地下水取水与水资源保护(ppt 77页).ppt

第6章取水工程地下水取水,6.3地下水水源地选择,地下水资源的特征集中式供水水源地的选择水源地的水文地质条件含水层的富水性：透水性强、厚度大、层数多、分布面积广含水层的补给条件：拦截地下径流、接近集中补给排泄区水源地的地质环境，远离取水点、排水点水源地的经济、安全性和扩建前景小型分散式水源地的选择裂隙带及岩溶发育带的分布、地下水水位埋深、汇水补给面积,6.4地下水取水构筑物的类型和适用条件,一、管井构造图6391)井室：安装水泵（深井泵、潜水泵、卧式泵）2)井管：强度足够、光滑圆整、抗腐蚀、内径大于水泵最大外径100mm3)过滤器（核心部分）作用：保持取得最大出水量，延长使用年限组成：过滤骨架（管型、钢筋型）、过滤层（缠丝和滤网、砾石）类型：缠丝、包网、填砾、笼（筐）状直径、长度及安装部位4)沉淀管：210m，防砂,管井的井群系统及其合理布局1)井群系统：自流井井群、虹吸式井群、卧式泵取水井群、深井泵取水井群2)井群合理布局：平面布局：垂直径流方向布置垂向布局：水井的井数和井距：取决于允许开采量、井间距、单井出水量、井间干扰强度,地下水取水构筑物的类型与适用范围,深井泵房布置,地下式潜水泵房,分段钻进时井壁管的构造,过滤器周围天然反滤层,二、管井和井群的出水量计算1.管井出水量计算的理论公式完整井稳定井流出水量计算（图642、643）势函数：潜水承压水若已知K、M、H0、hw，则可推求：给定则预测Sw：（承压水）,地下水向潜水完整井运动,假设条件,Q-s关系曲线,2)完整井非稳定井流出水量计算（图644、645）水头函数对承压水：雅柯比近似公式(当u0.1时，与泰斯公式相比，误差5%),直径为0.4m的承压完整井一口，以恒定流量56m3/h抽水。该井所在地层的水文地质参数为：导水系数T=275m2/d，释水系数u=0.0055，试用雅克布公式计算该井连续抽水24h和一年后，在井壁处和距井100m、1000m处各点的水位降落值。解：Q=56m3/h=1344m3/d,Q/(43.14T)=0.3889当t24h1d，u0.0055r2/（42751）510-6r2当t365d，u0.0055r2/（4275365）1.3710-8r2，列表计算各点水位降落值：,2.管井出水量计算理论公式的选择1)一般公式：稳定井流：非稳定井流：2)含水层为越流系统时：稳定井流：非稳定井流：3)管井为非完整井时：分段法和镜像法4)对于非均质含水层，以加权平均值表示各项参数,3.出水量计算的经验公式1)直线型方程2)抛物线型方程若令则a，b用最小二乘法求得,3)幂函数型方程4)半对数型方程5)选用经验公式的方法绘制QSw曲线判断QSw曲线类型求a、b，建立QSw曲线方程根据Q或Sw求解Sw或Q6)应注意的问题,例：在单井中进行3次水位下降的抽水试验，试验数据为：S1=1.8m，Q1=40l/s；S2=3.2m，Q2=60l/s；S3=4.7m，Q3=75l/s；求水位降落值S6.5m时，井的出水量Q=?,4.井群的互阻干扰计算1)应用理论公式的互阻干扰计算承压含水层完整井井群计算假设有n口井，每口井抽水量Qj，观测孔i（xi，yi）处的水位降为Si，第j口井在i处的水位降Sij，则当i=j时，1号井的S1可表示展开得：,无压含水层完整井井群计算则,2）经验公式（水位削减法）井群互阻干扰计算承压水公式潜水公式,计算步骤检查公式的可靠性求Qi计算ti计算计算Qki,三、管井施工凿井：冲击钻进回转钻进：正反循环钻进井管安装、填砾、管外封闭洗井和抽水试验洗井：活塞洗井、压缩空气洗井、联合洗井抽水试验：QmaxQ设管井的验收管井的使用管井出水量减少的原因及恢复和增加出水量措施原因及恢复措施管井本身：抽水设备、含水层填塞；更换过滤器、修补、清除泥砂、洗井水源增加出水量：真空井法、爆破法、酸处理法,四、大口井1、大口井构造（图651）井室：地面式、半埋式井筒：加固井壁、隔离水质不良含水层进水部分井壁进水孔：水平孔、斜形孔透水井壁井底反滤层：三层，每层200300mm2、大口井施工开挖法沉井法3、大口井出水量计算：1）理论公式(1)井底进水含水层很薄（承压含水层M2rw，潜水含水层Th2rw）承压含水层,潜水含水层b.