第 12章 地下水取水构筑物
12.1 地下水源概述和取水构筑物分类
卵石层、砂层和石灰岩层等组织松
散，具有众多相互连通的孔隙，透水性
能较好，水能在其中流动的岩层叫透水
层，透水层又叫含水层。
粘土和花岗岩等结构紧密，透水性
极差甚至不透水的岩层叫不透水层，不
透水层也称隔水层。
地下水分类：
埋藏在地面下第一个隔水层上的地下
水叫潜水；
两个不透水层间的地下水叫层间水；
具有自由水面的层间水称无压地下水；承
受有压力的层间水称承压地下水；
在自身压力作用下从某一出口涌出的
地下水叫泉水。
地下水取水构筑物分类：
管井 —— 井管从地面打到含水层，
抽取地下水的井；
大口井 —— 由人工开挖或沉井法施
工，设置井筒，以截取浅层地下水的构
筑物；
渗渠 —— 壁上开孔，以集取浅层地
下水的水平管渠；
泉室 —— 集取泉水的构筑物。
取水构筑物位置选择基本要求
(1)取水地点应与城市或企业总体规划相适应；
(2)应位于出水丰富、水质良好的地段。
取水构筑物位置选择基本要求
(3)应尽可能靠近主要用水地区：
(4)应有良好的卫生防护措施，免遭污染。在
易污染地区，城市生活饮用水的取水地点应
尽可能设在居民区或工业区的上游
(5)应考虑施工、运转、维护管理方便，不占
农田，或少占农田。
(6)应注意地下水的综合开发利用。
地下水取水构筑物的适用条件：
①,管井适用于含水层厚度大于 5米，
其底板埋藏深度大于 15米；
②,大口井适用于含水层厚度在 5米左
右，其底板埋藏深度小于 15米；
③,渗渠仅适用于含水层厚度小于 5米，
渠底埋藏深度小于 6米；
④,泉室适用于有泉水露头，且覆盖
层厚度小于 5米。
管井直径一般在 50～ 1000mm，深度一
般在 200米以内，通常由井室、井壁管、
过滤器、沉淀管组成。
井室,用以安装各种设备，采光、采
暖、通风，防水；
井壁管,加固井壁，隔离水质不良或
水头较低的含水层；
过滤器,集水，保持填砾与含水层的
稳定，防止漏砂及堵塞；
沉淀管,沉淀进入管井的砂粒
12.2 管井构造、施工和管理
井室结构：
深井泵房 —— 泵体和扬水管安装在管
井内，泵座和电动机安装在井室内；
深井潜水泵房 —— 水泵和电动机安装
在管井内，控制设备安装在井室内；
卧式泵房 —— 水泵和电动机安装在井
室内；
地面式 —— 便于维护管理，防水、防
潮、通风、采光条件好；
地下式 —— 便于总体规划，噪声小，
防冻条件好。
井壁管应有足够的强度，内壁平整
光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管
井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混
凝土管。
钢管可用于任意井深的管井；铸铁
管适用于井深小于 250m的管井；钢筋混
凝土管适用于井深小于 150m的管井。
井壁管内径应比水泵设备的外径大
100mm。
分段钻进法与不分段钻进法的井壁
管构造有所不同。
过滤器应有足够的强度和良好的透
水性。
钢筋骨架过滤器,由短管、竖向钢
筋、支撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩
或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包
网过滤器的骨架。
圆孔或条孔过滤器,在管壁上钻 圆
孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、
砂岩或裂隙含水层,亦可 用作缠丝过滤
器、包网过滤器的骨架。
缠丝过滤器,在钢筋骨架过滤器、
圆孔或条孔过滤器外缠绕 2～ 3mm的镀锌
铁丝构成；适用于粗砂、砾石和卵石含
水层。
包网过滤器,在钢筋骨架过滤器、
圆孔或条孔过滤器外缠绕 0.2～ 1.0mm
的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石
含水层。
填砾过滤器,在各类过滤器的外
围填符合一定级配的砾石构成。
填砾粒径与含水层粒径比：
8~6
50
50 ?
d
D
填砾层厚度可采用 75～ 150mm；高
度应超过过滤器顶部 8～ 10m。
过滤器进水孔眼数量多，进水性
能良好，但强度减小。
过滤器的孔隙率取决于管材的强
度，各种管材允许孔隙率为：
钢管 30％～ 35％；
铸铁管 18％～ 25％；
钢筋混凝土管 10％～ 15％；
塑料管 10％。
管井施工步骤
钻凿井孔
管井验收
粘土封闭
冲孔换浆物探测井
井管安装围填砾料
抽水试验洗 井
钻凿井孔
冲击钻进法,利用钻头对地层的冲
击力钻凿井孔；仅适用于松散岩层；机
械设备简单；效率低、速度慢。
回转钻进法,包括一般回转钻进、
反循环回转钻进和岩心回转钻进。利用
钻头旋转对地层的切削、挤压、研磨破
碎作用钻凿井孔；既适用于松散岩层，
也适用于基岩；机械设备较复杂；效率
高、速度快。
回转钻进过程：钻机的动力通过传
动装置使转盘旋转，带动主钻杆旋转，
主钻杆接钻杆，钻杆接钻头，从而使钻
头旋转切削地层。当钻进 — 个主钻杆深
度后，由钻机的卷扬机提起钻具，将钻
杆用卡盘卡在井口，取下主钻杆，接一
根钻杆，再接上主钻杆，继续钻进，如
此反复进行，直至设计井深。
钻头过程中，高压泥浆泵把用粘土
调制成的含砂量极低的泥浆经胶管、提
引龙头、钻杆腹腔向下喷射至工作面，
起到冷却钻头、润滑钻具的作用，同时
将被切削下来的岩土碎屑混合在一起，
沿着井孔与钻杆之间的环形空间上升至
地面，流入泥浆池。
地层被钻成井孔后，破坏了原始应
力平衡状态，在侧压力作用下可导致井
壁坍塌，因钻进中泥浆始终灌满井孔，
比重较大，可平衡地层侧压力、防止井
壁坍塌。
反循环回转钻进方式的泥浆循环运
动方向与正循环钻进相反，携带岩土碎
屑的泥浆沿钻杆腹腔或吸泥胶管的上升
流速不变，能较好地保证岩土碎屑的清
除。在井径变动较大，这种钻进方式清
除岩土碎屑的能力比正循环钻进要高，
进尺速度要快。缺点是由于泥浆的回流
仅靠泥浆泵的真空吸力作用，因此钻进
深度有限，只适用于打浅井。同时，因
泥浆中央带有大量的者土碎屑，易产生
堵塞现象。
在基岩地层中钻井，不能使用钻进
松散地层的钻头，必须使用岩心钻头。
岩心钻头依靠镶焊在钻头上的硬合金切
削岩层，将沿井壁的岩石切削粉碎，但
不削碎中间部分，因此仍有较高的钻进
速度。随着钻头的钻进，中间部分就成
为圆柱状的岩心。岩心可供观察分析岩
石的矿物成分、结构构造以及地层的地
质构造等用。岩心 钻进不能连续进行，
效率较低。
物探测井
井孔打成后，还需了解掌握地层结
构，含水层与隔水层的深度、厚度，地
下水的矿化度 (总合盐量 )和咸、淡水分
界面，为井管安装、填砾和粘土封闭提
供可靠资料。
取水工程通常采用电法勘探测井，
其基本原理是：不同地层的导电性能差
异很大，利用电测仪器测得反映各地层
导电性能的物理参数，就可以反推各地
层的性质。
冲孔换浆
井孔打成后，在井孔中仍充满着泥
浆，泥浆调度较大，含有大量泥质，无
法安装井管、填砾和粘土封闭，也会给
洗井带来困难。在下管前必须将井孔中
