阅读说明：本技术 一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统 (Artificial replenishment system for diving aquifer based on underground infiltration channel gravity flow water diversion ) 是由 冶雪艳 赵婧彤 杜新强 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统,包括地面、河道、地下渗渠和地下渗透槽,所述地面的一侧开设有河道,所述河道一侧开设有地下渗渠,所述地面另一侧内部固定设置有地下渗透槽,所述地下渗渠远离河道的一端与地下渗透槽连接。本发明该回灌系统通过地下渗渠,引地表水源入渗补给潜水含水层,进而补给弱透水层和承压含水层,相较于将补给水直接回灌进承压含水层,这一过程回灌水水质得到了提高,避免地下水遭受污染；而且该回灌系统结构简单,实用性强,工程造价低,还能减少地表面积的使用。(The invention discloses a diving aquifer manual supply system based on underground infiltration channel self-flowing water diversion, which comprises a ground, a river channel, an underground infiltration channel and an underground infiltration groove, wherein the river channel is arranged on one side of the ground, the underground infiltration channel is arranged on one side of the river channel, the underground infiltration groove is fixedly arranged in the other side of the ground, and one end of the underground infiltration channel, which is far away from the river channel, is connected with the underground infiltration groove. According to the recharge system, surface water is introduced into the submerged aquifer through the underground infiltration channel to be infiltrated and replenished to the weakly permeable aquifer and the confined aquifer, compared with the mode that the replenishing water is directly recharged into the confined aquifer, the recharge water quality is improved in the process, and the pollution to underground water is avoided; and this recharge system simple structure, the practicality is strong, and engineering cost is low, can also reduce the use of ground surface area.)

一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统

技术领域

本发明涉及一种潜水含水层人工补给系统，特别是涉及一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统，属于水文地质、地下水科学与工程技术领域。

背景技术

近年来，由于人口增长、生活水平提高，使得社会对水的需求量日益增加。而地表水体却长期受到严重污染，迫使我国超量开采地下水资源，引起了含水层的疏干，导致诸如地面沉降、海水入侵、湿地面积减少、土地荒漠化等一系列环境问题的发生。地下水人工回灌技术可以有效地解决上述问题。目前，国内外进行地下水回灌主要采用地表入渗回灌和深井回灌两种方法。

地表入渗回灌主要是利用天然的洼地、河床、河道、较平整的草地、耕地漫灌，以及人工的水库、坑塘、沟渠、暗管、渗透槽或开挖水池等地面集水工程设施，常年或定期引、蓄地表水，借助地表水和地下水之间的天然水头差，使之自然渗漏补给含水层，以增加含水层中地下水储量，包括渗透池补给、沟渠补给、淹没或灌溉补给、河道渗水补给等。地面入渗法是目前世界上应用较为广泛的方法，适用于地形平缓，坡度不大，地表有较好透水性土层的地区，且目标含水层应具有较大孔隙和孔隙度，该方法具有工程简单、投资少、收益大、易于管理，还可以美化环境等优点，但也存在占地面积大、入渗效率低、易产生土地盐渍化和沼泽化等问题；

深井回灌是将回灌水源通过钻孔、大口径井或坑道等直接注入含水层中的一种方法，该方法的优点是不受地形条件、地面弱透水土层分布和地下水位埋深条件的限制，不受气候变化等因素影响，且占地面积少，可以向指定的含水层集中回灌，水量浪费少，而其最突出的问题是回灌水水质要求较高，成本和管理费用过高，且易发生堵塞问题并导致管井回灌速率下降甚至管井报废。

发明内容

本发明提供，旨在解决上述存在的天然河道的渗透能力差，成本和管理费用过高，且易发生堵塞，天然河道渗透能力差，不能增强地下水的调蓄作用进而增加地下水资源可利用量的问题并导致管井回灌速率下降甚至管井报废的问题。

本发明是这样实现的，一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统，包括地面、河道、地下渗渠和地下渗透槽，所述地面的一侧开设有河道，所述河道一侧开设有地下渗渠，所述地面另一侧内部固定设置有地下渗透槽，所述地下渗渠远离河道的一端与地下渗透槽连接。

所述地下渗渠靠近地下渗透槽的一侧以5°-10°的倾斜角度布设在地表以下的包气带内，所述地下渗渠用于将河道超过生态基流量以河道水位作为控制指标的部分水体引入地下渗透槽内；

