地下水分析范文

時(shí)間:2023-12-26 18:05:35

導(dǎo)語:如何才能寫好一篇地下水分析,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

地下水分析

篇1

關(guān)鍵詞 白洋淀;地層;水文地質(zhì);滲流

中圖分類號(hào) P331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2013)14-0194-02

1 工程概況及勘查

白洋淀千里堤位于河北省滄州任丘境內(nèi),是河北省四條必保堤防之一。根據(jù)千里堤內(nèi)外淀渠的水力聯(lián)系分析可知,在部分千里堤壩基上有較大的滲透現(xiàn)象存在[1-3]。為了保證千里堤的運(yùn)行安全,定性確定壩基的滲流情況,需要查明千里堤壩基地層、淺層地下水及滲流條件,研究人員選定白洋淀千里堤李廣至12孔閘段進(jìn)行勘探試驗(yàn)工作。

為滿足勘探試驗(yàn)的目的,沿千里堤(梁溝至12孔閘段)布設(shè)勘探淺孔(孔深15 m左右)12個(gè),孔距1~2 km,垂直千里堤和截滲溝在西大塢和梁溝各布設(shè)一條勘探線,共計(jì)淺孔(孔深15 m)31個(gè),為取得40 m以內(nèi)地層資料,在西大塢和梁溝各布設(shè)深孔(孔深40 m)1個(gè),勘探試驗(yàn)工作量見表1,勘查工作布置圖見圖1。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

白洋淀處于華北斷拗帶中冀中拗陷構(gòu)造單元,自中生代以來該區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以下降為主,面積約2.6萬km2,為河北平原中最大的拗陷區(qū),沉積了較厚的第四紀(jì)松散沉積,第四紀(jì)地層總厚度600 m。

據(jù)白洋淀南端鉆孔資料,全新統(tǒng)(Q4)深度25.2 m,上更新統(tǒng)(Q3)深度233.77 m,中更新統(tǒng)(Q2)深度316.22 m,下更新統(tǒng)(Q1)深度393 m,其第四紀(jì)地層巖性特征見表2。

3 區(qū)域水文地質(zhì)概況

根據(jù)勘查工作資料,該區(qū)第四紀(jì)含水層共分為4個(gè)含水組,含水層巖性主要為粉砂[4]。①第Ⅰ含水組:含水層巖性主要為粉細(xì)砂和裂隙黏土,為潛水或微承壓水,含水層厚度一般小于10 m,底界深度小于30 m,水位埋深2 m左右,單位涌水量為2.5~5.0 t/h·m,溶解性總固體一般為1~2 g/L。②第Ⅱ含水組:含水層巖性以細(xì)砂、中細(xì)砂為主,為微承壓水和承壓水,含水層厚度20~40 m,底界深度約為150 m,水位埋深6~8 m,單位涌水量10 t/h·m左右,上段為咸水,溶解性總固體2~5 g/L,中、下段為淡水,溶解性總固體0.5~1.0 g/L。③第Ⅲ含水組:含水層巖性為中砂、細(xì)砂,含水層厚度60~80 m,屬承壓水,底界深度300~350 m,水位埋深8~10 m,單位涌水量約為20 t/h·m,溶解性總固體為0.5~1.0 g/L,地下水垂向補(bǔ)給困難,水平徑流也較差。④第Ⅳ含水組:底界深度為500~600 m,巖性為中細(xì)砂和細(xì)砂部分為半固結(jié)狀,水頭高,富水性差。

4 白洋淀周邊淺層地下水

勘查數(shù)據(jù)表明,白洋淀千里堤周邊,由于白洋淀蓄水側(cè)滲的補(bǔ)給,淺層地下水非常發(fā)育,埋深深度在25 m以上(第Ⅰ含水組),其下為咸水含水組(第Ⅱ含水組),淺層淡水含水層巖性為粉砂、細(xì)砂和裂隙黏土、亞砂土。溶解性總固體1~2 g/L,地下水流向在白洋淀基本干枯情況下仍自西向東,水力坡度為0.002,滲透系數(shù)K為1.98~6.16 m/d。

4.1 淺層地下水的埋深分布條件

根據(jù)勘查工作資料,千里堤?hào)|側(cè)淺層地下水含水層底板埋深深度,在西大塢為23 m,在梁溝為25 m,由西大塢向北沿千里堤細(xì)砂含水層巖相變細(xì),厚度變薄,在李廣一帶巖性多為粉砂、亞砂土,厚度也僅為2 m左右,西大塢向南細(xì)砂層基本消失,梁溝一帶全剖面基本為黏性土,僅有薄層亞砂土或粉砂土出露。

4.2 淺層地下水的水化學(xué)特征

千里堤周邊淺層地下水多為溶解性總固體不高的淡水,根據(jù)對(duì)工作區(qū)23眼井的水質(zhì)分析資料統(tǒng)計(jì):總?cè)芙庑钥偣腆w低于1 g/L的水樣為1個(gè),占4.35%,1~2 g/L的19個(gè),占82.61%,2~3 g/L的為3個(gè),占13.04%。該區(qū)域大部分地區(qū)表層為淡水,向下變?yōu)橄趟?,但也有個(gè)別地方表層為咸水,向下為淺層淡水,然后在第Ⅱ含水組又為咸水,這也正反映了該區(qū)淺層淡水的形成復(fù)雜性。采樣的23個(gè)水樣分析結(jié)果見表3。

5 千里堤滲流條件分析

通過對(duì)白洋淀千里堤周邊地區(qū)的勘查與分析可知,在白洋淀千里堤上存在不同的滲流段。

5.1 西大塢細(xì)砂含水層強(qiáng)滲流段

位于千里堤西大塢段,長度約3 km,該段砂層厚度達(dá)7~10 m。根據(jù)對(duì)原狀土進(jìn)行室內(nèi)滲透系數(shù)測(cè)定,結(jié)果見表4,細(xì)砂為1.24~9.59 m/d。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料,用博爾頓等方法計(jì)算,導(dǎo)水系數(shù)T=48.08~79.11 m2/d;滲透系數(shù)K=3.48~6.16 m/d;貯水系數(shù)μ=1.63×10-3~4.55×10-3;給水度μ=0.11~0.15。

5.2 李廣、梁溝粉砂土、亞砂土弱滲流段

位于千里堤李廣段(北段)和梁溝段(南段),長度約9 km,該段地層中細(xì)砂層很少出露,含水層主要為亞砂土和粉砂土,其中北段砂性土厚度稍大,南段為黏性土地,室內(nèi)測(cè)定滲透系數(shù)極小,滲流條件較差。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料計(jì)算;導(dǎo)水系數(shù)T=27.85 m2/d;滲透系數(shù)K=1.98 m/d;貯水系數(shù)μ=4.08×10-3;給水度μ=0.079。

6 結(jié)論與討論

通過對(duì)白洋淀千里堤周邊、地區(qū)的勘探、試驗(yàn),初步查明了白洋淀周邊的地層、含水層,淺層地下水條件及滲流條件。根據(jù)實(shí)際勘查與試驗(yàn)資料,對(duì)千里堤李廣至大樹劉莊段,

劃分了2個(gè)滲流條件不同的類型段,即西大塢細(xì)砂含水層強(qiáng)滲流段及李廣、梁溝粉砂土、亞砂土弱滲流段,并對(duì)2個(gè)滲流段的有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)分別進(jìn)行了計(jì)算分析,為定量評(píng)價(jià)白洋淀蓄水截滲工程的運(yùn)行安全及效益提供了技術(shù)依據(jù)。建議在白洋淀日常監(jiān)測(cè)和管理過程中,重點(diǎn)關(guān)注強(qiáng)滲段的安全穩(wěn)定情況,保障大堤安全。

7 參考文獻(xiàn)

[1] 舒安平,匡尚富,徐永年.庫區(qū)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析[J].水利學(xué)報(bào),2000(5):17-21.

