专利名称：地表水与地下水相互转化新技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及水文地质科学领域中水资源的综合利用及互补技术，特别是关于地表水和地下水利用人工凿设辐射井的方法，实现相互转化的一种新技术。
大气降水、地表水和地下水，这“三水”的转化关系受水文地质条件如补给、逕流、排泄等限制。大气降水到地面形成地表水，地表水受太阳照射蒸发又形成大气水;地表水渗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。如此循环，“三水”之间有着内在的依赖关系。
在某些特定区域，地下水资源随时间、季节变化一般是比较缓慢的。但是，在人类的大规模活动中，如在大量开采和人工回灌等的影响下，会使地下的变化频繁而且强烈。随着人类工农业生产发展和生活需要，对地下水的需求量越来越大，大量的汲取地下水会造成地下水位大面积下降和带来例如地面下沉、海水倒灌等一系列地质灾害。虽然大气降水对地下水的入渗补给使地质灾害得以缓解;但在河谷区、小型潜水盆地、局部汇集潜水的岩溶地段，一般旱季没有补给，却仍有人工的开采和天然的流失及潜水蒸发的消耗，而形成疏干层。在雨季，虽然有入渗补给，但降雨入渗补给除供天然消耗外，尚要满足人类消耗，疏干层难以恢复。这种过程年复一年的进行，形成了一种难以弥补的地下水的亏空，从而使地质灾害加剧，无法满足人类生产发展和生活的需要。而地下水的人工补给却是解决上述问题的有效的办法。
目前，对于地下水的人工补给，国内外大都采用管井加压注水技术。然而，加压灌注由于管井的渗透途径有限，且井壁的淤塞使得使用寿命较短，因而不易达到预期的目的。
本发明的目的就是采用辐射井新技术，促使地表水利用天然水头渗透转化为地下水，以供人类生产、生活的开采所需。在地下水被大量开采的情况下，采用辐射井技术实现人工补给，使地下水的开采与补给达到新的平衡，缓解和消除地质灾害。
采用辐射井技术使地表水转化补给地下水的入渗补给量，是使地下水可利用资源量增加的重要部分，也是“三水”相互转化关系与地下水排水(供水)的重要依据。现以河谷潜水为例，这种河谷一般含水层厚度不厚，面积有限，地下逕流量不大。为了最大限度的利用地表水转化补给地下水，采用辐射井技术是行之有效的方法。即沿垂直或平行于河谷或湖岸的方向，将辐射井的水平辐射管道打入下伏弱透(含)水层。这样，若干条不同深度、不同方向、位置的多层的辐射管道就都可由地表水的天然水头从各个方向补给地下弱含水地层或含水地层，使之有丰富的地下水含量，为能开采出优质的地下水提供了充足的补给水源，并且也使地下水的开采与补给达到了新平衡。
下面结合附图对本发明进一步详细描述。
图1是本发明在河(湖)岸边的补给井与开采井的布置示意图。
图中，1是补给辐射井，2是补给辐射井的不同深度、方向、位置的水平辐射管道，3是开采(抽水)辐射井，4是开采(抽水)辐射井的不同深度、方向、位置的水平辐射管道，5是河(湖)水即地表水，(6)是相对隔水地层也或透水地层，(7)是弱含水地层也或含水地层，(8)是基岩不透水地层。
