S tudy on Technical Econo m y 技术经济研究 地下水人工回灌技术综述3
李恒太,石 萍,武海霞
(河北工程大学,邯郸056021)
摘 要:我国的地下水人工补给工作目前还处于起步阶段。影响地下水人工回灌的条件有水文地质条件、回灌水源和回灌方案的经济可行性。目前国内外大量使用的直接回灌方法主要是地面入渗法和管井注入法。人工回灌水质必须满足一定的要求,主要控制参数为微生物学质量、总无机物量、重金属、难降解有机物及有毒有害物质等。今后的研究重点是:如何结合水文学和水动力学等理论,对地下水人工回灌过程中地下径流产生、径流路径、径流排泄等过程进行理论描述;如何利用水环境微生物等理论了解回灌过程中对地下含水层的影响、对地下水水质的影响。
关键词:地下水;人工回灌;地面入渗法;管井注入法
中图分类号:P641.8;T V213.4 文献标识码:C 文章编号:167226995(2008)0320041202
1 国内外应用现状
地下水的人工补给,就是通过各种人工入渗措施,把各种地表水源补充到含水层内使之增加可利用的地下水资源。人工补给是直接扩大地下水资源的最有效的手段,也是解决当前许多地区水资源不足和改善水圈的一个重要途径,可以有效地利用超过天然补给部分的地下水。此外,人工补给地下水也是防治区域地下水位下降、沿海平原的海水入侵、地面沉降等水害以及控制地震灾害的有效措施之一。因此,人工补给地下水工作,在许多地区的水资源管理方案中都占有重要地位。近年来,它在许多发达国家也得到了迅速发展,在地下水的总利用量中一般都占到20%-30%以上。我国的地下水人工补给工作,目前还处于起步阶段,但已在控制地面沉降、扩大地下水开采资源、利用含水层贮能等方面起了明显的作用。
我国一些大中城市和北方干旱、半干旱地区的井灌区,也和国外一样,由于大量开采地下水,出现了地下水位持续下降、水质恶化、海水入侵以及地面沉降等一系列严重问题。全国有30多座城市已不同程度地出现了地面沉降、塌陷、地裂缝、咸水入侵等环境问题,对此,除了严格禁采、限采地下水和进行地下水回灌之外,还没有其他更有效的处理办法。如上海市,自20世纪60年代以来,就开展了利用深井回灌,调整地下水开采层次和压缩用水以控制地面沉降的试验研究工作。从60年代的每天开采30余万立方米,减少到80年代的每天开采4万立方米,使地下水位得到回升,地面沉降量由每年22毫米减少到5毫米。这样,地面沉降基本上得到控制。天津市也如此,一方面节约用水;另一方面,逐步减少对地下水的过量开采,使地面沉降得到控制。如1986-1987年累计关停地下水井601眼,并严格控制增打新井,大大地减少了地下水开采量。经测量证实,天津市区和塘沽区平均沉降量分别从1986年的62毫米和54毫米减少到43毫米和46毫米。在此基础上还发展了“冬灌夏用”及“夏灌冬用”、地下水储冷、储热的试验,其中“冬灌夏用”已在北京、天津、西安、南昌等城市得到了推广。我国北方黄淮海平原的一些地区,如石家庄、新乡、聊城等地区也都先后进行过人工引渗补给浅层地下水的试验,收到了较好的效果,补充调节了地下水源。在陕西富平、河北冀县、黑龙江三江平原等地也进行了一些试验研究工作。
2 地下水人工回灌的条件
2.1 水文地质条件是否适于进行人工回灌
含水层的可利用容积、埋藏深度、导水和储水性能以及排泄条件等对人工回灌能否进行至关重要。如果含水层可利用的容积不大,或补给水很快就流失或排入附近河道或沟谷中,则该含水层不适于进行人工补给。试验研究表明,人工补给含水层的厚度,一般以30-60m为最佳,含水层产状最好平缓,广泛分布,以渗透性能中等的各类砂质岩层或裂隙岩层最好。2.2 有无可利用的回灌水源
在人工回灌中,水源问题很重要。特别是在地下水资源的人工补给中,没有体外水源的补充,就谈不上人工补给地下水了。回灌水源主要包括地表水、雨水、回用的城市污水。在我国南方河网地区,人工回灌水源问题虽然不太突出,从经济和效果来看,有取水远近、水质好坏、净水难易、费用高低等问题。在缺水的北方地区,水源问题则尤其突出,有水库蓄水控制的河道径流、水库和回用的城市污水可以为人工回灌提供水源。
2.3 回灌方案是否经济可行
3作者简介:李恒太(1969-),男,甘肃省静宁县人,河北工程大学讲师,大学本科,主要从事水文水资源教学与研究。
技术经济研究 S tudy on Technical Econo m y
不仅要考虑增加单位水量的工程投资,还应考虑工程运转后水的成本对比,以及工程方案在其它方面的综合效益和对环境可能带来的各种有利和不利影响。
3 地下水人工回灌的方法
地下水人工回灌的目的,是为了贮藏和处理地面径流与洪水;补充地下水的有效水量;减少或消除地下水储水层水位的下降;减少、防止或补救咸水的侵入;储藏水量以减少抽水与打井费用;在冬季贮藏低温水为夏季使用;通过地层的扩散作用进行热交换;通过地层过滤作用清除悬浮固体。
地下水人工补给的方法分为直接和间接两大类。直接方法是指以完成人工补给地下水为直接目的的方法,包括地面入渗法、地下灌注法以及地下径流调节法。间接方法是指那些除达到工程设施本身兴建的目的外,同时也对地下水储量起到补充或增加作用的方法。
目前国内外大量使用的直接回灌方法主要是地面入渗法和管井注入法。回灌方法的选择主要取决于进行人工回灌的目的、当地的自然地理及水文地质条件。
3.1 地面入渗法(即浅层回灌法或水扩散法)
主要是利用天然洼地、河床、沟道、较平整的草场或耕地,以及水库、坑塘、渠道或开挖水池等地面集(输)水工程设施,常年定期引、蓄地表水,借助地表水和地下水之间的天然水头差,使之自然渗漏补给含水层,以增加含水层的储量。
地面入渗法的优点是,可因地制宜利用自然条件,以简单的工程设施和较少的投资获得较大的入渗补给量,运行中也较容易管理和便于清淤,故能经常保持较高的渗透率。主要缺点是设施占地面积较大,受地质、地形条件的限制,补给水在干旱地区蒸发损失较大,还可能引起附近土地盐渍化、沼泽化或浸没建筑工程基础。
地面入渗法的使用条件:
(1)该方法主要适用于地形平缓的山前冲洪积扇、冲积河谷和平原的潜水含水层分布区,以及某些基岩台地和岩溶河谷地区。
(2)为增大补给效率,地面入渗法要求地表具有透水性较好的土层:如砂土、砾石、亚砂土、裂隙发育层等。
(3)接受补给的含水层应该具有较大的孔隙和孔隙度,分布面积较大,并有一定的厚度。
(4)为保证补给水在到达含水层之前能更好地净化,以满足水质要求,要求入渗建筑物与取水建筑物之间有一定距离。
3.2 管井注入法(即深层回灌或地下灌注法)
补给水源通过钻孔、大口径井、或坑道直接注入含水层中的一种方法。
管井注入法的主要优点是:不受地形条件限制,也不受地面厚层弱透水层分布和地下水位埋深等条件的限制。此外,占地少,水量浪费少,不易受地面气候变化等因素影响。缺点是由于水量集中注入,井及其附近含水层中流速较大,井管和含水层易被阻塞。且对水质要求较高,需专门的水处理设备、输配水系统和加压系统,工程投资和运转时管理费用较高。
主要适合于因地面弱透水层较厚、或地面场地限制不能修建地面入渗工程的地区,特别适合于用来补给承压含水层或埋藏较深的潜水含水层。
管井注入法的主要问题是堵塞问题,按其性质可分为物理堵塞、化学堵塞和生物化学堵塞三大类。物理堵塞是由于补给水源中悬浮物(包括气泡、泥质、胶体物、各种有机物)充填于滤网和砂层孔隙中所造成的堵塞。当回灌装置密封不严时,大量空气随回灌水流入含水层中,也可能产生堵塞(亦称气相堵塞),主要是采用定期回扬抽水方法进行处理(对于气相堵塞还应及时密封回灌装置)。生物化学堵塞,特别是铁细菌和硫酸还原菌所造成的堵塞,是许多地区回灌井堵塞的主要原因,主要是采用注酸方法进行洗井处理。
4 对人工回灌水水质要求
为防止地下水污染,提供清洁水源,人工回灌水质必须满足一定的要求,主要控制参数为微生物学质量、总无机物量、重金属、难降解有机物及有毒有害物质等。回灌水质因回灌地区水文地质条件、回灌方式、回用用途、回灌水与原地下水可能产生的化学反应、对管井和含水层可能产生的腐蚀和堵塞、地层的净化能力等不同而有所不同。
4.1 回灌水源的物理性质
就回灌水源的物理性质来说,影响最大的因素是温度和浑浊度。
温度的变化将改变混合水的粘度和密度,最终影响水在地层中的渗透和过滤速度,粘度随温度的升高而降低,将加大水渗入土层的能力。此外,水温的变化也可能引起地下水的某些化学反应。实验表明,人工补给水源的最佳温度为20～25℃。
回灌水的浑浊度也严重影响补给效率,并与管井和含水层的堵塞有关。一般要求补给水的悬浮物浓度必须控制在20mg/L以下。
回灌水中氧气含量过大,则会与Fe2+作用生成不溶于水Fe(OH)3,产生化学堵塞,因此溶解氧含量以5～7mg/L为宜。回灌水中C O
2
含量一般要求尽量少,以免产生侵蚀作用或饱和时产生沉淀,导致岩石孔隙被堵塞。
4.2 回灌水的化学性质
回灌水的化学性质的影响主要表现在以下几个方面:补给水进入含水层,可能破坏含水层中原有的地球化学平衡环境,而引起不良的化学反应或离子交换导致金属沉淀;原悬浮于水中的粘土颗粒,可能因离子交换作用而膨胀,产生絮凝作用。
关于补给水中钙、镁、氯化物等常见可溶盐成分及毒性元素含量的要求,主要视补给地下水的用途而定。
PH值对补给水质有极大影响,因为氢离子浓度的变化可引起水中某些成分的溶解和沉淀,并刺激生物的繁殖过程。
对“三氮”,即氨氮、亚硝酸氮、硝态氮及细菌指标,因通过地层的长期滞流和天然过滤,有一定的自净能力,可适当放松,但应针对不同地区的地质条件制定相应的水质标准。对于有
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M anage m ent of Enterprise 企业经营管理
力约束机制,从源头上预防腐败现象的发生。
(4)加强思想道德建设。要高度重视新形势下职工的社会道德和道德养成问题。要认真贯彻落实《公民道德建设实施纲要》,大力开展公民道德规范教育活动,采取各种有效形式积极宣传教育引导职工增强科学意识、竞争意识、效率意识、民主法制意识、可持续发展意识,形成积极向上的精神风貌和良好的道德风尚。要以马列主义毛泽东思想、邓小平理论和江泽民“三个代表”重要思想为指导,以为人民服务为核心,以集体主义为原则,以爱祖国、爱社会主义、爱岗位为基本要求,以社会公德、职业道德、家庭美德为落脚点深入持久地开展精神文明创建活动。