[2] 劉海寧,王俊梅,王思敬,等.黃河下游堤防非飽和土邊坡滲流分析[J].巖土力學(xué),2006,27(10):1835-1840.

篇2

提要:該文以曹妃甸某工程為例,對(duì)該場(chǎng)地不同深度的地下水取樣并進(jìn)行水質(zhì)分析。根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果,判定淺層地下水中Cl-、SO2-4、Mg2+、總礦化度等腐蝕介質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性,并分析腐蝕性沿垂直方向及水平方向的變化規(guī)律,對(duì)地下工程的防腐設(shè)計(jì)和計(jì)算具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:地下潛水腐蝕介質(zhì);深度;腐蝕評(píng)價(jià)

1引言

隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,特別是高層建筑的大量興建,地下水的水質(zhì)對(duì)地下建筑物的影響日益突出。地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性強(qiáng)弱直接影響到工程設(shè)計(jì)對(duì)水泥類型、基礎(chǔ)類型及防腐措施的選擇,最終直接影響到工程總造價(jià),因此工程勘察階段應(yīng)對(duì)場(chǎng)地及其附近的地下水進(jìn)行詳細(xì)的分析和評(píng)價(jià)。地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性在空間分布上存在一定的地域性規(guī)律,根據(jù)工程實(shí)際情況,進(jìn)行深入分析,發(fā)現(xiàn)和利用其變化規(guī)律,提出相應(yīng)的對(duì)策,可有效減少防腐費(fèi)用,提高經(jīng)濟(jì)效率。該文以曹妃甸現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目為例,對(duì)場(chǎng)地的地下水進(jìn)行取樣并及時(shí)進(jìn)行化驗(yàn)分析。依據(jù)水質(zhì)分析資料,判定主要腐蝕介質(zhì)SO2-4、Cl-、Mg2+及總礦化度等對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性,并分析其腐蝕性沿垂直方向和水平方向的變化規(guī)律。對(duì)在有腐蝕性地區(qū)進(jìn)行的工程建設(shè),可在不同部位采取不同的防腐措施。

2工程地質(zhì)情況

曹妃甸現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目擬建場(chǎng)地地貌上屬于濱海淺灘。地勢(shì)較平坦,場(chǎng)地中部有一條南北走向河流,場(chǎng)地地下水埋深1.50~2.00m,地下水流向自西向東南。

3地下水賦存環(huán)境及水樣采集

地下水對(duì)混凝土腐蝕程度決定于混凝土所處的地下水賦存環(huán)境和地下水中腐蝕性化學(xué)成分的含量兩個(gè)方面。因此在評(píng)價(jià)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混泥土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性時(shí),要查明地下水所賦存的環(huán)境,采集符合要求的水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。

3.1地下水賦存環(huán)境

試驗(yàn)區(qū)未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造。地下水賦存于第②層粉質(zhì)黏土及以下土層中,屬潛水類型,主要由大氣降水補(bǔ)給,以蒸發(fā)形式排泄。根據(jù)調(diào)查,擬建場(chǎng)地附近區(qū)域的學(xué)校、居民區(qū)、餐館產(chǎn)生的生活垃圾均及時(shí)運(yùn)走對(duì)本地區(qū)不產(chǎn)生污染,亦未發(fā)現(xiàn)其它污染源。所以該區(qū)地下水的腐蝕性為自然因素產(chǎn)生的,具區(qū)域特征。

3.2水樣采取

在試驗(yàn)區(qū)按網(wǎng)狀均勻布置7個(gè)取水孔,每孔按地層每層取水一件,每孔取水樣8件。鉆探工作采用XY-130型鉆機(jī),跟管鉆進(jìn)。到取水位置后,采用提桶、活塞、水泵聯(lián)合洗孔,洗井次數(shù)不少于3次,最后兩次洗井單位涌水量差值不得大于10%,洗井結(jié)束后,孔底淤沙厚度不得大于1.5m;洗孔結(jié)束后要求準(zhǔn)確測(cè)定靜止水位。采樣瓶選用50mL和500mL聚乙烯瓶,事先將其用去離子水清洗,取樣時(shí)再用所采水樣潤洗3遍。因?yàn)榍治g性CO2為不穩(wěn)定成分,在取樣時(shí)需加2~3g大理石粉穩(wěn)定劑。

4地下水中腐蝕性介質(zhì)在水平、垂直方向變化規(guī)律分析

判定地下水的腐蝕性變化規(guī)律,首先應(yīng)分析地下水中各腐蝕介質(zhì)的變化規(guī)律,然后分段判定其腐蝕性。地下水的簡分析項(xiàng)目包括:SO2-4Mg2+NH+4、OH-、Cl-、總礦化度、侵蝕性CO2、PH值等。在擬建場(chǎng)地的7個(gè)取水鉆孔中,取水試樣56件,進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)簡分析試驗(yàn)。

4.1地下水中腐蝕性介質(zhì)

