5.2 地下水取水构筑物

Ⅰ 一般规定

5.2.1 关于选择地下水取水构筑物位置的规定。由于地下水水质较好，且取用方便，因此，不少城市取用地下水作为水源，尤其宜作为生活饮用水水源。但长期以来，许多地区盲目扩大地下水开采规模，致使地下水水位持续下降，含水层贮水量逐渐枯竭，并引起水质恶化、硬度提高、海水入侵、水量不足、地面沉降，以及取水构筑物阻塞等情况时有发生。因此，条文规定了选择地下水取水构筑物位置的必要条件，着重作了取水构筑物位置应“不易受污染”的规定。此外，为了确保水源地运行后不发生安全问题，还要避开对取水构筑物有破坏性的强震区、洪水淹没区、矿产资源采空区和易发生地质灾害 ( 包括滑坡、泥石流和坍陷 ) 地区。近年来这方面问题较多，同时，也为防止地下水过量开采，影响取水构筑物和水源地的寿命，不引起区域漏斗和地质灾害。因此条文修订时补充了相关内容。

5.2.2 关于选择地下水取水构筑物型式的规定。地下水取水构筑物的型式主要有管井、大口井、渗渠和泉室等。正确选择取水构筑物的型式，对于确保取水量、水质和降低工程造价影响很大。

取水构筑物的型式除与含水层的岩性构造、厚度、埋深及其变化幅度等有关外，还与设备材料供应情况、施工条件和工期等因素有关，故应通过技术经济比较确定。但首先要考虑的是含水层厚度和埋藏条件，为此，本条规定了各种取水构筑物的适用条件。

管井是广泛应用的一种取水方式。由于我国地域广阔，不仅江河地区广泛分布砂、卵石含水层，而且在乎原、山地和西部广大地区分布有裂隙、岩溶含水层和深层地下水。管井不但可从埋藏上千米的含水层中取水，也可在埋藏很浅的含水层中取水。例如：吉林新中国糖厂和桦甸热电厂的傍河水源，其含水层厚度仅为 3～4m，埋藏深度也仅为 68m，而单井出水量达到 100m²/d 左右，类似工程实例很多。故本次对管井适用条件作了修改。将原来的“管井适用于含水层厚度大于 5m，其底板埋藏深度大于 15m ”修改成“管井适用于含水层厚度大于 4m，其埋藏深度大于 8m ”。

工程实践中，因为管井可以采用机械施工，施工进度快、造价低，因而在含水层厚度、渗透性相似条件下，大多采用管井，而不采用大口井。但若含水层颗粒较粗又有充足河水补给时，仍可考虑采用大口井。当含水层厚度较小时，因不易设置反滤层，故宜采用井壁进水，但井壁进水常常受堵而降低出水量，当含水层厚度大时，不但可以井底进水，也可以井底、井壁同时进水，是大口井的最好选择方式。

渗渠取水，因施工困难，并且出水量易逐年减少，只有在其他取水型式无条件采用时方才采用。因此，条文对渗渠取水的含水层厚度、埋深作了相应规定。

由于地下水的过量开采，人工抽降取代了自然排泄，致使泉水流量大幅度减少，甚至干涸废弃。因此，规范对泉室只作了适用条件的规定，而不另列具体条文。

5.2.3 关于地下水取水构筑物设计时具体要求的规定。

地下水取水构筑物一般建在市区附近、农田中或江河旁，这些地区容易受到城市、农业和河流污染的影响。因此，必须防止地面污水不经地层过滤直接流入井中。另外在多层含水层取水时，有可能出现上层地下水受到地面水的污染或者某层含水层所含有害物质超过允许标准而影响相邻含水层等情况。例如，在黑龙江省呆地，有两层含水层，上层水含铁量高达 15～20mg/L，而下层含水层含铁量只有 5～7mg/L，且水量充沛，因此，封闭上层含水层，取用下层含水层，取得了经济合理的效果。为合理利用地下水资源，提高供水水质，条文规定了应有防止地面污水和非取水层水渗入的措施。

为保护地下水开采范围内不受污染，规定在取水构筑物的周围应设置水源保护区，在保护区内禁止建设各种对地下水有污染的设施。

过滤器是管井取水的核心部分。根据各地调查资料，由于过滤器的结构不适当，强度不够，耐腐蚀性能差等，使用寿命多数在 5～7 年。黑龙江省某市采用钢筋骨架滤水管，因强度不够而压坏；有的城市地下水中含铁，腐蚀严重，管井使用年限只有 2～3 年；而在同一个地区，采用混合填砾无缠丝滤水管，管井使用寿命增长。因此，按照水文地质条件，正确选用过滤器的材质和型式是管井取水成败的关键。

