地下水人工回灌的目的、方法和效益

李萍 安宏 張麗莉

【摘 要】地下水人工回灌是保護(hù)地下水資源的一項(xiàng)重要措施。本文重點(diǎn)介紹了地下水人工回灌的概念、目的，地下水人工回灌的操作方法以及提高回灌效益的方法。

【關(guān)鍵詞】地下水；人工回灌

地下水人工回灌就是借助于某些工程設(shè)施，將地面水直接或用人工誘導(dǎo)的方法引入地下含水層中去，以達(dá)到調(diào)節(jié)、控制和改造地下水體的目的。

一、地下水人工回灌的目的

地下水人工回灌的目的主要有：

1、補(bǔ)充地下水量、抬高地下水位，并增加孔隙水壓力，增大浮托力，使土層產(chǎn)生回彈，起到控制地面沉降的作用。

2、回灌儲(chǔ)能

利用冬灌或夏灌方法來改變?cè)叵滤疁囟?，為工業(yè)在夏季或冬季開采地下水時(shí)，取得冷源或熱源，是解決空調(diào)降溫、冷卻和取暖能源有效的方法。

3、改善地下水水質(zhì)，使地下咸水淡化，降低礦化度

一般地下水質(zhì)的氯化物含量、礦化度、硬度往往高于地表水。有的不適于飲用，有時(shí)也不能直接用于生產(chǎn)。此時(shí)，可采用回灌方法，用淡水回灌，使原來的地下水咸水質(zhì)逐步淡化，其變化程度隨回灌水水質(zhì)和水量而異。這方法還可替代因受海水倒灌咸化后無法用于生產(chǎn)的地表水，即采用淡水回灌后，咸潮季節(jié)使用地下水。這方法已廣泛用于發(fā)電廠、煤氣廠、造紙廠、紡織廠等，取得了較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

4、抬高地下水位、增加深井開采能力（指小時(shí)出水量），節(jié)約取水電耗、降低生產(chǎn)成本。

5、采用人工回灌井，造成地下淡水壓力帷幕，阻攔沿海地區(qū)海水入侵，污染地下淡水水源。

6、采用高壓回灌，增加天然氣和石油地層的壓力，配合油氣生產(chǎn)，提高產(chǎn)量。

二、地下水人工回灌方法

（一）確定回灌方法的條件

地下水位埋深較深、滲透性能較好的含水層，濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差的老井，一般采用真空回灌法，即回灌水在重力作用下，被灌入井內(nèi)，通過濾網(wǎng)滲透到含水層中去。這種方法，不易損壞濾網(wǎng)，但回灌量較少。其小時(shí)回灌量可選用該井小時(shí)出水量的四分之一到五分之一。

地下水位埋深較淺，滲透性能較差的含水層、濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好的新井，一般采用壓力回灌方法，即采用人工增壓設(shè)施，利用水泵使泵管內(nèi)回灌水壓升高，進(jìn)行強(qiáng)制回灌。用此方法回灌其小時(shí)回灌量可選用該井小時(shí)出水量的二分之一到三分之一。倘回灌過大，易使回填砂層級(jí)配沖亂，造成井出砂現(xiàn)象。

（二）回灌操作步驟

1、測(cè)量靜水位、水溫、記錄回灌和回?fù)P水表的讀數(shù)。

2、開引水閥5～10mm，使水面上橡皮軸承得到潤(rùn)滑面后關(guān)閉引水閥，開啟1號(hào)閥門。

3、開泵揚(yáng)水使管內(nèi)渾水、沉積物和空氣排出，至水清為此，一般開10～20mm。井深大于200m時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)揚(yáng)水時(shí)間。測(cè)量動(dòng)水位和抄錄回?fù)P水表讀數(shù)。

4、關(guān)小1號(hào)閥門，開啟2號(hào)進(jìn)水閥至壓力為0.1～0.15MPa時(shí)，停泵和關(guān)閉1號(hào)閥，測(cè)量真空度。

5、逐步開啟1號(hào)閥和5號(hào)閥，開大2號(hào)閥，控制小時(shí)回灌量為該井小時(shí)出水量的三分之一到五分之一左右。回灌應(yīng)由小逐步加大，決不能相反操作。否則易使濾網(wǎng)沖壞和填料層級(jí)配沖亂，造成透水性減小或出砂現(xiàn)象。