在垂直方向變化規(guī)律為了直觀反映地下水中主要腐蝕介質(zhì)(SO2-4Mg2+Cl-、總礦化度)在深度方向的變化,將試驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制成各腐蝕介質(zhì)含量隨深度的變化曲線,見圖1~4,根據(jù)曲線進(jìn)行分析,找出其規(guī)律。地下水中各離子含量在垂直方向變化具如下規(guī)律:以Cl-、SO2-4為例:場(chǎng)地15.5m以上地下水中Cl-含量在22855.8~36746.6mg/L,其下地下水中Cl-含量在11672.4~19812mg/L;場(chǎng)地19.5m以上地下水中SO2-4含量在2581.9~5513.4mg/L,其下地下水中SO2-4含量在2231.2~3121.8mg/L。從大趨勢(shì)看,地下水腐蝕介質(zhì)含量隨深度增加而減小,且與含水土層的性質(zhì)有關(guān)。在滲透系數(shù)小的土層(粉質(zhì)黏土),地下水中介質(zhì)含量稀釋的慢,含量較高;在滲透系數(shù)大的土層(砂層),地下水中介質(zhì)含量稀釋的快,含量較低。4.2地下水中腐蝕性介質(zhì)在水平方向變化規(guī)律將各鉛孔中同一深度的試樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成腐蝕介質(zhì)(Cl-、SO2-4)含量在水平方向的變化曲線,見圖5、6,并分析其變化規(guī)律。按極差分析,在10m深度處,地下水中Cl-含量變化在29812.00~35608.80mg/L,平均值32602.97mg/L,極差5796.8mg/L,小于平均值的30%,為17.1%;在20m深度處,地下水中Cl-含量變化在12104.80~18124.50mg/L,平均值14161.01mg/L,極差6019.7mg/L,大于平均值的30%,為42.5%。在15.5m深度處由于含水土層性質(zhì)相近,地下水中SO2-4離子在7件水中的含量為3858.4~4943.6mg/L,平均值4394.56mg/L,極差1085.2mg/L,小于平均值的30%;在20m深度處由于含水土層性質(zhì)差異較大,7件水中的含量為2652.7~4581.9mg/L,平均值3532.14mg/L,極差1929.2mg/L,大于平均值的30%。地下水中各離子含量在水平方向變化具如下規(guī)律:性質(zhì)相近土層中的地下水,其同一腐蝕介質(zhì)含量在同一深度變化較小;性質(zhì)相差較大土層中的地下水,其同一腐蝕介質(zhì)含量在同一深度變化較大。滲透系數(shù)小的土層(如粉質(zhì)黏土)介質(zhì)含量高,滲透系數(shù)大的土層(如粉土、粉砂)介質(zhì)含量低。這是因?yàn)榧?xì)粒土阻滯與淋濾能力均不強(qiáng),而使其地下水中腐蝕成分相對(duì)較高,而粗粒土中地下水,因粗粒土淋濾能力強(qiáng),腐蝕成分稀釋快,離子含量降低。

5地下水的腐蝕性規(guī)律分析

按地下水中各離子含量在垂直方向變化規(guī)律,地下水腐蝕性應(yīng)根據(jù)地下水中介質(zhì)含量隨深度變化分段進(jìn)行分析判定。場(chǎng)地環(huán)境類型按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)附錄G規(guī)定判別,屬Ⅱ類。1)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性評(píng)價(jià)結(jié)果:地下水在15.5m以上,Cl-含量在22855.8~36746.6mg/L,根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)12.2.4條及該規(guī)范12.2.4條文說明,應(yīng)進(jìn)行專門研究,以確定在長期浸水狀態(tài)下地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性等級(jí);在干濕交替狀態(tài)下具強(qiáng)腐蝕性;地下水在15.5m以下Cl-含量在11672.4~19812mg/L,在長期浸水時(shí)具弱腐蝕性。2)按環(huán)境類型地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)。

6結(jié)語

通過對(duì)曹妃甸現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目地下水腐蝕性變化規(guī)律的分析研究,可以得出以下結(jié)論:

1)在沒有明顯污染源場(chǎng)地,地下水的腐蝕性在水平方向沒有明顯變化,只在地層變化處有變化;地下水的腐蝕介質(zhì)含量,隨深度增加而減小,地下水的腐蝕性強(qiáng)度隨深度增加逐漸減弱。

2)在沿海地區(qū),淺層地下水含鹽量較高,影響深度15~20m,在對(duì)地下水腐蝕等級(jí)判定時(shí)應(yīng)進(jìn)行分層取樣評(píng)價(jià),對(duì)基礎(chǔ)埋深較淺的建筑物基礎(chǔ),應(yīng)按淺層水分析結(jié)果進(jìn)行防腐設(shè)計(jì),而下部地下水的腐蝕等級(jí)小于上部地下水的腐蝕等級(jí),因此分層評(píng)價(jià)對(duì)地基基礎(chǔ)的防腐設(shè)計(jì)和樁基礎(chǔ)的樁型選擇具有重要意義。

3)按地下水在不同深度處的腐蝕等級(jí),可采用不同的防腐措施及施工工藝。4)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)主要基于單因素考慮。然而影響混凝土腐蝕的因素很多,例如區(qū)域的自然環(huán)境、污染物性質(zhì)、地質(zhì)土層及其分布等。但多因素的腐蝕性評(píng)價(jià)并不多見。

參考文獻(xiàn)

篇3

關(guān)鍵詞:巖土工程;工程勘察;地下水;水位;腐蝕性;工程地基 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

中圖分類號(hào):TU42 文章編號(hào):1009-2374(2016)28-0146-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.073

地下水的檢定與勘測(cè)是巖土工程勘察工作的重要組成部分,因?yàn)榈叵滤旧硎且粋€(gè)不斷變化的水體,其內(nèi)部成分也相對(duì)復(fù)雜,多種因素必然會(huì)對(duì)巖土工程構(gòu)成威脅,甚至?xí)绊懝こ袒A(chǔ)施工,巖土工程勘察中必須積極重視地下水問題,將一切可能的影響因素納入考慮范圍,重點(diǎn)進(jìn)行分析、排查,從而確保巖土工程勘察工作質(zhì)量。

1 地下水水位問題

巖土工程勘察是向地下深入勘察的過程,其中必然涉及到地下水問題,地下水水位的升降與動(dòng)態(tài)變化問題等必然會(huì)對(duì)巖土工程勘察帶來一定影響。

1.1 地下水位上升的影響

由于受地理環(huán)境因素、水文條件因素、氣候條件、人為因素等的影響,巖土工程附近的地下水位可能上升,例如降水量較大的年份、雨量充沛的季節(jié)河流將迎來汛期,工業(yè)污水、生活廢水等大量排放時(shí)都可能導(dǎo)致地下水位上升,地下水位夯實(shí)將對(duì)巖土工程勘察帶來不良危害和影響:

第一,地下水滲透于巖土中,會(huì)對(duì)土體形成腐蝕、滲透,從而出現(xiàn)沼澤式淤泥式土體,影響巖土工程地基的牢固度,也對(duì)巖土工程勘察自身造成影響。

第二,地下水位上升,土體內(nèi)部水分含量則將增加,這樣一些地勢(shì)相對(duì)陡峭、起伏不平的地段則將可能出現(xiàn)滑坡、泥石流等危險(xiǎn),這勢(shì)必會(huì)對(duì)巖土工程勘察帶來安全威脅。

第三,特殊的巖土土體,例如細(xì)砂土、粉土等,易于吸收水分,當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí),土體將液化,當(dāng)液化土體形成顆粒狀后,則可能出現(xiàn)管涌、流砂等問題,給巖土工程勘察、勘測(cè)等帶來不便。

