方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置制造方法
【专利摘要】一种方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，属于保水【技术领域】。它包括井盖、土工织物反滤层和加压装置，井盖由呈空芯环体槽设置的带进水孔口的井盖上部和埋于河底或渠底地面以下的井盖下部组成，井盖整体为空芯无底方形柱体，在井盖上部外侧、空芯环体槽内侧及槽底均设有圆形进水孔口；所述的井盖下部为不透水体。压水机构包括固定在空芯环体槽内侧壁上的立轴和叶片，上端叶片在水流作用下可转动带动下端叶片同步转动，下端叶片对进入到回灌井内的水向下施压，加速回灌速度。该装置在井口装置外形尺寸不变的情况下，能够明显提高回灌池过流能力、防淤抗冲能力，延长了回灌池的使用寿命。
【专利说明】方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于自渗式无压地下水回灌的回灌井，特别是一种方形内外进水 自渗反滤回灌井井口装置，属于保水【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在有些缺水的地区如何保水或者在沿海地区如何防止因过度开采地下水而导致 的海水倒灌是制约当地人民生活和经济发展的重大课题，而解决这一课题的手段除了加强 人们节水意识外，有效地利用雨洪资源也是重要措施之一。
[0003] 为了充分利用雨洪资源，在没有污染或轻微污染的季节性河流内，常常布置一种 自身具有过滤水中颗粒状杂质功能的回灌井，即自渗回灌井，亦称反滤回灌井、机渗井。目 前采用的自渗反滤回灌井由回灌池和普通回灌井组成，其中回灌池通常埋于地下，为倒四 方台形或圆形，深lm左右，池内回填砂、碎石两级反滤料，用于过滤河水、并将河水回灌至 回灌井内；回灌井位于回灌池底部中间，为圆柱状的空腔，其井口加盖一带有孔眼的砼井 盖，河水经过回灌池上方时，经由砂、碎石两级反滤料渗透汇总，通过砼井盖上孔眼进入回 灌井内，实现保水回灌。但是，这种自渗回灌井存在的问题是：1、自渗回灌井置于河底或渠 底，极易淤堵和被水流冲坏，影响使用寿命；2、回灌池埋于地下，仅回灌池顶面一个自由进 水断面，为保证足够的回灌量，回灌池需要较大的横断面面积，而且施工量大；3、建造一个 普通的回灌池需要回填10m 3左右的砂、碎石，耗用大量建筑材料；4、砼井盖的使用影响了回 灌量；5、只有顶面能进水，回灌井的回灌能力低。这些缺陷严重影响了回灌井的使用效果， 没有最大限度地发挥其保水效能。
[0004] 中国专利201220458416. 4公开了一种多面进水自渗反滤回灌井井口装置，它是 在回灌井上设有一罩于井口上方的井口装置，所述的井口装置包括井盖和固定设置于井盖 外侧的土工织物反滤层；所述的井盖是由带顶盖孔口的顶盖以及垂直连接于顶盖四周的硬 质侧壁所组成；所述的侧壁由位于上部的侧壁有孔部分和位于下部的侧壁无孔部分组成， 土工织物反滤层将顶盖和侧壁有孔部分包覆，侧壁无孔部分下部埋于河底或渠底地面以 下，侧壁无孔部分中上部露出，所述井盖的顶盖上表面为倾斜面。该装置部分解决上述现有 技术存在的问题，并且具有更大的自由进水断面，防止低水位污水回灌的功能，以及具有一 定的反滤功能和一定防淤抗冲能力，延长了回灌池的使用寿命，同时易于施工，并节省了砂 石反滤料。
[0005] 但是，由于大多数降雨属于阵雨，雨水在河流中过流时间短，仅仅依靠顶盖和侧壁 上的透水孔无法满足回灌量的需要，研究人员也试图增大透水孔的尺寸来增加过水量，但 是透水孔的尺寸增大，不仅降低了井口装置的强度，而且对土工织物反滤层的强度也提出 了更高的要求，否则沙石对土工织物反滤层的冲击极易损坏土工织物反滤层，进入回灌井 的沙石会造成回灌井渗水功能降低；也有的技术人员试图增加井口装置的透水孔的数量， 增加透水孔的数量势必会减小透水孔的尺寸，虽然可以解决井口装置的强度问题，但回灌 量整体降低；因此在本领域提高回灌量和保证井口装置的强度及可靠性，一直是影响自渗 回灌井规模发展的瓶颈。