模具之家讯：1 前言 管井过滤器在国内外广泛应用的有两大类, 一是利用过滤器不同形状的缝隙控制含水层的颗粒, 使之形成天然过滤层; 另一类是在过滤器骨架外填入砾石,使之形成人工反滤层。 目前, 应用最广泛的过滤器为钢管、铸铁管、塑料管、石棉水泥管、混凝土管穿孔作骨
1 前言
管井过滤器在国内外广泛应用的有两大类, 一是利用过滤器不同形状的缝隙控制含水层的颗粒, 使之形成天然过滤层; 另一类是在过滤器骨架外填入砾石,使之形成人工反滤层。
目前, 应用最广泛的过滤器为钢管、铸铁管、塑料管、石棉水泥管、混凝土管穿孔作骨架外缠金属丝的过滤器, 其孔形有圆孔、条形孔等。桥形孔过滤器在我国不少地区有较广泛的应用。
金属和非金属管材穿孔、垫筋作骨架外缠金属丝过滤器其水力性能很好, 两种材料过滤器各有其优缺点。金属管骨架过滤器坚固耐用, 孔隙率高, 进水能力大, 但造价偏高; 非金属管骨架过滤器造价低、耐腐蚀, 但孔隙率小、进水能力差, 单井涌水量偏小。
人们在长期的生产实践中摸索出了用民用竹帘子包裹在穿孔管外壁上, 用铅丝间隔捆扎的过滤器代替了穿孔管骨架外缠金属丝过滤器。此种过滤器被广泛应用在新疆昌吉州东三县(即吉木萨尔县、奇台县、木垒县) 地区, 尤以奇台县为最多。笔者就以其外观形状及过滤器材料取名叫穿孔管骨架竹帘包裹过滤器。该过滤器采用钢制管、水泥管穿圆孔, 外包民用竹帘子制作而成, 其特点是制作简单、重量轻, 造价占穿孔管缠丝过滤器价格的70% , 经分析研究, 此过滤器虽有某些优点, 但缺点很多, 实际应用中危害性很大, 应进一步研究和预防。
2 穿孔管骨架包裹过滤器存在的问题
2. 1 过滤器外包材料问题
该过滤器骨架外包材料为民用竹帘子。此种竹帘子制作工艺简单, 用整竹为母料, 劈为竹条, 用旧棉线隔10cm 编制一道链线, 竹帘子长度为2m , 宽度为1m。由于破竹而做, 竹条抗压、抗拉力极小, 遇外力挤压竹条容易折断, 因用旧棉线作链线, 竹帘进入水中极易造成地下水被污染。
2. 2 过滤器技术规格问题
穿孔管骨架竹帘包裹过滤器技术规格目前没有统一规格标准, 其穿孔管骨架的材料为5mm 直缝钢管和钢筋预制水泥管, 管子外径、孔径、每周孔眼和每米行数相同于农用技术规范和有关教材规定, 外包竹帘子规格完全由井队自定。经调查, 外包竹帘子全部由市场提供, 其竹条宽度为4mm , 厚度为1. 5～ 2mm , 竹条间隙为1. 5mm , 竹帘宽为2m , 长为1m。在实际生产当中, 井管加工以直径377mm 占99% 应用率安装。现以钢制管穿孔骨架竹帘包裹过滤器为例, 其结构见图1,技术规格见表1。
从上表中看出, 管壁厚度没有按农用井技术规范要求设计, 竹帘规格及铅丝规格为自定标准, 经计算,过滤器孔隙率只有7. 62%。因此, 安装此种过滤器的管井一是井的使用寿命年限缩短, 二是严重影响井的出水量。
2. 3 过滤器孔隙率问题
穿孔管骨架竹帘包裹过滤器其过滤面为竹帘子紧贴光滤管包裹而成, 管壁外没有垫筋, 因此只有一个过水断面, 但包含有3 个孔隙率。一个是骨架管孔隙率,一个是包裹竹帘子过滤面孔隙率, 另一个是过滤器孔隙率。以钢管为例, 其计算公式分别如下:
1) 穿孔管骨架孔隙率计算公式
p1= (m ·n·r2)/d ·l
式中: p1—穿孔管骨架孔隙率(% ) ;
m —穿孔管圆周上的孔眼行数;
n—穿孔管每行的孔眼数;
r—孔眼的半径(mm ) ;
d—穿孔管的外直径(mm ) ;
l —穿孔管的工作部分长度。
图1 钢制穿孔管骨架竹帘包裹过滤器
2) 竹帘子包裹过滤面孔隙率计算公式
p2= (m 1·m 2)/[m 1·d2+ m 2 (m 1+ d1) ]
式中: p2—竹帘子包裹过滤面孔隙率(% ) ;
m 1—竹条缝隙距离(mm ) ;
m 2—捆扎竹帘子铅丝间隔距离(mm ) ;
d1—竹条宽度(mm ) ;
d2—铅丝直径(mm )。
