水资源利用与保护复习2

水资源利用与保护复习资料整理取水工程1.管井：由井壁和含水层中进水部分均为管状结构而得名（一般只用钻井开凿井口，用井管保护井壁的垂直地面的直井）；管井分类：完整井和非完整井（按过滤器是否贯穿整个含水层）；管井使用条件：a.含水层埋藏比较深，大约15m;b.含水层厚度比较大（5m以上）；c.多个含水层。2.过滤器的作用：a.支撑保护井壁；b.集水；c.允许细颗粒进入井内。过滤器分类及适用条件：a.钢筋骨架过滤器，一般仅用于不稳定的裂隙岩、砂岩或砾岩含水层；b.圆孔、条孔过滤器，可用于砾石、卵石、砂岩、砾岩和裂隙含水层，而较多地用作其他过滤器的支撑骨架；c.缠丝过滤器，适用于粗砂、砾石和卵石含水层；d.包网过滤器，适用于粗砂、砾石和卵石等含水层。过滤器基本要求：应有足够的强度和抗蚀性；具有良好的透水性且能保持人工填砾和含水层的渗透稳定性。3.管井施工过程：钻凿井孔、井管安装、填砾石、管外封闭、洗井等。4.洗井目的：消除井孔及周围含水层中的泥浆和井壁上的泥浆壁，同时还要冲洗出含水层中部分细小颗粒，使井周围含水层形成天然反滤层。洗井方法：活塞洗井、压缩空气洗井、联合洗井等。洗井标准：当洗井达到破坏泥浆壁、出水变清、井水含砂在1/50000-1/20000以下时（1/50000适用于粗砂地层，1/20000以下适用于中、细砂地层），就可以结束洗井工作。5.管井验收时，施工单位应提交的资料：a.管井施工说明书；b.管井使用说明书；c.钻进中的岩样。6.管井出水量减少的原因：管井原因：a.过滤器进水孔尺寸选择不当、缠丝或滤网腐蚀破裂、井管接头不严或错位、井壁断裂等原因，使沙粒、砾石大量涌入井内，造成堵塞；b.过滤器表面及周围填砾、含水层被细小泥砂堵塞；c.过滤器及周围填砾、含水层被腐蚀胶结物和地下水中析出的盐类沉淀物填塞；d.因细菌繁殖造成阻塞。水源原因：a.地下水位区域性下降，使管井出水量减少；b.含水层中地下水的流失。恢复或增加管井出水量措施：管井原因：a.应更换过滤器、或修补封闭漏沙部位；b.用安装在钻杆上的钢丝刷，在过滤器内山下拉动，清除过滤器表面上的泥砂,活塞洗井，压缩空气洗井；c.氯化法、酸洗法。水源原因：a.真空井法；b.爆破法；c.酸处理法7.管井水力计算（经验公式法）：经验公式转化后的公式直线型Q=qS抛物线型S=aQ+bQ^2S0=a+bQS0=S/Q幂函数型Q=nS^m/2lgQ=lgn+1/mlgS半对数型Q=a+blgSQ=a+blgS详见P151—154计算方法：图解法、解析法、最小二乘法8.管井的设计步骤：a.设计资料的搜集和现场勘查；b.根据含水层埋藏条件、厚度、岩性、水利状况及材料设备、施工条件、初步确定管井的形式和构造；c.按照有关理论公式或经验公式确定单井的出水量和对应的水位降落值，并在此基础上结合技术要求、材料设备和施工条件，确定取水设备型式和容量；d.根据上述计算结果进行管井构造设计，包括井室、井壁管、过滤器、沉淀管、填砾等的构造尺寸、性质、规格；e.管井应有备井，其数量按生产井数10%-20%不使用时，仍能满足设计水量为准，但至少有一口备用井；f.抽水设备的选择与水源防护。9.井群系统的分类及适用条件：a.自流井井群，当承压含水层的静水位高出地表时，可以用管道将水直接汇集至清水池、加压泵站或直接送入给水管网;b.虹吸管井群，水资源较为丰富，水位降深较小，虹吸管长度小于600m;c.卧式泵取水的井群，地下水位较高，井的最低动水位距地面不深时（6-8m）;d.深井泵取水的井群，井的动水位低于地面10—12m时，一般不能用虹吸管或卧式泵取水；e.空压机取水的井群，水位埋深大，降深大，井径小。10.井群的互阻影响的计算：P161—16611.大口井：垂直建造，井径较大的井。大口井的构造：井口、井筒及进水部分（井壁进水孔或透水井壁和井底反虑层）组成。反滤层作用及铺法：设置反滤层后渗透水流出时就带不走堤坝体或地基中的土壤，从而可防止管涌和流土的发生。除大颗粒岩层及裂隙含水层外，一般含水层中都应铺设反滤层。反滤层一般为3—4层，成锅底状，滤料自下而上逐渐变粗，每层厚度为200—300mm。