一种地下水超采修复与调蓄系统的制作方法

本发明涉及盐碱地地下水治理修复技术领域，具体涉及一种地下水超采修复与调蓄系统。

背景技术：

河北平原是我国最严重的缺水地区之一，人均水资源量不到全国的1/6；河北平原是我国主要的粮棉产区，2009年省内粮食总产量占全国的6％；长期以来农田灌溉主要靠机井取水保证，地下水超采严重，地下水漏斗面积越来越大，目前已经形成横跨冀、枣、衡、沧的漏斗带，面积已达45000km²。地下水位降落漏斗的存在和发展，会造成地面沉降、地裂缝、咸水入侵、海水入侵等一系列环境地质问题。为了节约有限的水资源，防治超采地下水带来的环境负效应，河北省政府根据国家地下水超采防治工作的部署和要求，出台了各项针对超采的治理方案，根据该方案的要求，在衡水、沧州、邢台、邯郸市的49个县、市、区规划关停机井9841眼，压采了农业地下水超采量近10～12亿立方米；上述压采措施为河北地区地下水超采治理提供了有力的后盾，但我们还可通过可行方案有效地增加地下水资源量，为地下水超采治理再增加大量可观替代水源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地下水超采修复与调蓄系统，利用外部补充水源实现对超采地区的回灌井群回灌，可调节回灌量以防回灌井溢流可及时调蓄地下水；再配合收集雨水回流至超采区达到快速补充地下水的目的；以解决背景技术中提到的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种地下水超采修复与调蓄系统，包括补充水源、过滤系统、用于补充超采区地下水的回灌系统及雨水补给系统，所述过滤系统的进水端通过离心泵经第一输送管道与所述补充水源连接，所述过滤系统的出水端通过第二输送管道连接所述回灌系统，所述回灌系统和雨水补给系统均埋设于盐碱地地下水超采区的地下。

本发明外部补充水源首先经过滤系统的处理滤去有害物质再通过回灌系统将水源补充到超采区地表之下，实现了地下水超采区的回灌补源；再配合雨水补给系统及时收集雨水将雨水补充至超采区地表之下，实现地下水第二重补充，合理利用了雨水资源。

进一步地，所述过滤系统包括初次沉淀池、中间沉淀池和二次沉淀池，所述初次沉淀池和中间沉淀池之间设有第一级生物转盘，所述中间沉淀池和二次沉淀池之间设有第二级生物转盘，所述过滤系统的进水端为初次沉淀池的进水端，所述过滤系统的出水端为二次沉淀池的出水端。

上述优选方案的有益效果为：通过初次沉淀池、中间沉淀池和二次沉淀池的先后三次过滤水源，能将外部补充水源中的大量有害杂质过滤掉，避免回灌补源过程中对地下水环境污染，第一级生物转盘和第二级生物转盘能先后对水源中的有机污染物进行二重吸附，保证回灌水源的安全性。

进一步地，所述初次沉淀池、中间沉淀池和二次沉淀池里填充有滤料，所述第一级生物转盘和第二级生物转盘内设有用于吸附有毒有害物质的生物吸附膜。

上述优选方案的有益效果为：滤料可过滤水源中的大颗粒的杂质污染物，生物吸附膜可吸附水源中的有机污染物。

进一步地，所述回灌系统包括多个回灌井、多个输水支管和分流组件，每个所述回灌井内探入有一个输水支管，多个所述输水支管均与所述第二输送管道连通，所述分流组件安装在所述输水支管的末端。

上述优选方案的有益效果为：输水支管探入回灌井内，回灌井下部位于地下含水层，经过过滤系统处理后的水源经第二输送管道及输水支管进入各个回灌井输送至地下含水层以补充地下水源。

进一步地，所述分流组件包括回灌管、重物块、环形阀体和浮子，所述回灌管的顶端与所述输水支管的末端连接，所述回灌管的末端设有封闭挡板，所述浮子滑动套设于所述回灌管的上部，所述环形阀体滑动套设于所述回灌管的下部，所述回灌管的管壁上设有多个固定件，所述固定件上开设有通孔，钢丝绳的一端穿设于所述通孔与所述浮子固定连接，所述钢丝绳的另一端穿设于所述通孔与所述环形阀体固定连接，所述环形阀体的下方通过钢丝绳连接有重物块，所述环形阀体和浮子之间的回灌管的管壁上开设有多个螺旋分布的出水孔。

