随着工业生产的不断发展,抽用地下水的地区、层次和时间都相当集中,因此地下水位逐年下降,深井的出水量相应减少,甚至有的地方还出现地面下沉,因此从20世纪60年代开始有些地区开展了人工补给地下水的回灌工作。
由于地层含水层中地下水的流动非常缓慢,一般在1~2m/昼夜,因此我们可把含水层当作能储存冷、热水的容积巨大的水库。在冬季向地下灌入温度较低的冷水,到夏季从地下抽出用于降温,这叫冬灌夏用;夏季则向地下灌入温度较高的水,到冬季从地下抽出用于加热;这叫夏灌冬用。这样不仅可以解决地下水位下降的问题,而且可以改变地下水温,满足空气调节的需要。
(1)进行回灌必须具备下列条件。
①含水层有渗透能力。
②回灌的水质须符合生活饮用水标准,否则污染地下水源。
③有水位差,促使地下水能流动。
④深井必须在密封状态下回灌,否则空气进入地下砂层造成气相堵塞,影响回灌。
(2)深井冬灌,利用地下含水层储能应注意以下几点。
①为了提高储能效果,须降低冬季注入水温,为此冬季利用凉水塔制冷后回灌是必要的。
②灌水量应略大于抽水量,这样时间长了可进一步改善地下水温。
③如果同时安装有人工制冷设备,春季利用夜电(一般夜里电价便宜)启动制冷设备制冷回灌,在必要时也可采用。同时,冬春制冷机效率高,冷却水热量还可合理利用。
(3)深井回灌的方法有真空回灌和压力回灌两种。
①真空回灌:利用真空虹吸作用,使水迅速进入泵管,产生水头差,使回灌水能够克服阻力向含水层中渗透。它适用于静水位大于10m而渗透良好的含水层,但由于回灌量不大,目前很少采用。
②压力回灌:静水位小于10m时,由于水头差减小,即渗透压力减小,回灌量也就相应地减小。当水头差为零时,真空回灌就完全不能进行,在这种情况下,可在真空回灌的基础上再将深井管密封,然后增加回灌水压力进行回灌,这就叫压力回灌。如果利用自来水的管网压力进行回灌即叫正压回灌;如果利用水泵增加压力回灌即叫加压回灌。由于回灌水具有一定压力,所以适用于地下水静水位较高、透水性较差的含水层,但深井的滤网强度要好。(www.xing528.com)
图5-3所示为“冬灌夏用”和“夏灌冬用”交替使用的供水系统图。夏季,打开阀门8、6,关闭阀门7、9,开动冷深井泵1,将深井水送至喷水室3去冷却干燥空气,水吸收了空气的热量,温度升高后再经滤水器4过滤净化,由回灌泵5打至热深井2储存起来,以备冬季取用,此即所谓的“夏灌冬用”。冬季,关闭阀门8、6,打开阀门7、9,开动热深井泵2,抽取夏季灌入的“热水”,对空气进行加热、加湿处理后,水的温度降低,冷回水则用回灌泵5打入冷深井1,储存起来以备夏季取用,此即所谓的“冬灌夏用”。这样就可达到冬夏交替使用的目的。
图5-3 冬夏交替使用的回灌深井供水示意图
1—冷深井(泵) 2—热深井(泵) 3—二级喷水室 4—滤水器 5—回灌泵 6、7、8、9—阀门
为了防止冷水和热水在含水层里相互干扰,控制合理的井距是十分重要的。当含水层的岩性以中砂为主,且厚度大于20m时,灌水量亦大于用水量时,冬灌井与夏灌井的合理井距以不小于100m为宜。
(4)正压回灌和加压回灌管路:两种回灌管路由出水管路、进水管路、回流水管路和扬水管路四个系统组成。如图5-4所示为采用自来水管网压力的正压回灌装置。压力回灌则需把回灌水先引入水池,然后用离心水泵把水压入深井,如图5-5所示。
图5-4 深井水泵正压回灌管路装置图
1—进水管 2—出水管 3—扬水管 4—回流管 5—出水阀门 6—进水阀门 7—回扬阀 8—回流阀
9—单向阀 10—放气阀 11—出水水表 12—进水水表 13—真空压力表 14—温度表 15—井管座
图5-5 加压回灌管路装置平面示意图
1—进水管 2—出水管 3—进水阀 4—出水阀 5—回流阀
6—进水水表 7—出水水表 8—井管 9—放气阀
压力回灌的进水方式除了从泵管内进水外,还可以从泵管外进水和从泵管内、外同时进水,所以,在进水管路中增加回流管路装置。回流管路一端用三通与进水管路连接,另一端与井管连接,中间用阀门控制。试验证明,泵管内外同时进水,过水面积最大,水流阻力最小,所以回灌量最大。
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