[发明专利]一种基于固沟保塬工程的辐射井排水装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于固沟保塬工程的辐射井排水装置及方法，排水装置包括在沟底水平展布的若干层横井单元，横井单元的层数及高程根据地下水位的浮动区间确定；横井单元连接用于实现虹吸作用的竖井单元，根据横井单元的布置位置结合虹吸排水的最大垂直高差确定竖井单元的倾斜角度；竖井单元连接用于引流的排水单元。本发明的排水方法通过大范围降低黄土高原沟壑区溯源侵蚀沟头坡脚的地下水位，防止坡脚被地下水冲刷，有效遏制了溯源侵蚀造成的沟头前进，因此能够控制黄土塬面积急剧缩小。本发明通过将集水范围内的地下水快速排出，有效防治了沟头溯源侵蚀，装置结构简单，实施方便。

技术领域

本发明属于地质灾害防控领域，涉及一种基于固沟保塬工程的辐射井排水装置及方法。

背景技术

传统的斜坡排水方法采用斜孔钻机向沟头处倾斜施工，随钻孔跟进套管，然后安装带孔底储水管的透水管，该透水管为打孔的波纹管，在波纹管外织土工布，防止泥沙进入透水管内；孔口外保留一定长度的透水管，在该透水管内插入虹吸排水管，然后利用虹吸排水原理来降低潜在滑坡区的地下水位。虽然有排水点选择方便、使用可靠性好且维护简单等优点，但若应用在黄土地区，由于黄土渗透性弱，水敏性强，排水量则大打折扣，排水时仅能把近排水孔的土壤水排出。因此，目前该技术大多应用在降低山体滑坡类地下水位，尤其若应用在黄土高原地区时，此方法的排水量将严重受到环境限制，很难大范围推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于固沟保塬工程的辐射井排水装置及方法，能够将集水范围内的地下水快速排出，有效防治沟头溯源侵蚀。

为了实现上述目的，本发明基于固沟保塬工程的辐射井排水装置，包括在沟底水平展布的若干层横井单元，横井单元的层数及高程根据地下水位的浮动区间确定；横井单元连接用于实现虹吸作用的竖井单元，根据横井单元的布置位置结合虹吸排水的最大垂直高差确定竖井单元的倾斜角度；竖井单元连接用于引流的排水单元；所述的横井单元包括若干根水平排水管，水平排水管之间通过横井三通接头连接成二叉树辐射状的结构；所述的竖井单元包括倾斜排水管以及用于连接倾斜排水管与水平排水管的倾斜三通接头。

所述的水平排水管上开设有多个渗水孔，水平排水管的外壁上包裹有滤网。

所述倾斜排水管的倾角小于90°，倾斜排水管的两个端部之间高度差小于10m。

每根水平排水管的长度为6m，水平排水管与倾斜排水管的内径均为70mm。

所述的水平排水管周围填充有用于作为滤层的砾石。

所述的排水单元通过引流管将虹吸出的地下水在沟底硬化的渠道中汇集并排放至下游，或者建立沟头蓄水池，将虹吸出的地下水汇集在蓄水池中，然后泵吸至塬上进行使用。

本发明基于固沟保塬工程的辐射井排水方法，包括以下步骤：

步骤一：通过横井三通接头将若干根水平排水管连接成二叉树辐射状的结构，确定沟头坡脚地区地下水位的浮动区间，根据地下水位的浮动区间确定横井单元的布置层数并确定横井单元相应的布置高程，根据横井单元布置位置结合虹吸排水的最大垂直高差确定倾斜排水管的倾斜角度，对竖井单元进行安装；

步骤二：在水平排水管的外壁上包裹滤网，并在水平排水管的周围填充砾石作为滤层，根据等势面原理，在初始状态下，倾斜排水管中的水位与此平齐；

步骤三：将排水单元的引流管伸入倾斜排水管中，根据虹吸原理，当地下水位越过横井单元的布置平面后，由于倾斜排水管的两个端部的高度差小于虹吸排水的最大垂直高差，因此自动启动虹吸排水过程，将井中地下水排出；当井中水位下降后，产生水力坡度，使得黄土中含有的地下水将继续通过水平排水管的渗水孔进入，直到将此处地下水位降至与横井单元的水平面平齐；