第四节 地下水取水构筑物的合理布置
取水建筑物的合理布局，是指在水源地的允许开采量和取水范围确定之后，以技术、经济合理的取水建筑物布置方案，最有效和最少产生有害作用地开采地下水。取水建筑物合理布局，主要包括取水井平面或剖面上的布置（排列）形式和井间距离与井数等方面的问题，但取水构筑物形式的合理选取也是十分重要的。
一、地下水取水构筑物的种类及适用条件
地下水取水构筑物主要有管井、大口井、渗渠等常见的单一取水建筑物，还有一些适用于某种特定水文地质条件的联合取水工程，如开采深埋岩溶含水层的竖井-钻孔联合工程；开采复杂脉状含水层（带）的竖井-水平或倾斜钻孔联合工程、竖井-水平坑道工程；开采岩溶暗河水的拦地下河堵坝引水工程等。目前我国城市供水常用的取水建筑物类型及适用条件见表3-6。
表3-6 地下水取水构筑物及其适用条件
取水建筑物类型的选择，主要决定于含水层（带）的空间分布特点以及含水层（带）的埋藏深度，厚度和富水性能，同时也与设计需水量大小，施工条件与方法，选用的抽水设备类型等因素有关。正确选择取水建筑物类型，是实现地下水合理开发利用的重要内容，它不仅关系到能否以最少投资取得最大出水量的问题，同时，也关系到水源地建成后能否长期正常运转和低成本取水的问题。在埋藏条件复杂的基岩裂隙-岩溶水地区，正确地选择井型常常是能否成井的关键。
二、取水井的平面布置
水井的平面布置主要决定于地下水分布、水文地质条件、设计开采量，以及技术经济条件等。一般有以下几种具体情况。
（1）径流条件良好的地区，为充分拦截地下径流，水井应布置成垂直地下水流向的井排形式。视断面地下径流量的多少，可布置一个至数个井排。例如，在我国许多山前冲洪积扇中、上部的水源地，主要靠上游地下径流补给的河谷水源地，一些巨大阻水界面所形成的裂隙-岩溶水源地等，多采用此种水井布置形式。如果预计地表水体将构成水源地的主要补给源时，则开采井排应平行于这些水体的延长方向布置；当含水层四周为环形透水边界包围时，开采井也可以布置呈环形、三角形、矩形等集中孔组形式。
（2）在地下径流滞缓的平原区，当开采量以含水层的储存量（或垂向渗入补给量）为主时，则开采井群一般应布置成网格状、梅花形或圆形的平面布局形式。在以大气降水或季节性河流补给为主、纵向坡度很缓的河谷潜水区，其开采井则应沿着河谷方向布置，视河谷宽度，布置一到数个纵向井排。
（3）在岩层导、储水性能分布极不均匀的基岩裂隙水分布区，水井的平面布局主要受富水带分布位置的控制，应该把水井布置在补给条件最好的强含水裂隙带上，往往形成不规则的布置形式。
（4）在满足地下水分布、水文地质条件等前提条件下，开采井应该尽量集中以便于配电、集中管理，还可减少水井联络管的长度。
三、取水井的垂向布局
取水井的垂向布局分为井孔完全揭露含水层的完整井和井孔深度小于含水层厚度的非完整井两种基本形式。对于厚度不大的（一般小于30m）孔隙含水层和多数的基岩含水层（主要含水裂隙段的厚度也不大），一般均采用完整井形式取水，因此不存在水井在垂向上的多种布局问题。而对于厚度较大的（大于30m）含水层或多层含水组，可根据技术、经济上的合理性分析确定采用完整井取水，还是采用非完整井井组分段取水。一般应从以下几方面考虑。
（1）在含水层厚度较大、补给条件一般、投资充足的情况下，可采用完整井。
（2）在含水层厚度较大、补给条件良好的地区，可采用非完整井形式取水，只要取用过滤器的合理长度，对出水量无大的影响。过滤器的合理长度与水井的水位降深和出水量明显有关，同时还与含水层厚度、渗透性、过滤器直径等因素有关。过滤器的合理长度可以通过分段堵塞抽水试验直接确定，也可根据抽水试验建立的经验公式计算确定。根据各地分段取水的实际经验，当含水层的厚度较大时，过滤器的合理长度可取20～30m。
（3）为了充分吸取大厚度含水层整个厚度上的水资源，可以在含水层不同深度上采取分段（或分层）取水的方式。一般是采用井组形式，每个井组的井数决定于分段（或分层）取水数目。一般多由2～3口水井组成，井组内的3个孔可布置成三角形或直线形。分段取水时在水平方向的井间距离可采用3～5m，当含水层颗粒较细，或水井封填质量不好时，为防止出现深、浅水井间的水流串通，可把井距增大到5～10m。
（4）分段取水设计时，正确决定相邻取水段之间的垂向间距（即相邻两个非完整井过滤器顶部与底部的高差，见图3-2）十分重要，其取值原则是：既要减少垂向上的干扰强度，又能充分汲取整个含水层厚度上的地下水资源。表3-7列出了在不同水文地质条件下分段取水时，垂向间距（a）的经验数据。如果要确定a的准确值，则应通过井组分段（层）取水干扰抽水试验确定。许多分段取水的实际材料表明，上、下滤水管的垂向间距在5～10m的情况下，其垂向水量干扰系数一般都小于25％，完全可以满足供水管井设计的要求。
图3-2 垂向分段取水井组布置示意
表3-7 分段取水井组设计参数
