管井过滤器直径和长度确定
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管井过滤器直径和长度确定
作者:未知    地质科普来源:网络    点击数:3528    更新时间:2015-04-17

张锡范 成都市星辉中路11号中国市政工程西南设计研究院,610081
西南给排水, 2006(1): 9-14
 


【关键词】管井过滤器管井进水流速 过滤器有效孔隙率
【提要】长期以来,管井过滤器直径和长度确定一直是管井工程未完全解决的理论和实践课题,迄今,有关规定不同,存在学术见解分歧,也存在诸多值得讨论的问题。该文概述了国内外关于管井过滤器直径和长度的规定,并进行了分析和讨论,探讨了存在问题的原因。在此基础上,提出了管井过滤器直径和长度确定的原则。
1 前言
管井过滤器直径与长度确定,是过滤器设计必不可少的两项基本内容,在管井设计中具有特殊的重要性。迄今,有关规定给出的过滤器直径与长度计算式或复核式,存在诸多概念混淆和误解,误导了工程实践。理论和实践均表明,过滤器直径和长度计算式或复核式,是值得讨论的。
因此,国内外有关技术标准和文献均对此给出了规定。长期以来,在过滤器直径与长度确定问题上一直存在学术见解分歧和争议,一些学者亦根据各自的试验和研究成果提出了不同的过滤器直径和长度的规定,导致了目前规定众多而混乱的状况。
2 管井过滤器直径与长度确定的现状
2.1 我国关于管井过滤器直径与长度的规定
目前,在我国有关文献和技术标准上,关于管井过滤器直径与长度的规定很多,也较为混乱,大致可分为六个类型。
2.1.1 仅给出了过滤器直径的计算式
我国部分文献在论述过滤器直径与长度确定时,仅给出了计算过滤器直径的计算式。如我国高校教科书《专门水文地质学》仅给出了下式:
式中,D为过滤管直径,m;Q为井(孔)出水量,m3/s;m为过滤管的孔隙率,%;l为过滤管工作部分的长度,m;vc为水流向孔内的允许速度,m/s。vc值与岩石颗粒的粒径有关,可按表1查得。
式(1)中的符号和术语均系抄录原文。这一类型文献虽未给出过滤器长度计算式,但大多给出了过滤器长度的确定原则,是在假定过滤器的长度已确定的情况下计算过滤器的直径。
2.1.2 给出了过滤器直径确定原则及过滤器长度的计算式
我国许多文献未给出过滤器直径计算式,但给出了过滤器长度的计算式,如《供水管井设计施工指南》给出了下述3个过滤器长度理论计算式:
 1)允许进水实际速度计算法
计算式如下:
式中,L为过滤器的适宜长度,m;Q为井的出水量,m3/d;A0为过滤器的进水面积,m2,A0=过滤器面积×过滤器有效孔隙率P;Vc为相应含水层的允许进水流速,m/d,其数值如表2所示。
系原文。
2.1.3 同时给出过滤器直径及长度的计算式
我国部分文献同时给出了过滤器直径和长度计算式,如我国高校教科书《钻探工艺学》不仅给出了过滤器长度计算式,如(4)式,同时也给出了过滤器直径计算式,如(1)式,这是过滤器直径和长度确定的另一类型。
2.1.4 给出过滤器长度计算式及过滤器直径复核关系式
这一类型文献如我国《水文地质手册》给出了过滤器长度计算式,如(4)式,同时也给出了过滤器直径复核式,如:
 
2.1.5 给出过滤器长度确定原则及过滤器直径复核关系式
我国建设部标准《供水管井设计、施工及验收规范》(CJJ10-86),规定了过滤器长度确定的原则,并规定了过滤器直径复核关系式,如下式:
式中,Dg为过滤管外径(缠丝过滤管算至缠丝外表面),m;Q为设计出水量,m3/s;L为过滤管工作部分长度,m;n为过滤管表层进水面有效孔隙率(一般按过滤管表层进水面孔隙率的50%考虑);Vg为允许入管流速,数值按表4确定。
 
式(6)中的符号及含义均抄录规范原文。
2.1 .6 仅给出了过滤器直径和长度的确定原则,未给出计算式或复核式
我国现行国标《供水管井技术规范》(GB50296-99),关于过滤器直径和长度规定,未给出计算式或复核式,均规定了确定的原则,这是过滤器直径和长度确定的另一类型。上述6类过滤器直径和长度确定类型,基本上概括了我国目前有关文献和技术标准所给出的过滤器直径和长度规定。众多的规定突出反映了我国目前在此问题上的混乱状况。
2.2 国外关于过滤器直径和长度确定
2. 2. 1 原苏联关于过滤器直径和长度规定
原苏联有关文献和技术标准中,一般未给出过滤器直径的计算式或复核式,对于过滤器长度,则一直规定采用计算式计算(前述的式(4)即是其计算式),该式对我国产生了广泛影响,我国众多文献引用作为计算过滤器长度的计算公式,但在传抄过程中也有些变异和误传误用。
2.2 .2 美国关于过滤器直径和长度的规定
美国国家标准《水井标准》规定了过滤器直径确定的原则,但未给出计算式,对于过滤器长度,则规定计算来确定,计算式如下:
式中:L为过滤管长度,ft;Q为设计出水量,gpm;Ae为每英尺过滤管有效缝隙面积,平方英尺(有效面积应取总缝隙面积的一半),sq ft/ft;Ve允许过滤管进水流速,fpm。
式中符号和含义均系原文。从前述的过滤器直径与长度规定的类型看,美国《水井标准》和原苏联规定应属于第2. 1 .2中的类型。

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