此外,地下水位極度上升可能侵蝕、浸泡巖土工程地基本身,從根源上給建筑物地基帶來負(fù)面破壞作用。

1.2 地下水位下降的危害作用

地下水位下降同樣會(huì)給巖土工程帶來不良威脅,導(dǎo)致地下水位下降的主要原因?yàn)槿藗儫o節(jié)制、無計(jì)劃地利用地表水、地下水,例如:工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)與工程施工等對(duì)河流水的利用,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無節(jié)制地抽取地下水等,各種問題交織在一起勢(shì)必要破壞水體平衡,導(dǎo)致地下水位下降,地下水位下降也將對(duì)地表、地面等帶來不良影響,最直接的結(jié)果就是地表下沉、地面塌陷等,地表所受浮力也將下降,使得巖土工程無法處于穩(wěn)定的地基環(huán)境中,而且水資源系統(tǒng)受到?jīng)_擊,自然環(huán)境與生態(tài)環(huán)境等都將面臨威脅。正是因?yàn)槭艿饺藶橐蛩?、自然因素等的威脅和干擾,地下水資源系統(tǒng)失去了平衡性、穩(wěn)定性,從而可能出現(xiàn)地下水涌突、流砂上泛等現(xiàn)象,不僅影響巖土工程勘察工作的正常開展,甚至?xí)砩踩珕栴}。

2 地下水水動(dòng)壓力問題

常規(guī)情況下,地下水由于所處環(huán)境,其水動(dòng)力不會(huì)形成較大壓力,然而隨著巖土工程勘察工作的開展,地下水的水動(dòng)力則將逐漸發(fā)生變化,進(jìn)而帶來水動(dòng)壓力的變化,引發(fā)巖石或土體的松動(dòng)、變形,導(dǎo)致巖土地基失去穩(wěn)定性,巖土的構(gòu)造、工程結(jié)構(gòu)等都可能受到影響,巖土工程結(jié)構(gòu)失穩(wěn),下一步將影響建筑工程安全。

地基是工程的基礎(chǔ),從根源上決定著建筑工程的安全度、牢固度,特別是地基坑中有承壓水層時(shí),受到來自于上方建筑工程巨大的作用力、壓力,則可能導(dǎo)致基坑中的承壓水體壓力升高,不斷升高的水動(dòng)壓力也將給基坑結(jié)構(gòu)、根部等帶來一定的壓力和作用力,從而可能導(dǎo)致地基中的地下水上泛、外涌等問題,這樣基坑中的混凝土則將逐步流失,影響地基牢固度,也使得巖土工程無法按照預(yù)定工期和期限施工。

3 地下水腐蝕問題

因?yàn)樯钍軆?nèi)外因素、自然與社會(huì)因素等的干擾,多種復(fù)雜因素交織在一起使得地下水體中可能出現(xiàn)多種成分,這些復(fù)雜的成分很可能對(duì)巖土工程地基帶來不良威脅和影響。

3.1 氣候因素引發(fā)的混凝土腐蝕問題

當(dāng)?shù)叵滤w內(nèi)含有腐蝕性成分時(shí),巖土地基混凝土中則可能融入腐蝕性物質(zhì),會(huì)加劇對(duì)混凝土的腐蝕與破壞,特別是鹽分、堿性等物質(zhì)滲透到砼細(xì)密紋理中時(shí),混凝土?xí)艿綐O大破壞。當(dāng)外界環(huán)境中水分不均、干濕不均時(shí),會(huì)導(dǎo)致鹽分聚集、集中,鹽溶液逐漸走向飽和,遇到低溫條件,飽和的鹽溶液甚至出現(xiàn)固態(tài)鹽分、晶狀成分,具有膨脹作用,可能破壞混凝土內(nèi)部構(gòu)造。相反,溫度上升后,鹽分溶解于水體后則可能出現(xiàn)潮解問題,混凝土反復(fù)性的潮解、膨脹則必將影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,可能更快腐蝕、變質(zhì),無疑將對(duì)巖土工程地基的穩(wěn)定性、牢固度帶來破壞性影響。

3.2 地下水中腐蝕劑的不良影響

眾所周知,地下水因?yàn)樘幱谙鄬?duì)特殊的地理環(huán)境中,其內(nèi)部自然融入了多種化學(xué)物質(zhì)成分,各類化學(xué)成分之間容易發(fā)生反應(yīng)以及化學(xué)物質(zhì)本身等都可能對(duì)巖土工程地基帶來腐蝕性影響,具體的影響包括化學(xué)物質(zhì)作用于混凝土、石料、石材、鋼材等,對(duì)巖土建材表面形成腐蝕作用,特別是地下水體內(nèi)部的Cl-、NO3-、SO42-等同水體中的氫離子結(jié)合,可能生成HCl,酸性成分很容易對(duì)砼外部的氧化膜帶來腐蝕作用,氧化膜本身是一層保護(hù)膜,一旦受損,其內(nèi)部鋼筋將會(huì)遭到破壞,鋼筋受腐蝕后會(huì)出現(xiàn)變形、膨脹、銹蝕等現(xiàn)象,鋼筋作為巖土工程地基支撐性框架結(jié)構(gòu),遭到腐蝕后,地基混凝土也將受到威脅和破壞,從而導(dǎo)致巖土地基無法長期、永久地發(fā)揮支撐功效,進(jìn)而影響建筑工程的使用周期。

4 巖土工程勘察地下水問題的防范與處理

通過以上分析可以看出,地下水問題會(huì)對(duì)巖土工程帶來不良影響,特別是地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境,要想確保巖土工程施工質(zhì)量,就要結(jié)合常見的地下水問題來進(jìn)行針對(duì)性勘察,從整體上保護(hù)巖土工程安全,實(shí)際勘察過程中要重點(diǎn)做好以下工作:

4.1 重點(diǎn)測(cè)量地下水位情況

根據(jù)地下水位變化規(guī)律,水體有枯水期、豐水期兩大關(guān)鍵時(shí)期,在實(shí)際的巖土工程勘察工作過程中,應(yīng)該根據(jù)季節(jié)時(shí)段、水期特征等有目的、有針對(duì)性地開展勘察工作,要盡量確??茖W(xué)、精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)地掌握地下水位情況,通過數(shù)據(jù)測(cè)量、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析等來掌握地下水位變化幅度,再對(duì)巖土工程施工采取對(duì)策和措施,控制其對(duì)巖土勘察帶來負(fù)面影響。

例如:枯水期,由于地下水位下降,水體遠(yuǎn)離地面,巖土工程勘測(cè)難以精準(zhǔn)地測(cè)量、測(cè)算出地下水位高度、變化幅度等,也就無法對(duì)工程施工提供科學(xué)的指導(dǎo),此時(shí)可以重點(diǎn)鎖定關(guān)鍵因素,地下水變化幅度對(duì)地基帶來的不良威脅程度,再對(duì)應(yīng)采取科學(xué)、合理、針對(duì)性解決對(duì)策。因此應(yīng)該在豐水期來勘測(cè)地下水位、水體變化等,以便為巖土工程勘察提供更為精準(zhǔn)、有效的數(shù)據(jù),要通過科學(xué)的防范對(duì)策、措施等來提升巖土工程結(jié)構(gòu)的牢固度、穩(wěn)定性,盡可能預(yù)防地基開裂。

