第23章 生命之水的防治和利用(3)(2 / 2)

為什麼要人工補給地下水

(1)補充地下水量,增大含水層的儲存量,進行季節性和多年性調整

人工補給地下水是進行季節性和多年性的地下水資源調節,防止地下水含水層枯竭的行之有效的方法。與地表水庫蓄水相比,人工回灌對增加地下水淡水資源具有更大的優越性:地下含水層分布廣泛,厚度大,儲水的容量也相當大;儲存在地下水的淡水溫度恒定,蒸發損耗很小,具有天然自淨能力,取用方便,能防止汙染;地下儲水不占地表耕地,不需要地麵引水工程設施,投資小、經濟合理。

(2)抬高地下水位,增加孔隙水壓力,控製地麵沉降

人工回灌可以促進地下水位大幅度上升,增加土層回彈量。國內外許多研究結果說明,采取人工補給是防止地麵沉降的有效措施。

(3)防止或減少海水入侵含水層

在河口濱海地區大量抽取地下水,破壞淡水和鹹水的平衡,引起鹹水楔形上升,隨著淡水被大量抽出,鹹水向內陸入侵的範圍會逐漸擴大。近年來,因海水入侵嚴重影響地下水水質的一些地區,陸續采用人工回灌的方法來改變汙染狀況。如美國加利福尼亞洲沿海地區和紐約的長島等地,平行於海岸布設一條回灌井線,把淡水灌入承壓含水層裏,造成淡水壓力牆,起到阻擋海水繼續入侵含水層的作用,這種方法已取得良好效果。此外,采用人工補給也可控製鹹水的越流補給。

(4)改善地下水的水質

人工回灌方法,向地下輸入了淡水,與原來的鹹水或被汙染的地下水混合,並發生離子交換等物理、化學反應,可以使地下水逐漸淡化,水質得到明顯改善。

某些工廠在生產過程中要求特殊類型的水質,當市政供水係統或直接抽取的地下水不能直接滿足水質要求時,也可用回灌的方法改造原來地下水水質,把經專門處理過的水回灌到地下,按一定的比例關係定期抽水和灌水,這種方法比較簡單經濟。

(5)改變地下水溫度

工業用地下水的目的之一,是利用地下水作為冷、熱源。夏季用於產品的冷卻,調節和降低車間的溫度、濕度;冬季則用於車間取暖和鍋爐用水。許多工廠利用含水層中地下水流速緩慢和水溫變化幅度小的特點,用回灌方法改變地下水的溫度,提高地下水的冷熱源儲存效率。具體方法是冬季向地下水灌入溫度很低的冷水,到夏天時再開采用於降溫,夏季則向地下灌入溫度較高的水,到冬季再抽出用於生產或取暖。

(6)保持地熱水、天然氣和石油地層的壓力

在開采石油或水溶性天然氣時,由於地層中的油、氣、水被大量抽出,而使石油或天然氣壓力下降,產量降低。向含油層或含氣層中高壓回灌,以水擠油或氣,能保持和增加石油或天然氣的有效開采量,這種方法已在國外普遍應用。此外,在地熱區采用人工回灌,可以明顯增大地下熱水開采量,甚至實現地下熱水的人工自流。

地下水人工補給的方法及適用的水文地質條件

地下水的人工補給一般分為直接法和間接法兩種。

1.直接法

(1)地表入滲補給法

一般采用坑塘、渠道、凹地、古河道、礦坑等地表工程設施及淹沒或灌溉等手段,使地表水自然滲透流人含水層。一般地表土層應有較好的透水性,如:砂土、粉土、礫石、卵石等。包氣帶厚度以10~20m為宜,若地下不太深處有隔水層,則可挖掘淺井或渠道,揭露下覆含水層。該方法的工程設施比較簡單,基建費用不大,便於施工管理,但占地麵積大,效率較低。

(1)淹沒或灌溉人滲補給法

(2)水盆地人滲補給法

(3)溝渠人滲補給法

(4)河流入滲補給法

(2)井內灌注滲水補給

含水層上部若覆蓋有弱透水層時,地表水滲入補給強度受到限製。為了使補給水體直接進入潛水或深部承壓含水層,常采用管井、大口井、豎井和坑道灌水注入地下含水層。在城市內將再生的工業和生活用水儲存於地下,因受場地限製也多采用管井回灌。