地下水人工回灌的目的、方法和效益

李萍 安宏 張麗莉

【摘 要】地下水人工回灌是保護地下水資源的一項重要措施。本文重點介紹了地下水人工回灌的概念、目的，地下水人工回灌的操作方法以及提高回灌效益的方法。

【關鍵詞】地下水；人工回灌

地下水人工回灌就是借助于某些工程設施，將地面水直接或用人工誘導的方法引入地下含水層中去，以達到調節、控制和改造地下水體的目的。

一、地下水人工回灌的目的

地下水人工回灌的目的主要有：

1、補充地下水量、抬高地下水位，并增加孔隙水壓力，增大浮托力，使土層產生回彈，起到控制地面沉降的作用。

2、回灌儲能

利用冬灌或夏灌方法來改變原地下水溫度，為工業在夏季或冬季開采地下水時，取得冷源或熱源，是解決空調降溫、冷卻和取暖能源有效的方法。

3、改善地下水水質，使地下咸水淡化，降低礦化度

一般地下水質的氯化物含量、礦化度、硬度往往高于地表水。有的不適于飲用，有時也不能直接用于生產。此時，可采用回灌方法，用淡水回灌，使原來的地下水咸水質逐步淡化，其變化程度隨回灌水水質和水量而異。這方法還可替代因受海水倒灌咸化后無法用于生產的地表水，即采用淡水回灌后，咸潮季節使用地下水。這方法已廣泛用于發電廠、煤氣廠、造紙廠、紡織廠等，取得了較明顯的經濟效益。

4、抬高地下水位、增加深井開采能力（指小時出水量），節約取水電耗、降低生產成本。

5、采用人工回灌井，造成地下淡水壓力帷幕，阻攔沿海地區海水入侵，污染地下淡水水源。

6、采用高壓回灌，增加天然氣和石油地層的壓力，配合油氣生產，提高產量。

二、地下水人工回灌方法

（一）確定回灌方法的條件

地下水位埋深較深、滲透性能較好的含水層，濾網結構強度較差的老井，一般采用真空回灌法，即回灌水在重力作用下，被灌入井內，通過濾網滲透到含水層中去。這種方法，不易損壞濾網，但回灌量較少。其小時回灌量可選用該井小時出水量的四分之一到五分之一。

地下水位埋深較淺，滲透性能較差的含水層、濾網結構強度好的新井，一般采用壓力回灌方法，即采用人工增壓設施，利用水泵使泵管內回灌水壓升高，進行強制回灌。用此方法回灌其小時回灌量可選用該井小時出水量的二分之一到三分之一。倘回灌過大，易使回填砂層級配沖亂，造成井出砂現象。

（二）回灌操作步驟

1、測量靜水位、水溫、記錄回灌和回揚水表的讀數。

2、開引水閥5～10mm，使水面上橡皮軸承得到潤滑面后關閉引水閥，開啟1號閥門。

3、開泵揚水使管內渾水、沉積物和空氣排出，至水清為此，一般開10～20mm。井深大于200m時可適當延長揚水時間。測量動水位和抄錄回揚水表讀數。

4、關小1號閥門，開啟2號進水閥至壓力為0.1～0.15MPa時，停泵和關閉1號閥，測量真空度。

5、逐步開啟1號閥和5號閥，開大2號閥，控制小時回灌量為該井小時出水量的三分之一到五分之一左右。回灌應由小逐步加大，決不能相反操作。否則易使濾網沖壞和填料層級配沖亂，造成透水性減小或出砂現象。

6、每天定時測定回灌水位、真空度或壓力、回灌水量、回灌水溫和回揚水量等資料，以便及時分析回灌井的參數變化規律。

7、每回灌24h，要回揚沖洗一、二次，以便及時將沉積物或膠狀物排出，以疏通水路，保持正常回灌。

8、回灌沖洗后按2到6的步驟，繼續第二次的回灌程序。在回灌過程中如發現有異常現象，如回灌量明顯減少，回灌水位上升，動水位下降，回揚量增加等，則應停止回灌，或減少回灌量和增加回揚次數。如情況未能好轉，則必須停止回灌，進行檢查，找出毛病，進行修理。

三、提高地下水人工回灌效益的方法

地下水人工回灌效益系指采用管井對地下含水層進行合理的補給時，在保證回灌設備正常完好的運轉條件下，達到地下水采、補平衡，使地下水資源處于動態平衡狀態，對社會效益和環境效益起著積極的作用而言。而同時，開采動態下的水質得到改善；水量得到更大的滿足；獲取冷（或熱）量進一步提高；以促進國民經濟的發展。提高地下水人工回灌效益的方法如下。

1、回灌井結構應嚴格要求，詳見本章第五節地下水人工補給。

2、充分利用天然的補給水條件，在考慮計劃灌用前提下，尋求合理的臨界水位，使今后各層水位在臨界水位上下幅度進行波動，而不致引起沉降的后果。

3、充分發揮回灌儲能的作用，在計劃灌用的前提下，使各開采含水層的水位盡量保持在最小幅度內變動，以使各土層產生盡量小的殘余變形值，以求地面沉降達到相對穩定。

4、在一定的水文地質與工程地質的條件下，充分考慮不同土層的結構狀態及其沉降規律的差異，而實在不同的灌、采計劃。

5、充分利用天然氣溫和制冷條件，提高回灌壓力，以增加注水率，縮短灌期，延長井的壽命。

6、提高回灌水水質，必要時，可將回灌水預先經靜電水質穩定器或磁化器處理，以防止回灌水氧化產生沉淀物，堵塞濾網，這樣可提高注水率。

7、為了提高小時回灌量，可在低水頭下進行回灌，采用平衡方法，這樣可大大減少自然水頭的流泄和自然沉降的趨勢，從而可提高單位回灌量，含水層儲冷（或熱）量和對控制地面沉降都起著很好的作用。

8、為采冷源所需，降低回灌水水溫是提高含水層儲冷量效率的重要因素。但是，地下水人工回灌時應考慮多方面的因素，如為控制地面沉降，通過回灌使土層回彈，克服土層殘余變形量，而應盡量增加回灌量，延長灌期，為此，須使回灌水溫升高，這就要降低儲冷效能。目前降低回灌水的溫度的方法，通常采用冷卻塔或用制冷機采用夜間低峰用電時來將回灌水先冷卻降溫后進行回灌，這樣可大大提高儲冷效能。

9、灌用井布局合理，避免井群干擾或污染地下水水質其井距可根據影響半徑來確定，或根據回灌井所處的水文地質情況，按不同巖性定奪之。

作者簡介：

李萍女 安陽市計劃節約用水辦公室 助理工程師。

安宏男 安陽市計劃節約用水辦公室 工程師。

張麗莉 女 安陽市計劃節約用水辦公室 館員。