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述瓶颈问题，本发明提供了一种方形内外进水自渗反滤回灌井井口装 置，该装置在井口装置外形尺寸不变的情况下，能够明显提高回灌池过流能力、防淤抗冲能 力，延长了回灌池的使用寿命。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] 该种方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，所述的井口装置包括井盖及固定 设置于井盖外侧的土工织物反滤层，其特征是，所述的井盖由呈空芯环体槽设置的带进水 孔口的井盖上部和埋于河底或渠底地面以下的井盖下部组成，井盖整体为空芯无底方形柱 体，所述的井盖上部中央设有的空芯环体槽为具有槽底的方形体；在井盖上部外侧、空芯环 体槽内侧及槽底均设有圆形进水孔口；所述的井盖下部为不透水体；所述的土工织物反滤 层设置于井盖外侧并与井盖外侧和空芯环体槽的形状相吻合；所述的空芯环体槽内设置一 压水机构，所述的压水机构包括固定在空芯环体槽内侧壁上的水平支架，所述的支架内嵌 置一上轴承；在空芯环体槽的槽底通孔内嵌置一与上轴承同心的下轴承，一立轴通过所述 的上轴承和下轴承后，立轴上端连接上端叶片，立轴下端连接流向为朝回灌井井底的下端 叶片。上端叶片在水流作用下可转动带动下端叶片同步转动，由于下端叶片的流向为朝回 灌井井底，因此对进入到回灌井内的水向下施压，加速回灌速度，有利于提高回灌效率。
[0009] 由于设置了方形空芯环体槽，在井盖上部外侧、空芯环体槽内侧及槽底均设有圆 形进水孔口，在井口装置外形尺寸不变的情况下使得进水孔口面积占井盖外侧表面积达到 36 %，进水孔口面积大大提高，圆形进水孔口不仅工艺性好，而且使得井盖刚性好；井盖下 部为不透水体，可防止雨洪初期、小流量的、水质相对较差的地表水回灌含水层。
[0010] 所述的空芯环体槽可以是长方体或正方体，此方案不仅工艺性好，而且空芯内腔 体积大，有利于减小进水孔口的进水阻力。
[0011] 所述的空芯环体槽的槽底为平底，此方案比较容易生产。
[0012] 所述的空芯环体槽的槽底为向下弯曲的弧底，相对于平底，可增加过流量及适应 低水位河水。
[0013] 所述的井盖上部露出河底或渠底地面的高度为0. 2?0. 5m，由此可使得井口装置 适合的河流范围更广，而且获得最好的回灌效果，同时提高井口装置的稳固性。
[0014] 所述的井盖顶部具有沿水流向且坡度为1%的斜面，可减少水流或沙石对井盖顶 部的冲击和摩擦，对提高井口装置的寿命有利，同时还可防止低水位污水回灌。
[0015] 基于上述方案，本发明的有益效果是：
[0016] 该装置自身具有过滤水中颗粒杂质和地表水回灌的双重功能，除井盖顶面、外侧 面进水外，方形空芯环体槽的内侧面及底面也可进水，在井口装置外形尺寸不变的情况下 使得进水孔口面积占井盖外侧表面积达到36 %，增大了回灌量，且具有防止低水位污水回 灌的功能，还具有反滤功能和一定防淤抗冲能力，延长了回灌池的使用寿命，工程造价与普 通回灌池相当或略高，但在同样回灌量的条件下可降低了回灌池体积，可节约3/4以上的 占地。
[0017] 更为突出的是，本发明设置的加压机构一方面利用水流提供的动力来驱动下叶 片，对进入到回灌井内的水向下施压，使水分克服仅依靠重力通过沙石填料及土壤颗粒的 阻力，提高了单位时间的渗透量，提高了回灌效率；另一方面，由于河水的流量和流速具有 间歇性，由此导致加压机构的下叶片对进入到回灌井内的水向下施加的压力也呈现忽大忽 小的形态，这对于保持沙石填料及土壤颗粒之间的水分通道畅通十分重要，同时这种施加 的忽大忽小压力对于提高土壤的渗透性相比于没有施加压力或者提供持续恒定的压力效 果均突出。
[0018] 本发明解决了本领域提高回灌量和保证井口装置的强度及可靠性的长期困扰，解 决了间歇性河水快速回灌问题，为自渗回灌井规模发展奠定了基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
[0020] 图1是方形井口装置的三维示意图；
[0021] 图2是方形井口装置的坚向剖面示意图；
[0022] 图3是图2方形井口装置的顶部水平剖面A-A截面；
