一种辐射井与管井同井组合结构及抽灌方法与流程

本发明属于地下水回灌和抽水，具体涉及一种辐射井与管井同井组合结构及抽灌方法。

背景技术：

1、众所周知，地下水发挥着重要的资源功能、地质功能及生态环境功能，而超采地下水会导致地面沉降、地裂缝、海水入侵及湿地退化等生态环境地质问题。因此需对地下水进行回灌，以增加地下水资源，控制和提高地下水水位，防止由于地下水水位大幅度下降导致水质恶化、地面下沉或海水入侵等不良后果。

2、传统的方式是，将水回灌至地下的回灌井与采取地下水的取水井分开设置，比如cn201420872598.9披露的回灌井结构、cn202210216168.0披露的地下水回灌用辐射井、cn202221766391.4披露的基坑回灌井，以及cn201910446192.1披露的地表水取水井、cn201320194278.8披露的辐射取水井、cn201621161467.5披露的辐射取水井结构。回灌井与取水井分开设置的方式总体占地面积更大，不适用于用地紧张的场所。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种辐射井与管井同井组合结构，本发明的第二个目的是通过一种基于前述辐射井与管井同井组合结构的抽灌方法。

2、为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种辐射井与管井同井组合结构，包括回灌辐射井、以及位于回灌辐射井中且与回灌辐射井中的水不直接相通的取水管井，取水管井伸入含水层之中；回灌辐射井具有将其中的水回灌至含水层的位于浅层的回灌结构，回灌结构全部或者部分位于含水层地下水水位之上；取水管井的侧壁上连接有向其四周发散的插入深层含水层中的若干取水辐射管，取水辐射管位于回灌结构下方且两者之间的距离满足冷热负荷的交换要求。

3、上述技术方案，在回灌辐射井中设置取水管井，将回灌和抽水有机的结合在一起，实现了抽灌一体化，减少管线布设，节省了占地面积，运行管理集中简单，并减少钻井数量，减少多点开挖对环境造成的影响，更环保；本发明可实现同步持续稳定的大水量抽水和大水量回灌，大幅度提高抽灌功效。

4、在本发明的一种优选实施方式中，回灌结构包括与回灌辐射井内部连通的沿垂直方向交叉设置的多层回灌管组，全部或部分回灌管组位于含水层地下水水位之上，每层回灌管组均包括周向间隔设置的多个回灌管。

5、上述技术方案，在回灌辐射井上连接插入含水层的回灌管，为垂向下渗回灌，无需加压即可通过回灌管无压渗透的方式将水回灌至地下。

6、在本发明的一种优选实施方式中，还包括与回灌管连接的进行反冲清淤的清淤装置，清淤装置采用高压流体对回灌管周边堵塞带进行反冲洗。

7、上述技术方案，通过高压反冲对回灌管周边堵塞带进行反洗，恢复含水层的渗透性能。

8、在本发明的一种优选实施方式中，回灌辐射井还连接有与多层回灌管组对应的多层排淤管组，排淤管组的位置低于回灌管组，每层排淤管组均包括周向间隔设置的多个排淤管，排淤管的出口与回灌辐射井连接。

9、上述技术方案，通过设置排淤管排出反冲的堵塞物，减少淤塞物下渗的量，利于恢复含水层的渗透性能。

10、在本发明的一种优选实施方式中，在回灌管下方的设置若干排淤管；和/或排淤管具有向回灌辐射井一侧倾斜的清淤坡度；和/或回灌管还连接有置换装置，置换装置通过高压的方式将清洁的砂砾注入回灌管周边，由排淤管将回灌管管壁四周的淤塞物排出。

11、上述技术方案，高压流体对对回灌管周边堵塞带进行冲洗，冲洗水四散且向下渗，利于冲洗的淤塞物进入排淤管中；利用回灌管将纯净的、渗透性能较好的砂砾注入回灌管管壁周边，利用排淤管排出回灌管管壁周边淤塞物，一注一排，形成置换循环系统，以置换出回灌管管壁周边淤塞物，增大含水层的渗透性能，保证持续稳定的回灌。