4.2 地下水體腐蝕性測(cè)定

地下水體腐蝕性能是威脅巖土工程安全的一大因素,必須強(qiáng)化地下水體腐蝕性檢測(cè)與測(cè)量。根據(jù)地質(zhì)科學(xué)規(guī)律,通常下層地下水的腐蝕性更強(qiáng),將對(duì)巖土工程地基帶來腐蝕性危害,對(duì)此,實(shí)際工程施工中就必須選擇抗腐蝕性強(qiáng)的材料來充當(dāng)工程地基或者通過科學(xué)地把握、掌握水灰比來逐漸提升工程地基的耐腐蝕性能,實(shí)際巖土工程勘察中,可以對(duì)地下水腐蝕性檢測(cè)設(shè)定等級(jí),根據(jù)腐蝕性等級(jí)來對(duì)巖土地基進(jìn)行科學(xué)處理,提高地基牢固度、穩(wěn)定性,從而確保建筑工程被長期使用。

4.3 巖土層滲透系數(shù)的檢測(cè)

巖土層滲透系數(shù)是巖土工程勘察過程中必須測(cè)定的對(duì)象,也是用來分析降水法的一項(xiàng)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該得到勘察工作的重視。整體來看,巖土工程的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及布局等都與巖土層的滲透系數(shù)密切相關(guān),最典型的地基挖掘施工中,通常要參照巖土層的滲透系數(shù)來對(duì)挖掘深度等做出取舍,因此必須對(duì)巖土層滲透系數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)、客觀的測(cè)定與求值。

傳統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)注水等檢測(cè)方法所得出的數(shù)據(jù)一般與巖土工程實(shí)際數(shù)據(jù)存在差異,影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,對(duì)此就要改變檢測(cè)方法,選擇野外抽水試驗(yàn)檢測(cè)方法,以此來確保所獲得數(shù)據(jù)更加靠近實(shí)際數(shù)值,然而這一方法也存在某種弊端,例如耗時(shí)、耗費(fèi)精力且成本較高等,至今尚未得到深入的運(yùn)用。因此,實(shí)際的巖土層滲透系數(shù)檢測(cè)就要注重方法的選擇與對(duì)比,可以采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、室外抽水檢測(cè)等相結(jié)合的方法,經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)、檢查與測(cè)算,最終得出精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果,再對(duì)應(yīng)獲得一個(gè)更為精準(zhǔn)的巖土層滲透系數(shù),將其作為地基挖掘、巖土工程勘測(cè)等的一項(xiàng)科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)語

巖土工程勘察過程中勢(shì)必將面臨著復(fù)雜的地下水問題,主要的地下水問題包括地下水位問題、水體腐蝕性問題等,每一類地下水問題都可能給巖土工程勘察、工程地基質(zhì)量帶來不良影響。因此有必要積極重視巖土工程勘察工作,通過科學(xué)的調(diào)查、試驗(yàn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等來獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),再利用這些科學(xué)的數(shù)據(jù)來為巖土工程勘察提供科學(xué)的指導(dǎo),以此來確保巖土土體性能,確保巖土工程安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 高躍.巖土工程勘察中要重視地下水問題[A].2013年10月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流論文集[C].2013.

[2] 康亮.水文地質(zhì)勘察中地下水的問題及應(yīng)對(duì)措施分析[J].低碳世界,2014,(7).

[3] 劉慧,林立春,鄒兆鋼.巖土工程勘察中的水文地質(zhì)的作用[J].科技致富向?qū)В?011,(21).

篇4

一、工程地質(zhì)勘察概述

作為解決各種水文地質(zhì)問題的專業(yè)學(xué)科,工程地質(zhì)勘察工作的順利開展,可以為各種建筑工程施工質(zhì)量的增強(qiáng)提供可靠地保障。工程地質(zhì)勘察的主要目的是:對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行深入地分析,選擇出可靠的施工場(chǎng)地,并對(duì)施工中可能存在的地質(zhì)問題做出針對(duì)性的措施,為工程施工方案的制定和實(shí)施提供重要的參考依據(jù)。工程地質(zhì)勘察的主要任務(wù)是:對(duì)工程地質(zhì)條件及可能存在的問題進(jìn)行必要地分析,促使項(xiàng)目工程施工能夠與地質(zhì)環(huán)境相適應(yīng),保證項(xiàng)目施工能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的發(fā)展目標(biāo),及時(shí)地消除工程施工中可能存在的安全隱患。

二、工程地質(zhì)勘察中地下水的問題

(一)地下水位下降的問題

集中性的抽取地下水、各種基礎(chǔ)設(shè)施工程的開展、礦山作業(yè)的進(jìn)行等各種人為因素的存在,對(duì)于地下水位造成了較大的影響。這些因素使得地下水位原先的內(nèi)部平衡機(jī)制被破壞,相關(guān)的作用力出現(xiàn)了失衡的現(xiàn)象,加速了地下水位下降的速度,對(duì)工程建設(shè)的有效開展帶來了較大的阻礙作用。當(dāng)?shù)叵滤南陆捣冗^大時(shí),很容易出現(xiàn)地面塌陷、地面沉降等現(xiàn)象,加大地地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率。同時(shí),受到各種自然因素的影響,地下水位也會(huì)存在著下降的問題。在這些人為因素及自然因素的作用下,容易使地下水惡化的現(xiàn)象,影響了地下水的正常使用。像常見的礦井塌方、海水倒灌等問題的產(chǎn)生,都與地下水位下降有著必然的聯(lián)系,影響了相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)的工作效率,威脅著作業(yè)人員的生命安全。

(二)潛水位上升的問題

作為常見的地下水問題,潛水位的上升對(duì)于工程施工質(zhì)量帶來了潛在的威脅,加大了工程建設(shè)中安全事故發(fā)生的幾率。潛水位上升與含水層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、水文氣象因素及各種人為因素有著一定的關(guān)系。在這些因素的共同作用下,潛水位上升將會(huì)對(duì)巖土工程建設(shè)造成巨大的危害。主要體現(xiàn)在:(1)加大了土壤出現(xiàn)沼澤化的幾率,對(duì)于建筑物的結(jié)構(gòu)帶來了腐蝕問題;(2)容易使某些斜坡出現(xiàn)滑移的現(xiàn)象,可能會(huì)產(chǎn)生巖土體塌方的問題;(3)破壞了一些具有特殊性質(zhì)的巖土體結(jié)構(gòu),降低了工程施工區(qū)域的抗壓強(qiáng)度;(4)容易出現(xiàn)粉土管涌的現(xiàn)象,加大了流沙問題產(chǎn)生的幾率;(5)一定條件下可能會(huì)淹沒建筑物的地下室,破壞地基的穩(wěn)定性。