的泥浆换成清水。
将不带钻头的钻杆放入井底，用泥
浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出，
至井孔中全为清水力止。
清水护壁作用不如泥浆好，有可能
造成井壁局部坍塌，要尽量缩短冲孔时
间，换浆完毕立即下管。
井管安装
井管安装的顺序为沉淀管－过滤器
－井壁管，下管前应根据凿井和电测井
资料，确定过滤器的长度和安装位置。
井管安装必须保证井管顺直，接口
牢固，过滤器安装到位。
下管一般有两种方法：托盘法和吊
装法。前者适用于重量大、井管拉力小
的管材，如钢筋混凝土管；后者适用于
拉力大、重量相对轻的管材，如钢管、
铸铁管、塑料管。
填砾和粘土封闭
填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并
应按设计要求的粒径进行筛选。填砾过
程要均匀、连续，避免堵塞。
砾料填完后、一定要计算所填砾料
的总体积，一般情况下，围填砾料的总
体积应等于或大于井管与孔壁之间环形
空间的体积。
粘土封闭一般采用球 直径为 25mm
的 粘土球，围填过程同样要求均匀、连
续，填至井口时，应进行夯实。
目的：消除井孔及周围含水层中的
泥浆和井壁上的泥浆壁，冲洗出含水层
中部分细小颗粒，形成天然反滤层。
方法：水泵洗井法、活塞洗井法、
压缩空气洗井法、联合洗井法。
要求：中、细砂地层出水含砂量在
1/200000以下，粗砂地层出水含砂量在
1/500000以下。
洗井
水泵洗井 安装实际使用的水泵抽
水，使水位降深达到水泵所能达到的最
大值，从而达到洗井的目的。
优点：简便，洗井和生产相结合，
可不另设置洗井没备；
缺点：水位降深有一定限度，地下
水水力坡度较小，冲洗力较小，洗井时
间长，当含水层含泥浆量较大、泥皮较
厚时，可能造成洗井不彻底。
适合于含水层本身水流 较通畅、含
泥浆量小、泥皮薄而软的情况。
压缩空气洗井 将压缩空气以很高的
速度呈涡旋形向井壁喷射，借助水气混合
的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水汇合上
升时，可以形成很大的水位降，使地下水
形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲
击力。
优点：效率高、洗井比较彻底；
确定：洗井携走的砂粒较多，对砂层
有一定破坏作用，不适合砂粒较细的含水
层。
活塞洗井 是用安装在钻杆上活塞
在井壁管内上下拉动，借助真空抽吸作
用和压缩作用，在过滤器周围形成反复
冲洗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水
层中残留的泥浆颗粒。
优点：洗井强度大，洗井彻底，洗
井效果良好，对本身颗粒细、台泥质较
多的含水层，能较彻底地清除含水层中
的泥质，明显增大山水量；
缺点：由于机械强度大，易破坏井
管。
抽水试验
目的：测定管井的出水量，了解出
水量与水位降落的关系，为选择、安装
抽水设备提供依据；取样进行分析，评
价管井水质。
方法步骤：记录静水位，开启抽水
设备，使抽水量达到设计出水量，动水
位稳定后记录水位降落值，绘制出水量
与水位降落关系曲线。
管井验收资料
①, 管井施工说明书：管井地质柱
状图，过滤器和填砾规格，井位的座标
及井口的绝对标高，抽水试验记录，水
的化学及细菌分析资料，过滤器安装、
填砾、外围封闭施工记录；
②, 管井使用说明书：最大开采量
和选用抽水设备的型号规格，使用维护
注意事项；
③, 钻进中的岩样：名称、厚度、
埋藏深度。
管井使用注意事项：
①抽水设备的出水量应小于管井的出水
能力，过滤器表面进水流速小于允许进水
流速；
②建立管井使用卡，逐日按时记录井的
出水量、水位、出水压力等信息；
③机泵应定期检修，管井要及时清理沉
淀物，必要时进行洗井；
④季节性供水的管井，停运期间应定期
抽水，以防电机受潮和井管腐蚀与沉积；
⑤管井周围应按卫生防护要求，保持良
好的卫生环境和进行绿化。
过滤器进水口尺寸不当、缠丝或滤网腐
蚀破裂、接头不严或管壁断裂等造成砂
粒流入而堵塞
更换过滤器、修补
或封闭漏砂部位
过滤器表面及周围填砾、含水层被细小
泥沙堵塞
用钢丝刷、活塞法、
真空法洗井
过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀
胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵
塞
18％～ 35％工业
盐酸清洗
细菌等微生物繁殖造成堵塞 氯化法或酸洗法
区域性地下水位下降 回灌补充、降低抽
水设备安装高度
含水层中地下水流失 隔断
管井出水量减少原因及处理措施
增加管井出水量的措施：
真空井法 将管井的全部或部分封
闭，抽水时使管井处于负压状态，增大
水位落差。
爆破法 将雷管和炸药装在专用的
爆破器内，对孔隙、裂隙、溶洞发育不
全的坚硬裂隙岩含水层进行爆破。
酸洗法 对石灰岩含水层的管井采
用注酸的方法增大或贯通裂隙和溶洞。
目的：在已知水文地质等参数的条件
下，通过计算确定管井在最大允许水位降
落时的可能出水量；或在给定的管井出水
量下可能产生的水位降落。
理论公式：方法简单，计算结果精度
较差，适用于水源选择、方案拟定和初步
设计。
经验公式：计算结果接近实际，用于
施工图设计。
12.3 管井的设计与水力计算
Q
s
h
s0
h0
H
R
0
0
0
0
lnln
73.2
lnln
2
rR
K m S
rR
K m SQ
????
?
m
理论公式
承压含水层完整井
Q
s
h
s0
h0
H
R无压含水层完整井
? ? ? ?
0
2
00
0
2
0
2
lnln
237.1
lnln rR
SHSK
rR
hHKQ
?
??
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?? ?
地层 地层颗粒 渗透系数 K(m/d)粒径 (mm) 所占重量 (%)
粉砂
细砂
中砂
粗砂
极粗的砂
砾石夹砂
带粗砂的砾石
漂砾石
0.05～ 0.1
0.1～ 0.25
0.25～ 0.5
0.5～ 1.0
1～ 2
70以下
＞ 70
＞ 50
＞ 50
＞ 50
1～ 5
5～ 10
10～ 25
25～ 50
50～ 100
75～ 150
100～ 200
200～ 500
地层渗透系数 K值
地层 地层颗粒 影响半径 R(m)粒径 (mm) 所占重量 (%)
粉砂
细砂
中砂
粗砂
极粗的砂
小砾石
中砾石
粗砾石
0.05～ 0.1
0.1～ 0.25
0.25～ 0.5
0.5～ 1.0
1～ 2
2～ 3
3～ 5
5～ 10
70以下
＞ 70
＞ 50
＞ 50
＞ 50
25～ 50
50～ 100
100～ 300
300～ 400
400～ 500
500～ 600
600～ 1500
1500～ 3000
各种地层的影响半径 R值
马斯克特公式
巴布希金公式
(L>5r0)
非稳定流 泰斯公式
经验公式
直线方程,qSQ ?