含水层较薄承压含水层潜水含水层c.含水层较厚,(2)进壁进水、井底和井壁同时进水井壁进水按管井出水量的计算公式井壁井底同时进水时，出水量为井底与井壁进水之和2）经验公式有效厚度（图654）水流阻力修正系数4.大口井进水允许流速校核5.大口井的设计要点应选择水量充沛处适当增加井径以枯水期最低设计水位为准五、复合井适用条件：地下水较高、厚度较大的含水层复合井出水量：,六、辐射井1、型式集水井井底与辐射管同时进水集水井井底封闭，仅辐射管进水2、构造与施工集水井：汇水、安装抽水设备；D3m；钢砼、沉井施工辐射管：DN70DN150厚钢管，L30m，距井底1m左右3、辐射井的出水量计算1）大井法：关键在于构造r或据公式：可得辐射管互阻系数法：,七、渗渠渗渠的型式：集水管式、廊道式渗渠的优缺点渗渠构造（图657）水平集水管、集水井、检查井、泵站渗渠的出水量计算1）截取地下水的渗渠潜水含水层中完整式渗渠当L50m，需构造rw，潜水含水层中非完整式渗渠,2）同时集取河床和岸边地下水的完整式渗渠渗渠的水力计算包管管径、v、h、i的计算v：0.50.8m/s，i0.2%，DN600mm设计要点位置选择平面布置：平行/垂直/平行和垂直组合布置水量衰减问题淤塞：控制Q，降低v，以防淤塞水源,思考题五,地下水取水构筑物有哪几种类型？简要叙述各类取水构筑物的适用条件。管井一般由哪几部分组成？各部分功能如何？管井在运行中出水量减少一般有哪几种原因？如何解决？管井出水量计算的经验公式有哪几种？如何根据抽水试验选用恰当的经验公式？根据集水和取水方式，井群系统可分成哪几类并简述其适用条件。大口井、辐射井和复合井各适用于何种情况？大口井进水方式有哪几种？出水量理论计算与管井有何同异？在什么情况下宜采用渗渠取水？由河流补给的渗渠，一般有哪几种布置方式？渗渠出水量衰减一般由那些因素引起，如何防止？,10.直径为0.4m的承压完整井一口，以恒定流量50m3/h抽水。该井所在地层的水文地质参数为：导水系数T=300m2/d，释水系数u=0.005，试用雅克布公式计算该井连续抽水一年后，在井壁处和距井500m处的水位降落值。(6.67m,1.68m),沿垂直地下水流动方向已建成1#和2#井，拟在2#井侧增建3#井，如图所示，井距均为400m。已知影响半径R=700m，抽水实验表明QS成直线关系，记录如下表：求（1）当1#和2#井同时抽水时，水位降落5m时的总出水量；（2）增设3#井。单位降深出水量为1#和2#井的平均值3.2L/S.m。求降深为5m时，三井同时抽水的总出水量。,1,2,3,400m,400m,第7章节水理论与技术,7.1节水内涵与现状分析,一、概述农业灌溉效率低工业用水效率低城市生活用水水平低二、节约用水的涵义国内外节约用水的解释节约用水的定义基于经济、社会、环境与技术发展水平，通过法律法规、管理、技术与教育手段，以及改善供水系统，减少需水量、提高用水效率，降低水的损失与浪费，合理增加水可利用量，实现水资源的有效利用，达到环境、生态、经济效益的一致性与可持续发展。