(三)地下水頻繁升降的問題

地下水的升降變化,將會(huì)對(duì)周圍巖土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來巨大的破壞作用,引發(fā)了這些巖土體結(jié)構(gòu)變形的問題。在各種客觀存在因素的影響下,地下水頻繁的升降將會(huì)使工程施工區(qū)域的巖土體出現(xiàn)膨脹收縮變形反復(fù)的現(xiàn)象,導(dǎo)致建筑物的地基失衡,容易產(chǎn)生地裂的問題。同時(shí),在地下水頻繁升降的影響下,施工區(qū)域的土質(zhì)由于膠結(jié)物的喪失,整體的結(jié)構(gòu)緊密性被破壞,導(dǎo)致施工區(qū)域的土質(zhì)逐漸變松,降低了工程的承載力,影響著基礎(chǔ)性工程實(shí)際作用的充分發(fā)揮,加大了工程的施工難度。

三、工程地質(zhì)勘察中地下水問題有效解決的主要措施

(一)高度重視地下水對(duì)工程質(zhì)量的影響

工程地質(zhì)勘察的過程中,技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)地下水位的變化有著全面的認(rèn)識(shí),并對(duì)地下含水層的厚度及分布范圍進(jìn)行有效地分析,理清二者彼此間的組合關(guān)系,采取可靠的防滲透措施避免地下水文上升或者下降對(duì)工程質(zhì)量造成較大的影響。在地質(zhì)勘察報(bào)告制定的過程中,技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)其中地下水在施工過程中可能造成的影響及對(duì)施工質(zhì)量的危害程度做出詳細(xì)地說明,促使施工企業(yè)能夠意識(shí)到地下水問題存在的危害性,進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)施工中地下水問題處理工作的重視,從根本上保證了工程施工質(zhì)量的可靠性。同時(shí),這些工作的順利完成,有利于完善施工方案,增強(qiáng)了工程地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(二)高度重視工程地質(zhì)勘察中水理性質(zhì)的研究

地下水與巖土之間的相互作用所表現(xiàn)的性質(zhì),即為水理性質(zhì)。比如,巖土層的透水性、融水性等,都與地下水的變化有關(guān),屬于水理性質(zhì)方面的內(nèi)容。因此,工程地質(zhì)勘查的過程中,技術(shù)人員應(yīng)該重視水理性質(zhì)的研究,減少地下水對(duì)工程質(zhì)量的影響,確保工程施工計(jì)劃的順利實(shí)施。在對(duì)地下水采樣的過程中,可以選擇在枯水期及豐水期進(jìn)行有效地采樣分析,及時(shí)地獲取地下水位變化的信息,完善工程地質(zhì)勘察報(bào)告的具體內(nèi)容,為后期工程建設(shè)的順利開展提供可靠的參考依據(jù)。

(三)充分地利用信息化的技術(shù)手段做好地下水的分析工作

地下水位的變化,對(duì)于工程施工質(zhì)量的增強(qiáng)有著一定的影響,客觀地決定了工程地質(zhì)開展中做好地下水分析工作的必要性。傳統(tǒng)的分析方法在實(shí)際的應(yīng)用中容易受到各種客觀存在因素的影響,無法保證分析結(jié)果的合理科學(xué)性。因此,技術(shù)人員需要充分地利用各種信息化技術(shù),在工程地質(zhì)勘察中對(duì)地下水位的變化、地下水可能對(duì)工程建設(shè)中造成的影響等方面進(jìn)行全面地分析,從根本上避免地下水的存在對(duì)工程施工進(jìn)度造成不必要的影響。同時(shí),信息化技術(shù)手段的合理使用,有利于為工程施工方案的完善提供必要的參考信息,可以對(duì)地下水問題的有效解決提供可靠的工作思路,在保證工程施工安全的同時(shí)增加了工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,為工程施工質(zhì)量的增強(qiáng)及服務(wù)功能的完善帶來了重要的保障作用。

篇5

關(guān)鍵詞:防水;滲漏原因分析;預(yù)防

中圖分類號(hào):TU761.1+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

地下工程防水體系失效性是指防水體系和材料使用過程中,由于外部作用侵蝕破壞或內(nèi)部材料弱化,抵抗地下水環(huán)境的能力減弱或全部喪失。分析和研究地下工程在不同地下工程在不同地下水環(huán)境介質(zhì)中的失效影響因素與機(jī)理、失效材料所產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)周圍結(jié)構(gòu)體性能的影響、建立評(píng)價(jià)各種失效影響因素指標(biāo)及失效檢測(cè)方法,是地下工程防水體系應(yīng)研究的重要問題。

一、防水施工原因

前述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,防水施工階段是地下工程防水滲漏的主要環(huán)節(jié),對(duì)部分防水滲漏案例進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),既有施工不精心和工藝方面的原因,也有施工管理和檢測(cè)方面的原因,同時(shí)采用不同施工方法的地下工程,其防水滲漏原因也不盡相同。

(1)噴涂防水地下工程防水體系滲漏的原因有:噴涂防水膜很難保證其均勻性,雖然一般噴涂材料延展性較好,但抗拉強(qiáng)度較低,如發(fā)生較大外力作用,結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形和位移;易導(dǎo)致防水膜破裂,致使整個(gè)防水體系失效;另外該施工方法對(duì)噴涂的施工工藝精度要求高,但一般工程很難達(dá)到。

(2)自防水混凝土的防水體系失敗的原因有:地下工程工作面狹小,混凝土振搗密度實(shí)度很難達(dá)到設(shè)計(jì)抗?jié)B的要求,另外施工縫合變形縫也是這種防水措施的薄弱環(huán)節(jié)?;炷涟韬驮牧腺|(zhì)量不合格,特別是水泥安定性不合格,不僅導(dǎo)致混凝土開裂滲漏,甚至影響結(jié)構(gòu)安全;混凝土水灰比大,致使混凝土收縮加大,引起混凝土收縮裂縫導(dǎo)致滲漏。

(3)施工工藝原因:混凝土中水分蒸發(fā)過快、未對(duì)混凝土及時(shí)養(yǎng)護(hù);混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆注、振搗各道工序中缺陷和疏漏;模板構(gòu)造不當(dāng),漏水、漏漿;鋼筋保護(hù)層過小、過大,澆灌中鋼筋移位;在極端惡劣的天氣下施工等因素均會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生,造成滲漏。

(4)混凝土的溫度變形:混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形引起附加應(yīng)力,當(dāng)其超過混凝土抗拉應(yīng)力時(shí),即產(chǎn)生裂縫。

(5)混凝土的收縮和徐變:混凝土在空氣中硬結(jié),體積會(huì)縮小,易產(chǎn)生干縮列縫。

(6)荷載作用:混凝土早期受震、拆模方法不當(dāng)、拆模過早、施工超載等原因造成裂縫。

(7)施工縫留設(shè)不當(dāng)或后澆帶處理不當(dāng),照成變形縫或后澆帶處滲漏

以上原因說明,防水施工過程是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),因此應(yīng)強(qiáng)化防水施工的重要性,針對(duì)不同的防水方法制定相應(yīng)的施工細(xì)則,并建立防水施工質(zhì)量檢測(cè)機(jī)制。