上述优选方案的有益效果为：利用分流组件可调节不同回灌井中输水支管的输水量，进而能调整输水支管内的流量，从而实现地下水回灌系统分流，通过调节各个回灌井的灌水量调节不同的输水支管的回灌能力。

进一步地，所述环形阀体的长度大于分布有所述出水孔的回灌管的管段的长度，所述浮子排开水体产生的浮力大于重物块的重力。

进一步地，所述雨水补给系统包括多个补给单元，多个所述补给单元均匀埋设于地下，所述补给单元包括中空储水管、螺旋分布于所述储水管周壁的扇形集水盒及均匀分布于所述储水管周壁的树根形集水管，所述储水管的顶端设有第一过滤网，所述储水管的底端铰接有弹性挡板，所述扇形集水盒和所述树根形集水管上均设有第二过滤网，所述扇形集水盒和所述树根形集水管均为中空结构且均与所述储水管连通。

上述优选方案的有益效果为：补给单元能实现对雨水的快速收集，雨水通过补给单元能快速地送入地下深处。

进一步地，所述储水管、扇形集水盒及树根形集水管上设有透水镂空，所述储水管中填充有渗水填充块，所述渗水填充块为呈球体或棱体状的陶瓷块、朽木块或石砾。

上述优选方案的有益效果为：透水镂空能帮助储水管、扇形集水盒及树根形集水管能实现透水功能。

进一步地，所述弹性挡板上设有多个滤水孔。

上述优选方案的有益效果为：滤水孔可增加储水管下方出水斜口的渗水量。

进一步地，所述补充水源为超采地区的河流或湖泊。

上述优选方案的有益效果为：补充水源易于实现，可选择汛期的河流或湖泊为主要的补源对象。

本发明的有益效果是：

1)本发明的地下水超采修复与调蓄系统，外部补充水源首先经过滤系统的处理滤去有害物质再通过回灌系统将水源补充到超采区地表之下，实现了地下水超采区的回灌补源；再配合雨水补给系统及时收集雨水将雨水补充至超采区地表之下，实现地下水第二重补充，不仅合理利用了雨水资源，雨水能通过雨水补给系统快速地送入地下深处，提高了水渗入的速度，还可避免因为水蒸发或雨水随沟槽流动造成的水分流失，提高了地下水补给的效果，特别适合河北地区。

2)本发明通过初次沉淀池、中间沉淀池和二次沉淀池的先后三次过滤水源，能将外部补充水源中的大量有害杂质过滤掉，避免回灌补源过程中对地下水环境污染，第一级生物转盘和第二级生物转盘能先后对水源中的有机污染物进行二重吸附，保证回灌水源的安全，所述滤料可过滤水源中的大颗粒的杂质污染物，生物吸附膜可吸附水源中的有机污染物。

3)本发明的回灌系统利用分流组件可调节不同回灌井中输水支管的输水量，进而能调整输水支管内的流量，从而实现地下水回灌系统分流，通过调节各个回灌井的灌水量调节不同的输水支管的回灌能力，同时可防止回灌水溢出回灌井，避免破坏回灌井结构；本发明的补给单元能实现对雨水的快速收集，雨水通过补给单元能快速地送入地下深处，扇形集水盒和树根形集水管提高了水渗入的速度，避免因水蒸发或雨水随沟槽流动造成的水分流失，提高了地下水补给效果。

附图说明

图1为本发明地下水超采修复与调蓄系统的整体结构示意图；

图2为本发明过滤系统的原理流程示意图；

图3为本发明回灌井和输水支管的安装结构示意图；

图4为本发明分流组件的结构示意图；

图5为本发明雨水补给单元的结构示意图；

图中，1-补充水源，2-过滤系统，201-初次沉淀池，202-中间沉淀池，203-二次沉淀池，204-第一级生物转盘，205-第二级生物转盘，3-回灌系统，301-回灌井，302-输水支管，4-雨水补给系统，401-储水管，402-扇形集水盒，403-树根形集水管，404-第一过滤网，405-弹性挡板，406-第二过滤网，5-离心泵，6-第一输送管道，7-第二输送管道，8-分流组件，801-回灌管，802-重物块，803-环形阀体，804-浮子，805-固定件，806-通孔，807-钢丝绳，808-出水孔，9-透水镂空。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

