大口井在青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程中的作用

袁有靖，賈　君，馬吉福，汪生斌，梁志祥

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007；2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810007)

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大口井在青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程中的作用

袁有靖1,2，賈君1,2，馬吉福1,2，汪生斌1,2，梁志祥1,2

(1.青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007；2.青海省環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810007)

青海南部地區(qū)主要包括黃南、海南、玉樹、果洛州。海南州恰卜恰鎮(zhèn)等少數(shù)幾個(gè)鎮(zhèn)采用機(jī)井供水之外，其余各州城鎮(zhèn)多采用大口井供水。大口井具有出水穩(wěn)定、造價(jià)低廉、施工方便的特點(diǎn)，從大口井的成井工藝、取水形式、供水能力等方面對(duì)大口井在供水工程中的作用進(jìn)行論述。

青南地區(qū)；城鎮(zhèn)供水；大口井

青南地區(qū)地處青藏高原的東南部，氣候?qū)俑咴瓉喓畮О霛駶櫋敫珊祬^(qū)，降水量分布很不均勻，特別是位于三江源地區(qū)的玉樹、曲麻萊、瑪多等地，無明顯四季之分，冬季漫長干燥多風(fēng)、夏季短促而溫涼多雨。多年平均降水量大于300 mm，平均氣溫多為-2℃～5℃，蒸發(fā)量多在1 100～1 400 mm左右，氣溫隨地勢增高而降低，降水量隨地勢增高而遞增的趨勢。在海拔4 000～4 500 m基巖山區(qū)，屬中緯度高海拔型季節(jié)性凍土及多年凍土分布區(qū)。

青南地區(qū)是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，地表水資源較豐富。如有千湖之稱的瑪多縣是黃河的發(fā)源地，湖泊眾多，黃河在縣城西側(cè)段平均流量20.35 m3/s；曲麻萊縣城西南側(cè)通天河平均流量80 m3/s，縣城西側(cè)龍納溝平均流量0.69 m3/s；橫穿玉樹縣城的扎西科河平均流量1.2 m3/s，流經(jīng)縣城的巴塘河(扎曲河)平均流量26.8 m3/s，河水在年內(nèi)分配極不均勻，6～9月份流量占全年流量的60%～80%，12月至翌年2月為結(jié)冰期。

1　水源地供水方式及地層條件

青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水水源地多選擇在常年性流水的溝谷中上游地區(qū)，利用大口井取地下潛水為主。河谷的中上游地區(qū)較窄，第四系地層厚度薄，向下游寬度愈大、地層厚度愈大，地層顆粒愈小、泥質(zhì)含量愈大，富水性在中下游一帶最強(qiáng)。上游一帶河谷較窄、地層顆粒粗大、厚度較薄，富水性一般；中游一帶河谷較寬、第四系厚度較大，泥質(zhì)含量一般，地下水位埋藏淺、富水性較強(qiáng)；溝谷下溝一帶，往往寬度較大，第四系厚度比上游大，顆粒比上游細(xì)，泥質(zhì)含量比中上游高，富水性按泥質(zhì)含量大小而變化較大。

總體上,溝谷第四系地層由上中下三部分組成：上部地層以第四系全新統(tǒng)沖積(Q4al)砂礫卵石為主，顆粒粗大、結(jié)構(gòu)松散、孔隙發(fā)育、連通性好，層厚根據(jù)沉積環(huán)境的不同厚度變化較大，一般層厚5～10 m不等；中部為上更新統(tǒng)沖洪積(Q3al-pl)含泥砂礫卵石夾中細(xì)砂組成，顆粒較粗、結(jié)構(gòu)較松散、孔隙較發(fā)育，層厚根據(jù)地勢、沉積環(huán)境的不同變化較大，厚度一般5～20 m；下部為中更新統(tǒng)冰水相(Q2fgl)泥質(zhì)砂礫石夾亞砂土、亞粘土層,顆粒粗細(xì)相間，泥質(zhì)含量較高，孔隙連通性較差，局部含有承壓水。

2　大口井結(jié)構(gòu)及成井工藝

2.1大口井結(jié)構(gòu)

