工補給卻是解決上述問題的有效的辦法。
目前，對于地下水的人工補給，國內(nèi)外大都采用管井加壓注水技術(shù)。然而，加壓灌注由于管井的滲透途徑有限，且井壁的淤塞使得使用壽命較短，因而不易達到預(yù)期的目的。
本發(fā)明的目的就是采用輻射井新技術(shù)，促使地表水利用天然水頭滲透轉(zhuǎn)化為地下水，以供人類生產(chǎn)、生活的開采所需。在地下水被大量開采的情況下，采用輻射井技術(shù)實現(xiàn)人工補給，使地下水的開采與補給達到新的平衡，緩解和消除地質(zhì)災(zāi)害。
采用輻射井技術(shù)使地表水轉(zhuǎn)化補給地下水的入滲補給量，是使地下水可利用資源量增加的重要部分，也是“三水”相互轉(zhuǎn)化關(guān)系與地下水排水(供水)的重要依據(jù)?，F(xiàn)以河谷潛水為例，這種河谷一般含水層厚度不厚，面積有限，地下逕流量不大。為了最大限度的利用地表水轉(zhuǎn)化補給地下水，采用輻射井技術(shù)是行之有效的方法。即沿垂直或平行于河谷或湖岸的方向，將輻射井的水平輻射管道打入下伏弱透(含)水層。這樣，若干條不同深度、不同方向、位置的多層的輻射管道就都可由地表水的天然水頭從各個方向補給地下弱含水地層或含水地層，使之有豐富的地下水含量，為能開采出優(yōu)質(zhì)的地下水提供了充足的補給水源，并且也使地下水的開采與補給達到了新平衡。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明在河(湖)岸邊的補給井與開采井的布置示意圖。
圖中，1是補給輻射井，2是補給輻射井的不同深度、方向、位置的水平輻射管道，3是開采(抽水)輻射井，4是開采(抽水)輻射井的不同深度、方向、位置的水平輻射管道，5是河(湖)水即地表水，(6)是相對隔水地層也或透水地層，(7)是弱含水地層也或含水地層，(8)是基巖不透水地層。
如附圖所示，在地表集流、蓄水處如江河、湖泊等岸邊的水下，鑿設(shè)一口或多口輻射井(1)，使其穿透相對隔水地層或透水地層(6)，作為地下水的補給井。其井深要根據(jù)地層弱含水層或含水層(7)的地層條件而定。補給輻射井(1)的口徑，為施工方便一般在3～4m。補給輻射井(1)的輻射管道(2)，可根據(jù)弱含水層(7)的地層條件，在不同深度、方向、位置上，如圖中所示的設(shè)置多條。地層透水性差可多設(shè)，地層透水性好可少設(shè)。輻射管道(2)其長度一般在100～150m，亦即輻射管道(2)的輻射直徑一般在φ200～φ300m。輻射管道(2)的開孔施工直徑為φ130mm，終孔施工直徑為φ110mm。輻射管道(2)中要輔設(shè)濾水管，最好采用條形濾水管(中國專利882087355)，以利于地表水向弱含水層或含水層(7)中的滲透，而不淤塞。
補給輻射井(1)也可以鑿設(shè)在河(湖)的岸上，距河(湖)的水面可近可遠，所處的地勢可高可低，再采用抽水機械將河(湖)水灌入補給輻射井(1)中。其他如井深、輻射管道設(shè)置等等，均如上述相同。
上面所述補給輻射井(1)利用地表河(湖)水灌入的天然勢頭，從輻輻射井(1)及每條輻射管道(2)的各個方向向弱含水層或含水層(7)滲透，使被開采(抽水)的弱含水層或含水層(7)達到新的平衡，也為地下水的進一步開采提供了源泉。但應(yīng)注意開采量不能超過補給量。如附圖中所示的開采(抽水)輻射井(3)，它可以是一口，也可以根據(jù)需要是多口。它與補給輻射井(1)的區(qū)別僅在于它比補給輻射井(1)更深些，如附圖所示。這樣更能保證有充足的供水量。其井口直徑及其輻射管道(4)等均與補給輻射井(1)類同。亦即穿過相對隔水地層(6)，在弱含水或含水地層(7)中的不同深度、方向、位置上，設(shè)置若干條開采輻射井(3)的輻射管道(4)。
本發(fā)明在巢湖岸邊利用地表湖水轉(zhuǎn)化為地下水，又將地下水轉(zhuǎn)化為地表水，收到了顯著的效果。如附圖所示，由于大量的巢湖水以下存在著十多公尺厚的粘土夾碎石的相對隔水層(6)，因而地下水得不到及時有效地補給。在湖岸邊水下打了人工補給輻射井(1)，穿透了不透水的相對隔水層(6)，湖水通過人工補給井(1)及其輻射管道(2)，自然滲透到弱含水層(7)中，如圖中小箭頭所示。使開采(抽水)輻射井(3)得到了充足的地下水補給，出水量大大增加;并且得到的是優(yōu)質(zhì)的用水。
據(jù)測算，輻射井的補給水量是一般加壓管井的40～50倍，其壽命約是20倍，故經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。
權(quán)利要求
1.一種采用輻射井實現(xiàn)地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的技術(shù)，其特征是在地表集流、蓄水的江河湖泊等岸邊水下或岸上鑿設(shè)一口或多口補給輻射井(1)，穿過相對隔水地層(6)，在弱含水或含水地層(7)中的不同深度、方向、位置上，設(shè)置若干條補給輻射井(1)的輻射管道(2)，使地表水通過補給輻射井(1)及其輻射管道(2)，利用天然水頭向弱含水或含水地層(7)中自動滲透；開采輻射井(3)可以是一口，也可以是多口，其深度比補給輻射井(1)更深，穿過相對隔水地層(6)，在弱含水或含水地層(7)中的不同深度、方向、位置上，設(shè)置若干條開采輻射井(3)的輻射管道(4)；在被開采的弱含水或含水地層(7)中，補給輻射井(1)為開采輻射井(3)提供充足的補給水源，使地下水的開采與補給達到新平衡。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的是用輻射井將地表水與地下水實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化的新技術(shù)。在江河、湖泊岸邊鑿設(shè)輻射井，使之穿透相對隔水地層至弱含水或含水地層，且在不同深度、方向、位置設(shè)置輻射井的輻射管道若干條。地表水通過輻射井及輻射管道向弱含水或含水地層自動滲透，補給地下水，使地下水的開采與補給達到新平衡，從而緩解和消除因大量開采地下水所帶來的地質(zhì)災(zāi)害。本發(fā)明技術(shù)方案易于實現(xiàn)，且經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。
文檔編號E03B3/32GK1086569SQ9211241
公開日1994年5月11日 申請日期1992年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月31日
發(fā)明者寧遠明 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)