请参照图1，一种地下水超采修复与调蓄系统，包括补充水源1、过滤系统2、用于补充超采区地下水的回灌系统3及雨水补给系统4，所述过滤系统2的进水端通过离心泵5经第一输送管道6与所述补充水源1连接，所述过滤系统2的出水端通过第二输送管道7连接所述回灌系统3，所述回灌系统3和雨水补给系统4均埋设于盐碱地地下水超采区的地下。

本发明地下水超采修复与调蓄系统，外部补充水源1首先经过滤系统2的处理滤去有害物质再通过回灌系统3将水源补充到超采区地表之下，实现了地下水超采区的回灌补源；再配合雨水补给系统4及时收集雨水将雨水补充至超采区地表之下，实现地下水第二重补充，不仅合理利用了雨水资源，雨水能通过雨水补给系统4快速地送入地下深处，提高了水渗入的速度，还可避免因为水蒸发或雨水随沟槽流动造成的水分流失，提高了地下水补给的效果，特别适合河北地区。

请参照图2，所述过滤系统2包括初次沉淀池201、中间沉淀池202和二次沉淀池203，所述初次沉淀池201和中间沉淀池202之间设有第一级生物转盘204，所述中间沉淀池202和二次沉淀池203之间设有第二级生物转盘205，所述过滤系统2的进水端为初次沉淀池201的进水端，所述过滤系统2的出水端为二次沉淀池203的出水端。

本发明过滤系统2通过初次沉淀池201、中间沉淀池202和二次沉淀池203的先后三次过滤水源，能将外部补充水源1中的大量有害杂质过滤掉，避免回灌补源过程中对地下水环境污染，第一级生物转盘204和第二级生物转盘205能先后对水源中的有机污染物进行二重吸附，保证回灌水源的安全性。

优选地，所述初次沉淀池201、中间沉淀池202和二次沉淀池203里填充有滤料，所述第一级生物转盘204和第二级生物转盘205内设有用于吸附有毒有害物质的生物吸附膜。

本发明的滤料可过滤水源中的大颗粒的杂质污染物，生物吸附膜可吸附水源中的有机污染物。

请参照图3-4，所述回灌系统3包括多个回灌井301、多个输水支管302和分流组件8，每个所述回灌井301内探入有一个输水支管302，多个所述输水支管302均与所述第二输送管道7连通，所述分流组件8安装在所述输水支管302的末端。

本发明的多个回灌井301在地下呈不规则分布形成井群，输水支管302探入回灌井301内，回灌井301下部位于地下含水层，回灌井301的井壁可采用抗压性较好的多段水泥管或pvc管构成，其中滤水管段外壁可包裹一层耐腐蚀性纱布，经过过滤系统2处理后的水源经第二输送管道7及输水支管302进入各个回灌井301输送至地下含水层以补充地下水源。

本发明采用地下管网式回灌补充地下水，可以整体地抬高地下水位，充分补给地下水，地下管网可以直接提高非饱和带土壤含水率，减少回灌过程蒸发等水分流失，起到节水的效果，提高了回灌补给效率。

请参照图4，所述分流组件8包括回灌管801、重物块802、环形阀体803和浮子804，所述回灌管801的顶端与所述输水支管302的末端连接，所述回灌管801的末端设有封闭挡板，所述浮子804滑动套设于所述回灌管801的上部，所述环形阀体803滑动套设于所述回灌管801的下部，所述回灌管801的管壁上设有多个固定件805，所述固定件805上开设有通孔806，钢丝绳807的一端穿设于所述通孔806与所述浮子804固定连接，所述钢丝绳807的另一端穿设于所述通孔806与所述环形阀体803固定连接，所述环形阀体803的下方通过钢丝绳807连接有重物块802，所述环形阀体803和浮子804之间的回灌管801的管壁上开设有多个螺旋分布的出水孔808。

优选地，所述环形阀体803的长度大于分布有所述出水孔808的回灌管801的管段的长度，所述浮子804排开水体产生的浮力大于重物块802的重力。

本发明的回灌系统3利用分流组件8可调节不同回灌井301中输水支管302的输水量，进而能调整输水支管302内的流量，从而实现地下水回灌系统3分流，通过调节各个回灌井301的灌水量调节不同的输水支管302的回灌能力，同时可防止回灌水溢出回灌井301，避免破坏回灌井301结构。