职工群众关心的热点难点问题的解决是长期而艰巨的工作,它关系到地勘单位改革、发展、稳定的大局,关系到和谐队伍建设的成效。“乐民之乐者,民亦乐其乐;忧民之忧者,民亦忧其忧”,这是胡锦涛同志阐述“三个代表”重要思想本质时引用的一句古训。我们应切实增强为人民服务的意识,恪尽职守,为构建和谐向上的地质队伍不懈努力。
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收稿日期:2008201218
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理人市场条件下,经营团队持股,促进国有股减持和股权结构多元化进程无疑也是一种折中办法。
总之,社会主义市场经济条件下的新型矿山企业应该是:在投资体制上是多元化的股份有限责任公司,并按现代企业制度建立起制衡有效的公司治理结构;在产业结构上,根据矿山自身实际形成勘探—采选—冶炼、加工一体化合理的产业链;在管理上形成一套机动灵活、高效的运营和激励机制,建立起资源耗竭补偿机制与矿山企业退出机制,使企业在市场经济中健康发展。
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毒有害的重金属(汞、铬、砷、镉、铅、铀、铍等)、酚、氰,以及油类和难降解有机物(如多环芳烃、氯代烃、)需制定严格的水质标准,以防止其污染地下水。
5 地下水人工回灌工作存在的问题与发展方向
由于问题本身的复杂性,国内外目前对地下水人工回灌的认识仍停留在实践和经验阶段,表现在工程应用中,基本上是凭经验实施地下水人工回灌,无法预知补给效果。如何结合水文学和水动力学等理论,对地下水人工回灌过程中地下径流产生、径流路径、径流排泄等过程进行理论描述,如何利用水环境微生物等理论了解回灌过程中对地下含水层的影响、对地下水水质的影响,是今后研究的重点。参考文献:
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收稿日期:2008201221
英文摘要 A b s t r a c t s a mp les of geol ogical p r os pecting of gold m ine,f oll owing the p rinci2
p le of p r ofit and l oss balance in the econom ic analysis,as well as
with a nu mber of indicat ors t o esti m ate the res ources,it gets the
l owest industrial grade and margin grade which is suitable f or the
current econom ic conditi ons.The econom ic grade,when the aver2
age p r ofits can be earned in the conditi on of nor mal extracti on,can
be calculated.The paper als o makes s ome p r oposals for the geol og2
ical p r os pecting units t o devel op their own next industrial indica2
t ors,and the p r oposals are als o made for the state manage ment de2
part m ents of m ineral reserves t o refor m the deposit industrial indica2
t ors.
Key words:Evaluati on indicat or;m ineral res ources;gold;indus2
trial grade;econom ic grade
38SCP D ynam i c Ana lysis M ethod and Its Ap2 pli ca ti on
WU Yin-qian1,2,3,F ANG W ei-xuan1,2
HAN Run-sheng1
(1.Kunm ing Polytechnic U niversity,Kunm ing Yunnan650093, China;2.B eijing Resource Exploration Technology Center of N on-ferrous M inerals and Geological Survey Center,B eijing100012,Chi2 na;3.Guizhou Institute of Finance and Econo m ics,Guiyang 550004,China)
Abstract:The paper first points out the shortcom ings of the tradi2 ti onal SCP analysis fra me work.Then it intr oduces the advantages of the a mend ments of SCP analysis pattern,these are:it conducts an quantitative analysis and statistics study on market structure,enter2 p rise behavi or;in light of the study on the ref or m of China’s large and mediu m-sized state-owned crisis m ining enter p rises,the pa2 per f ocuses on enter p rise behavi or.The paper offers the dyna m ic SCP analysis method based on the input-out putmethod and hist or2 ical analysis,which is app lied in the comparis on analysis of bef ore and after ref or m in the invest m ent syste m of Yunnan J insha M ining Company L i m ited.
Key words:industrial organizati on theory;S CP paradig m;SCP dynam ic analysis;J insha M ining Company L i m ited
41Arti f i c i a l Recharge Technology of Groundw2
a ter L I Heng-tai,SH I Ping,WU Hai-xia
(Hebei Engineering U niversity,Handan056021,Chi2
na)
Abstract:The artificial recharge of gr ound water is still in the ini2
tial stage in China.The paper points out the conditi ons that p r o2
duce an effect on artificial recharge of gr ound water,including:the
hydr ol ogical and geol ogical conditi ons,as well as the econom ic fea2
sibility of the s ource of water and p r ogram of recharge.A t p resent,
the method of direct recharge,such as infiltrati on of gr ound and
tube well injecti on method,is the main method which is used by
home and aboard.The main contr ol para meters for the quality of ar2
tificial recharge water include:m icr obi ol ogical quality,the t otal in2
organic,refract ory organic compounds,metals,and t oxic and
har mful substances.The paper discusses the future research focus
on:how t o give a theoretical descri p ti on t o the p r ocess of under2
gr ound runoff p r oduced,runoff r oute,runoff drainage,according t o
the combinati on of hydr ol ogy and water dyna m ics theory;how t o
know the i m pact of undergr ound aquifers and gr ound water quality in
the p r ocess of recharge based on theoretical of envir on mental m icr o2
bi ol ogy.
