管井,是地下水取水构筑物中应用最广泛的一种,因其井壁和含水层中进水部分均为管状结构而得名。通常用凿井机械开凿,故又俗称机井。按其过滤器是否贯穿整个含水层,可分为完整井(贯穿整个含水层)和非完整井(穿过含水层的一部分)。
管井主要由井室、井壁管、过滤器及沉砂管构成。当有几个含水层且各层水头相差不大时,可用多过滤器管井。在抽取稳定的基岩中的岩溶水、裂隙水时,管井也可不装井壁管和过滤器。
井室位于最上部,用以保护井口、安装设备、进行维护管理;井管则是为了保护井壁不受冲刷、防止不稳定岩层的塌落、隔绝水质不良的含水层而设;过滤器两端与井管连接,置于含水层位置,是井管的进水部分,同时也可防止含水层中细小颗粒大量涌入井内,起保护作用;人工填砾可扩大进水面积和促进天然滤层的形成;沉砂管位于井管的最下端,用以沉积涌入井内的砂粒,长度一般为2~3 m,如果含水层中多粉细砂时,可适当加长;人工封闭物是为了防止地表污水、污物及水质不良地下水污染含水层而设置的隔离层,一般采用优质黏土,如果要求较高时,也可选用水泥封闭。
大口井因其井径大而得名,它是开采浅层地下水的一种主要取水构筑物,成为我国除管井之外的另一种应用比较广泛的地下水取水构筑物。小型大口井构造简单、施工简便易行、取材方便,故在农村及小城镇供水中广泛采用,在城市与工业的取水工程中则多用大型大口井。对于埋藏不深、地下水位较高的含水层,大口井与管井的单位出水能力的投资往往不差上下,这时取水构筑物类型的选择就不能单凭水文地质条件及开采条件,而应综合考虑其他因素。
大口井的优点是大口井不存在腐蚀问题,进水条件较好,使用年限较长,对抽水设备形式限制不大,若有一定的场地且具备较好的施工技术条件,可考虑采用大口井。我国大口井的直径一般为4~8 m,井深一般在12 m以内,很少超过20 m。大口井大多采用不完整井形式,虽然施工条件较困难,但可以从井筒和井底同时进水,以扩大进水面积,而且当井筒进水孔被堵塞后,仍可保证一定的进水量。但是,大口井对地下水位变动适应能力很差,在不能保证施工质量的情况下会拖延工期、增加投资,亦易产生涌砂(管涌或流砂现象)、堵塞问题。在含铁量较高的含水层中,这类问题更加严重。
复合井由非完整大口井和井底下设管井过滤器组成。实际上,它是一个大口井和管井组合的分层或分段取水系统。它适用于地下水水位较高、厚度较大的含水层,能充分利用含水层的厚度,增加井的出水量。实验证明,当含水层厚度大于大口井半径的3~6倍,或含水层透水性较差时,采用复合井出水量增加显著。
辐射井是由集水井(垂直系统)及水平的或倾斜的进水管(水平系统)联合构成的一种井型,属于联合系统的范畴。因水平进水管是沿集水井半径方向铺设的辐射状渗入管,故称这种井为辐射井。由于扩大了进水面积,其单井出水量为各类地下水取水构筑物之首。高产的辐射井日产水量可达10万m3以上。因此,也可作为旧井改造和增大出水量的措施。
适用于厚度较薄、埋深较大、砂粒较粗而不含漂卵石的含水层。从集水井壁上沿径向设置辐射井管借以取集地下水的构筑物(图1)。辐射井是一种适应性较强的取水构筑物,一般不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层,以及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深较大的含水层,均可用辐射井开采。此外,辐射井还具有管理集中、占地省、便于卫生防护等优点。辐射井的缺点是:施工难度较高,施工质量和施工技术水平直接影响出水量的大小 。