12、在本发明的另一种优选实施方式中，回灌管上连接有位于回灌辐射井内的控制转换装置，清淤装置和置换装置均与控制转换装置连接、并通过控制转换装置控制切换工作。

13、上述技术方案，清淤装置与置换装置通过控制转换装置进行切换，操作简单。

14、在本发明的另一种优选实施方式中，回灌辐射井中插入有排气管；和/或从地面向含水层中插入有环设在回灌辐射井外的若干排气管。

15、上述技术方案，由排气管排出回灌辐射井的回灌水中的气体，减少经回灌管回灌至含水层中的回灌水中的气体，减少气阻的发生；通过排气管排出含水层中形成阻塞的气体，提高含水层的渗透性能。

16、在本发明的另一种优选实施方式中，回灌辐射井中安装有用于将回灌辐射井井底的污物抽出的排淤设备；和/或回灌辐射井中安装有向其中投放混凝沉淀剂的除淤投放装置，回灌辐射井还安装有用于检测其中水质浊度的浊度仪，浊度仪的信号输出端与控制器的浊度输入端相连，控制器的投放输出控制端与除淤投放装置的使能端相连。

17、上述技术方案，通过设置排淤设备，可有效降低回灌水中的泥砂含量，减少含水层的淤塞情况，保证回灌水量稳定，延长维护周期；浊度仪实时监测回灌水的浊度，根据回灌水的浊度大小，使除淤投放装置工作，以自动加入定量的混凝沉淀剂，将回灌辐射井水中的絮凝物进行除浊沉砂处理，避免絮凝物堵塞含水层，稳定回灌水量。

18、在本发明的另一种优选实施方式中，取水辐射管穿过回灌辐射井侧壁向下倾斜的插入含水层中；和/或取水管井穿过回灌辐射井底部向下延伸至回灌辐射井外，取水管井位于回灌辐射井外的侧壁上设有取水过滤器。

19、上述技术方案，倾斜设置的取水辐射管插入的深度更深，利于冷热交换；设置取水过滤器进一步增大取水面积，提高取水管井的产水量。

20、为达到上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：一种辐射井与管井同井组合结构的抽灌方法，包括如下步骤：

21、构建所述辐射井与管井同井组合结构；

22、通过控制回灌管开闭、取水辐射管开闭，实现只灌水、或者只取水、或者同时取水和灌水；

23、当灌水时，回灌水进入回灌辐射井中并经回灌结构回灌至地层浅层，回灌水在地层下渗并与地层进行热交换，回灌水下渗到含水层深部，定期或手动或根据回灌辐射井的水位数据自动启动清淤装置，高压流体经回灌管输送至其周边堵塞带进行反冲洗，排淤管将反冲洗的淤塞物排出至回灌辐射井；定期或手动启动置换装置，清洁的砂砾经回灌管注入其周边，排淤管将回灌管周边的淤塞物排出至回灌辐射井；置换装置紧随清淤装置之后同时期工作、或两者分时期工作；

24、当取水时，取水辐射管渗取含水层深部的水并汇集至取水管井。

25、相比现有技术，本发明较优的技术方案具体如下有益效果：

26、1)本发明同井抽灌一体化，可同步抽灌，独立的深层抽水系统和浅层回灌系统，可同时进行回灌和抽水，为由回灌辐射井浅层包气带回灌、地层换热、以及取水管井深层含水层抽水的循环系统。

27、2)通过回灌辐射井浅层垂向回灌、地层长距离冷热负荷交换、以及取水管井深层抽水，实现稳定可持续的浅层地热能冷热交换。

28、3)取水管井和取水辐射管组成取水管群，增大取水面积，大流量吸取地下水，大幅度提高取水量，日产水量大。

29、4)回灌管具有回灌、反冲清淤和置换功能，通过高压反冲对回灌管管壁周边堵塞带进行反洗，排瘀管排出淤塞物，并通过排气管排出含水层中形成阻塞的气体，恢复含水层的渗透性能，稳定回灌水量；而且还可利用回灌管将纯净的渗透性能较好的砂砾注入回灌管管壁周边，通过排瘀管置换出淤塞物，一注一排，形成置换循环系统，保证长期稳定的回灌。

30、5)本发明的回灌系统(包括回灌辐射井和回灌管)、取水系统(包括取水管井和取水辐射管)和清淤置换系统(包括清淤装置、置换装置、排瘀管和排气管)能够独立运行及交叉运行，可实现抽灌分时进行或同时进行。

31、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。