根据水源地或水文地质条件相似地
区抽水试验所得 Q－ S数据整理。
2S
QSq
?
??
Q
S
qSQ?
??
??
???
????
321
332211
0 mmm
mKmKmKK
m2
m1K1
K2
K3 m3
层状承压含水层的平均渗透系数：
层状无压含水层的平均渗透系数：
h2
h0K1
K2
K3 h3
h1
? ?
? ? ??
??
????
?????
3201
3322011
0 5.0
5.0
hhhh
hKhKhhKK
过滤器有效长度：
过滤器周围含水层中的水流属于三维
流动，靠近水泵吸水管管口越近，水流速
度越大，管井的出水量越大、管径越小，
流速分布的不均匀程度越明显。
分段取水：
管井抽水时只会对一定厚度的含水层
产生影响，厚度超过 40米的含水层可在不
同深度分别打井抽水。
相邻过滤器垂直间距一般 10～ 20m。
井径对出水量的影响：
承压含水层
n
r
r
Q
Q ??
1
2
1
2
承压含水层
2
1
2
1
r
r
Q
Q ?
管井设计列步骤：
(1) 水文地质资料搜集和现场查勘；
(2) 根据含水层埋藏条件、厚度、岩
性、水力状况及材料设备、施工条件,初
步确定管井的形式与构造，选择取水设备
形式和考虑井群布置方案；
(3) 确定单井的出水量和对应的水位
降落值，进行井群互阻计算，确定管井数
目、井距、井群布置方案,确定取水设备
型式和容量；
(4) 进行管井构造设计。
12.4 井群互阻计算及分段取水井组
井群类型：
自流井井群 适用于静水位高于地
面的承压含水层；
虹吸式井群 适用于静水位接近地
面的含水层；
卧式泵井群 适用于静水位接近地
面且水位降落较小的含水层；
深井泵井群 适用于各类含水层。
井群布置：
① 设在城镇和工矿企业的上游；
② 设在补给条件好、透水性强、水质及
卫生环境良好的地段；
③ 接近主要用水区，降低管道造价和输
水费用；
④ 尽可能垂直于地下水流向；
⑤ 施工、运行管理和维护方便；
⑥ 避免洪水及其它因素的影响。
井群互阻概念：
在水位降落值不变的条件下，共同
工作时，各井的出水量小于各井单独工
作时的出水量；
在出水量不变的条件下，共同工作
时，各井的水位降落值大于各井单独工
作时的水位降落值。
影响因素 井距，布置方式，出水
量，含水层的渗透系数、厚度、储量、
补给条件；
计算目的 确定井距、各井的出水
量、井数；
计算方法 理论公式、经验法。
12.5 大口井、辐射井和复合井
大口井
大口井构造简单、取材容易、施
工方便、使用年限长、容积大能起水
量调节作用；但深度较浅，对水位变
化适应性差。
用于开采浅层地下水，口径 5～ 8m，
井深 ≤ 15m。完整井只有井壁进水，适
用于颗粒粗、厚度薄 (5～ 8m)、埋深浅
的含水层。含水层厚度较大 (＞ 10m)时，
应做成不完整大口井。
大口井主要由井筒、井口和进水部分
组成：
井筒通常用钢筋混凝土浇注或用砖、
块石砌筑而成，用以加固井壁和隔离不良
水质的含水层，钢筋混凝土井筒最下端应
设置刃脚，用以在井筒下沉时切削土层，
刃脚外缘绿应凸出井筒 5～ 10cm。采用砖
石结构的并筒和进水孔井壁、透水井壁，
也需加用钢筋混凝土刃脚，刃脚高度不小
于 1.2m。
大口井构造及功能
井口应高出地表 0.5m以上，并在井
口周边修建宽度为 1.5m的排水坡，以避
免地表污水从井口或沿井壁侵入，污染
地下水，如覆盖层系透水层，排水坡下
面还应填以厚度不小于 1.5m的夯实粘土
层。
井口以上部分可与泵站合建，工艺
布置要求与一般泵站相同；也可与泵站
分建，只设井盖，井盖上部设有人孔和
通风管。
进水部分包括井壁进水和井底反滤
层。井壁进水是在井壁上做成水平或倾
斜的直径为 100～ 200mm的圆形进水孔，
或 100mm× 150mm～ 200mm× 250mm的方形
进水孔，孔隙率为 15％左右，孔内装填
一定级配的滤料层，孔的两侧设置钢丝
网，以防滤料漏失。
井壁进水也可利用无砂混凝土制成
的透水井壁。无砂混凝土大口井制作方
便，结构简单，造价低，但在粉细砂层
和含铁地下水中易堵塞。
大口井施工方法
大开槽施工 将基槽直接开挖到设计井深，
并进行排水，在基槽中砌筑或浇注透水井壁和
井筒以及铺设反滤层。
优点：施工方便，便于铺设反滤层，可以
直接采用当地的建筑材料。
缺点：开挖土方量大、施工排水费用较高，
只适用于口径小 (D＜ 4m)、深度浅 (H＜ 9m)或地
质条件不宜采用沉井施工的大口井。
沉井施工 在井位处开挖基坑，将带
有刃脚的井筒或进水孔井壁、透水井壁放
入基坑，再在井筒内挖土，让井筒靠自重
切土下沉，直至设计井深。
优点,土方量少，施工场地小，施工
安全，排水费用低，对含水层扰动程度轻，
可避免流砂现象发生，对周围建筑物影响
小。
缺点,技术要求高，在下沉过程中可
能 会出现井筒歪斜、下沉困难或到位后难
以控制下沉趋势等问题。
? 自然条件因素、设计因素、管理因素
? 自然条件因素主要包括气象、水文、水文地质 3个方
面，气象条件中,最重要的是当年的降雨量
? 设计因素最主要的是：设计中是否考虑了地面水和
地下水的流向；影响半径和井位间距；是否充分利
用了含水层的厚度；是否确定了可靠的进水面积、
进水方式以及合适的反滤层级配与厚度,以达到正常
枯年枯水期能够满足工厂需水量的目的。
? 为使大口井水量衰减速度减慢,延长其使用寿命,工
厂应加强对大口井的管理。
大口井水力计算
完整大口井按管井计算公式计算
井底进水：
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0 ??
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井底与井壁同时进水：
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??
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2 0
?
?