本发明回灌分流具体过程是：当回灌井301群中的某一个回灌井301内水位较高时，浮子804会部分或者全部没入水中并产生浮力，当浮力大于回灌管801末端重物块802的重力时，环形阀体803将会向上移动并逐渐关闭出水孔808，以减小回灌的水量，从而起到防止溢流现象的作用，也使回灌水向回灌能力较大的回灌井301方向流动；当回灌水井内水位较低时，重物块802的重力大于浮子804浮力，出水孔808的启用的数量会增加，从而能加大回灌水量，使得回灌水量向该井方向流动。所述回灌系统3应用一段时间后，回灌井301群中环形阀体803会根据回灌井301不同回灌能力大小的实际情况，达到一个动态平衡稳定的位置，从而实现了地下水回灌系统3分流，能使得回灌系统3达到较优的回灌水平，完成第一重补充超采区地下水的目的。

请参照图5，所述雨水补给系统4包括多个补给单元，多个所述补给单元均匀埋设于地下，所述补给单元包括中空储水管401、螺旋分布于所述储水管401周壁的扇形集水盒402及均匀分布于所述储水管401周壁的树根形集水管403，所述储水管401的顶端设有第一过滤网404，所述储水管401的底端铰接有弹性挡板405，所述扇形集水盒402和所述树根形集水管403上均设有第二过滤网406，所述扇形集水盒402和所述树根形集水管403均为中空结构且均与所述储水管401连通。

本发明的补给单元能实现对雨水的快速收集，雨水通过补给单元能快速地送入地下深处，扇形集水盒402和树根形集水管403提高了水渗入的速度，避免因水蒸发或雨水随沟槽流动造成的水分流失，提高了地下水补给效果。

本发明扇形集水盒402能增加储水管401与土壤接触面积及增加储水管401在地下的平衡性，扇形集水盒402倾斜设置于储水管401的管壁上，利用雨水的重力聚集到储水管401内，扇形集水盒402与土壤的接触面积又能在一定程度上吸收土壤中多余的水分，起到蓄水的作用，能对地下水起到调蓄作用。

本发明树根形集水管403亦倾斜设置于储水管401的管壁上类似于植物的根系，提高了树根形集水管403在土壤中的吸附力，多个树根形集水管403在储水管401周壁上形成强大的根系，外形上类似漏斗结构，可以使地下土壤结构形成布局洼地，便于雨水的聚集，提高了聚集的速度。

本发明的第一过滤网404和第二过滤网406能防止杂物堵塞管道。所述弹性挡板405与储水管401之间设置有扭簧，扭簧的设置使得弹性挡板405和储水管401之间能打开较大的角度，增加渗水量，从而更好的对地下水进行补给。

进一步地，所述储水管401、扇形集水盒402及树根形集水管403上设有透水镂空9，所述储水管401中填充有渗水填充块，所述渗水填充块为呈球体或棱体状的陶瓷块、朽木块或石砾。

本发明的透水镂空9能帮助储水管401、扇形集水盒402及树根形集水管403实现透水功能，下雨时，储水管401、扇形集水盒402及树根形集水管403四周的土石含杂多余的水分通过透水镂空9进入；所述渗水填充块实现对水分的吸附，其还可以是棉花、海绵、树根等具有高吸水效果的物体，可以是不规则物体，为储水管401提供透水功能。

优选地，所述弹性挡板405上设有多个滤水孔。

所述滤水孔便于雨水更好地补给到地下。

本发明的雨水补给系统4，将中空的储水管401埋设于预先达到孔中，然后回填土石，利用土壤渗透的原理进行地下水快速补充，透水镂空9实现透水功能，当下雨的时候，储水管401四周的土石含杂多余的水分通过透水镂空9进入，渗水填充块实现对水分的吸附，可以提供透水功能，储水管401下方的出水斜口可增大出水量，当管中的水分含量过多时候，水的重力作用将弹性挡板405的开口变大，增加渗水量，从而更好的对地下水进行补给，扇形集水盒402增大了储水管401与土壤接触面积和增加管的稳定性，从而更好吸取土石中多余的水分，树根形集水管403类似农作物根系，可提高对土壤中水分的吸附效果。

优选地，所述补充水源1为超采地区的河流或湖泊。还可以是河道地表水、雨洪水或再生水。

本发明的补充水源易于实现，可选择汛期的河流或湖泊为主要的补源对象。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。