3) 穿孔管骨架竹帘包裹过滤器孔隙率计算公式
p= p1·p2
式中: p—穿孔管竹帘包裹过滤器孔隙率(% ) ;
p1—穿孔管骨架孔隙率(% ) ;
p2—竹帘子包裹过滤面孔隙率(% )。
表1 中3 种孔隙率计算均由以上3 个公式计算而得, 可以看出, 前两个孔隙率相差不大, 最后一个孔隙率比较低, 如果计算过滤器进水能力, 其过滤面孔隙率还要乘上系数0. 5, 其为过滤面有效孔隙率, 那么表中过滤面孔隙率只有13. 6%。另外, 在实际安装井管时,2m 宽的竹帘子全部包裹在穿孔管上, 有一半属重叠包裹, 其过滤器孔隙率就更小, 因此, 使用穿孔管竹帘包裹过滤器会产生多方面的危害性。
3 实际应用中的危害性
3. 1 井的出水量严重减少
综上所述, 由于此种过滤器孔隙率很小, 严重阻碍了管井的进水能力, 据测试, 在同类地层同一地点上安装此种过滤器比外缠金属丝过滤器的产水量减少25～ 30%。
3. 2 水位降深加大, 井的使用寿命减少
单井产水量减少, 相应增加了水位降深值。水位降深过大, 暴露在水面外的井管过多, 增加了侵蚀面及次数, 导致管井使用寿命缩短。目前, 奇台地区钢管井的使用寿命由1995 年以前的20 年缩短到15 年, 有的甚至用7～ 8 年就报废。
3. 3 降深增加, 加大了水泵扬程, 提高了费用
据了解, 奇台地区1995 年以后打的井, 其水位降深普遍增加了5～ 10m , 有的超过该数值。由于没有很好的技术指导此种过滤器的安装, 导致单井产水量小,降深加大, 用户普遍认为这是井浅所致, 因此, 不管含水层结构, 盲目追求打深井, 导致打井费用增高, 另一方面, 有的用户增加水泵扬程来增加出水量的错误做法, 大马拉小车的现象普遍存在, 不但水量没有增加,反而增加了用电量, 损耗了水泵, 因此抽水费用增高。
3. 4 单井产水量减少, 井数猛增, 引起地下水大面积水位下降
奇台县总井数(不包括兵团) 由1994 年底的1928眼增加到2001 年底的3000 眼(实际上还要多) , 7 年中更新井、新打井1516 眼, 平均每年216 眼, 井数的猛增, 其中很重要的一点就是因为安装了此种过滤器后单井产水量减少所致。全县单井平均出水量28. 6l/s,比1994 年单井平均出水量下降了6. 4l/s。由于打井数量增加, 引起区域性地下水位下降, 形成2 个不同中心的下降漏斗区。
4 对策措施
穿孔管骨架包裹过滤器的安装使用, 危害性显而易见, 关键是应如何防止此种过滤器带来的危害性, 建议采取以下对策措施:
1) 各级领导及水管理部门应从现在开始充分认识到问题的严重性, 及时制定相应的政策, 法规和长远规划, 加强水行政执法力度, 严格制止使用此种过滤器, 提高管理人员的专业水平, 建立一支懂得业务、懂技术的地下水管理专业人才队伍。
2) 在用井户中大力宣传此种过滤器存在的问题,用实例现身说法, 提高用井户对使用此种过滤器危害性的认识。
3) 合理调整农作物结构, 做到用水时间的合理配置。
4) 严格控制新打井, 做到更新井的规划工作, 严格按规划有步骤有目的地减少新老井灌区的井数, 消除增井不增水, 杜绝一个萝卜一个眼的错误做法。
5) 大力推广先进的节水方法和灌溉技术, 在井灌区大力提倡喷灌、滴灌技术的应用。
6) 在井灌区特别是在地下水贫水区实行退耕还草还牧, 严格控制土地开发。
5 结束语
穿孔管骨架竹帘包裹过滤器为群众所创, 没有经过任何部门检测检验, 不符合农用技术规范标准和有关教材规定, 此种过滤器问题很多, 安装后会带来较多的危害性, 不但发挥不了应有的经济效益, 反而使井数增加, 产水量减少, 费用增高。综上所述, 应引起各级领导及水管理部门的高度重视, 采取强有力的措施, 严格禁止使用此种过滤器。
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