大口井设计要点
1)大口井应选在地下水补给丰富、含水
层透水性且好、埋藏浅的地段。
2)适当增加井径可增加水井出水量，在
出水量不变条件下，可减小水位降落值，
降低取水的电耗；还能降低进水流速，延
长大口井的使用期。
3)计算井的出水量和确定水泵安装高度
时，均应以枯水期最低设计水位为准，抽
水试验也应在枯水期进行。
4)布置在岸边或河漫滩的大口井，应该
考虑含水层堵塞引起出水量的降低。
辐射井
辐射井由 集水井与辐射状集水管 组
成，与大口井相比，更适用于较薄的含
水层和厚度小而埋深大的含水层。
辐射井 管理集中，占地省，便于卫
生防护，但施工难度较大，成本较高 。
集水井底与辐射管同时进水时适用
于厚度较大的含水层 (5～ 10m)；集水井
底封闭，仅靠辐射管集水时适用于较薄
的含水层 (＜ 5m)。
集水井 用于汇水和辐射管施工，直径由抽
水设备安装和辐射管施工要求而定，一般不小
于 3m，集水井结构与大口井相似，通常采用钢
筋混凝土井筒，沉井法施工。
辐射管 一般采用厚壁钢管，直接顶管施工；
进水孔有圆孔和条孔两种，孔眼在集水管上交
错排列，孔隙率 15～ 20％。
辐射管 可多层布置，层间距 1～ 3m，每层
4～ 8根，最下层距含水层底板不小于 1m，高于
集水井井底 1.5m，以利于集水和顶管施工，直
径 75～ 150mm，长度小于 30m。
辐射井水力计算
无压含水层
承压含水层
6864.0
609.1n??
lr na ?? 125.0
ar
R
K m SQ
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73.2 0?
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2
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2
25.0lg
36.1 hh
l
R
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75.0lg
36.1 202 ??
辐射井的施工
?1.水射顶进法。该法系利用于斤顶将辐射管
从集水井向外顶入含水层，在顶进的同时，
利用喷射水枪，以高速射流 (15— 30m／ s)冲
射含水层，砂粒因此随水流沿辐射管排入井
内，含水层松动，辐射管得以顶进。此法在
水流冲射下，对含水层扰动很大，难以在辐
射管周围形成透水性能好的反滤层，从而影
响辐射管之出水量。
辐射井的施工
? 2.兰尼顶进法
该法能顶进较长的辐射管 (40一 80m)和形成透水
性良好的反滤层，是辐射井成为高效能的取水构筑
物的重要原因之一 。
辐射井的施工
? 3.套管顶进施工法 在辐射管周围进行人工填砾。
该法是在兰尼施工法基础上改进的，即用上述同样
的方法将套管顶入含水层。然后在套管内安装辐射
管，并利用送料小管用压力水将砾石冲填在套管与
辐射管间环状空间，形成人工填砾层。最后拔出套
管，形成人工填砾的辐射管。此法由于不用辐射管
作直接顶进，可用强度较低的金属管和非金属管。
在有侵蚀性的地下水中，宜用此法铺设抗蚀能力较
强的非金属管。
影响河流附近辐射井产水量的因素
和提高产水量的措施
影响产水量的因素和提高产水量的措施
影响因素
措施
辐射井应用
? 目前应用非常广泛：
? 如：宁夏银川北部黄河冲积单元中,地势平缓,地面
高程 1087~1137m,南高北低。本区潜水含水层岩性以
细砂、粉细砂为主,并在不同的深度分布有厚薄不均
的粘性土夹层与透镜体,但未能构成区域性的相对隔
水层，含水层厚度一 20~40m,部分地区大于 50m或小
于 20m,潜水层底板埋深 16~43m，区内地下水埋深多
为 0.5~2.2m,机井单井涌水量的大小与含水层厚度相
应,为 600~1500m3/d。中国水利科学研究院在该区共
完成 4眼辐射井的试验和施工,井深分别 28.5米，
28.2米,32米,36米,水平辐射管布置层数分别为 7，
7,5,10层,每层 6~8根,每根长度 5~15m。
?2.中国水利科学研究院受胜利油田委托，利
用辐射井在黄河下游滩地开发浅层地下水。
水质与水量,
最大稳定出水量超过 250M3/h
大口径辐射井应用
当含水层厚度很大，或在上方含水层
下还有可开采利用的含水层时，为增大井
的出水量，在大口井下面再打一个管井，
就组成了复合并。
当增加管井部分过滤器的直径时，可
以增加复合井的出水量，但管井部分对大
口井井底进水量的干扰程度也增加，故过
滤器的直径不宜过大，一般以 200～ 300mm
为宜。
复合井
复合井的出水量：
R
TA
r
T
l
T
rR
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2
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1
1
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承压非完整井
无压非完整井
无压、承压完整井
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渗 渠
渗渠包括在地面开挖、集取地下水的
渠道和水平埋设在含水层中的集水管渠，
通常用于开采埋深小于 2m、厚度小于 6m的
含水层，深度 (或埋设深度 )— 般为 4～ 7m，
很少超过 10m，主要依靠较大的长度来增加
出水量，以此区别于井。
集水管形式的渗渠，由于埋没在地表
以下，受地表污染相对轻，安全可靠，是
取水工程中最常用的形式。
渗渠一般平行河岸铺设，用以集取
河流下渗水和河床潜流水。由于能接受
河水的补给，渗渠的出水量很大，在经
过了地层的过滤后，水质较好，做为生
活饮用水源，可简化净化工艺，降低水
处理费用。但由于渗透途径短．往往兼
有河水和普通地下水的水质特点，如浊
度、色度、细菌总数等较河水低，而硬
度、矿化度较河水高。
位置选择：
① 渗渠应选择在河床冲积层较厚、颗
粒较粗的河段，并应避开不透水的
夹层；
② 渗渠应选择在河流水力条件良好的
河段，避免设在有雍水的河段和弯
曲河段的凸岸；但也应避开冲刷强
烈的河岸；
③ 渗渠应选择在河床稳定的河岸。
布置方式：
平行于河流 在枯水季节，地下水
补给河水，渗渠截取地下水；在丰水季
节，河水补给地下水，渗渠截取河流下
渗水，全年产水量均衡、充沛，并且施
工与维修均较方便。
垂直于河流 当地下水补给较差，
河流枯水期流量小，主流摆动不定，河
床冲积层较薄时，可最大限度地截取河
床潜流水。施工、检修较困难，水量、
水质受河流水位、水质的影响较大。
水力计算
无压含水层的非完整渗渠：
4
0
0
0
0
2
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无压含水层的完整渗渠：
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设在河床下的渗渠：
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设在河滩下平行于河流的渗渠：
? ?? ?Tdc tgA ?? 8lg73.0 ? 完整渗渠
非完整渗渠? ? ? ?? ?
Tdc t gT dhtgA ???? 848lg37.0 ??