大口井的開挖多采用沉井法，沉井是一種四周有壁、下部無底、上部無蓋，用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作井壁，將井底砂石挖出后使井由地面下沉至設(shè)計(jì)高度。井徑根據(jù)供水量需求，一般多為3～6 m，并參照設(shè)計(jì)圖紙的結(jié)構(gòu)配筋和施工的。鋼筋型號(hào)、直徑、間距按3～6 m標(biāo)準(zhǔn)井執(zhí)行。大口井采用大開槽結(jié)合沉井法施工，以柴油發(fā)電機(jī)為動(dòng)力，以潛水泵為抽水設(shè)備，最大疏干出水量為5 000～12 000 m3/d。大口井頂部高出地面0.5～1.0 m，自上而下為：0.0～3.5 m為鋼筋混凝土井壁(其高度可依據(jù)地下水位變幅確定)，厚度為200 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；3.5 ～14.5 m為無砂混凝土井壁(其長度可依據(jù)設(shè)計(jì)大口井深度確定)，厚度為200 mm，內(nèi)設(shè)圈梁、支柱和進(jìn)水管，起進(jìn)水阻砂的作用，混凝土強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)值為C10； 14.5～15.0 m為刃腳，呈“楔狀”，上口寬度為300 mm，下口寬度為50 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20；大口井井筒內(nèi)側(cè)設(shè)爬梯，爬梯采用φ18鋼筋彎制，有效長度為400 mm，上下間距為300 mm。大口井底部設(shè)500 mm厚反濾層；第三層濾料直徑為80～150 mm，厚度為200 mm。大口井頂部設(shè)過梁和蓋板，過梁為兩根，長度為6 100 mm，斷面尺寸為200×350 mm(B×H)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25；圓形蓋板厚度為80 mm，直徑為6 000 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，上設(shè)人孔、泵管口和排氣管口。

2.2布井位置及成井工藝

大口井具有出水穩(wěn)定、造價(jià)低廉、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，井位多選擇在不被一般性洪水淹沒、地下水位埋藏淺、潛流豐富的河床、河漫灘及一級(jí)階地、干枯的河床、古河道等厚度大于2 m的中粗砂、礫類土的含水層地段，即井位多選擇在距河近、水源補(bǔ)給條件好、含水層透水性強(qiáng)的地段。井徑是分析前人資料、野外實(shí)地踏勘，結(jié)合物探剖面確定的；井深是根據(jù)物探資料解譯的第四系厚度和地下水位季節(jié)變幅確定，進(jìn)水方式為井壁、井底同時(shí)進(jìn)水；地下水水位季節(jié)變幅不大，多為1～2.0 m；含水層巖性為第四系全新統(tǒng)—上更新統(tǒng)沖積砂礫石、泥質(zhì)砂礫卵石層。大口井采用沉井的方法進(jìn)行，即采用水面以上編制鋼筋、預(yù)制混凝土件，井內(nèi)采用人工排水、挖出砂石后采用自然下沉方式進(jìn)行，下部為刃腳、中部為可透水的無砂混凝土、上部為不透水的混凝土井壁，底部為過濾層，層厚0.5～1.0 m，反濾層分三層設(shè)置：第一層濾料直徑為20～40 mm，厚度為100 mm，第二層濾料直徑為40～80 mm，厚度為200 mm，井壁外縫隙采用濾料填充。

3　大口井的輔助供水工程

在考慮到大口井取水水量有時(shí)不能滿足城鎮(zhèn)供水需求時(shí)，往往在設(shè)計(jì)初始階段就布設(shè)相應(yīng)的供水輔助工程。供水輔助工程主要包括滲流井、輻射井(管)，滲水廊道(亦稱集水廊道)。滲流井和輻射井(管)一般呈正六邊形，由大口井為起點(diǎn)向外呈輻射狀，長度20～50 m不等，高1.5～1.8 m左右，寬約1～1.5 m，一般為水平狀，此設(shè)計(jì)適用于河谷平坦且較寬的地區(qū)；滲水廊道一般為兩條，由大口井處為起點(diǎn)，以大口井為起點(diǎn)，向外呈八字形，靠近河流一側(cè)較長，多在300～400 m，另一側(cè)較短，長100～200 m,可采用人工砌的坑道式廊道，寬1～1.5 m、高1.2～1.8 m，亦可采用PE內(nèi)徑500 mm塑料管，呈一頭深一頭低，在大口井處一般深4～6.0 m，外側(cè)(遠(yuǎn)端)深2～3.0 m,并在終點(diǎn)處建有檢查井；在滲流井及滲水廊道上部充填2～3層滲濾層，一般最上面一層采用大于滲濾孔1～2倍磨圓度好、均勻、天然卵石，厚1.5～3 m，第二層顆粒較下層細(xì)，為磨圓分選均好的天然礫石。設(shè)計(jì)輔助工程的目的是最大限度截取潛水，增大大口井的取水水量。