6、每天定時(shí)測(cè)定回灌水位、真空度或壓力、回灌水量、回灌水溫和回?fù)P水量等資料，以便及時(shí)分析回灌井的參數(shù)變化規(guī)律。

7、每回灌24h，要回?fù)P沖洗一、二次，以便及時(shí)將沉積物或膠狀物排出，以疏通水路，保持正?；毓唷?/p>

8、回灌沖洗后按2到6的步驟，繼續(xù)第二次的回灌程序。在回灌過程中如發(fā)現(xiàn)有異?，F(xiàn)象，如回灌量明顯減少，回灌水位上升，動(dòng)水位下降，回?fù)P量增加等，則應(yīng)停止回灌，或減少回灌量和增加回?fù)P次數(shù)。如情況未能好轉(zhuǎn)，則必須停止回灌，進(jìn)行檢查，找出毛病，進(jìn)行修理。

三、提高地下水人工回灌效益的方法

地下水人工回灌效益系指采用管井對(duì)地下含水層進(jìn)行合理的補(bǔ)給時(shí)，在保證回灌設(shè)備正常完好的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，達(dá)到地下水采、補(bǔ)平衡，使地下水資源處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，對(duì)社會(huì)效益和環(huán)境效益起著積極的作用而言。而同時(shí)，開采動(dòng)態(tài)下的水質(zhì)得到改善；水量得到更大的滿足；獲取冷（或熱）量進(jìn)一步提高；以促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。提高地下水人工回灌效益的方法如下。

1、回灌井結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格要求，詳見本章第五節(jié)地下水人工補(bǔ)給。

2、充分利用天然的補(bǔ)給水條件，在考慮計(jì)劃灌用前提下，尋求合理的臨界水位，使今后各層水位在臨界水位上下幅度進(jìn)行波動(dòng)，而不致引起沉降的后果。

3、充分發(fā)揮回灌儲(chǔ)能的作用，在計(jì)劃灌用的前提下，使各開采含水層的水位盡量保持在最小幅度內(nèi)變動(dòng)，以使各土層產(chǎn)生盡量小的殘余變形值，以求地面沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。

4、在一定的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的條件下，充分考慮不同土層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其沉降規(guī)律的差異，而實(shí)在不同的灌、采計(jì)劃。

5、充分利用天然氣溫和制冷條件，提高回灌壓力，以增加注水率，縮短灌期，延長(zhǎng)井的壽命。

6、提高回灌水水質(zhì)，必要時(shí)，可將回灌水預(yù)先經(jīng)靜電水質(zhì)穩(wěn)定器或磁化器處理，以防止回灌水氧化產(chǎn)生沉淀物，堵塞濾網(wǎng)，這樣可提高注水率。

7、為了提高小時(shí)回灌量，可在低水頭下進(jìn)行回灌，采用平衡方法，這樣可大大減少自然水頭的流泄和自然沉降的趨勢(shì)，從而可提高單位回灌量，含水層儲(chǔ)冷（或熱）量和對(duì)控制地面沉降都起著很好的作用。

8、為采冷源所需，降低回灌水水溫是提高含水層儲(chǔ)冷量效率的重要因素。但是，地下水人工回灌時(shí)應(yīng)考慮多方面的因素，如為控制地面沉降，通過回灌使土層回彈，克服土層殘余變形量，而應(yīng)盡量增加回灌量，延長(zhǎng)灌期，為此，須使回灌水溫升高，這就要降低儲(chǔ)冷效能。目前降低回灌水的溫度的方法，通常采用冷卻塔或用制冷機(jī)采用夜間低峰用電時(shí)來將回灌水先冷卻降溫后進(jìn)行回灌，這樣可大大提高儲(chǔ)冷效能。

9、灌用井布局合理，避免井群干擾或污染地下水水質(zhì)其井距可根據(jù)影響半徑來確定，或根據(jù)回灌井所處的水文地質(zhì)情況，按不同巖性定奪之。

作者簡(jiǎn)介：

李萍女 安陽(yáng)市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室 助理工程師。

安宏男 安陽(yáng)市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室 工程師。

張麗莉 女 安陽(yáng)市計(jì)劃節(jié)約用水辦公室 館員。