结 语
? 开采地下水常用的取水构筑物主要有两类,一类是垂
直取水构筑物,如管井，大口井等 ;另一类是水平取
水构筑物,如渗渠，集水廊道等。各类取水构筑物,
有各自的优点,适用于不同的水文地质条件。辐射井
中,大口井直径 6m,辐射管长 10~12m,实际相当于直径
30~35m的大口井,与管井和大口井相比,扩大了进水
断面，水平取水构筑物,适用于薄含水层,其优点是
能平均普遍降低水位,达到最大限度地截取地下水径
流和夺取河水渗入的目的。在我国干旱地区，随着
干旱年份的增多,地下水位逐渐下降,城市供水日趋
紧张,在河流沿岸取水,复合式取水形式是较为理想
的取水方式。
12.1 地下水源概述和取水构筑物分类
卵石层、砂层和石灰岩层等组织松
散，具有众多相互连通的孔隙，透水性
能较好，水能在其中流动的岩层叫透水
层，透水层又叫含水层。
粘土和花岗岩等结构紧密，透水性
极差甚至不透水的岩层叫不透水层，不
透水层也称隔水层。
地下水分类：
埋藏在地面下第一个隔水层上的地下
水叫潜水；
两个不透水层间的地下水叫层间水；
具有自由水面的层间水称无压地下水；承
受有压力的层间水称承压地下水；
在自身压力作用下从某一出口涌出的
地下水叫泉水。
地下水取水构筑物分类：
管井 —— 井管从地面打到含水层，
抽取地下水的井；
大口井 —— 由人工开挖或沉井法施
工，设置井筒，以截取浅层地下水的构
筑物；
渗渠 —— 壁上开孔，以集取浅层地
下水的水平管渠；
泉室 —— 集取泉水的构筑物。
取水构筑物位置选择基本要求
(1)取水地点应与城市或企业总体规划相适应；
(2)应位于出水丰富、水质良好的地段。
取水构筑物位置选择基本要求
(3)应尽可能靠近主要用水地区：
(4)应有良好的卫生防护措施，免遭污染。在
易污染地区，城市生活饮用水的取水地点应
尽可能设在居民区或工业区的上游
(5)应考虑施工、运转、维护管理方便，不占
农田，或少占农田。
(6)应注意地下水的综合开发利用。
地下水取水构筑物的适用条件：
①,管井适用于含水层厚度大于 5米，
其底板埋藏深度大于 15米；
②,大口井适用于含水层厚度在 5米左
右，其底板埋藏深度小于 15米；
③,渗渠仅适用于含水层厚度小于 5米，
渠底埋藏深度小于 6米；
④,泉室适用于有泉水露头，且覆盖
层厚度小于 5米。
管井直径一般在 50～ 1000mm，深度一
般在 200米以内，通常由井室、井壁管、
过滤器、沉淀管组成。
井室,用以安装各种设备，采光、采
暖、通风，防水；
井壁管,加固井壁，隔离水质不良或
水头较低的含水层；
过滤器,集水，保持填砾与含水层的
稳定，防止漏砂及堵塞；
沉淀管,沉淀进入管井的砂粒
12.2 管井构造、施工和管理
井室结构：
深井泵房 —— 泵体和扬水管安装在管
井内，泵座和电动机安装在井室内；
深井潜水泵房 —— 水泵和电动机安装
在管井内，控制设备安装在井室内；
卧式泵房 —— 水泵和电动机安装在井
室内；
地面式 —— 便于维护管理，防水、防
潮、通风、采光条件好；
地下式 —— 便于总体规划，噪声小，
防冻条件好。
井壁管应有足够的强度，内壁平整
光滑，轴线不弯曲，便于设备安装和管
井清洗；可采用钢管、铸铁管、钢筋混
凝土管。
钢管可用于任意井深的管井；铸铁
管适用于井深小于 250m的管井；钢筋混
凝土管适用于井深小于 150m的管井。
井壁管内径应比水泵设备的外径大
100mm。
分段钻进法与不分段钻进法的井壁
管构造有所不同。
过滤器应有足够的强度和良好的透
水性。
钢筋骨架过滤器,由短管、竖向钢
筋、支撑环构成；适用于裂隙岩、砂岩
或砾石含水层，或用作缠丝过滤器、包
网过滤器的骨架。
圆孔或条孔过滤器,在管壁上钻 圆
孔或条孔加工而成；适用于砾石、卵石、
砂岩或裂隙含水层,亦可 用作缠丝过滤
器、包网过滤器的骨架。
缠丝过滤器,在钢筋骨架过滤器、
圆孔或条孔过滤器外缠绕 2～ 3mm的镀锌
铁丝构成；适用于粗砂、砾石和卵石含
水层。
包网过滤器,在钢筋骨架过滤器、
圆孔或条孔过滤器外缠绕 0.2～ 1.0mm
的滤网构成；适用于粗砂、砾石和卵石
含水层。
填砾过滤器,在各类过滤器的外
围填符合一定级配的砾石构成。
填砾粒径与含水层粒径比：
8~6
50
50 ?
d
D
填砾层厚度可采用 75～ 150mm；高
度应超过过滤器顶部 8～ 10m。
过滤器进水孔眼数量多，进水性
能良好，但强度减小。
过滤器的孔隙率取决于管材的强
度，各种管材允许孔隙率为：
钢管 30％～ 35％；
铸铁管 18％～ 25％；
钢筋混凝土管 10％～ 15％；
塑料管 10％。
管井施工步骤
钻凿井孔
管井验收
粘土封闭
冲孔换浆物探测井
井管安装围填砾料
抽水试验洗 井
钻凿井孔
冲击钻进法,利用钻头对地层的冲
击力钻凿井孔；仅适用于松散岩层；机
械设备简单；效率低、速度慢。
回转钻进法,包括一般回转钻进、
反循环回转钻进和岩心回转钻进。利用
钻头旋转对地层的切削、挤压、研磨破
碎作用钻凿井孔；既适用于松散岩层，
也适用于基岩；机械设备较复杂；效率
高、速度快。
回转钻进过程：钻机的动力通过传
动装置使转盘旋转，带动主钻杆旋转，
主钻杆接钻杆，钻杆接钻头，从而使钻
头旋转切削地层。当钻进 — 个主钻杆深
度后，由钻机的卷扬机提起钻具，将钻
杆用卡盘卡在井口，取下主钻杆，接一
根钻杆，再接上主钻杆，继续钻进，如
此反复进行，直至设计井深。
钻头过程中，高压泥浆泵把用粘土
调制成的含砂量极低的泥浆经胶管、提
引龙头、钻杆腹腔向下喷射至工作面，
起到冷却钻头、润滑钻具的作用，同时
将被切削下来的岩土碎屑混合在一起，
沿着井孔与钻杆之间的环形空间上升至
地面，流入泥浆池。
地层被钻成井孔后，破坏了原始应
力平衡状态，在侧压力作用下可导致井
壁坍塌，因钻进中泥浆始终灌满井孔，
比重较大，可平衡地层侧压力、防止井
壁坍塌。
反循环回转钻进方式的泥浆循环运
动方向与正循环钻进相反，携带岩土碎
屑的泥浆沿钻杆腹腔或吸泥胶管的上升
流速不变，能较好地保证岩土碎屑的清
除。在井径变动较大，这种钻进方式清
除岩土碎屑的能力比正循环钻进要高，
进尺速度要快。缺点是由于泥浆的回流
仅靠泥浆泵的真空吸力作用，因此钻进
深度有限，只适用于打浅井。同时，因
泥浆中央带有大量的者土碎屑，易产生
堵塞现象。
在基岩地层中钻井，不能使用钻进
松散地层的钻头，必须使用岩心钻头。
岩心钻头依靠镶焊在钻头上的硬合金切
削岩层，将沿井壁的岩石切削粉碎，但