Key words:gr ound water,artificial recharge;gr ound infiltrati on;
tube wells injecti on method
43
How to D ea l w ith the Curren t Hot and D i f2
f i cult Problem s Concerned by the W orkers
i n the Geolog i ca l Prospecti n g Un its
Y U Xian-m in,WANG J ian-xin
(N o.265Team of J iangxi Provincial N uclear Industry and Geology
B ureau,Y ingtan335001,China)
Abstract:The paper first points out the p r oblem s that the workers
concerned,such as the worries concerning the ref or m and the cadre
’s political style building;the less fair and reas onable of distributi on
syste m;the workers still has str ong dependent p sychol ogy;as well
as the difficulties in e mp l oy ment and housing.It offers the methods
for dealing with these p r oble m s:ideol ogical and political work
should be done;effectively changing the work style of cadres and
ensuring that the masses of workers t o share the results of refor m
and devel opment;and strengthening ideol ogical and moral construc2
ti on,and other measures.
Key words:geol ogical exp l orati on units;hot and difficult issues;
res ponse measures
信息窗
本刊编辑部通报表扬
2007年订阅量列前三名的单位
在广大读者和各兄弟单位,特别是中国地质矿产经济学会各分会的密切配合和支持下,《中国国土资源经济》的发行量稳中有升。经统计,2007年订阅数量排在前三名的单位分别是:第一名,云南省地质矿产经济学会;第二名,黄金地质经济学会;新疆地质矿产经济学会、湖北省地质矿产经济学会和甘肃省地质矿产经济学会并列第三名。编辑部研究决定对以上五单位予以通报表扬,并对以上单位的刊物订阅负责人给予一定的物质鼓励。
本刊编辑部开展全年度的随时订阅服务,希望广大读者和各兄弟单位一如既往地支持和配合编辑部的工作。借此机会,编辑部全体工作人员向长期关爱本刊的广大同仁表示衷心的感谢。
一、回灌井设计 为防止开挖过程中水土流失严重，基坑周边设置直径为200mm的回灌井（详见回灌井大样图）。回灌井设置在基坑与建筑物之间，北侧的回灌井设置在围挡范围内，回灌井间的距离为15~20m。 图1 回灌井大样图 二、回灌井施工工艺及技术要求 1、施工工艺 施工工艺：放线定位→回灌井钻孔→清洗换浆→井管安装→填料→洗井→回灌→定期回扬。 2、施工方法 （1）施工准备 施工现场做好“三通一平”，满足设备进、出场、备好泥浆，配齐滤料、管材、注水设备。 （2）回灌井钻孔 采用地质钻机套管垂直钻进，垂直度控制在1%内，钻孔孔径200mm。钻孔前应与现场管理人员对接，排查附近管线情况，防止破坏管线。 （3）清孔换浆 当钻孔至设计孔深后为防止泥浆沉淀和井孔坍塌，应及时清孔换浆。置换的泥浆含沙量不大于5%，孔底沉渣厚度不大于20cm。 （4）井管安装 1）管井制作：下Ф70mmPVC管，管壁每隔20cm布置梅花形滤水孔，包一层铁丝网及两层尼龙丝布网滤层。 2）下管：管底部抛填250mm厚的2~5mm石米滤料，井管上端口应高出地面至少50cm，严禁强行将井管压入井孔。 （5）回填滤料 填料时井管必须居中，采用循环水填料法。滤料采用2~5mm石米滤料，用铁锹均匀对称的抛撒在井管四周，填料至距地面1.0m范围，上面1.0m采用水泥浆回填密实。 （6）洗井
填料完成后采用循环水洗井，井内的沉渣厚度不得超过200mm。 （7）回灌 对清洗好井管的井，确保合格后，对回灌井进行封闭，把井管最上端用能达承压厚度的钢板焊封，循环水管在钢板上开口焊封，确保回灌井的回灌量。 （8）定期回扬 为预防和处理管井堵塞，主要采用回扬的方法，回扬是在回灌井中开泵抽排水中堵塞物。每口回灌井回扬次数和回扬持续时间主要由含水层颗粒大小和渗透性而定。在岩溶裂隙含水层进行管井回灌，长期不回扬，回灌能力仍能维持；对细颗粒含水层，回扬尤为重要，回扬时间宜为1个星期一次。 3、技术要求 （1）钻探施工达到设计深度后，继续向下钻进1.0m，用循环水冲洗泥浆，减少沉淀，并应立即下管，注入清水，稀释泥浆比重接近1.05后，投入滤料，不少于设计量的95%，严禁井管强行插入坍塌孔底，滤料填至离地面1.0m改用水泥浆回填封孔。 （2）若回灌井分布比较集中，连续钻进，应及时进行洗井，不应搁置时间过长或完成钻探后集中洗井。 （3）注水设备应定期进行保养，注水间隔根据水位的变化而定。 （4）井口井盖必须要焊接牢固，定期检查，防止在注水过程中脱落。 三、回灌井运行 基坑挖土阶段对基坑外环境进行跟踪监测，一旦基坑外沉降比较大或沉降加速变化比较大时以及基坑外承压水水位变化超过1.5m，就应立即启动回灌措施。 回灌水源：回灌水源主要以基坑内抽水井的地下水作为回灌水，也可采用自来水作为回灌水源。 回灌量确定：回灌量初定为3.0~5.0m3/h。 回灌压力：为保证回灌效果，将回灌的集水箱垫高1米，使其有一水压差。要求回灌压力不能过大，过大后会影响回灌井周边地层结构，回灌压力控制在0.05MPa左右。 回灌过程中对基坑内观测井和基坑外观测井水位密切监控，要求水位观测每天一次。 回灌井实施回灌的同时，基坑内抽水井正常继续运行，为了节约地下水资源可以采用抽出来的地下水进行回灌。 图2回灌运行示意图
浅析地下水对基坑稳定性的影响 摘要:地下水对基坑的稳定性有着极大的影响，为了控制好基坑的稳定性，就必然要了解地下水与基坑稳定性的相互关系，从而采取相应的措施来控制好基坑的稳定性。 关键词:基坑;稳定性;地下水;水土作用;强度参数 0引言 随着我国经济的快速发展，城市建设也达到了前所未有的发展，从20年前仅北京、上海等大城市才有高层和超高层建筑到现在一般的中小城市都已建有30层以上的高层建筑，而随之地下开挖深度也逐渐变深，二层、三层地下室成为很常见的事。地下开挖深度的加大对基坑支护结构的稳定性可靠性要求也越来越高，而影响基坑边坡稳定的因素有很多，比如基坑挖深、侧壁土质、周围环境、地下水分布、护类型等，其中地下水对基坑边坡的稳定性影响尤其突出，需特别加以重视。从以往的一些工程案例中可以看出，由于地下水没有控制好而引起基坑事故占有绝大多数，因此分析地下水对基坑边坡稳定性影响是非常具有工程意义。 1地下水的基本特征 与深基坑工程有关的地下水按其埋藏条件一般可分为包气带的上层滞水，饱和带的潜水和承压水三类。上层滞水分布于浅部松散填土中，无统一水面，水位随季节变化，不同场地不同季节水位各不相同，水量较小，与区域地下水无水力联系，与邻近地表水体可能有联系，但联通性差，其埋藏较浅，可针对性隔断、引渗、设泄水孔等降水措施，治水效果好。潜水分布于松散地层，基岩裂隙破碎带及岩溶等地区，具有统一自由水面，水位受气象因素影响变化明显，同一场地的水位在一定区域内基本相同或变化具有规律性，水量变化较大，地下水补给一般以降雨为主，同时接受场地外同层地下水的径流补给，可采用井点降水和管井降水，或设帷幕隔断或降水辅以回灌等进行处理。承压水分布于松散地层两个相对隔水层之间，具有一定水头压力，一般不受当地气候因素的影响，水头保持稳定，由于承压水埋深大，有一定的水头压力，水量大等，对地基稳定性的潜在危害最大。 2地下水对土体的作用 地下水是一种重要的地质营力，它与土体的相互作用改变着土体的物理性质、化学性质和力学性质，也改变着地下水本身的一些物理、化学和力学性质。按其作用来分为物理作用、化学作用和力学作用。物理作用有润滑作用、软化作用、泥化作用和结合水强化作用，化学作用有离子交换、溶解、水解、溶蚀作用，力学作用包括孔隙水动压力和静压力。地下水与岩土体的相互作用影响着岩土体的变形和强度，主要体现在三方面:l)通过物理、化学作用改变土体的值的大小。