[0023] 图4是图2方形井口装置的方环体水平剖面B- B截面；
[0024] 图5是图2方形井口装置的方环体水平剖面C一C截面；
[0025] 图6是图2方形井口装置的立方体水平剖面D- D截面；
[0026] 图7是图3方形井口装置的侧面坚向剖面E- E截面；
[0027] 图8是图3方形井口装置的侧面坚向剖面F- F截面。
[0028] 图9是本发明带有压水结构的实施方式。
[0029] 图中：1井盖，11井盖上部，12井盖下部，3 土工织物反滤层，4井盖顶面进水孔口， 5井盖外侧壁进水孔口，6井盖内侧壁进水孔口，7槽底进水孔口，8回灌井，9回灌井反滤料， 10河底或渠底地面，201水轮机叶片，202支架，203上轴承，204下轴承，205立轴，206轴流 泵叶片206。
【具体实施方式】
[0030] 在图1-8中，该种内外进水自渗反滤回灌井井口装置，涉及回灌井8及其井口装 置，井口装置罩于回灌井8上方，在回灌井8的外面设有回灌井反滤料9,所述的回灌井8位 于河底或渠底地面10以下。
[0031] 井口装置包括井盖1及土工织物反滤层3。
[0032] 所述的井盖1带进水孔口的井盖上部11和埋于河底或渠底地面以下的井盖下部 12组成，井盖1整体为空芯无底四面柱体，其水平截面可以是正方形，也可为长方形。井盖 1上部中央设有带槽底的方形空芯环体槽，在井盖上部外侧设有圆形进水孔口，即井盖顶面 进水孔口 4和井盖外侧壁进水孔口 5 ;在井盖上部的空芯环体槽内侧壁及槽底均设有圆形 进水孔口，及对应于井盖内侧壁进水孔口 6和槽底进水孔口 7。井盖下部12的侧壁为不透 水体。
[0033] 土工织物反滤层3设置于井盖外侧并与井盖外侧和空芯环体槽的形状相吻合。土 工织物反滤层3由具有反滤功能的土工织物组成，与井盖外侧形状相吻合，有顶没有底，可 以套在井盖上，并固定于井盖侧壁底部位置上，覆盖具有进水孔口的部分，包括覆盖空芯环 体槽外壁及槽底，起过滤作用。
[0034] 由于设置了带槽底的方形空芯环体槽，在井盖上部外侧、空芯环体槽内侧壁及槽 底均设有圆形进水孔口，在井口装置外形尺寸不变的情况下使得进水孔口面积占井盖外侧 表面积达到36%，进水孔口面积大大提高。所述的井盖下部为不透水体，可防止雨洪初期、 小流量的、水质相对较差的地表水回灌含水层。所述的土工织物反滤层设置于井盖外侧并 与空芯环体槽的形状相吻合，可使土工织物反滤层与空芯环体槽结合紧密，提高土工织物 反滤层寿命。圆形进水孔口不仅工艺性好，而且使得井盖刚性好。
[0035] 所述的井盖顶部具有沿水流向且坡度为1%的斜面，可减少水流或沙石对井盖顶 部冲击和摩擦，对提高井口装置的寿命有利，同时还可防止低水位污水回灌。
[0036] 井盖1的材料可采用硬质工程塑料或金属材料等，整体为空芯无底长方体或立方 体的柱体。井盖1埋入地下的高度应能保证井盖的稳定性，井口装置的上部露出河底或渠 底地面的高度为〇. 2?0. 5m，由此可使得井口装置适合的河流范围更广，同时提高井口装 置的稳固性。
[0037] 空芯环体槽的槽底为平底，此方案比较容易生产。当然也可为向下弯曲的弧底，相 对于平底，可增加过流量及适应低水位河水。
[0038] 施工时，第一步按常规方法打回灌井8,安置砼滤水管（回灌井8的主体），在砼滤 水管外侧充填回灌井反滤料9,并进行洗井等工艺，完成回灌井的施工；第二步采用预制或 外委定做加工的方法，制造井口装置及土工织物反滤层3 ;第三步采用挖、吊装、填、压实的 方法，将井口装置固定于回灌井设定位置；第四步将土工织物反滤层3套于井盖1上，覆盖 所有带孔口的部分，并用压板、钢钉等在井盖下部将土工织物反滤层3固定。
[0039] 此方案除具有本发明前述效果外，采用方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置， 还具有工艺性好，而且空芯内腔体积大，有利于减小进水孔口的进水阻力的优点。
[0040] 图9给出了本发明另一种带有压水机构的实施方式。
[0041] 空芯环体槽内设置一压水机构，所述的压水机构包括固定在空芯环体槽内侧壁上 的水平支架202,所述的支架202内嵌置一上轴承203 ;所述的支架202可以有多种结构形 式，例如中部嵌置上轴承，外围通过多个连接杆或连接板与左对偶体和右对偶体的井盖1 连为一体，以支撑压水机构。