所述地下渗渠靠近河道的一侧固定设置有过滤装置，所述过滤装置包括格栅和过滤层；

所述过滤层位于地下渗渠靠近河道的初始端，所述过滤层的厚度设置为10cm，所述过滤层内部材料主要由中砂和粗砂构成；

所述河道高于河道生态基流所对应水位以上的位置处设置有梯形凹槽，所述凹槽采用水泥材质。所述过滤层设置在凹槽内部；

所述地下渗透槽上部铺设有土工布，所述地下渗透槽内部均匀填充有粗砂。

所述地下渗渠内部填充有高渗透性的砂砾石。

所述地下渗透槽为长方体地下渗透渠，其内部装填有高渗透性天然介质，所述地下渗透槽上覆盖土工布，所述土工布上部为回填土料。

所述地下渗透槽为圆柱体地下渗透渠，所述圆柱体地下渗透渠内设置有PVC管，在所述PVC管中设置有高渗透性天然介质。

所述地下渗渠入口采用人工建材构筑，位于所述凹槽处的栅格和位于所述地下渗渠入口端的过滤层可人工拆装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该回灌系统在某种程度上可以实现自动化控制。河道生态基流水位以上的位置处设置有一梯形凹槽，当河道水位达到凹槽入水口高度时，河道内水流会自发地流进凹槽并逐渐流入与之相连的地下渗渠，最终通过地下渗透槽补给潜水含水层；而当河道内水位降低至凹槽入水口位置以下，河水便会自动停止补给。

2、将地下渗渠顺补给水流出方向倾斜5°-10°设置。一方面，可以保证即使在河道水位较低的情况下，进入地下渗渠内的少量水源也能顺利地流进地下渗透槽；另一方面，在重力分力的作用下，加快了回灌水的流速，在一定程度上可以降低地下渗透槽内堵塞发生的风险。

3、河道与地下渗渠通过凹槽相连通，补给水源经过凹槽口处格栅的过滤以及在凹槽内自然沉淀后进入地下渗渠，水源水质得到了充分的净化，降低了堵塞的风险。

4、该回灌系统通过地下渗渠设计进行水源的调度，减少了地表面积的占用；而且有效地较少了无效水资源蒸发损失量；并有利于污染的管控。

5、该回灌系统有效地降低了堵塞的风险。一，在凹槽的始端设有格栅，地下渗渠的始端设有过滤层，二者可有效地提高回灌水的水质，且格栅和过滤层可定期进行拆卸更换以维持其工作效率；二，将地下渗渠顺补给水流出方向倾斜设置，加快了回灌水的流速，在一定程度上可以降低渗透槽内堵塞发生的风险；三，在地下渗渠上覆盖土工布，可以有效地防止水流的冲刷作用会携带悬浮颗粒进入地下渗渠内，使得入渗介质空隙减小，造成回灌速率的降低。

6、该回灌系统通过地下渗渠，引地表水源入渗补给潜水含水层，进而补给弱透水层和承压含水层，相较于将补给水直接回灌进承压含水层，这一过程回灌水水质得到了提高，避免地下水遭受污染；而且该回灌系统结构简单，实用性强，工程造价低，还能减少地表面积的使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中A处的放大示意图；

图3为本发明地下渗渠中过滤层的平面布置示意图。

图中：1、地面；2、河道；3、地下渗渠；4、地下渗透槽；5、过滤装置；6、格栅；7、过滤层；8、中砂；9、粗砂；10、凹槽；11、土工布。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

请参阅图1-3，一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统，包括地面1、河道2、地下渗渠3和地下渗透槽4，地面1的一侧开设有河道2，河道2一侧开设有地下渗渠3，地面1另一侧内部固定设置有地下渗透槽4，地下渗渠3远离河道2的一端与地下渗透槽4连接。

地下渗渠3靠近地下渗透槽4的一侧以5°-10°的倾斜角度布设在地表以下的包气带内，地下渗渠3用于将河道2超过生态基流量以河道2水位作为控制指标的部分水体引入距河一定距离的地下渗透槽4内。

需要说明的是，所述包气带为地面以下潜水面以上的地带；所述生态基流指下游生态所依赖的上游河流水文基本流量。

通过设置地下渗透槽4用于承接由地下渗渠3从河道2引来的河水，通过自然入渗补给潜水含水层。

地下渗渠3靠近河道2的一侧固定设置有过滤装置5，过滤装置5包括格栅6和过滤层7。用于拦截河道2内树枝等大的悬浮物。

过滤层7位于地下渗渠3靠近河道2的初始端，过滤层7的厚度设置为8-10cm，过滤层7内部材料主要由中砂8和粗砂9构成。

河道2高于河道生态基流所对应水位以上的位置处设置有梯形凹槽10，凹槽10采用水泥材质，过滤装置5设置在凹槽10内部。

地下渗透槽4上部铺设有土工布11，地下渗透槽4内部均匀填充有粗砂9。土工布铺设在渗透槽上，防止因水流冲刷作用携带土体颗粒堵塞地下渗透槽内的介质，造成回灌速率的降低。