第一章引言 地下水质量越来越受到世界各国的广泛关注，而地下水的有效保护和管理的关键是水文地质信息的获取。地下水有效保护的目标应是防止现有的和将来可能发展的地下水质量问题的发生，它需要充足的、连续的决策信息基础，地下水脆弱性图正是传达这种信息的重要途径。但需要说明的是地下水脆弱性图并不是地下水保护的“万能药”。它只是众多有效方法中的一种。 地下水脆弱性图属于地下水保护图范畴，而地下水保护图是专门环境保护图系中最重要的一种图件。地下水脆弱性图是为特殊区域和某种目的将地下水系统的自然属性进行图形解释，地下水系统的基本自然属性包括土壤资源、非饱和带、含水层和地下水补给量。 地下水脆弱性图的概念是基于地下水系统基本自然属性的评价和表现，同时也决定于特殊图件编制的进程和目的。对我们所了解的地下水脆弱性做出明确的表达和定义是非常关键的，这决定了图件的构思和设计，以及数据表现形式和编图方法的选择。含水层脆弱性评价和大多数地下水图件编制通常认为污染源于人类活动，其实，一个地下水系统对温度和其它天然作用也具有脆弱性。 在IHP-IV项目M-1.2(a)的目标中，脆弱性的概念包括质量（污染）和数量（水枯竭）两个方面。事实上，在评价地下水脆弱性时，将其质量和数量分开通常是件很困难的事情。例如，过量开采含水层系统，仅从水量（水位的下降和地下水水流的变化）或地下水成分（水质方面）单方面解释是不够全面的。因此，按照IHP/UNESCO项目目标的观点，地下水脆弱性的编图表示应包括人类活动影响、天然因素作用、水的数量和质量几方面的脆弱性。然而，近几年来，世人明显关注的焦点集中在地下水潜在的污染方面。因此，本文主要介绍与地下水水质有关的脆弱性问题。 地下水脆弱性图是一件很有价值的计划工具，利用它可以避免由于无计划、无控制的土地开发和对地下水质量有害活动带来的问题。它们为计划、控制、管理和决策提供依据，是负责解决地下水管理和保护问题的专家、顾问、工程师和水文地质学家非常有用的图件。然而，脆弱性图只能给出通用的观点，没有规划者、管理人员和地方官员所寻找解决具体问题的专门的详细的答案；对图件内容的曲解可能导致规划者和管理人员产生一种错误的安全意识。为了将曲解和误用降低到最小程度，脆弱性图件必须附有图件限制的警示和图件使用说明。 国际水文地质工作者协会和联合国教科文组织决定，准本编写一本关于地下水脆弱性编图的指南，目的是用来帮助原始图的编者进行脆弱性图的设计和编制，同时也帮助图件的用户了解图件的内容和价值。本书中介绍的脆弱性编图方法力图在水文地质、其它有关数据和现有数据格式的解释上提供一个全面的指导。 本指南是按非常自然的方式进行叙述的。编写指南的最初目的是为编图人员提供建议，用图例表达水文地质信息。因此，作者在完成模式图例的过程中，一直遵从下列原则：（a）图例必须清晰、简洁、全面：（b）用地图学类似的标识符号表达脆弱性的等级；（c）在适用的地方，图例必须从国际水文地质图（联合国教科文组织，1970年）图例标准。模式图例（附录A）是在一些国家的经验基础上编制的。目前已经开始编制通用的编图图例。 编写指南的作者都是有着丰富的经验，长期从事水文地质和含水层保护的专家，这就是为什么说这本指南是专业人员写给专业人员的。但毕竟是首次编写这样复杂的指南，作者将非常欢迎读者提出改进意见。 作者认为没有必要编写一本关于脆弱性编图的方法手册。每种情况都有其特殊性，且需要不同的处理方法。负责项目的水文地质专家必须做出决定，选择最适用项目目标图件的类型和比例尺。此外，大家熟悉了解的编图技术本书中不再重复，但对图件格式和比例尺的标准以及脆弱性图件一致性的处理方法给予了说明。用相同的方法编制脆弱性图将会提高相似
学 术讨 论地下水源热泵若不能100%回灌地下水将是子孙后代的灾难 马最良 姚 杨 姜益强 倪 龙 (哈尔滨工业大学热泵空调技术研究所 哈尔滨150090) 0 引言 热泵技术在暖通空调领域中构成的热泵供暖方式不仅避免了 高位能源供暖废弃物!的单向性传统供暖方式,而且跳过 过程末端治理!的第二种模式,直接走 再生能源+高位能供暖废弃物与再生能源的!部分能量循环使用的闭环式循环过程的第三种模式。因此,近年来热泵供暖(冷)在我国应用十分广泛[1]。但是,纵观世界各国热泵的发展态势,我们明显地看到,在世界各国热泵发展过程中曾多次出现热泵发展停滞、热泵市场下跌等问题。我们应很好地吸取各国发展热泵的经验和教训,以便避免在今后我国热泵快速发展中出现类似的发展停滞现象。为此,撰写本文,以发出科学的善良警告 地下水源热泵若不100%回灌地下水将是子孙后代的灾难。其理由十分简单,即: ?我国地下水资源十分短缺; ?我国地下水超采现象严重,已引起一些地质灾害问题,亟待解决; ?目前,国内运行的地下水源热泵系统的回灌尚存在许多问题,又未引起有关部门的高度关注; ?国内有关部门与业主对地下水源热泵系统的回灌缺乏有效的管理与监测。 1 我国地下水资源十分短缺 全球地下水水量为0 237#108km3,仅占全球水总量的1 71%,而其中咸水为0 1287#108km3,淡水为0 1083#108km3[2]。而我国地下淡水资源量为694km3[3],仅占世界地下淡水资源的0 6/10000,可见我国地下水总量贫乏。同时,由于我国地形、降水分布的地域性差异,使我国地下水资源具有南方丰富、北方贫乏的特征。占全国总面积的60%的北方地区地下水天然资源量约260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%,不足南方的1/2。占全国总面积约1/3的西北地区地下水天然资源量约110km3/ a,约占全国地下水天然资源量的13%;而东南及中南地区,面积仅占全国的13%,但地下水天然资源量约为260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%[2]。我国地下水分布的不均匀性,为普遍地推广与应用地下水源热泵带来地域的局限性。 我国人口众多,淡水资源人均占有量为900m3,低于世界平均水平的1/4,居世界第110位,被联合国列为13个典型贫水国之一[4]。再加上水质污染状况严重,导致我国600多个城市有300多个城市缺水[5],根据1988年统计,在300多个缺水城市中,其中100多个是严重缺水城市,主要集中在北方,高峰季节只能满足65%的用水量,全国城市日缺水量达到1600万m3。特别是北方地区,由于地表水资源缺乏,主要依靠开采地下水来弥补用水量的不足。 根据?2000年中国水资源公报%记载,2000年全国总供水量5531亿m3,其中地下水开采量达1060亿m3。北方松辽河、海河、黄河、淮河四大流域片,地下水开采量达845亿m3,占全国地下水开采量的79%。北方地区地下水供水量在总供水量中占有较大比例。其中海河流域占66%,黄河中下游占60%,辽河流域占59%。南方各流域片地下水占总供水量的比例都在5%以下,但集中在都市化区域。 基于这种现状,决定了地下水源热泵只能通过地下水来采集浅层地能(热),而不得再对地下水资源造成浪费和污染。 2 地下水超采面临的问题与教训 地下水超采是指两部分:一是浅层地下水超采,即地下水多年平均开采量超过相应的总补给量,并造成地下水位持续下降的现象;二是深层承压水超采,由于补给十分困难,其大规模开采即可视为超采量。 由于地下水开采过于集中,在城市地区引起地下水位持续下降、地面下沉、海水入侵等环境地质问题。 2 1 区域地下水位持续下降,降落漏斗面积不断扩大 例如:
基坑工程中的地下水问题及其控制浅析 发表时间：2019-12-16T14:14:47.913Z 来源：《城镇建设》2019年21期作者：张在晨[导读] 深基坑开挖的过程中一个非常重要的前提条件就是保障基坑的干燥摘要：深基坑开挖的过程中一个非常重要的前提条件就是保障基坑的干燥，这样才能形成良好的施工条件。但是，很多工程项目都存在地下水的现象，如果地下水得不到有效的处理与控制，不仅会直接影响到深基坑工程的展开，还会让整个项目受到影响。因此，深基坑作业时很有必要对于地下水做有效处理，要结合项目现场的实际情况和地下水的存在状况，有针对性的采取相应措施，给深基坑作业提供 良好的实施环境。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对基坑工程中的地下水问题及其控制浅析提出了一些建议，仅供参考。 关键词：基坑工程；地下水；控制措施引言 基坑降水设计，需根据场地实际的水文地质条件进行设计计算，同时降水深度应按需进行，确保基坑周边环境变形在容许的范围内，对于一些大型、基坑周边环境复杂的工程，可采用地下水三维数值模拟，建立水文地质数值模型进行设计计算，必要时可结合地下水回灌系统，使基坑周边的变形在允许的范围以内，以达到确保基坑周边环境安全。 1、基坑降水的作用 基坑降水是基坑土方开挖过程中，确保基坑支护结构安全的必要措施，其主要的作用为：（1）防止基坑侧壁因地下水在水头压力下发生渗流破坏。（2）消除或减少作用在基坑支护结构上的静水压力与渗透压力，提高基坑支护结构的稳定性。（3）为基坑土体开挖及主体结构施工，提供干作业面，方便施工。（4）满足主体结构抗浮要求。 2、地下水对深基坑的不良影响 （1）如果基坑下部积累了承压水，开挖基坑机会很大程度减少含水层上透明水层的水量，这种状况下，当透明水层继续减少时，承压水水头的压力会进一步增加，增加到一定程度后会顶裂甚至击穿基坑底板，突涌现象随之产生。底板产生的裂缝会造成地基整体性破坏，随着土体逐渐被带出，下层会逐渐被掏空，直接影响到卧层的整体强度。（2）在粉细砂层或粉土场地，地基土在地下水动水压力作用下，基底往往会发生翻泡、冒水、土体颗粒上浮等现象，称为“砂沸”，由于“砂沸”发生的面积一般较大，影响深度也较深，故一旦发生整个地基就会受到扰动，原始结构遭到破坏，影响地基强度。（3）建筑物和管线产生的影响。在进行基坑作业时，地质问题是必须要考虑在内的因素，因为它影响着周围的建筑物的安全。建筑物的新旧程度，和管线的分布影响着基坑施工作业环境的地质问题，很可能会产生危害。如果是旧的建筑物，它的砖木结构和浅基已经老化，发生同一幅度沉降和位移问题时，就会发生坍塌等危险，如果是新的建筑物，那么危害很小，或者可以说是没有危害。另外，还有其他的因素蝷着，包括施工材料随便堆载，机械设备产生的振动，都会影响施工环境的地质问题发生危害。 3、针对基坑工程中的地下水问题及其控制措施 3.1设置回灌井点 在进行地下水的处理时，很容易使得周围地面发生明显沉降，这会产生一些负面印象，因此，对于这种状况要做灵活处理。首先，可以在项目基坑和需要保护的建筑体之间设置相应的回灌井点，这是让需要保护的建筑体能够保持合理的地下水位的方法。这能够很大程度避免周围建筑体地下水的流失，能够让地下水位在整体上维持在合适的范围内，这样才能够让土层压力保持平衡，不至于由于地基重力快速增大而产生沉降效应。 3.2建立监测体系，预防灾害 监测体系可以为施工提供有效的数据，它所监测的内容有支护的变形，深基坑周边的地面形态，周围建筑物的变形，还有地下水位的动态监测。这些数据可以反映出所有影响因素的数据，从而准确反映了危害程度，还能得到预警的效果，还能够分析位移的变化，以及信息化施工的重要数据。 3.3进行合理土压力计算 还要针对不同的地址选择不同的支护方式。对于一些计算问题，因为地区的不同，计算的方式也是不同的，如果设计者对地质和建筑没有做到掌握的情况下，对于计算的精度考虑角度又不同，那么就会存在安全隐患。因此，地层为软土时，必须设有专家组，共同进行审议。这些举措如果严格执行，那么就会有效地减少灾害的产生。现阶段基坑工程计算方式采取了m法、有限单元法、块体模型计算以及其它的计算方法，这些先进的计算方式可以为灾害的防治提供了科学的数据。 3.4深基坑降水设计 深基坑降水设计是基坑工程支护设计的一部分，降水设计应根据基坑工程为满足主体结构施工的开挖深度、基坑开挖深度范围内含水层水文地质条件确定具体的设计方案，以达到疏干开挖深度范围内的土体、降低含水层水头满足基坑抗突涌安全要求，同时基坑降水还需配合土方开挖，满足基坑分期、分区开挖土方的要求。基坑降水往往会对基坑周边造成一定的不利影响，随着降水的进行，地下水影响半径范围内水头会有一定的降低，根据土力学有效应力原理，土体的重度会从浮重度增大到接近于饱和重度，从而在降水影响范围内产生附加沉降。 3.5基坑止水帷幕设计优化分析 止水帷幕的长度，根据现行基坑规范的要求，首先需满足抗渗流的要求，同时在满足降水要求的情况下，尽量减小由于基坑场地内降水引起周边场地水位降深。根据上述要求，本工程的止水帷幕深度，可采用封闭式止水帷幕或者悬挂式止水帷幕。采用封闭式止水帷幕时，止水帷幕插入到相对隔水层即第⑦层粉质粘土层，止水帷幕深度约32m;采用悬挂式止水帷幕，即止水帷幕的插入深度没有进入隔水层，但止水帷幕的深度在满足抗渗流的要求下，适当的加深以减小基坑降水对周边环境的影响，经试算采用止水帷幕插入基坑坑底以下10m，未进入第⑦层粉质粘土隔水层，止水帷幕长度为24m。采用封闭式止水帷幕，可以最大化的减小基坑降水引起的周边环境的变化，但工程造价较高。采用悬挂式止水帷幕，则止水帷幕的长度要减少8m，根据当地类似的工程经验，一般在类似降深的情况下，降水引起的沉降变形在允许的范围之内，经过综合比较，本工程采用悬挂式止水帷幕。基坑止水帷幕的形式，根据当地的工程经验，一般采用高压旋喷桩较多，高压旋喷桩桩体采用摆喷的形式。 3.6控制降水过程
第34卷第6期201112测绘与空间地理信息 GEOMATICS ＆SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Vol．34，No．6Dec．，2011 收稿日期：2010－12－02 作者简介：肖兴平（1980－），男，湖北云梦人，工程师，大学本科，主要从事水工环方面的GIS 编图与评价、水工环信息系统开发等 工作。 ArcGIS 地统计分析在地下水脆弱性评价中的应用 肖兴平 （中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定071051） 摘 要：地下水是水资源的重要组成部份，地下水污染危害人的健康，影响人们的生产和生活，查明某一地区地 下水容易受污染的可能性即地下水脆弱性，能为管理决策部门提供合理开发地下水资源，防治地下水污染的科 学规划和管理依据。在脆弱性评价工作中，应用当前国际上最先进的地理信息系统平台ArcGIS ，并结合地统计分析原理，完成地下水系统脆弱性编图，并进行地下水环境保护功能分区，是查明某一示范区地下水脆弱性的可靠手段和科学依据。文章以河北省沧州地区为例，以DRASTIC 模型的七项评价因子为脆弱性评价指标，利用ArcGIS 为平台实现地下水脆弱性编图，方便从事地下水工作的管理人员及时掌握地下水污染动态、空间分布及演化趋势。 