不削碎中间部分，因此仍有较高的钻进
速度。随着钻头的钻进，中间部分就成
为圆柱状的岩心。岩心可供观察分析岩
石的矿物成分、结构构造以及地层的地
质构造等用。岩心 钻进不能连续进行，
效率较低。
物探测井
井孔打成后，还需了解掌握地层结
构，含水层与隔水层的深度、厚度，地
下水的矿化度 (总合盐量 )和咸、淡水分
界面，为井管安装、填砾和粘土封闭提
供可靠资料。
取水工程通常采用电法勘探测井，
其基本原理是：不同地层的导电性能差
异很大，利用电测仪器测得反映各地层
导电性能的物理参数，就可以反推各地
层的性质。
冲孔换浆
井孔打成后，在井孔中仍充满着泥
浆，泥浆调度较大，含有大量泥质，无
法安装井管、填砾和粘土封闭，也会给
洗井带来困难。在下管前必须将井孔中
的泥浆换成清水。
将不带钻头的钻杆放入井底，用泥
浆泵吸取清水打入井中，将泥浆换出，
至井孔中全为清水力止。
清水护壁作用不如泥浆好，有可能
造成井壁局部坍塌，要尽量缩短冲孔时
间，换浆完毕立即下管。
井管安装
井管安装的顺序为沉淀管－过滤器
－井壁管，下管前应根据凿井和电测井
资料，确定过滤器的长度和安装位置。
井管安装必须保证井管顺直，接口
牢固，过滤器安装到位。
下管一般有两种方法：托盘法和吊
装法。前者适用于重量大、井管拉力小
的管材，如钢筋混凝土管；后者适用于
拉力大、重量相对轻的管材，如钢管、
铸铁管、塑料管。
填砾和粘土封闭
填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并
应按设计要求的粒径进行筛选。填砾过
程要均匀、连续，避免堵塞。
砾料填完后、一定要计算所填砾料
的总体积，一般情况下，围填砾料的总
体积应等于或大于井管与孔壁之间环形
空间的体积。
粘土封闭一般采用球 直径为 25mm
的 粘土球，围填过程同样要求均匀、连
续，填至井口时，应进行夯实。
目的：消除井孔及周围含水层中的
泥浆和井壁上的泥浆壁，冲洗出含水层
中部分细小颗粒，形成天然反滤层。
方法：水泵洗井法、活塞洗井法、
压缩空气洗井法、联合洗井法。
要求：中、细砂地层出水含砂量在
1/200000以下，粗砂地层出水含砂量在
1/500000以下。
洗井
水泵洗井 安装实际使用的水泵抽
水，使水位降深达到水泵所能达到的最
大值，从而达到洗井的目的。
优点：简便，洗井和生产相结合，
可不另设置洗井没备；
缺点：水位降深有一定限度，地下
水水力坡度较小，冲洗力较小，洗井时
间长，当含水层含泥浆量较大、泥皮较
厚时，可能造成洗井不彻底。
适合于含水层本身水流 较通畅、含
泥浆量小、泥皮薄而软的情况。
压缩空气洗井 将压缩空气以很高的
速度呈涡旋形向井壁喷射，借助水气混合
的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水汇合上
升时，可以形成很大的水位降，使地下水
形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲
击力。
优点：效率高、洗井比较彻底；
确定：洗井携走的砂粒较多，对砂层
有一定破坏作用，不适合砂粒较细的含水
层。
活塞洗井 是用安装在钻杆上活塞
在井壁管内上下拉动，借助真空抽吸作
用和压缩作用，在过滤器周围形成反复
冲洗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水
层中残留的泥浆颗粒。
优点：洗井强度大，洗井彻底，洗
井效果良好，对本身颗粒细、台泥质较
多的含水层，能较彻底地清除含水层中
的泥质，明显增大山水量；
缺点：由于机械强度大，易破坏井
管。
抽水试验
目的：测定管井的出水量，了解出
水量与水位降落的关系，为选择、安装
抽水设备提供依据；取样进行分析，评
价管井水质。
方法步骤：记录静水位，开启抽水
设备，使抽水量达到设计出水量，动水
位稳定后记录水位降落值，绘制出水量
与水位降落关系曲线。
管井验收资料
①, 管井施工说明书：管井地质柱
状图，过滤器和填砾规格，井位的座标
及井口的绝对标高，抽水试验记录，水
的化学及细菌分析资料，过滤器安装、
填砾、外围封闭施工记录；
②, 管井使用说明书：最大开采量
和选用抽水设备的型号规格，使用维护
注意事项；
③, 钻进中的岩样：名称、厚度、
埋藏深度。
管井使用注意事项：
①抽水设备的出水量应小于管井的出水
能力，过滤器表面进水流速小于允许进水
流速；
②建立管井使用卡，逐日按时记录井的
出水量、水位、出水压力等信息；
③机泵应定期检修，管井要及时清理沉
淀物，必要时进行洗井；
④季节性供水的管井，停运期间应定期
抽水，以防电机受潮和井管腐蚀与沉积；
⑤管井周围应按卫生防护要求，保持良
好的卫生环境和进行绿化。
过滤器进水口尺寸不当、缠丝或滤网腐
蚀破裂、接头不严或管壁断裂等造成砂
粒流入而堵塞
更换过滤器、修补
或封闭漏砂部位
过滤器表面及周围填砾、含水层被细小
泥沙堵塞
用钢丝刷、活塞法、
真空法洗井
过滤器表面及周围填砾、含水层被腐蚀
胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物堵
塞
18％～ 35％工业
盐酸清洗
细菌等微生物繁殖造成堵塞 氯化法或酸洗法
区域性地下水位下降 回灌补充、降低抽
水设备安装高度
含水层中地下水流失 隔断
管井出水量减少原因及处理措施
增加管井出水量的措施：
真空井法 将管井的全部或部分封
闭，抽水时使管井处于负压状态，增大
水位落差。
爆破法 将雷管和炸药装在专用的
爆破器内，对孔隙、裂隙、溶洞发育不
全的坚硬裂隙岩含水层进行爆破。
酸洗法 对石灰岩含水层的管井采
用注酸的方法增大或贯通裂隙和溶洞。
目的：在已知水文地质等参数的条件
下，通过计算确定管井在最大允许水位降
落时的可能出水量；或在给定的管井出水
量下可能产生的水位降落。
理论公式：方法简单，计算结果精度
较差，适用于水源选择、方案拟定和初步
设计。
经验公式：计算结果接近实际，用于
施工图设计。
12.3 管井的设计与水力计算
Q
s
h
s0
h0
H
R
0
0
0
0
lnln
73.2
lnln
2
rR
K m S
rR
K m SQ
????
?
m
理论公式
承压含水层完整井
Q
s
h
s0
h0
H
R无压含水层完整井
? ? ? ?
0
2
00
0
2
0
2
lnln
237.1
lnln rR
SHSK
rR
hHKQ
?
??
?
?? ?