如附图所示，在地表集流、蓄水处如江河、湖泊等岸边的水下，凿设一口或多口辐射井(1)，使其穿透相对隔水地层或透水地层(6)，作为地下水的补给井。其井深要根据地层弱含水层或含水层(7)的地层条件而定。补给辐射井(1)的口径，为施工方便一般在3～4m。补给辐射井(1)的辐射管道(2)，可根据弱含水层(7)的地层条件，在不同深度、方向、位置上，如图中所示的设置多条。地层透水性差可多设，地层透水性好可少设。辐射管道(2)其长度一般在100～150m，亦即辐射管道(2)的辐射直径一般在φ200～φ300m。辐射管道(2)的开孔施工直径为φ130mm，终孔施工直径为φ110mm。辐射管道(2)中要辅设滤水管，最好采用条形滤水管(中国专利882087355)，以利于地表水向弱含水层或含水层(7)中的渗透，而不淤塞。
补给辐射井(1)也可以凿设在河(湖)的岸上，距河(湖)的水面可近可远，所处的地势可高可低，再采用抽水机械将河(湖)水灌入补给辐射井(1)中。其他如井深、辐射管道设置等等，均如上述相同。
上面所述补给辐射井(1)利用地表河(湖)水灌入的天然势头，从辐辐射井(1)及每条辐射管道(2)的各个方向向弱含水层或含水层(7)渗透，使被开采(抽水)的弱含水层或含水层(7)达到新的平衡，也为地下水的进一步开采提供了源泉。但应注意开采量不能超过补给量。如附图中所示的开采(抽水)辐射井(3)，它可以是一口，也可以根据需要是多口。它与补给辐射井(1)的区别仅在于它比补给辐射井(1)更深些，如附图所示。这样更能保证有充足的供水量。其井口直径及其辐射管道(4)等均与补给辐射井(1)类同。亦即穿过相对隔水地层(6)，在弱含水或含水地层(7)中的不同深度、方向、位置上，设置若干条开采辐射井(3)的辐射管道(4)。
本发明在巢湖岸边利用地表湖水转化为地下水，又将地下水转化为地表水，收到了显著的效果。如附图所示，由于大量的巢湖水以下存在着十多公尺厚的粘土夹碎石的相对隔水层(6)，因而地下水得不到及时有效地补给。在湖岸边水下打了人工补给辐射井(1)，穿透了不透水的相对隔水层(6)，湖水通过人工补给井(1)及其辐射管道(2)，自然渗透到弱含水层(7)中，如图中小箭头所示。使开采(抽水)辐射井(3)得到了充足的地下水补给，出水量大大增加;并且得到的是优质的用水。
据测算，辐射井的补给水量是一般加压管井的40～50倍，其寿命约是20倍，故经济效益和社会效益十分显著。
权利要求
1.一种采用辐射井实现地表水与地下水相互转化的技术，其特征是在地表集流、蓄水的江河湖泊等岸边水下或岸上凿设一口或多口补给辐射井(1)，穿过相对隔水地层(6)，在弱含水或含水地层(7)中的不同深度、方向、位置上，设置若干条补给辐射井(1)的辐射管道(2)，使地表水通过补给辐射井(1)及其辐射管道(2)，利用天然水头向弱含水或含水地层(7)中自动渗透；开采辐射井(3)可以是一口，也可以是多口，其深度比补给辐射井(1)更深，穿过相对隔水地层(6)，在弱含水或含水地层(7)中的不同深度、方向、位置上，设置若干条开采辐射井(3)的辐射管道(4)；在被开采的弱含水或含水地层(7)中，补给辐射井(1)为开采辐射井(3)提供充足的补给水源，使地下水的开采与补给达到新平衡。
全文摘要
本发明所涉及的是用辐射井将地表水与地下水实现相互转化的新技术。在江河、湖泊岸边凿设辐射井，使之穿透相对隔水地层至弱含水或含水地层，且在不同深度、方向、位置设置辐射井的辐射管道若干条。地表水通过辐射井及辐射管道向弱含水或含水地层自动渗透，补给地下水，使地下水的开采与补给达到新平衡，从而缓解和消除因大量开采地下水所带来的地质灾害。本发明技术方案易于实现，且经济效益和社会效益十分显著。
文档编号E03B3/32GK1086569SQ9211241
公开日1994年5月11日 申请日期1992年10月31日 优先权日1992年10月31日
发明者宁远明 申请人:合肥工业大学