关键词：地下水；脆弱性；评价；编图；GIS 中图分类号：P208 文献标识码：B 文章编号：1672－5867（2011）06－0124－03 The Application of the Groundwater Vulnerability Assessment Based on the Statistical Analysis of ArcGIS XIAO Xing －ping （Center For Hydrogeology and Environmental Geology ，CGS ，Baoding 071051，China ） Abstract ：Groundwater is an important component of the water resources．Groundwater pollution endangers human health and affects people＇s production and life．Thus identifying the possibility of groundwater pollution in an area ，which is the groundwater vulnerability ，can provide rational scientific planning and management basis for exploitation of groundwater resources and control of groundwater pol-lution for management decision sector．In vulnerability assessment ，using the most advanced international GIS platform ArcGIS ，with the principle of statistical analysis ，to complete the mapping of groundwater system vulnerability ，and to zone the groundwater environmental protection function division ，it is the reliable tools and scientific basis to identify the groundwater vulnerability of a demonstration area．This article bases on the groundwater vulnerability assessment in Cangzhou of Hebei as an example ，uses seven evaluation factors of DRASTIC model as the vulnerability assessment indicators ，utilizes ArcGIS platform to realize the groundwater vulnerability mapping ，and facilitates the management working people in groundwater to master the groundwater pollution＇s dynamic ，spatial distribution and e-volution timely． Key words ：Groundwater ；Vulnerability ；assessment ；Mapping ；GIS 0引言 地下水是一种宝贵的资源，关系到国民经济、人民生 活和生态环境。当今时代由于我国城市和工业的过度需要，地下水污染问题日益严重，研究地下水污染问题的工作也逐渐受到政府部门和社会重视。进行地下水污染脆弱性评价，并编制地下水系统脆弱性分区图，能为保护地下水免受污染提供科学依据。通常可简单地将地下水脆 弱性理解为 “地下水容易受到污染的可能性”。污染脆弱性是地下水系统的本质特性，表征该系统的水质对人为或自然作用的脆弱性（Vrba 和Zaporozec ）。大多数学者将地下水污染脆弱性定义为：污染物从地表开始，通过土壤层、包气带，进入含水层后，到达地下水系统的某个特定位置的倾向或可能性。地下水脆弱性分固有脆弱性和特殊脆弱性，国际上一般研究的多为地下水固有脆弱性，本文的地下水脆弱性也是指地下水固有脆弱性，即不考虑人类活
基础施工过程中地下水的处理 前言 当基础深度在天然地下水位以下时，在基础施工中常常会遇到地下水的处理问题。一般认为，基坑开挖要具备以下的必要条件：首先保持基坑干燥状态，创造有利于施工的环境；其次是确保边坡稳定，做到安全施工，如果忽视这些必要条件，其后果是严重的。有的基坑积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。所以，在基坑施工中应对地下水的处理给予应有的重视。 一、地下水的人工处理 地下水的处理有多种可行的方法，从降水方式来说可总分为止水法和排水法两大类。止水法，即通过有效手段，在基坑周围形成止水帷幕，将地下水止于基坑之外，如沉井法、灌浆法、地下连续墙等；排水法是将基坑范围内地表水与地下水排除，如明沟排水、井点降水等。 止水法相对来说成本较高，施工难度较大；井点降水施工简便、操作技术易于掌握，是—种行之有效的现代化施工方法，已广泛应用。本文结合工程实例对井点降水法作一简要介绍。 井点降水法，它是在拟建工程的基坑周围设能渗水的井点管，配置一定的抽水设备，不间断地将地下水抽走，使基坑范围内的地下水降低至设计深度。井点法防水适用于具有不同几何形状的基坑，它有克服流砂、稳定边坡的作用。由于基坑内土方干燥，有利机械化施工，缩短工期，保证工程质量与安全。 目前国内常用的井点降水法有轻型井点、喷射井点、电渗井点。在我国，井点降水法是新中国成立后才逐步发展起来的。在工程的基坑＜槽＞附近埋设大量的渗水井点管，与此同时地面组装抽水管路系
统，通过井群连续抽吸地下水，使基坑范围内的地下水位降低到基坑以下一定深度，以保持基坑干燥状态。通常把这一方法叫做井点降水法。 井点降水法具有下列优点：施工简便，操作技术易于掌握；适应性强，可用于不同几何图形的基坑；降水后土壤干燥，便于机械化施工和后续工作工序的操作；井点作用下土层固结，土层强度增加，边坡稳定性提高；地下水通过滤水管抽走，防止了流砂的危害；节省支撑材料，减少土方工程量等。井点降水法已成为目前在含水透水位土层实施的一种行之有效的方法。 1.轻型井点降水法 （1）轻型井点抽水系真空作用抽水，除管路系统外，很大程度取决于抽水设备。目前常用的真空泵型、隔膜泵型配套抽水装置。 轻型井点井点管、过滤管、集水总管、主管、阀门等组成管路系统，并由抽水设备启动，在井点系统中形成真空，并在井点周围一定范围形成一个真空区，真空区通过矽井扩展到一定范围。在真空力的作用下，井点附近的地下水通过砂井，经过滤器被强制性吸入井点系统内而使井点附近的地下水位得到降低。在作业过程中，井点附近的地下水位与真空区外的地下水位之间，存在一个水头差，在该水头差作用下，真空区外的地下水是以重力方式流动的。所以常把轻型井点降水称真空强制抽水法，更确切地说应是真空—重力抽水法。只有在这两个力作用下，基坑地下水才会降低，并形成一定范围的降水的漏斗抛物线。 井点管与总管的联接可用钢管和透明塑料管，因受真空力的作用，塑料管内装有弹簧，以加强抗外部张力，保证地下水流畅通。 总管与总管的联接有法兰法和套箍法两种形式。 （2）施工时应注意的问题 经过降低地下水位后，土壤会产生固结，也就会在抽水影响半径
