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地下水资源开发利用实验

时间:2010-01-29 01:05 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  10.2 地下水资源开发利用实验

通常所说的地下水资源,是指通过各种途径得到补给的、年周期一般可以得到恢复的那一部分地下水量,可供人类生活、生产用水。简单讲,某地区地下水资源,相当于该地区多年平均地下水补给量。

随着科学技术的进步,工农业生产水平的发展,人口总量的迅速增加和人民生活水平的提高,以及生活环境的改善,所有这些都要求供水量成倍增长,供求矛盾日趋严重。提高和加强对地下水资源的认识,合理开发利用地下水资源,对于社会主义经济发展和保护人类的生存环境都是十分必要的。

一、平原区井群合理布置实验

地下水是平原区的主要水源之一。我国北方地下水资源开发利用量,已经达到甚至超过总用水量的一半。地下水资源开发利用,主要靠打井的办法来解决。因此,合理布置井群,是科学地利用地下水资源的首项任务。

1.井群合理布置的条件

平原区地表以下有一个连续的、倾斜的自由水面,称为“潜水面”。由于水面是倾斜的,在重力作用下,总是从高水位流向低水位,所以地下水是一种地态资源。

地下水通过井筒抽水开采过程中,地下水位沿井筒下降,当降至一定深度时就稳定下来了,这时的水位为“动水位”。动水位同稳定潜水位之间的垂直距离为“降深”(以米表示)。降深大小同抽水量大小呈正相关,同供水能力呈负相关。由于机井抽水,把稳定的潜水面给破坏了,以井筒为中心,降深最大,向四周降深逐渐减小,直至到达稳定水面,其形状似“漏斗”,叫抽水漏斗。平原区的井点相当密集,每口井抽水时就要产生“漏斗”,相邻井同时抽水时,每口井同时产生漏斗现象。这时会产生两种结果,一种是漏斗间不连接,并有一段“稳定潜水位”;另一种是漏斗间相互连接、甚至重叠,没有“稳定潜水位”了。前一种情况,各井抽水量正常,井间影响很小。后一种情况,在地下供水充分的条件下,降深加大,扩大漏斗范围,还能保证正常出水量;如果地下水源供给不充分时,虽然降深和漏斗范围加大了,也不能保证正常出水量,甚至有明显的递减趋势。现实的应急措施是:停开一部分机井,才能保证抽水机井正常抽水量。

因此,平原上布井过密是不合理的,那样会使所有机井都不能正常使用,造成浪费。如果井间距离过大,地下水资源未能得到充分利用布井也是不科学的。

2.合理井间距计算

平原区机井主要抽取松散堆积物中的潜水和一部分微承压水。简算井距计算式如下:

Q=KAI

式中Q为抽水量,单位米3/ 日;K 为渗透系数,查表11—7求得;

11—7  各种沉积物渗透系数(近似值)表

 

A 为过水断面积,单位2I为水力坡度。

A相当于井筒动水位以下,至井底间的井壁面积,即

A=2πRh

式中R 为井筒的半径;2πR为井筒的周长,单位用米表示。h 为动水位至井底的筒壁长,单位米。

水力坡度I,相当于图中的I=,如果隔水层是水平的(i=0),H1-h=h捪嗟庇诔樗蟮慕瞪睿榷ㄇ彼挥攵恢涞拇怪本嗬耄ノ幻; B为抽水漏斗的半径。因此,井间距计算式可改写为:

 

假如,某井抽水量Q=1500米3/日,地下以粗砂砾石为主,K =75米/日,井半径R=:0.5米,井水深99米,降深h'=15米,h=99米—5米=84米,漏斗半径B求法:

 

                 = 197.92(米)

理论上的井间距离应是抽永漏斗半径的3倍或大子3倍,即并间距离≥3B 。各地的地质条件、补水能力、农田耗水量等不一样,可因地制宜、通过试验,确定最合理的井间距。例如北京城南、城东地区,要求井间距≥400米;城北、城两地区,要求超过500米。华北平原上的河北省,要求井间距≥500米。

为了充分合理利用地下水资源,井点布置要呈正三角形,在三顶角上设井点。垂直于地下来水方向,横向成排布井,前后井点错开呈相间分布;前后排井点连线与横向井连线的夹角60°左右为宜。

二、田间低压暗管输水实验

利用塑料硬管代替输水渠道,将水通过水泵加压(如果水源在高处,可利用自然压力;工作压力仅需1~2千克/厘米2),将水送人畦田内进行灌溉。暗管埋深各地不同,北方省区,因冬季土地封冻,管线埋在冻土层以下,防止管壁冻裂。无冻土层地区,管线埋深大于70厘米,正常机械作业不会破坏管线。

为了连接管线和控制水流,应需装配有闸阀、弯管、三通等

1.低压暗管输水型式

暗管输水可分成三类。

1)固定式输水管的干、支管线都埋入地下不移动,管中水通过支管闸阀控制,出水口水流进入输水垄沟、畦田。使用方便,造阶较高。平均每亩投资约130元。

2)移动式干、支输水管均采用软管。适用于出水量小的机井(20~30米3/时)。因干管最大直径≤7.5厘米,出水量大不便移动,且易刺破。灌水前将干、支管线铺设在田间,开机后印可灌田,由远及近的顺序浇水。需要在哪里放水,只要将管口连接处拔开即可。此法造阶低,每亩投资不足10元,可用1~2年;劳动强度大。

3)半固定式干渠管线连接水源,并埋入地下固定下来,有一定间距留出水口,由闸阀控制。浇地时由软管连接闸阀,可向田间畦块浇水。机井出水量50米3/时,干管口径10~15厘米; 支管口径多用5厘米。此类型发展前途较大,造价70元/ 亩左右。2.低压暗管输水效果简单讲,投资少收效大,技术要求不高便于掌握。尤其节水、增产效果明显,适合缺水地区推广,参见表10—8。

10—8  菜场管迟输水灌溉效统计表

 

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