节水措施,三、节约用水的法律法规1973（意见）1979中华人民共和国环境保护法1980（规定）1981（纪要）19841988中华人民共和国水法1988（行政法规）1990（基本国策）1998（发展规划）四、节约用水现状工业用水方面，节水有了长足进步，但水的重复利用率低城市生活用水节水水平极低农业节水灌溉面积偏低，粮食作物的水分生产效率不高,7.2城市节水,一、城市用水量定额和指标体系城市用水量组成综合生活用水、工业企业用水、市政用水城市用水定额定义：一定期限内，一定约束条件下，在一定范围内以一定核算单元所规定的用水量分类：工业用水定额：企业用水基础定额、企业计划用水定额、行业用水定额居民用水定额、综合生活用水定额、浇洒道路和绿地用水定额：城市用水定额的时效性城市用水定额的影响因素,3、用水定额的制度和修订1）用水定额的制定原则：科学性、先进性、法规性、经济合理性2）用水定额制定的程序据用水节水体制和需要出发，统一领导、分级管理详细调查、收集资料计算审查审批3）用水定额的修订定期（3年为宜）修订技改后，用水水平提高时修订,二、节水指标种类与计算指标分类：总体指标（2类12项）、分体指标（6类）城市节水水量指标万元国民生产总值取水量VGNP万元国内生产总值取水量VGDP万元工业产值取水量减少量VP人均日生活用水取水量VL第二、第三产业每万元增加值取水量VA,主要用水工业单位产品取水量Vm3.城市用水率度指标城市工业用水重复利用率Rr城市供水有效利用率Re城市污水回用率Rw第二、第三产业每万元增加值取水量降低率Rd水资源利用率Ru节水率Rc,三、城市节水水平评判节水效果：水量节约、直接经济效益、外部间接效益评判程序：选取节水指标建立评价模型，据得分进行评判四、城市节水措施加强宣传教育，提高全民节水意识合理调整水价，运用经济杠杆推动节水工作推广使用节水器具和设备制定用水定额，逐步实行计划管理保护城市供水水源，实现城市污水再生回用,7.3工业节水,一、用水分类与用水量1.工业用水量分类按用途分：生产用水、生活用水按用水方式分：用水量、循环水量、回用水量2.各种水量间的关系,二、工业节水指标体系工业节水指标体系的组成：水量指标和用水率度指标工业节水水量指标万元工业产值取水量Vv工业用水定额工业用水率度指标工业用水循环利用率Rcy新水利用系数Kf水的损耗率Rl循环比Pcy,回用率Rs重复利用率Rr比差率Rv,三、工业节水措施调整产品结构，改进生产工艺，建立节水型企业强化节水技术，开发节水设备，努力降低节水设施投资加强企业用水行政管理，逐步实现节水的法制化提高工业生产规模，发挥规模经济效益,7.4农业节水,一、农业用水现状农业用水占总用量的比重较高，但发展趋势是在不断降低粮食总产量的变化趋势与灌溉用水的一致农业用水资源与农业发展格局极不匹配灌溉水利用率低，节水潜力大二、农业节水的发展趋势节水灌溉技术措施节水灌溉的发展历史（三个阶段）节水灌溉理论我国节水灌溉的三个阶段,三、农业节水灌溉技术指标体系灌溉水源灌溉用水量灌溉水利用系数渠系水利用系数田间水利用系数t,田间用水效率Ea灌溉水利用系数井渠结合灌区的灌水利用系数t作物水分生产效率I4、节水效益,四、农业节水技术与工程措施1.农业节水技术非充分灌溉、调亏灌溉、局部灌溉控制性根系交替灌溉技术、波涌灌溉、渠系防渗田间节水与农艺节水负压差灌溉、节水管理2.工程措施技术要求,7.5污水再生回用,一、污水回用概述污水回用是解决水危机的重要途径污水回用的国内外情况二、污水回用目标及回用水质标准回用水源：生活污水为主城市污水再生利用的可行性量大、集中、水质水量较稳定节省费用减少污水排放量减少了供水压力,3、污水回用方式1）直接回用就地处理，循环再用再生水厂敷设专业管道供大工厂使用再生水厂敷设专业管道供给工厂与城市绿化及景观水体使用4）间接回用4、污水回用的途径回用于工业：冷却水、补充水等回用于农业：灌溉、牧业、渔业用水回用于城市杂用：生活杂用、市政用水回灌地下水：回用于饮用：直接、间接回用于景观娱乐和生态环境,5.