[0042] 在空芯环体槽的槽底除设有进水孔外，还设有一下轴承安装通孔，在该通孔内嵌 置一与上轴承同轴心的下轴承204,-立轴205通过所述的上轴承203和下轴承204后，立 轴上端通过土工织物反滤层3后连接上端叶片201，立轴下端连接流向为朝回灌井井底的 下端叶片206。下端叶片206采用轴流泵叶片，上端叶片201采用水轮机叶片，二者均为现 有技术。
[0043] 上端叶片201在水流作用下转动经由立轴205带动下端叶片206同步转动，由于 下端叶片的流向为朝回灌井井底的方向，因此对进入到回灌井内的水向下施压，加速回灌 速度，有利于提高回灌效率，这对于间歇性河流（雨水）回灌效果突出。
[0044] 压水机构的连接杆或连接板可以裸露。
[0045] 压水机构的连接杆或连接板也可利用土工织物反滤层3包覆，在此种情况下，应 当在连接杆或连接板之间以及长槽的两侧开口处增设用于支撑土工织物反滤层的多个支 撑杆，支撑杆可以连接在压水机构的连接杆或连接板上，也可连接在井盖1上，其防止土工 织物反滤层下陷。这种包覆结构，可以减少沙石在空芯环体槽的槽底的沉积，影响立轴205 的正常工作，提高了压水机构工作的可靠性。
[0046] 实施上述压水机构时，空芯环体槽的槽底最好为平底，这样便于安装下轴承。当 让，空芯环体槽的槽底为弧形时，也可实施。
[0047] 当然，本发明并不局限于上述实施例的限定范围。任何在本发明基础上进行的适 应的改进，均不脱离本发明的思想，均落入本发明保护的范围内。
[0048] 除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【权利要求】
1. 一种方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，所述的井口装置包括井盖及固定设置 于井盖外侧的土工织物反滤层，其特征是，所述的井盖由呈空芯环体槽设置的带进水孔口 的井盖上部和埋于河底或渠底地面以下的井盖下部组成，井盖整体为空芯无底方形柱体， 所述的井盖上部中央设有的空芯环体槽为具有槽底的方形体；在井盖上部外侧、空芯环体 槽内侧及槽底均设有圆形进水孔口；所述的井盖下部为不透水体；所述的土工织物反滤层 设置于井盖外侧并与井盖外侧和空芯环体槽的形状相吻合；所述的空芯环体槽内设置一压 水机构，所述的压水机构包括固定在空芯环体槽内壁上的水平支架，所述的支架内嵌置一 上轴承；在空芯环体槽的槽底通孔内嵌置一与上轴承同心的下轴承，一立轴通过所述的上 轴承和下轴承后，立轴上端连接上端叶片，立轴下端连接流向为朝回灌井井底的下端叶片。
2. 根据权利要求1所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特征是，所述的 空芯环体槽为正方体。
3. 根据权利要求1所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特征是，所述的 空芯环体槽为长方体。
4. 根据权利要求1至3任何之一所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特 征是，所述的空芯环体槽的槽底为平底。
5. 根据权利要求1至3任何之一所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特 征是，所述的空芯环体槽的槽底为向下弯曲的弧底。
6. 根据权利要求1所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特征是，所述的 井盖上部露出河底或渠底地面的高度为0. 2?0. 5m。
7. 根据权利要求1所述的方形内外进水自渗反滤回灌井井口装置，其特征是，所述的 井盖顶部具有沿水流向且坡度为1 %的斜面。
【文档编号】E03B3/40GK104110052SQ201410365808
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】李旺林, 李纳, 尹志远 申请人:济南大学