二.防水設(shè)計(jì)原因

一部分設(shè)計(jì)師對(duì)防水重要性的認(rèn)識(shí)不夠,認(rèn)為地下滲漏水不影響結(jié)構(gòu)的安全問題,在選用材料和設(shè)計(jì)方式上重視程度不夠,因此在防水設(shè)計(jì)方案中結(jié)合結(jié)構(gòu)特征認(rèn)真研究不充分,致使防水設(shè)計(jì)不合理。

由防水設(shè)計(jì)理念問題引發(fā)的滲漏:目前地下工程使用壽命都在100年以上,而防水材料的使用壽命均達(dá)不到這一要求,因此地下工程防水設(shè)計(jì)應(yīng)考慮放排水系統(tǒng)的可維護(hù)性和易更換性。

有防水設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性問題引發(fā)的滲漏:盡管防水工程在地下工程中占得工程總費(fèi)用比例是較小的,但往往設(shè)計(jì)者考慮造價(jià)的原因,仍選用價(jià)廉差的材料,也是導(dǎo)致防水滲漏的原因。

三.防水材料變異的原因

根據(jù)研究,發(fā)現(xiàn)由于防水材料材質(zhì)的變異導(dǎo)致防水體系失效的情況占有較大的比例,其原因有地下水環(huán)境和微生物侵蝕對(duì)防水材料性能的弱化、已有防水材料材質(zhì)固有的弱點(diǎn)隨使用的環(huán)境的惡劣和使用時(shí)間推移逐漸喪失的防水功能。如某鐵路隧道在維修養(yǎng)護(hù)時(shí),其防水卷材已變質(zhì)老化。發(fā)生這些情況歸納起來,主要有以下原因:a)劣質(zhì)的混凝土添加劑中含有高濃度的堿性成分和不易分解的鹽類物質(zhì),導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的松軟,析出的物質(zhì)對(duì)防水卷材起了侵蝕作用;b)凍融交替使得防水材料結(jié)構(gòu)變異;c)微生物侵蝕、粘結(jié)材料變異;d)地下水中含有不同濃度的酸、堿、鹽離子對(duì)材料的侵蝕;e)防水材料材質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)組織的變異。

四.維護(hù)和管理原因

排水系統(tǒng)堵塞。不暢時(shí),如果維護(hù)不善,將導(dǎo)致較大的水壓長期積累引起結(jié)構(gòu)開裂,破壞防水體系。在嚴(yán)寒地區(qū)的隧道,冰凍產(chǎn)生的凍脹力是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂和排水管堵塞破裂的重要原因。

五.防水泄漏預(yù)防措施

(1)地下工程環(huán)境與其他建筑工程不同,作為附著層的高分子材料,影響其使用期間耐久性的因素是很獨(dú)特的,除了一般的由溫度、濕度、光照、酸堿環(huán)境作用等引起的材料老化和降解而失效外,還要考慮地下圍巖和襯砌的長期相互作用產(chǎn)生的擠壓、變形因素對(duì)防水體系產(chǎn)生的損害作用,并在工程施工前制定出相關(guān)對(duì)策應(yīng)對(duì)由上述原因產(chǎn)生的問題

目前我國針對(duì)工程進(jìn)行的耐久性檢測(cè)中,高分子防水卷材檢測(cè)指標(biāo)主要有:常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)(外觀及尺寸、拉伸和撕裂強(qiáng)度、伸長率、熱處理尺寸變化率、低溫彎折性、抗穿孔性、不透水性、剪切狀態(tài)下的粘合性)和耐久性檢測(cè)指標(biāo)(熱老化處理、耐化學(xué)侵蝕、人工氣候加速老化)兩大項(xiàng)。噴涂材料還要增加噴涂材料與潮濕基面的粘結(jié)強(qiáng)度、表干和實(shí)干時(shí)間、加熱伸縮率等項(xiàng)。嚴(yán)格按照國家檢測(cè)指標(biāo)對(duì)工程泄漏防水起重要作用

(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,全面考慮地下水的影響,正確確定防水等級(jí),合理選擇防水方案。

重視細(xì)部構(gòu)造的防水設(shè)計(jì),合理設(shè)計(jì)控制裂縫的產(chǎn)生及其寬度。

材料方面各種各樣的防水材料層出不窮,魚龍混雜,要深入細(xì)致地做些調(diào)查研究工作,確實(shí)可靠的材料才能入選,并按規(guī)范規(guī)定的性能指標(biāo)確定選材。除此之外,進(jìn)場(chǎng)材料必須有合格證和檢測(cè)報(bào)告,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)合格后方能使用。任何材料都有一定的局限性,地下工程防水設(shè)計(jì)時(shí),工程各部位的細(xì)部防水要滿足相應(yīng)要求,如粘結(jié)劑性能指標(biāo)、搭接寬度等。當(dāng)連接部位兩種材料不相容時(shí),應(yīng)選擇能與這兩種材料均相容的防水材料作過渡層。

(3)地下工程防水的工程檢測(cè)

地下工程所采取的防水方法不同,對(duì)各項(xiàng)施工工藝以及力學(xué)、物理、化學(xué)指標(biāo)的要求也不同;不同的使用環(huán)境,影響因素差異也較大,因此檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)指標(biāo)以及檢測(cè)方法也相應(yīng)部同。地下工程的設(shè)計(jì)壽命期遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于一般建筑工程,其防水工程的壽命與使用年限應(yīng)是同樣的尺度.部位的細(xì)部防水要滿足相應(yīng)要求,如粘結(jié)劑性能指標(biāo)、搭接寬度等。當(dāng)連接部位兩種材料不相容時(shí),應(yīng)選擇能與這兩種材料均相容的防水材料作過渡層。以保障防水工程的正常使用年限

(4)在工程施工階段應(yīng)做好嚴(yán)格的監(jiān)管,確保工程施工人員按照國家對(duì)防水工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,并強(qiáng)化施工人員施工的理論基礎(chǔ)與施工技術(shù)

篇6

關(guān)鍵詞:地下水;富集規(guī)律;成因分析

中圖分類號(hào):P64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

四川省北部盆周山地紅層低山丘陵區(qū)水資源貧乏,區(qū)內(nèi)無大中型水利設(shè)施,加之大氣降水時(shí)空分布差異極大,水資源分布時(shí)空極度不均,造成該地區(qū)缺水嚴(yán)重,人畜飲用水困難。然而區(qū)內(nèi)砂、泥巖淺層風(fēng)化帶內(nèi)普遍賦存有地下水,通過調(diào)查,該區(qū)淺層地下水開發(fā)利用條件具如下特點(diǎn):1、地下水分布普遍;2、埋藏淺、開采方便;3、水質(zhì)較好、適宜飲用;4、可持續(xù)開采。結(jié)合該紅層地區(qū)農(nóng)戶“居住分散、用水量少”的需水特征,紅層丘陵區(qū)的地下水資源特征與當(dāng)?shù)剞r(nóng)村家庭的用水需求狀況具有極佳的結(jié)合點(diǎn),實(shí)踐也證明開發(fā)利用地下水資源解決農(nóng)村飲用水問題具有投資省、見效快、供水保障率高、水質(zhì)好、少占地、易管理等優(yōu)點(diǎn),還會(huì)對(duì)該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)支撐。但普遍分布的淺層地下水中Fe、Mn含量普遍較高,為了充分利用好地下水資源,必須全面掌握該地區(qū)的地下水中Fe、Mn元素的分布形成和富集規(guī)律,科學(xué)開發(fā)地下水。采取簡便可行的方式處理地下水中的Fe、Mn元素,以發(fā)揮其清潔、方便和廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)。