需进入检修的取水构筑物，都应考虑人身安全和必需的卫生条件。某市曾发生大口井内由火灾引起的人身事故，其他地方也曾发生大口井内使人发生窒息的事故。由于地质条件复杂，地层中微量有害气体长期聚集，如不及时排除，必将造成危害。据此本条规定了大口井、渗渠和泉室应有通气设施。

Ⅱ 管 井

5.2.4 本条规定了在 40m 以上的中、粗砂及砾石含水层中取水时，可采用分段取水。

5.2.5 关于管井的结构、过滤器和沉淀管设计的规定。

5.2.6 关于管井井口封闭材料及其做法的规定。为防止地面污水直接流入管井，各地采用不同的不透水性材料对井口进行封闭。调查表明，最常用的封闭材料有水泥和粘土。封闭深度与管井所在地层的岩性和土质有关，但绝大多数在 5m 以上。

5.2.7 关于管井设置备用井数量的规定。据调查各地对管井水源备用井的数量意见较多，普遍认为 10％备用率的数值偏低，认为井泵检修和事故较频繁，每次检修时间较长， 10％的备用率显得不足。因此，本条对备用井的数量规定为 10％～20％，并提出不少于 1 口井的规定。

Ⅲ 大 口 井

5.2.8 关于大口井深度和直径的规定。经调查，近年来由于凿井技术的发展和大口井过深造成施工困难等因素，设计和建造的大口井井深均不大于 15m，使用普遍良好。据此规定大口井井深“一般不宜大于 15m ”。

根据国内实践经验，大口井直径为 5～8m 时，在技术经济方面较为适宜，并能满足施工要求。据此规定了大口井井径不宜超过 10m 。

5.2.9 关于大口井进水方式的规定。据调查，辽宁、山东、黑龙江等地多采用井底进水的非完整井，运转多年，效果良好。铁道部某设计院曾对东北、华北铁路系统的 63 个大口井进行调查，其中 60 口为井底进水。

另据调查，一些地区井壁进水的大口井堵塞严重。例如：甘肃某水源的大口井只有井壁进水，投产 2 年后， 80％的进水孔已被堵塞。辽宁某水源的大口井只有井壁进水，也堵塞严重。而同地另一水源的大口井采用井底进水，经多年运转，效果良好。河南某水源的大口井均为井底井壁同时进水的非完整井，井壁进水孔已有 70％被堵塞，其余 30％进水孔进水也不均匀，水量不大，主要靠井底进水。

上述运行经验表明，有条件时大口井宜采用井底进水。

5.2.10 关于大口井井底反滤层做法的规定。根据给水工程实践情况，将滤料粒径计算公式定为 d/d_i＝ 6～8 。

根据东北、西北等地区使用大口井的经验，井底反滤层一般设 3～4 层 ( 大多数为 3 层 )，两相邻反滤层滤料粒径比一般为 2～4，每层厚度一般为 200～300mm，并做成凹弧形。

某市自来水公司起初对井底反滤层未做成凹弧形，平行铺设了 2 层，第一层粒径 20～40mm，厚度 200mm ；第二层粒径 50～100mm，厚度 300mm，运行后若干井发生翻砂事故。后改为 3 层滤料组成的凹弧形反滤层，刃脚处厚度为 1000 mm，井中心处厚度为 700mm，运行效果良好。

执行本条文时应认真研究当地的水文地质资料，确定井底反滤层的做法。

5.2.11 关于大口井井壁进水孔反滤层做法的规定。经调查，大口井井壁进水孔的反滤层，多数采用 2 层，总厚度与井壁厚度相适应。故规定大口井井壁进水孔反滤层一般可分两层填充。

5.2.12 关于无砂混凝土大口井适用条件及其做法的规定。西北铁道部门采用无砂混凝土井筒，以改善井壁进水，取得了一定经验，并在陕西、甘肃等地使用。运行经验表明，无砂混凝土大口井井筒虽有堵塞，但比钢筋混凝土大口井井壁进水孔的滤水性能好些。西北各地采用无砂混凝土大口井大多建在中砂、粗砂、砾石、卵石含水层中，尚无修建于粉砂、细砂含水层中的生产实例。

根据调查，近年来无砂混凝土大口井使用较少，因此，执行本条文时，应认真研究当地水文地质资料，通过技术经济比较确定。

5.2.13 关于大口井防止污染措施的规定。鉴于大口井一般设在覆盖层较薄、透水性能较好的地段，为了防止雨水和地面污水的直接污染，特制定本条文。

Ⅳ 渗 渠

5.2.14 关于渗渠规模和布置的规定。经多年运行实践，渗渠取水的使用寿命较短，并且出水量逐年明显减少。其主要原因是由于水文地质条件限制和渗渠位置布置不适当所致。正常运行的渗渠，每隔 7～10 年也应进行翻修或扩建，鉴于渗渠翻修或扩建工期长和施工困难，在设计渗渠时，应有足够的备用水量，以备在检修或扩建时确保安全供水。