含水层为细、粉砂石，层数和厚度应适当增加。由于刀刃处渗透压力较大，易涌砂，靠刃脚处滤层厚度应加厚20%-30%。12.渗渠：即水平铺设在含水层的集水管（渠）。渗渠位置的选择：a.渗渠应选择在河床冲击层较厚，颗粒较粗的河段，并应避开不透水的夹层；b.渗渠应选择在河流水利条件良好地河段，避免设在有雍水的河段和弯曲河的凸岸，以防泥砂沉积，影响河床的渗透能力，但也要避开冲刷强烈的河岸，否则可能增加护岸工程费用；c.渗渠应设在河床稳定的河岸。渗渠的布置方式：a.平行于河流布置；b.垂直于河流布置；c.平行和垂直组合布置。渗渠的构造：水平集水管、集水井、检查井、泵站等。13.渗渠出水量衰减及其防止措施：渗渠本身原因：渗渠反滤层和周围含水层受地表水中泥砂杂质淤塞的效果。措施：a.选择合适河段，合理布置渗渠；b.控制取水量，降低水流渗透速度；c.保证反滤层的施工质量等。水源原因：渗渠所在地段河流水文和水文地质状况发生变化。措施：在设计时全面掌握有关水文和水文地质资料，对开发地区水资源状况有正确的评价，对河床变迁趋势有足够估计。14.地表水取水构筑物构造形式：固定式：岸边式、河床式、斗槽式；活动式：浮船式、缆车式15.底沙：在水流的作用下，沿河底滚动、滑动或跳跃前进的泥沙，称推移质即底沙。悬沙：悬浮于水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质即悬沙。含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，称为含沙量，以kg/m^3表示。16.河床演变:任何一条江河，其河床形态都在不断地发生变化，只是有的河段变形显著，有的河段变形缓慢，或者暂时趋于相对稳定状态。这种河床形态的变化，称为河床演变。（水流输沙的不平衡是河床演变的根本原因）河床变形可分为单向变形和往复变形，亦可分为纵向变形和横向变形。纵向变形是河床沿纵深方向的变化，表现为河床纵剖面和横剖面上的冲淤变化。是由于水流纵向输沙不平衡所引起的。横向变形是河床在与流向垂直的两侧方向上的变化，表现为河岸的冲刷或淤积，使河床平面位置发生摆动。是由横向输沙不平衡引起的。造成横向输沙不平衡的主要是由于环流，其中最常见的是弯曲河段的横向环流。此外，水流桡过河道中的各种浅滩或障碍物，也能形成环流。河湾产生的环流与河湾水流条件有关。当水流进入弯道后，即作旋转运动，顾水流质点除受重力G作用外，同时还有离心力F作用。G与F两力的合力R与水面垂直，故水面发生倾斜，产生横比降（F/G）。P189—190由于水面存在横比降，作用于单宽水体两侧的水压经平衡后，尚有附加压力P=pgi（其中p为水的密度）。附加压力作用方向与离心力相反，在垂线上分布是均匀的。离心力和附加压力同时作用于水体。由于合成的横向力的作用，表层水流流向凹岸，底层水流流向凸岸，在河湾横断面内形成环流。因为水面含沙量少，河底含沙量多，流向凹岸的表层水流挟带的沙量小于流向凸岸的底层水流挟带的沙量，因此产生横向输沙不平衡。其结果是凹岸冲刷，形成深槽；凸岸淤积，形成浅滩。在横向环流与纵向主流作用下，河湾水流实际上成螺旋形前进。17.选择江河水取水构筑物位置时，应考虑以下基本要求：a.设在水质较好地点；b.具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深；c.具有良好的地质、地形及施工条件；d.靠近主要用水地区；e.应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物；f.避免冰凌的影响；g.应与河流的综合利用相适应。18.岸边取水构筑物组成：进水间和泵房。19.按进水管形式的不同，河床式取水构筑物类型：a.自流管取水；b.虹吸管取水；c.水泵直接吸水；d.桥墩式取水。20.取水头部形式：喇叭管、蘑菇形、鱼形罩、箱式、桥墩式、斜板式。21.斗槽式取水构筑物类型及适用条件：a.顺流式斗槽，适用于泥沙甚多，而冰凌不严重的河流；b.逆流式斗槽，适用于冰凌严重，而泥沙较少的河流；c.