[发明专利]基于多层含水层结构的雨水回灌地下水系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用多层含水层结构和疏干型地下水库的雨水回灌地下水的系统以及方法，属于水利技术领域。

背景技术

近年来随着全国范围内的地下水严重超采，形成了大面积地下水降水漏斗，造成了一系列环境地质问题。据统计，全国地下水超采区300余个，面积达到了19万平方公里，形成大型地下水漏斗100多个，面积达15万平方千米。由于长期超采地下水，华北平原范围内包括浅层漏斗和深层漏斗在内的复合地下水漏斗面积总计达73288平方千米，形成了世界最大“漏斗区”。

而另一方面，随着城市化进程的加快，城市不透水面积急剧增加，阻碍了雨水由地表正常下渗，而且许多城市存在排水设施老化等问题，由此造成了严重的内涝灾害，大量的雨水得不到充分利用。但是，与以上现状相矛盾的是，许多城市面临着严重缺水的问题。如何充分利用雨水解决城市的缺水问题，成为近年来的研究焦点。

目前雨水回灌技术已经日趋成熟，但尚存在部分问题。其缺点主要集中在三个方面：首先是回灌雨水水质问题。如果要实现雨水回灌，回灌雨水的水质是关键问题。目前水质净化多应用利用物理、化学方法进行水质处理，但因处理成本问题，水质处理不彻底，处理后的回灌雨水中尚存在部分污染物质，直接回灌至地下水深层含水层就会造成污染，长期回灌后污染程度不断加剧且难以修复。

其次是过量雨水存储的问题。因现有回灌技术限制，不能实现雨水实时直接回灌，过量雨水必须建立临时蓄水设施进行存储，这就增加了雨水回灌的成本，并且须定时维护和保养，造成了人力、物力的浪费。

再次是回灌速率的问题。现有的回灌技术在长期进行回灌后，含水层多孔介质会被回灌雨水中的污染物质堵塞，降低了回灌速率，使回灌效率降低。回灌速率过慢也会对雨水实时直接回灌含水层的实现造成阻碍。

发明内容

本发明提供了一种基于多层含水层结构的雨水回灌地下水系统，解决了上述背景技术中的不足，该方法能够实现雨水的快速回灌存储，并且能够利用地质条件通过自然过滤作用实现水质净化，并且能够加快雨水进入深层含水层的速率。本发明能够缓解城市内涝及因地下水降水漏斗所产生的环境地质问题。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于多层含水层结构的雨水回灌地下水系统，多层含水层结构位于回灌区域的地面下方，由上至下依次为地下水库、弱透水层A、浅层含水层、弱透水层B以及深层含水层，多层含水层结构中设有雨水回灌单元，雨水回灌单元位于地下水库内，至少包括泵房、主管A、外套管A、透水管以及水平辐射管，其中泵房A设于地面上，外套管A由泵房A内的地面处向下延伸，主管A和透水管均位于外套管A内，主管A位于透水管的上方且主管A的底端与透水管的顶端固定连接，主管A与外套管A之间填充有粘土保护密封层，透水管与外套管A之间填充有砂砾虑管，且粘土保护密封层与砂砾虑管之间设有膨润土隔水层将两者之间隔离，水平辐射管为管壁上均匀密布有孔眼的管道且设有两根以上，所有水平辐射管均以外套管A的底端为中心呈水平向外发射状分布，且与透水管连通，水平辐射管的外部套装有砂砾虑管。

外套管A的顶部与地面之间设有混凝土固井层，所述透水管的内部设有潜水泵，透水管的底端设有朝下的沉淀管，所述的砂砾虑管中埋设有排气管，排气管沿着外套管A向上延伸至地面上并与抽气机连接。

多层含水层结构中设有水利联系单元，所述的水利联系单元至少包括加压泵、主管B、外套管B、三通管、浅层含水层透水管以及深层含水层透水管，其中加压泵位于地面上，主管B与加压泵连通并由地面处向下延伸至浅层含水层，浅层含水层透水管位于主管B的下方且其顶端与主管B的底端固定连接，浅层含水层透水管的外部套装有能够起到保护和过滤作用的砂滤外管，其底端设有用来密封的止水密封圈和膨润土隔水层，浅层含水层透水管的内部设有潜水泵，外套管B套在主管B上，两者之间所形成的腔室的下部由上至下依次填充有膨润土隔水层和粘土保护层，所述的腔室的上部为注水腔，注水腔与加压泵连通，三通管设置于注水腔与主管B之间，所述的三通管为T型管，其上部的两个开口穿过主管B的管壁进入注水腔中，与注水腔连通，三通管的下部开口位于主管B内，且该开口上连接有注水管，所述的注水管沿着主管B以及浅层含水层透水管的内部向下延伸至深层含水层，深层含水层透水管固定连接于注水管的底端。

深层含水层透水管的底端设有沉淀管。

多层含水层结构中设有水质监测井，所述的水质监测井由地面处向下深入至深层含水层，用于监测地下水库、浅层含水层以及深层含水层中的水质。