5.2.15 管渠内水的流速应按不淤流速进行设计，最好控制在 0.60～0.8m/s，最低不得小于 0.5m/s，否则会产生淤积现象。

由于渗渠担负着集水和输水的作用，原条文规定的渗渠充满 度为 0.5 偏低，必要时充满度可提高到 0.8 。

管渠内水深应按非满流进行计算，其主要原因在于控制水在地层和反滤层中的流速，延缓渗渠堵塞时间，保证渗渠出水水质，增长渗渠使用寿命。

黑龙江某厂的渗渠管径为 600mm，因检查井井盖被冲走，涌进地表水和泥沙，淤塞严重，需进人清理，才能恢复使用。吉林某厂渗渠管径为 700mm，由于渠内厌氧菌及藻类作用，影响了水质，也需进人予以清理。根据对东北和西北地区 16 条渗渠的调查，管径均在 600mm 以上，最大为 1000mm 。因此本条文制定了“内径或短边长度不小于 600mm 的规定”。

在设计渗渠时，应根据水文地质条件考虑清理渗渠的可能性。

5.2.16 关于渗渠孔眼水流流速的规定。渗渠孔眼水流流速与水流在地层和反滤层的流速有直接关系。在设计渗渠时，应严格控制水流在地层和反滤层的流速，这样可以延缓渗渠的堵塞时间，增加渗渠的使用年限。因为渗渠进水断面的孔隙率是固定的，只要控制渗渠的孔眼水流流速，也就控制了水流在地层和反滤层中的流速。经调查，绝大部分运转正常的渗渠孔眼水流流速均远小于 0.01m/s 。因此，本条文制定了“渗渠孔眼的流速不应大于 0.01m/s ”的规定。

5.2.17 关于渗渠外侧反滤层做法的规定。反滤层是渗渠取水的重要组成部分。反滤层设计是否合理直接影响渗渠的水质、水量和使用寿命。

据对东北、西北等地 14 条渗渠反滤层的调查，其中 5 条做 4 层反滤层， 9 条做 3 层反滤层。每层反滤层的厚度大多数为 200～300mm，只有少数厚度为 400～500mm 。

东北某渗渠采用四层反滤层，每层厚度为 400mm，总厚度 1600mm 。同一水源的另一渗渠采用 3 层反滤层，总厚度为 900mm 。两者厚度虽差约 1 倍，而效果却相同。

5.2.18 关于集取河道表流渗透水渗渠阻塞系数的规定。对于集取河道表流渗透水的渗渠，地表水是经原河沙回填层和人工反滤层垂直渗入渗渠中。河道表流水的悬浮物，大部分截留在原河沙回填层中，细小颗粒通过人工反滤层而进入渗渠，水中悬浮物含量越高，渗渠堵塞越快，因此集取河道表流水的渗渠适用于常年水质较清的河道。为保证渗渠的使用年限，减缓渗渠的淤塞程度，在设计渗渠时，应根据河水水质和渗渠使用年限，选用适当的阻塞系数。

5.2.19 关于河床及河漫滩的渗渠设置防护措施的规定。河床及河漫滩的渗渠多布置在河道水流湍急的平直河段，每遇洪水，水流速度急剧增加，有可能冲毁渗渠人工反滤层。例如，吉林某市设在河床及河漫滩的渗渠因设计时未考虑防冲刷措施，洪水期将渗渠人工反滤层冲毁，致使渗渠报废和重新翻修。为使渗渠在洪水期安全工作，需根据所在河道的洪水情况，设置必要的防冲刷措施。

5.2.20 关于渗渠设置检查井的规定。为了渗渠的清砂和检修的需要，渗渠上应设检查井。根据各地经验，检查井间距一般采用 50～100m，当管径较小时宜采用低值。

5.2.21 为了便于维护管理，规定检查井的宽度 ( 直径 ) 一般为 1～2m，并设井底沉沙坑。

5.2.22 为防止污染取水水质，规定地面式检查井应安装封闭式井盖，井顶应高出地面 0.5m 。渗渠的平面布置形式一般有 3 种情况：平行河流、垂直河流及平行与垂直河流相组合，渗渠的位置应尽量靠近主河道和水位变化较小且有一定冲刷的直岸或凹岸。因此，渗渠有被冲刷的危险，故本条规定应有防冲刷的措施。

5.2.23 渗渠出水量较大时，其集水井一般分成两格，接进水管的一格可作沉砂室，另一格为吸水室。进水管入口处设闸门以利于检修。

5.2.24 关于集水井结构和容积的规定。