4　大口井在青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程中的作用

大口井在青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程中占據(jù)非常重要的地位。據(jù)《玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)扎西科水源地探采結(jié)合實(shí)施方案竣工報(bào)告》，玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)扎西科水源地有大口井三座，大口井總供水量約2×104m3/d，初步達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但經(jīng)過一個(gè)夏季運(yùn)行后，由于洪水泥砂的充填，滲水廊道淤積泥砂的堵塞，出水量不足1.2×104m3/d，后期對(duì)其滲水廊道的滲濾層進(jìn)行清理后，出水量基本達(dá)到2×104m3/d，該水源地為新建的玉樹市輸送優(yōu)質(zhì)自來水2×104m3/d；果洛州瑪沁縣的大武鎮(zhèn)，供水水源地采用泉集室進(jìn)行供水，修建約30×20×5 m3的泉集室，供水量約0.9×104m3/d，基本大武鎮(zhèn)的供水需求；久治縣智青松多鎮(zhèn)在隆釀溝采用大口井取水，供水量3×104m3/d，滿足智青松多鎮(zhèn)供水需求；青海班瑪縣賽來塘鎮(zhèn)在莫壩溝水源地采用大口井加滲水廊道工程供水，供水量5 000 m3/d，滿足賽來塘鎮(zhèn)供水需求；青海河南縣、澤庫縣、興海縣、甘德縣、同仁縣、尖扎縣、貴德縣、稱多縣等均采用大口井取水，供水量滿足城鎮(zhèn)需求。由此可見大口井取水方式在青南地區(qū)供水工程中被廣泛使用，大口井在青海的青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程中占據(jù)主導(dǎo)地位，其作用是無可替代的。

5　結(jié)語

(1)青海南部地區(qū)位于高原亞寒帶半濕潤、半干旱地區(qū)，降水量較為豐富，但地下水資源分布極不均勻，城鎮(zhèn)供水的取水方式是依據(jù)各城鎮(zhèn)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件所決定的，青南地區(qū)多為山區(qū)，第四系地層厚度多小于50 m，上部地層為透水性較強(qiáng)的全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)砂礫石、含泥砂礫卵石構(gòu)成，厚度多小于20 m，下部多為相粗細(xì)相間、泥砂含量大、透水性差、孔隙不太發(fā)育、孔隙連通性茶差的中更新統(tǒng)冰水松散堆積層或下更新統(tǒng)河湖相半膠結(jié)層，由于上部含水量大、下部弱、上部透水性好、下部差，含水層厚度又不大，所以采用大口井取水是最好的取水方式。

(2)青南地區(qū)城鎮(zhèn)供水采用大口井取水方式極大地利用了大口井出水量穩(wěn)定、含水層厚度不大，地下水位埋藏淺、上部透水性強(qiáng)下部弱、工程造價(jià)低廉、便于實(shí)施的特點(diǎn)，大口井的供水水量基本滿足了青海南部地區(qū)城鎮(zhèn)的供水需求，極大的支持了青南地區(qū)城鎮(zhèn)的建設(shè)發(fā)展，大口井供水工程在青海南部地區(qū)城鎮(zhèn)供水工程發(fā)揮著無可替代的作用。

[1]張子明.(河南) 大口井的施工方法(2010).北京.應(yīng)用技術(shù).2010.03.

[2]梁志祥，李西寧，等.青海省重點(diǎn)城市飲用水水源地保護(hù)實(shí)施方案.青海九六工程勘察設(shè)計(jì)院.2009.2.

[3]梁志祥，李西寧，等.青海省玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)扎西科河水源地探采實(shí)施方案竣工報(bào)告.青海九六工程勘察設(shè)計(jì)院.2013.10.

2016-02-01

袁有靖(1988-)，男，青海西寧人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)方面的工作。

TU991.1

B

1004-1184(2016)04-0143-02