[科普中国]-减压井

概述

减压井作为一种排水减压措施，因其减压理论成熟、施工简单、效果明显等，在堤防工程中受到了广泛应用。减压井主要用于降低大坝、堤防、水工建筑物等透水地基中的地下水压。减压井系统对于渗流控制、防止砂沸或管涌具有显著的效果。在中国，自从20世纪50年代以来，它就被用作一种处理透水堤基渗流问题的渗控措施。然而，减压井的淤堵是导致其排水能力降低的一个严重问题。

淤堵成因机械淤堵机械淤堵的成因和机理包括：

（1）井口浑水倒灌会造成减压井井壁的淤堵， 并可能经过滤网向滤层内扩展；

（2）减压井施工过程中产生的泥浆会直接淤堵滤层，甚至在滤层与地层界面上形成泥皮，降低减压井的减压效果；

（3）反滤料级配或滤网设计不合理时，使从含水层中随水流运动的细颗粒在反滤层及其附近过度集中，形成机械淤堵。

化学淤堵化学淤堵的成因和机理包括：

（1）地层中的针铁矿、硫铁矿等矿物是造成减压井化学淤堵的物质来源；

（2）从地层向井内运动的水流是造成含铁矿物的溶解（还原）和运移的水力学条件；

（3）井水表面及井壁与大气的接触为 和 等化学淤堵物质的形成提供了氧化条件；

（4）减压井停止出水的间歇运行期，氧化作用形成的化学淤堵物质吸附沉积在井壁，甚至进入滤层，造成减压井的淤堵,所以化学淤堵有溯源特性，即在井壁发生，并向井结构、乃至地层中扩展。

生物淤堵生物淤堵的成因和机理包括：

（1）在减压井水位变动带容易形成藻类，从而淤堵减压井；

（2）减压井井壁上形成的铁细菌和硫细菌也会造成减压井淤堵；

（3）生物活动通过黏附堵塞作用、吸附作用及垢化作用促进减压井机械和化学淤堵。1

减少淤堵措施（1）合理设计减压井的滤层和滤网，做好井口保护，防止污水倒灌，钻进施工中避免采用泥浆固壁，井结构材料均采用惰性材料，尽量保证井花管段在常年地下水位以下有足够长度，将减压井兼用作供水井以避免长时间间歇运行等，这些措施都能够有效减少减压井淤堵的发生；

（2）大降深洗井和活塞洗井，对已淤堵减压井减压效果具有一定的恢复作用；

（3）冰醋酸+络合物和双氧水洗井，在一定程度上可以消除减压井的化学淤堵；

（4）定期杀菌处理可以减少生物活动对减压井淤堵的影响；

（5）化学淤堵具有溯源性，生物淤堵、由灌淤引起的机械淤堵也是从井壁开始的，即使是颗粒源自含水层的机械淤堵，也可以通过合理设计使淤堵集中在可拆换过滤器中，所以可拆换过滤器的减压井适用于大多数情况。其首次建设成本虽比常规减压井增加约50%，但由于它可以通过拆换过滤器而恢复减压井的功能，所以长期运行中的性能价格比常规减压井高得多。试验研究和实际运行已经证明它能有效阻碍淤堵向井外发展，并在自身被淤堵后可以通过更换而恢复减压井的功能。1

效果影响因素影响减压井运行效果的因素有很多，其中较主要的有减压井贯入深度、井管直径、井间距、出水口高程以及滤层透水性等，现分述如下：

（1）减压井贯人深度指的是减压井井管深入到强透水层内的长度。它与强透水层厚度的比值称为贯入度，是减压井在设计时的一个重要指标。而贯入深度大小，决定了减压井进水段进水条件，将直接影响减压井效果。

（2）井管直径、井间距、出水口高程分别指减压井井管的直径尺寸、同一列井中井与井的距离以及减压井排水通道安设位置的高程。在减压井运行过程中，这些因素都将一定程度上影响其出水效果。

（3）滤层透水性指的是包围在减压井井管周围滤层的渗透系数大小。在设计时，滤层的渗透系数一般比较大，但随着减压井运行时间延长，滤层往往会发生淤堵，又或者是在施工时由于技术与操作的原因，造成泥浆等杂质混入滤层，引起滤层渗透系数下降。由于滤层是减压井进水口之前的一道屏障，滤层渗透系数下降，透水性降低，对减压井的排水性能会造成很大影响。2

井效恢复新技术常用的压缩空气法、离心泵法、抽水洗井法等洗井方法形成的降深都较小，一般在3m以内，而且单纯依靠抽水，不能有效促进淤堵物的流动甚至松动，所以很难彻底清除减压井过滤系统内的细颗粒、Fe离子及胶结物等淤堵物质，最终降低了洗井功效。根据减压井的淤堵机理以及目前洗井方法的不足，认为要想比较彻底的清除减压井过滤系统的淤堵物，可以借鉴水力学方法，利用活塞式大降深抽注水洗井方法。

这种方法主要借鉴了水力学方法及物理上的活塞原理，采用大降深，并采用循环式的抽注水进行洗井。其优点在于：

（1）根据水力学原理，大降深形成的大坡降对于淤堵物的起动有明显的作用。

（2）活塞式可以实现对淤堵物的正反两个方向交替施力，利于淤堵物的松动，因为抽水可以抽出淤堵物，并实现正向的驱动淤堵物，而注水可以反向驱动淤堵物，使淤堵物向四周流散，抽注水循环进行有效促进了细颗粒、铁锈水及胶结物等淤堵物的松动乃至流动，增大了渗透性，利于淤堵物的有效清除。3