地层 地层颗粒 渗透系数 K(m/d)粒径 (mm) 所占重量 (%)
粉砂
细砂
中砂
粗砂
极粗的砂
砾石夹砂
带粗砂的砾石
漂砾石
0.05～ 0.1
0.1～ 0.25
0.25～ 0.5
0.5～ 1.0
1～ 2
70以下
＞ 70
＞ 50
＞ 50
＞ 50
1～ 5
5～ 10
10～ 25
25～ 50
50～ 100
75～ 150
100～ 200
200～ 500
地层渗透系数 K值
地层 地层颗粒 影响半径 R(m)粒径 (mm) 所占重量 (%)
粉砂
细砂
中砂
粗砂
极粗的砂
小砾石
中砾石
粗砾石
0.05～ 0.1
0.1～ 0.25
0.25～ 0.5
0.5～ 1.0
1～ 2
2～ 3
3～ 5
5～ 10
70以下
＞ 70
＞ 50
＞ 50
＞ 50
25～ 50
50～ 100
100～ 300
300～ 400
400～ 500
500～ 600
600～ 1500
1500～ 3000
各种地层的影响半径 R值
马斯克特公式
巴布希金公式
(L>5r0)
非稳定流 泰斯公式
经验公式
直线方程,qSQ ?
根据水源地或水文地质条件相似地
区抽水试验所得 Q－ S数据整理。
2S
QSq
?
??
Q
S
qSQ?
??
??
???
????
321
332211
0 mmm
mKmKmKK
m2
m1K1
K2
K3 m3
层状承压含水层的平均渗透系数：
层状无压含水层的平均渗透系数：
h2
h0K1
K2
K3 h3
h1
? ?
? ? ??
??
????
?????
3201
3322011
0 5.0
5.0
hhhh
hKhKhhKK
过滤器有效长度：
过滤器周围含水层中的水流属于三维
流动，靠近水泵吸水管管口越近，水流速
度越大，管井的出水量越大、管径越小，
流速分布的不均匀程度越明显。
分段取水：
管井抽水时只会对一定厚度的含水层
产生影响，厚度超过 40米的含水层可在不
同深度分别打井抽水。
相邻过滤器垂直间距一般 10～ 20m。
井径对出水量的影响：
承压含水层
n
r
r
Q
Q ??
1
2
1
2
承压含水层
2
1
2
1
r
r
Q
Q ?
管井设计列步骤：
(1) 水文地质资料搜集和现场查勘；
(2) 根据含水层埋藏条件、厚度、岩
性、水力状况及材料设备、施工条件,初
步确定管井的形式与构造，选择取水设备
形式和考虑井群布置方案；
(3) 确定单井的出水量和对应的水位
降落值，进行井群互阻计算，确定管井数
目、井距、井群布置方案,确定取水设备
型式和容量；
(4) 进行管井构造设计。
12.4 井群互阻计算及分段取水井组
井群类型：
自流井井群 适用于静水位高于地
面的承压含水层；
虹吸式井群 适用于静水位接近地
面的含水层；
卧式泵井群 适用于静水位接近地
面且水位降落较小的含水层；
深井泵井群 适用于各类含水层。
井群布置：
① 设在城镇和工矿企业的上游；
② 设在补给条件好、透水性强、水质及
卫生环境良好的地段；
③ 接近主要用水区，降低管道造价和输
水费用；
④ 尽可能垂直于地下水流向；
⑤ 施工、运行管理和维护方便；
⑥ 避免洪水及其它因素的影响。
井群互阻概念：
在水位降落值不变的条件下，共同
工作时，各井的出水量小于各井单独工
作时的出水量；
在出水量不变的条件下，共同工作
时，各井的水位降落值大于各井单独工
作时的水位降落值。
影响因素 井距，布置方式，出水
量，含水层的渗透系数、厚度、储量、
补给条件；
计算目的 确定井距、各井的出水
量、井数；
计算方法 理论公式、经验法。
12.5 大口井、辐射井和复合井
大口井
大口井构造简单、取材容易、施
工方便、使用年限长、容积大能起水
量调节作用；但深度较浅，对水位变
化适应性差。
用于开采浅层地下水，口径 5～ 8m，
井深 ≤ 15m。完整井只有井壁进水，适
用于颗粒粗、厚度薄 (5～ 8m)、埋深浅
的含水层。含水层厚度较大 (＞ 10m)时，
应做成不完整大口井。
大口井主要由井筒、井口和进水部分
组成：
井筒通常用钢筋混凝土浇注或用砖、
块石砌筑而成，用以加固井壁和隔离不良
水质的含水层，钢筋混凝土井筒最下端应
设置刃脚，用以在井筒下沉时切削土层，
刃脚外缘绿应凸出井筒 5～ 10cm。采用砖
石结构的并筒和进水孔井壁、透水井壁，
也需加用钢筋混凝土刃脚，刃脚高度不小
于 1.2m。
大口井构造及功能
井口应高出地表 0.5m以上，并在井
口周边修建宽度为 1.5m的排水坡，以避
免地表污水从井口或沿井壁侵入，污染
地下水，如覆盖层系透水层，排水坡下
面还应填以厚度不小于 1.5m的夯实粘土
层。
井口以上部分可与泵站合建，工艺
布置要求与一般泵站相同；也可与泵站
分建，只设井盖，井盖上部设有人孔和
通风管。
进水部分包括井壁进水和井底反滤
层。井壁进水是在井壁上做成水平或倾
斜的直径为 100～ 200mm的圆形进水孔，
或 100mm× 150mm～ 200mm× 250mm的方形
进水孔，孔隙率为 15％左右，孔内装填
一定级配的滤料层，孔的两侧设置钢丝
网，以防滤料漏失。
井壁进水也可利用无砂混凝土制成
的透水井壁。无砂混凝土大口井制作方
便，结构简单，造价低，但在粉细砂层
和含铁地下水中易堵塞。
大口井施工方法
大开槽施工 将基槽直接开挖到设计井深，
并进行排水，在基槽中砌筑或浇注透水井壁和
井筒以及铺设反滤层。
优点：施工方便，便于铺设反滤层，可以
直接采用当地的建筑材料。
缺点：开挖土方量大、施工排水费用较高，
只适用于口径小 (D＜ 4m)、深度浅 (H＜ 9m)或地
质条件不宜采用沉井施工的大口井。
沉井施工 在井位处开挖基坑，将带
有刃脚的井筒或进水孔井壁、透水井壁放
入基坑，再在井筒内挖土，让井筒靠自重
切土下沉，直至设计井深。
优点,土方量少，施工场地小，施工
安全，排水费用低，对含水层扰动程度轻，
可避免流砂现象发生，对周围建筑物影响
小。
缺点,技术要求高，在下沉过程中可
能 会出现井筒歪斜、下沉困难或到位后难
以控制下沉趋势等问题。
? 自然条件因素、设计因素、管理因素
? 自然条件因素主要包括气象、水文、水文地质 3个方
面，气象条件中,最重要的是当年的降雨量
? 设计因素最主要的是：设计中是否考虑了地面水和
地下水的流向；影响半径和井位间距；是否充分利
用了含水层的厚度；是否确定了可靠的进水面积、
进水方式以及合适的反滤层级配与厚度,以达到正常
枯年枯水期能够满足工厂需水量的目的。
? 为使大口井水量衰减速度减慢,延长其使用寿命,工
厂应加强对大口井的管理。
大口井水力计算
完整大口井按管井计算公式计算
井底进水：
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井底与井壁同时进水：
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大口井设计要点
1)大口井应选在地下水补给丰富、含水
层透水性且好、埋藏浅的地段。
2)适当增加井径可增加水井出水量，在
出水量不变条件下，可减小水位降落值，