再生水水质标准污水回用要求：无不良影响、可接受、达到水质标准再生水水质标准再生水用于工业冷却水：再生水用作冷却水的水质建议标准工艺用水：再生水用于农业农田灌溉：农田灌溉水质标准渔业：渔业水质标准用于城市杂用：生活杂用水水质标准回灌地下水：控制微生物指标用于饮用：饮用水标准景观娱乐水体用水：景观娱乐用水水质标准环境用水,三、污水量计算和预测城市污水计算和预测1）污水排放系数法：0.70.92）用水定额法和产污系数法综合生活污水量预测工业废水量预测趋势分析法小区中水工程水量计算1）小区中水系统水源（图73）冷却水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣、厨房、厕所排水水源的三种组合：优质杂排水、杂排水、生活排水,四、污水再生处理技术处理方法处理工艺工艺选择的原则和依据再生处理新技术颗粒填料生物接触氧化技术膜生物反应器技术五、污水回用的经济分析1、污染损失估算污染损失的概念：本身损失、引发损失污染对水资源的财富的估算,2）水量平衡确定用水量初步确定中水供水对象，计算中水用水量Q计算中水处理水量Q1初步确定中水原水集流对象，计算可集流的中水原水量Q计算溢流量或生活饮用水补给水量Q2考虑安全系数绘制水量平衡图,若x不变，则2、污水处理程度与污水再生总收益的关系两个前提：图743、污水回用的经济性评价污水回用的收益：5个方面四、污水再生回用对策新建地区充分考虑污水再生回用设施的建设石化、电力、钢铁行业使用再生水势在必行推进中水设施建设污水回用需解决的问题,第8章水资源保护,8.1水资源保护的概念、任务和内容,水资源保护概念通过行政、法律、经济手段，合理开发、管理和利用水资源、保护水资源的质量供应，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，以满足社会实现可持续发展对淡水资源的需求水资源保护的任务和内容有序开发利用、保持水环境的良好状态,8.2水环境质量监测与评价,一、污染源调查二、水环境质量监测监测的目的：掌握特征，提供可靠资料监测项目的选择地面水水质监测水质监测站网（水质资料收集系统）监测断面的设置设置原则背景断面、监测断面采样时间和频率,地下水水质监测地下水监测网的布置地下水中污染物的扩散形式监测项目的确定常规组分监测：Na、K、Ca、Mg、pH、NH3-N、NO3-N、COD等有害物质监测：Hg、Cr、Cu、Zn、CN、酚等细菌监测：,三、水环境质量评价水环境质量标准水环境质量评价方法1）水环境评价的特征2）评价方法单要素污染指数法或或,8.3水体污染的理论体系,一、水体污染的含义1、地表水体污染的定义2、地下水体污染的定义几种代表性的说法水体污染的两个条件：水质朝着恶化的方向发展；人类活动引起的变化水体污染的定义：凡是在人类活动影响下，水质变化朝着恶化方向发展的现象二、水体污染的特征地面水污染特征：可视性强，易发现，循环周期短，易净化和恢复地下水污染特征：隐蔽性，难以逆转性，延缓性,三、水体污染三要素1、污染源1）人为污染源点源：生活污水、工业废水、固体废物（垃圾、污泥）、矿床开采面源：地面径流、农业生产内源：沉积物的缓释作用2）天然污染源：海水、水质差的地下水,2、水体污染物1）天然水化学成分与构成悬浮物、胶体物质、溶解物质2）水体污染物的构成毒性物质：有机、无机其它污染物质：可生物分解的有机质：蛋白质营养物质：N、P、C耗养物质：含C有机物、含N化合物、化学还原性物质生物污染物质：水生病毒、细菌、真菌、原生动物、蠕虫悬浮固体物：废渣、泥沙放射性物质,3、污染途径1）地面水体污染途径：连续注入、间歇注入2）地下水体污染途径：污染方式：直接、间接污染途径：表84四、污染水体的物化与生物作用1、恶化作用的表现形式DO降低价态改变污染物高度富集2、净化作用稀释作用沉淀作用：溶度积、饱和指数吸附作用：离子交换、表面络合、表面沉淀有机物分解,8.4污水排放工程,一、污水排放控制的法律法规体系水环境保护法律环境保护法律性文件和政策污水排放标准二、城市污水集中处理城市排水系统污水处理系统污水排放工程排放水体及排放口位置排放口设置要求排放口的型式岸边式：一字式、八字式、图86离岸式：单点排放口、多点排放口、扩散器,8.5水资源保护措施,一、加强水资源保护立法，实现水资源的统一管理设立行政管理机构水资源立法二、节约用水，提高水的重复利用率农业节水、工业节水三、综合开发