S tudy on Technical Econo m y 技术经济研究 地下水人工回灌技术综述3 李恒太,石 萍,武海霞 (河北工程大学,邯郸056021) 摘 要:我国的地下水人工补给工作目前还处于起步阶段。影响地下水人工回灌的条件有水文地质条件、回灌水源和回灌方案的经济可行性。目前国内外大量使用的直接回灌方法主要是地面入渗法和管井注入法。人工回灌水质必须满足一定的要求,主要控制参数为微生物学质量、总无机物量、重金属、难降解有机物及有毒有害物质等。今后的研究重点是:如何结合水文学和水动力学等理论,对地下水人工回灌过程中地下径流产生、径流路径、径流排泄等过程进行理论描述;如何利用水环境微生物等理论了解回灌过程中对地下含水层的影响、对地下水水质的影响。 关键词:地下水;人工回灌;地面入渗法;管井注入法 中图分类号:P641.8;T V213.4 文献标识码:C 文章编号:167226995(2008)0320041202 1 国内外应用现状 地下水的人工补给,就是通过各种人工入渗措施,把各种地表水源补充到含水层内使之增加可利用的地下水资源。人工补给是直接扩大地下水资源的最有效的手段,也是解决当前许多地区水资源不足和改善水圈的一个重要途径,可以有效地利用超过天然补给部分的地下水。此外,人工补给地下水也是防治区域地下水位下降、沿海平原的海水入侵、地面沉降等水害以及控制地震灾害的有效措施之一。因此,人工补给地下水工作,在许多地区的水资源管理方案中都占有重要地位。近年来,它在许多发达国家也得到了迅速发展,在地下水的总利用量中一般都占到20%-30%以上。我国的地下水人工补给工作,目前还处于起步阶段,但已在控制地面沉降、扩大地下水开采资源、利用含水层贮能等方面起了明显的作用。 我国一些大中城市和北方干旱、半干旱地区的井灌区,也和国外一样,由于大量开采地下水,出现了地下水位持续下降、水质恶化、海水入侵以及地面沉降等一系列严重问题。全国有30多座城市已不同程度地出现了地面沉降、塌陷、地裂缝、咸水入侵等环境问题,对此,除了严格禁采、限采地下水和进行地下水回灌之外,还没有其他更有效的处理办法。如上海市,自20世纪60年代以来,就开展了利用深井回灌,调整地下水开采层次和压缩用水以控制地面沉降的试验研究工作。从60年代的每天开采30余万立方米,减少到80年代的每天开采4万立方米,使地下水位得到回升,地面沉降量由每年22毫米减少到5毫米。这样,地面沉降基本上得到控制。天津市也如此,一方面节约用水;另一方面,逐步减少对地下水的过量开采,使地面沉降得到控制。如1986-1987年累计关停地下水井601眼,并严格控制增打新井,大大地减少了地下水开采量。经测量证实,天津市区和塘沽区平均沉降量分别从1986年的62毫米和54毫米减少到43毫米和46毫米。在此基础上还发展了“冬灌夏用”及“夏灌冬用”、地下水储冷、储热的试验,其中“冬灌夏用”已在北京、天津、西安、南昌等城市得到了推广。我国北方黄淮海平原的一些地区,如石家庄、新乡、聊城等地区也都先后进行过人工引渗补给浅层地下水的试验,收到了较好的效果,补充调节了地下水源。在陕西富平、河北冀县、黑龙江三江平原等地也进行了一些试验研究工作。 2 地下水人工回灌的条件 2.1 水文地质条件是否适于进行人工回灌 含水层的可利用容积、埋藏深度、导水和储水性能以及排泄条件等对人工回灌能否进行至关重要。如果含水层可利用的容积不大,或补给水很快就流失或排入附近河道或沟谷中,则该含水层不适于进行人工补给。试验研究表明,人工补给含水层的厚度,一般以30-60m为最佳,含水层产状最好平缓,广泛分布,以渗透性能中等的各类砂质岩层或裂隙岩层最好。2.2 有无可利用的回灌水源 在人工回灌中,水源问题很重要。特别是在地下水资源的人工补给中,没有体外水源的补充,就谈不上人工补给地下水了。回灌水源主要包括地表水、雨水、回用的城市污水。在我国南方河网地区,人工回灌水源问题虽然不太突出,从经济和效果来看,有取水远近、水质好坏、净水难易、费用高低等问题。在缺水的北方地区,水源问题则尤其突出,有水库蓄水控制的河道径流、水库和回用的城市污水可以为人工回灌提供水源。 2.3 回灌方案是否经济可行 3作者简介:李恒太(1969-),男,甘肃省静宁县人,河北工程大学讲师,大学本科,主要从事水文水资源教学与研究。
地铁基坑工程地下水问题及其处理对策 发表时间：2019-10-14T16:25:47.343Z 来源：《建筑细部》2019年第6期作者：封飞段二敏[导读] 必定会造成基坑周围的地面出现不均匀沉降，如果沉降严重还会造成周边建筑物发生倾斜或者开裂，给周围环境带来巨大风险。西安市政道桥建设有限公司陕西西安 710000 摘要：在地铁基坑工程施工过程中，尤其是含水地层施工建设实践中，因基坑围护结构中止水设施失效，导致水与砂粒相互融合渗入基坑之中。在此过程中，若水土流失较为严重，则必然会对支护效果产生不利影响，严重时可能会形成空穴，地面突然出现塌陷问题。上述问题不仅会对围护结构自身的稳定性产生不利影响，而且会对周边道路、管线以及建筑物和构筑物等造成影响，因此应当加强地下水有 效处理。 关键词：地铁基坑工程；地下水问题；处理对策 1地下水对基坑工程的影响分析1.1潜水影响该车站项目潜水的水位埋深处于4.5～5.6m，开挖基坑的深度大约为10m，即便坑外不降水都可能造成坑内水头过大，极易发生管涌、流砂、坑壁土体坍塌等各种危害。高水位潜水极易造成围护结构的内外出现高水位差，从而破坏基坑的底部渗流；水位差过高极易产生较大侧向压力，对支护结构造成较大影响。如果抽降坑外的潜水，必定会造成基坑周围的地面出现不均匀沉降，如果沉降严重还会造成周边建筑物发生倾斜或者开裂，给周围环境带来巨大风险。 1.2裂隙水和坑内积水的影响由于本工程中第三系为红砂岩，这种材质属于相对不透水层，但是挖开到红砂岩层时，就会发生像蘑菇状渗水现象。随着挖掘深度不断增加，冒水股数增多、冒水量增多，由此表明红砂岩里包含了非常丰富的裂隙水。在基坑围护中有多种水源汇集在坑内，包含渗漏水、降雨、原地层潜水及裂隙水等，让坑内的积水非常严重。红砂岩的胶结构层程度弱，一旦遇水就崩解泥化，其水理性质差。如果不处理这些积水，必定会让坑内砂岩层处于泥化状态，从而对开挖施工与底板浇筑造成影响。2地铁基坑地下水有效处理措施和方法 2.1基坑地下水整体处理思路地下水对地铁基坑工程项目施工建设会造成非常严重的影响，甚至部分地方处理不当造成塌陷。从整体上来讲，地下水处理的基本思路如下：首先对于地铁基坑外的高水位潜水采用止水法以及降水措施，根据工况条件选择合适的止水帷幕对其进行阻止地下水渗透到基坑之中。降水施工过程中应当做好地面以及侧面防水处理工作，保证坑底结构的稳定性，并且降低支护结构部分受到的土体侧压力；其次，卵石层内有潜水或者裂隙水渗出时，应当有效处理，否则会造成基坑开挖面潮湿。最后，为了能够有效保证基坑地板混凝土浇筑施工质量，基底开挖过程中应当有效处理红砂岩裂隙水。 2.2基坑工程地下水具体处理措施和方法2.2.1止水处理就本地铁站而言，基坑工程项目施工过程中的开挖作业深度相对较大，而且地层中的土质层构成以及基坑工程项目建设过程中地质条件非常的复杂，而且地下水位相对较高。在止水处理过程中周边需保护建筑物相对较多，加之地下水水位相对较高。如果在建筑时采用复合土钉墙施工方法进行支护加固处理，则很难有效满足基坑变形控制要求，而且也不适于对变形要求严格控制的基坑。从实践来看，虽然桩锚支护方法的使用能够有效保障土体变形不超过允许的范围，但是由于基坑周围的高层建筑物较多，因此要求对变形进行严格管控；同时，本工程所在处的地下管线相对较多，桩锚支护法应用受限。通过对上述各因素的综合权衡，笔者建议采用地下连续墙以及内支撑相结合的方法，该方式方法对变形控制有良好的效果，不受地层影响和限制。同时，利用钢筋混凝土施工方法进行支撑加固，则可有效满足变形防控要求；此外，地下连续墙施工技术工艺的选用，整体效果比较好，而且能够达到截水以及防渗之目的。在地铁基坑止水处理过程中，综合考核各种技术工艺和方法以后，结合影响因素，最终选择采用钢筋混凝土以及地下连续墙支护结构，并且兼用止水帷幕。对于本工程项目而言，因其局部路段与高层建筑物比较近，地下连续墙的厚度设置为1.2m，其他位置的墙体厚度应当在1.0m范围之内；地下连续墙施工深度在38m左右，混凝土等级选择C40。 2.2.2排水处理本地铁基坑施工开挖过程中，地下水位之上的土层无需处理即可直接进行开挖作业；对于地下水位以下土层而言，应当采取有效的排水处理方法，工程项目施工时选择坑内集水明排方法。