降低取水的电耗；还能降低进水流速，延
长大口井的使用期。
3)计算井的出水量和确定水泵安装高度
时，均应以枯水期最低设计水位为准，抽
水试验也应在枯水期进行。
4)布置在岸边或河漫滩的大口井，应该
考虑含水层堵塞引起出水量的降低。
辐射井
辐射井由 集水井与辐射状集水管 组
成，与大口井相比，更适用于较薄的含
水层和厚度小而埋深大的含水层。
辐射井 管理集中，占地省，便于卫
生防护，但施工难度较大，成本较高 。
集水井底与辐射管同时进水时适用
于厚度较大的含水层 (5～ 10m)；集水井
底封闭，仅靠辐射管集水时适用于较薄
的含水层 (＜ 5m)。
集水井 用于汇水和辐射管施工，直径由抽
水设备安装和辐射管施工要求而定，一般不小
于 3m，集水井结构与大口井相似，通常采用钢
筋混凝土井筒，沉井法施工。
辐射管 一般采用厚壁钢管，直接顶管施工；
进水孔有圆孔和条孔两种，孔眼在集水管上交
错排列，孔隙率 15～ 20％。
辐射管 可多层布置，层间距 1～ 3m，每层
4～ 8根，最下层距含水层底板不小于 1m，高于
集水井井底 1.5m，以利于集水和顶管施工，直
径 75～ 150mm，长度小于 30m。
辐射井水力计算
无压含水层
承压含水层
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辐射井的施工
?1.水射顶进法。该法系利用于斤顶将辐射管
从集水井向外顶入含水层，在顶进的同时，
利用喷射水枪，以高速射流 (15— 30m／ s)冲
射含水层，砂粒因此随水流沿辐射管排入井
内，含水层松动，辐射管得以顶进。此法在
水流冲射下，对含水层扰动很大，难以在辐
射管周围形成透水性能好的反滤层，从而影
响辐射管之出水量。
辐射井的施工
? 2.兰尼顶进法
该法能顶进较长的辐射管 (40一 80m)和形成透水
性良好的反滤层，是辐射井成为高效能的取水构筑
物的重要原因之一 。
辐射井的施工
? 3.套管顶进施工法 在辐射管周围进行人工填砾。
该法是在兰尼施工法基础上改进的，即用上述同样
的方法将套管顶入含水层。然后在套管内安装辐射
管，并利用送料小管用压力水将砾石冲填在套管与
辐射管间环状空间，形成人工填砾层。最后拔出套
管，形成人工填砾的辐射管。此法由于不用辐射管
作直接顶进，可用强度较低的金属管和非金属管。
在有侵蚀性的地下水中，宜用此法铺设抗蚀能力较
强的非金属管。
影响河流附近辐射井产水量的因素
和提高产水量的措施
影响产水量的因素和提高产水量的措施
影响因素
措施
辐射井应用
? 目前应用非常广泛：
? 如：宁夏银川北部黄河冲积单元中,地势平缓,地面
高程 1087~1137m,南高北低。本区潜水含水层岩性以
细砂、粉细砂为主,并在不同的深度分布有厚薄不均
的粘性土夹层与透镜体,但未能构成区域性的相对隔
水层，含水层厚度一 20~40m,部分地区大于 50m或小
于 20m,潜水层底板埋深 16~43m，区内地下水埋深多
为 0.5~2.2m,机井单井涌水量的大小与含水层厚度相
应,为 600~1500m3/d。中国水利科学研究院在该区共
完成 4眼辐射井的试验和施工,井深分别 28.5米，
28.2米,32米,36米,水平辐射管布置层数分别为 7，
7,5,10层,每层 6~8根,每根长度 5~15m。
?2.中国水利科学研究院受胜利油田委托，利
用辐射井在黄河下游滩地开发浅层地下水。
水质与水量,
最大稳定出水量超过 250M3/h
大口径辐射井应用
当含水层厚度很大，或在上方含水层
下还有可开采利用的含水层时，为增大井
的出水量，在大口井下面再打一个管井，
就组成了复合并。
当增加管井部分过滤器的直径时，可
以增加复合井的出水量，但管井部分对大
口井井底进水量的干扰程度也增加，故过
滤器的直径不宜过大，一般以 200～ 300mm
为宜。
复合井
复合井的出水量：
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承压非完整井
无压非完整井
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渗 渠
渗渠包括在地面开挖、集取地下水的
渠道和水平埋设在含水层中的集水管渠，
通常用于开采埋深小于 2m、厚度小于 6m的
含水层，深度 (或埋设深度 )— 般为 4～ 7m，
很少超过 10m，主要依靠较大的长度来增加
出水量，以此区别于井。
集水管形式的渗渠，由于埋没在地表
以下，受地表污染相对轻，安全可靠，是
取水工程中最常用的形式。
渗渠一般平行河岸铺设，用以集取
河流下渗水和河床潜流水。由于能接受
河水的补给，渗渠的出水量很大，在经
过了地层的过滤后，水质较好，做为生
活饮用水源，可简化净化工艺，降低水
处理费用。但由于渗透途径短．往往兼
有河水和普通地下水的水质特点，如浊
度、色度、细菌总数等较河水低，而硬
度、矿化度较河水高。
位置选择：
① 渗渠应选择在河床冲积层较厚、颗
粒较粗的河段，并应避开不透水的
夹层；
② 渗渠应选择在河流水力条件良好的
河段，避免设在有雍水的河段和弯
曲河段的凸岸；但也应避开冲刷强
烈的河岸；
③ 渗渠应选择在河床稳定的河岸。
布置方式：
平行于河流 在枯水季节，地下水
补给河水，渗渠截取地下水；在丰水季
节，河水补给地下水，渗渠截取河流下
渗水，全年产水量均衡、充沛，并且施
工与维修均较方便。
垂直于河流 当地下水补给较差，
河流枯水期流量小，主流摆动不定，河
床冲积层较薄时，可最大限度地截取河
床潜流水。施工、检修较困难，水量、
水质受河流水位、水质的影响较大。
水力计算
无压含水层的非完整渗渠：
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无压含水层的完整渗渠：
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设在河床下的渗渠：
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设在河滩下平行于河流的渗渠：
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非完整渗渠? ? ? ?? ?
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结 语
? 开采地下水常用的取水构筑物主要有两类,一类是垂
直取水构筑物,如管井，大口井等 ;另一类是水平取
水构筑物,如渗渠，集水廊道等。各类取水构筑物,
有各自的优点,适用于不同的水文地质条件。辐射井
中,大口井直径 6m,辐射管长 10~12m,实际相当于直径
30~35m的大口井,与管井和大口井相比,扩大了进水
断面，水平取水构筑物,适用于薄含水层,其优点是
能平均普遍降低水位,达到最大限度地截取地下水径
流和夺取河水渗入的目的。在我国干旱地区，随着
干旱年份的增多,地下水位逐渐下降,城市供水日趋
紧张,在河流沿岸取水,复合式取水形式是较为理想
的取水方式。