地下渗渠3内除过滤层外的其余部位均填充有高渗透性的砂砾石。

方案一地下渗渠3为长方体地下渗透渠，长方体地下渗透渠一般当目标入渗点的包气带厚度较小时采用，地下渗渠3可通过地表人工开挖的方式进行施工，地下渗渠3开挖后回填砂砾石等高渗透性天然介质至适当高度(不超过洪水期最高河水位)，然后其上覆盖土工布11后回填开挖出的土料即可。

方案二地下渗渠3为圆柱体地下渗透渠，圆柱体地下渗透渠一般当目标入渗点上覆盖较厚包气带土层时采用，如果通过地表的人工开挖方式可能导致工作量大、成本高等问题，地下渗渠3宜采用钻机通过斜向钻进开孔至补给区域的方式进行施工，然后在钻孔中放入PVC管，在PVC管中回填砂砾石等高渗透性天然介质。

需要说明的是，所述天然介质包括砂砾石。

地下渗渠3入口采用人工建材构筑，位于凹槽10处的栅格和位于地下渗渠3入口端的过滤层7可人工拆卸和安装。

请参阅图1-3，一种基于地下渗渠自流引水的潜水含水层人工补给系统，其工作原理是：本发明提供的一种基于地下渗渠3自流引水的潜水含水层人工补给系统，河水储存在河道2中，通过地下渗渠3将地表水源引入地下渗透槽4补给潜水含水层。在凹槽10始端经过格栅6进行筛滤处理，格栅6是截留回灌水源中的树枝、大颗粒悬浮物等；与凹槽10相连的地下渗渠3始端设有10cm过滤层7，过滤层7是对回灌水源进行进一步过滤，内部材料主要由中砂8和粗砂9构成，可以去除水中的悬浮物、大分子有机物、胶状物等。净化好的水源通过地下渗渠3进入地下渗透槽4补给潜水含水层，地下渗透槽4上面铺设有土工布11，内部全部填充为粗砂9，粗砂9可以有效地提高回灌水源的补给速率，而铺设土工布11是为了防止水流冲刷作用携带土体进入地下渗透槽4堵塞介质孔隙，进而影响回灌水的入渗速率。

采用地下渗渠3自流引水的潜水含水层人工补给系统进行地下水人工回灌时，堵塞问题也无法避免，但较其他方法易于控制和管理。该回灌系统堵塞问题集中发生在前期水质处理装置，当凹槽10始端格栅6或者地下渗渠3内过滤层7发生堵塞时，可通过更换装置恢复其工作效率，操作简单，工程成本和管理费用较低。

请参阅图1-3，一种基于地下渗渠3自流引水的潜水含水层人工补给系统，本发明的有益效果：

1、该回灌系统在某种程度上可以实现自动化控制。河道2生态基流水位以上的位置处设置有一梯形凹槽10，当河道2水位达到凹槽10入水口高度时，河道2内水流会自发地流进凹槽10并逐渐流入与之相连的地下渗渠3，最终通过地下渗透槽4补给潜水含水层；而当河道2内水位降低至凹槽10入水口位置以下，河水便会自动停止补给。

2、将地下渗渠3顺补给水流出方向倾斜5°-10°设置。一方面，可以保证即使在河道2水位较低的情况下，进入地下渗渠3内的少量水源也能顺利地流进地下渗透槽4；另一方面，在重力分力的作用下，加快了回灌水的流速，在一定程度上可以降低地下渗透槽4内堵塞发生的风险。

3、河道2与地下渗渠3通过凹槽10相连通，补给水源经过凹槽10口处格栅6的过滤以及在凹槽10内自然沉淀后进入地下渗渠3，水源水质得到了充分的净化，降低了堵塞的风险。

4、该回灌系统通过地下渗渠3设计进行水源的调度，减少了地表面积的占用；而且有效地较少了无效水资源蒸发损失量；并有利于污染的管控。

5、该回灌系统有效地降低了堵塞的风险。一，在凹槽10的始端设有格栅6，地下渗渠3的始端设有过滤层7，二者可有效地提高回灌水的水质，且格栅6和过滤层7可定期进行拆卸更换以维持其工作效率；二，将地下渗渠3顺补给水流出方向倾斜设置，加快了回灌水的流速，在一定程度上可以降低渗透槽内堵塞发生的风险；三，在地下渗渠3上覆盖土工布11，可以有效地防止水流的冲刷作用会携带悬浮颗粒进入地下渗渠3内，使得入渗介质空隙减小，造成回灌速率的降低。

6、该回灌系统通过地下渗渠3，引地表水源入渗补给潜水含水层，进而补给弱透水层和承压含水层，相较于将补给水直接回灌进承压含水层，这一过程回灌水水质得到了提高，避免地下水遭受污染；而且该回灌系统结构简单，实用性强，工程造价低，还能减少地表面积的使用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。