同时，将集水井布设在坑内，用水泵从井中抽水并进行一边开挖，基于管道将水排至市政管网系统之中。坑内布设三处集水井，并且利用钢筋进行焊接加固，使其成为圆形钢筋笼，在其外部覆盖适量的稻草，起到过滤作用。基于该种技术工艺和方法的应用，可以有效避免沙子进入真空水泵洗盘内，保证后者正常运行。同时，坑外还应当浇筑适量的水泥砂浆并用作垫层，利用水泥砂浆封堵坑底渗水，并且在其上部位置布设适当的木板来有效满足施工作业要求。地铁基坑工程项目施工过程中，可以选用坑内积水明排方法，通过降低含水率来实现排水和开挖之目的。坑外排水过程中从降水井内抽水，并且在池坑内沉淀后经管道排入市政管网之中。 2.2.3地下水处理效果在地铁工程基坑地下水处理过程中，采用的是钢筋混凝土与连续墙相结合的支护处理方法，可有效实现支护、止水之目的。然而，地下连续墙受施工技术工艺影响，槽段接头与墙角转折位置很容易渗漏，工程施工工序非常的复杂，各环节施工质量管控直接关系着成墙质量和效果。就本地铁基坑处理效果来看，采用地下连续墙支护的效果非常的好，工字型接头起到了很好的防渗作用。在地下水处理时，基坑墙角漏水漏砂，而且量较大，严重威胁基坑和周边建筑物，需要进行技术的处理。对此，采用坑外管井处理方法进行降水，挖至卵石层以后地下水位一直处在卵石层以下，符合降水要求。同时，集水明排方法的应用，缓解了地铁基坑严重积水问题，有利于开挖作业的顺利进行。 3思考及建议
深基坑工程地下水控制 一、概述 在影响基坑稳定性的诸多因素中，地下水的作用占有突出位置。历数各地曾发生的基坑工程事故，多数都和地下水的作用有关。因此，妥善解决基坑工程的地下水控制问题就成为基坑工程勘察、设计、施工、监测的重大课题。地下水对基坑工程的危害，除了水土压力中水压力对支护结构的作用之外，更重要的是基坑涌水、渗流破坏（流砂、管涌、坑底突涌）引起地面沉陷和抽（排）水引起地层不均匀固结沉降。基坑工程地下水控制的目的，就是要根据场地的工程地质、水文地质及岩土工程特点，采取可靠措施防止因地下水的不良作用引起基坑失稳及其对周边环境的影响。基坑工程地下水控制的方法分为降（排）水和隔渗（帷幕）两大类，这两种方法各自又包括多种形式。根据地质条件、周边环境、开挖深度和支护形式等因素的组合，可分别采用不同方法或几种方法的合理组合，以达到有效控制地下水的目的。 充分掌握场地的水文地质特征，预测基坑施工中可能发生的地下水危害类型，如基坑涌水、渗流破坏（流砂、管涌、坑底突涌）或渗流固结不均匀沉降，是选择正确、合理方法，实现有效控制地下水的前提和基础。对基坑工程而言，水文地质特征主要是指场地存在的地下水类型（上层滞水、潜水、承压水）和含水层、隔水层的分布规律及主要水文地质参数（地下水位或承压水头深度、含水层渗透系数和影响半径等）。水文地质参数是需要通过专门的水文地质勘探、测试、试验来取得的。比如，不同含水层的地下水位或水头必须用分层止水、分层观测得到，而不能用混合水位代替。渗透系数和影响半径则必须进行现场抽水来确定。这些专门水文地质工作的方法和技术要求，在相关的规程、规范和手册中均有详尽的论述，本文
地下水脆弱性评价方法综述 摘要：本文对地下水脆弱性的主要评价方法进行了介绍，在分析各种评价方法优缺点的基础上，提出了目前地下水脆弱性评价中存在的一些问题及建议。 关键词：地下水脆弱性评价方法存在问题建议 随着经济社会的快速发展，人类对水资源的需求也达到了空前的水平。人们在利用地下水资源的同时，引发了一系列问题：地下水位下降、水质恶化、水量锐减、地面沉降等。与地表水相比，地下水循环周期长，一旦遭破坏很难修复。因此，地下水的保护比治理要重要。保护地下水首先需开展脆弱性评价，此项工作，国外始于20世纪70年代，领先国内20年左右。 一、地下水脆弱性的概念 地下水脆弱性的概念，最早由法国学者Margat于1968年提出，指出含水层脆弱性是指在自然条件下，地表污染物通过扩散和渗滤进入地下水的可能性。从1968至1983年，人们对这一概念的理解都限于水文地质方面，其中包括Olmer和Rezac等学者提出来的定义。 1984年Vrana定义地下水脆弱性开始考虑地表条件，即影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性；
Bachmat和Collin将地下水脆弱性定义为地下水质量对人类活动的敏感性，用地下水敏感性代替了地下水本质脆弱性；Sotornikova和Vrba认为：水文地质系统的脆弱性是该系统应对在时间和空间上的外部冲击的能力，这些自然和人为的冲击会影响其状态和特征。此后，人们对地下水脆弱性的理解开始增加了人类活动影响的要素。 目前普遍认可的定义为[1]：地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性。这个概念是1993年美国国家科学研究委员会上给出的。“倾向性”一定意义上表示了水文地质本身特性；“可能性”则要考虑人类活动及地表条件。 国内对于地下水脆弱性的定义主要来自国外文献，通常用来代替地下水脆弱性的概念有“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等[2]。 到目前为止，地下水脆弱性还没有统一的定义，现有的定义主要考虑了地下水污染方面的问题。 二、地下水脆弱性评价方法及现状 地下水脆弱性分为两类：本质脆弱性和特殊脆弱性。其评价是指对地下水脆弱性进行量化的过程[3]。从上个世纪70年代至今，全球对地下水脆弱性的主要研究方法可以归结为四类：迭置指数法、模糊系统法、统计方法和数值模拟法。近几年国内外学者基于GIS技术以及模糊评价理论、灰色理
地下水源热泵若不能100%的回灌将是灾难 发表时间：2009-10-29 发表人：发布机构：国际地源热泵协 会 打印此页 引言 热泵技术在暖通空调领域中构成的热泵供暖方式不仅避免了“高位能源—供暖—废弃物”的单向性传统供暖方式,而且跳过“过程末端治理”的第二种模式,直接走“再生能源+高位能—供暖—废弃物与再生能源的”部分能量循环使用的闭环式循环过程的第三种模式。因此,近年来热泵供暖(冷)在我国应用十分广泛[1]。但是,纵观世界各国热泵的发展态势,我们明显地看到,在世界各国热泵发展过程中曾多次出现热泵发展停滞、热泵市场下跌等问题。我们应很好地吸取各国发展热泵的经验和教训,以便避免在今后我国热泵快速发展中出现类似的发展停滞现象。为此,撰写本文,以发出科学的善良警告———地下水源热泵若不100%回灌地下水将是子孙后代的灾难。其理由十分简单,即: ·我国地下水资源十分短缺; ·我国地下水超采现象严重,已引起一些地质灾害问题,亟待解决; ·目前,国内运行的地下水源热泵系统的回灌尚存在许多问题,又未引起有关部门的高 度关注; ·国内有关部门与业主对地下水源热泵系统的回灌缺乏有效的管理与监测。 1、我国地下水资源十分短缺 全球地下水水量为0.237×108km3,仅占全球水总量的1.71%,而其中咸水为 0.1287×108km3,淡水为0.1083×108km3[2]。而我国地下淡水资源量为694km3[3],仅占世界地下淡水资源的0.6/10000,可见我国地下水总量贫乏。同时,由于我国地形、降水分布的地域性差异,使我国地下水资源具有南方丰富、北方贫乏的特征。占全国总面积的60%的北方地区地下水天然资源量约260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%,不足南方的1/2。占全国总面积约1/3的西北地区地下水天然资源量约110km3/a,约占全国地下水天然资源量的13%;而东南及中南地区,面积仅占全国的13%,但地下水天然资源量约为260km3/a,约占全国地下水天然资源量的30%[2]。我国地下水分布的不均匀性,为普遍地推广与应用地下水源热泵带来地域的局限性。 我国人口众多,淡水资源人均占有量为900m3,低于世界平均水平的1/4,居世界第110