双流式斗槽，适用于河流含沙量甚大而冰凌又严重时采用。22.浮船式取水构筑物特点：优点：投资少、建设快、易于施工（无复杂的水下工程）、有较大的适应性和灵活性、能经常取得含沙量少的表层水等。缺点：河流水位涨落时，需要移动船位，阶梯式连接时尚须拆换接头以致短时停止供水，操作管理麻烦；浮船还要受到水流、风浪、航运等影响，安全可靠性较差。23.缆车式取水构筑物特点：与浮船取水构筑物基本相同。缆车移动比浮船方便，缆车受风浪影响小，比浮船稳定。但缆车取水的水下工程量和基建投资比浮船取水大，宜在水位变幅较大，涨落速度不大（不超过2km/h）,无冰凌和漂浮物较少的河流上采用。24.山区河流的特点：a.流量和水位变化幅度大，水位猛涨猛落，但供水持续时间不长；b.水质变化剧烈；c.河床常为砂、卵石或岩石组成；d.北方某些山区河流潜冰（水内冰）期较长；25.山区取水方式的特点：a.由于山区河流枯水期流量很小，因此取水量所占比例往往很大，有时达70%-90%以上；b.由于平枯水期水层较薄，因此取水深度往往不足，需要修筑堤坝抬高水位，或者采用底部进水等方式解决；c.由于洪水期推移质多，粒径大，因此修建取水构筑物时，要考虑能将推移质顺利排除，不致造成淤塞或冲击。水资源利用与保护1.联合国教科文组织和世界气象组织给水资源的定义：可以利用或可能被利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而被利用。（狭义上的水资源是指人类在一定的经济技术条件下能够直接使用的淡水；广义上的水资源是指在一定的经济技术下能够直接或间接使用的各种水和水中物质，在社会生活和生产中具有使用价值和经济价值的水都可称为水资源。）2.水资源的特性：a.资源的循环性；b.储量的有限性；c.时空分布的不均性；d.利用的多样性；e.利、害的两重性；f.用途的广泛性和不可替代性。3.水资源的承载能力：在一个地区或流域的范围内，在具体的发展阶段和发展模式条件下，水资源对该地区经济发展和维护良好生态环境的最大支撑能力。特点：动态性、多目标性、局限性、条件限制性。4.更替周期：是指在补给停止的条件下，各类水从水体中排干所需要的时间。（T=Q（t）/q(t)）Q(t)-某一时刻水体中存储的水量；q(t)-单位时间内水体中参与循环的水量。在开发利用水资源过程中，应该充分考虑不同水体的更替周期和活跃程度，合理开发，以防止由于更替周期长或补给不及时，造成水资源的枯竭。5.数量平衡：地球上任意地域在一定时间内，进入的水量与输出水量之差等于该区域内的蓄水量的变化，这一关系称为水量平衡。6.研究水量平衡的重要性：a.通过水量研究，可以综合反映一个地区的干湿程度；b.可了解各地区的水资源总量，为水资源开发利用提供依据；c.水量平衡分析是揭示自然界水文过程基本规律的主要方法，亦能校核水文计算成果；d.可以定量地揭示水循环过程对人类社会影响，以及人类活动对水循环过程的消极影响和积极控制结果。7．全球水资源面临问题：a.水量短缺严重，供需矛盾尖锐；b.水源污染严重，“水质型缺水”突出；c.水资源开发利用带来一系列环境问题。8.全球水资源开发利用趋势主要表现是：a.农业用水量及农业用水中不可复原的水量最高；b.工业用水由于不可恢复的水量最低，并更加重视提高工业用水技术，降低用水定额，加大节水力度，大幅度提高用水重复利用率；c.水资源的开发将更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。9．中国水资源量：指多年平均河川年径流量，还包括浅层地下水中可以取用，又不和河川径流量重复的那一部分。10.我国水资源空间分布特征：a.降水、河流分布的不均匀性；b.地下水资源分布的不均匀性；c.地区分布不均，水土之间矛盾突出。11.我国水资源时间分布特征：a.我国大部分地区受季风影响明显，降水年内分配不均匀，年际变化大；b.我国最大年降水量与最小年降水量之间相差悬殊；c.降水量年内分配也很不均匀。12.中国水资源面临主要问题：a.水资源开发过度，生态破坏严重；b.城市供水集中，供需矛盾尖锐；c.地下水过量开采，环境地质问题突出；