一、地下水中Fe、Mn的危害

四川省紅層低山丘陵地區(qū)找水打井工程調(diào)查與區(qū)劃項(xiàng)目已實(shí)施兩期,無論是四川盆地紅層丘陵區(qū),還是盆周山地區(qū),紅層淺層(15~25m)地下水化學(xué)特征中最顯著、最普遍的特征就是Fe、Mn含量偏高。Fe、Mn是構(gòu)成生物體的基本元素之一,但是,F(xiàn)e、Mn元素過量也會(huì)給人們的生活和生產(chǎn)帶來很多不便和危害。

在用水井取水過程中,呈溶解狀態(tài)的Fe容易被氧化而沉淀,堵塞井壁,導(dǎo)致水井出水量減少甚至不得不廢棄水井。從感官上講,F(xiàn)e、Mn含量偏高的水會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的顏色和獨(dú)特的臭味,而且會(huì)在衣物、器具上著色,很不美觀。從生理學(xué)上講,人體攝入過量的Mn,會(huì)造成相關(guān)器官的病變。日本東京郊區(qū)曾發(fā)生過居民飲用受Mn污染的井水而患病死亡的事件。Mn對(duì)人體有慢性中毒現(xiàn)象,對(duì)Mn礦工人的調(diào)查資料表明,他們患有類似于精神分裂癥的強(qiáng)烈的精神障礙癥。對(duì)于工業(yè)用水,如造紙工業(yè)、紡織工業(yè)、食品工業(yè)、釀造工業(yè)等,過多的Fe、Mn含量會(huì)使產(chǎn)品的質(zhì)量下降,造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、Fe、Mn元素的背景特征

Fe、Mn在地下水中的存在形式主要為離子態(tài)。眾所周知,F(xiàn)e、Mn均為變價(jià)元素,價(jià)態(tài)的改變可引起離子性質(zhì)的變化,導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生改變。如Mn離子隨電價(jià)的增高而離子半徑逐漸縮小,離子電位和電負(fù)性相應(yīng)增高,引起離子的非金屬性增強(qiáng)表現(xiàn)在Mn的氧化物性質(zhì)上,由堿性(低價(jià)態(tài))向酸性(高價(jià)態(tài))變化。Mn的親合力低于Fe的親合力,因此,Mn的二價(jià)氧化物比Fe的二價(jià)氧化物穩(wěn)定區(qū)大,即使存在其他陰離子(如HCO3-、SO42-)時(shí),可溶性的Mn的穩(wěn)定區(qū)也比可溶性的Fe的穩(wěn)定區(qū)大,因此,在相同條件下,地下水中的Mn2+比Fe2+易遷移富集,因而,地下水中Mn2+含量應(yīng)比Fe2+含量高,但是,本區(qū)地下水形成的Mn2+、Fe2+的條件并不相同,尤其是原生沉積環(huán)境中巖石的Fe、Mn含量差異很大(見表1),Mn的豐度為505~589ppm,F(xiàn)e的豐度為28778~32355ppm,相差達(dá)56倍,因此,地下水中仍然是Fe2+含量高于Mn2+離子含量,這與原生沉積環(huán)境和本次采樣試驗(yàn)結(jié)果相符。

三、Fe、Mn元素的分布特征

通過以蒼溪縣紅層低山丘陵區(qū)地下水的調(diào)查以及41組水樣分析試驗(yàn)(見表2)為例,四川省北部盆周山地紅層低山丘陵區(qū)地下水水質(zhì)具有如下特征:

1絕大部分示范井(井深18~25m)都有Fe、Mn檢出。27組水樣中有25組Fe元素檢出,檢出率達(dá)92.6%,超標(biāo)14組,超標(biāo)率達(dá)34.15%,F(xiàn)e含量最高達(dá)0.989mg/L,最大超標(biāo)倍數(shù)為3.3倍;27組水樣中有25組Mn元素檢出,檢出率達(dá)92.6%,超標(biāo)9組,超標(biāo)率達(dá)21.95%,Mn含量最高達(dá)0.489mg/L,最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)4.9倍。而14組民井、大口井(井深1.0~15.0m)水樣Fe、Mn檢出均為2組,檢出率僅14.3%,即便檢出,其值也很低。由此可見,隨著井深的增加、徑流逐漸減弱,F(xiàn)e、Mn含量有逐漸增高的趨勢(shì),加上地下水從上向下的越流補(bǔ)給,使Fe、Mn含量逐層積累,也導(dǎo)致了地下水中Fe、Mn含量隨深度的增大而增加。

2從Fe、Mn含量偏高的井孔所在的微地貌部位來看,在地下水徑流速度較快的補(bǔ)給區(qū),地下水中的Fe、Mn含量相對(duì)較低;而在臺(tái)狀低山深丘平臺(tái)、緩坡帶,尤其是分布規(guī)模較大的平臺(tái)后緣、低洼寬谷等地帶,為地下水排泄區(qū)或埋藏區(qū),地下水Fe、Mn含量相對(duì)較高且分布普遍,這與該帶地下水水位埋藏淺、處還原環(huán)境或弱氧化環(huán)境有關(guān);該帶地下水徑流速度緩慢、以及上覆土層較厚,上覆巖土中含大量有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)成分、腐殖酸與厭氧菌的活動(dòng),致使地下水中Fe、Mn普遍偏高。

篇7

關(guān)鍵詞:人類活動(dòng)影響;濕地生態(tài)用水;用水安全;衡水湖

the wetland ecological water safety analysis of the hengshui lake

based on the influence of human activities

yin xin-ming,zhang jia-xing

(hengshui bureau for hydrology and water resources suwey of hebei,hengshui053000,china)

abstract: under the influence of human activities,the water supply source of the hengshui lake wetland mainly relies on water from other river basin.during the process of water transfer,the contaminants of rivers along the watercourse,high sediment concentration of the yellow river and the surrounding agriculture and industry of the hengshui lake wetland lead to a severe wetland ecological water safety problem.through analysis of the impact on the water environmental of the hengshui lake wetland during the process of water transfer,including analysis of the water supply source,analysis of the importance of the supplemental water quality,analysis of the impact of the high sediment concentration on the water quality and so on,this article expounds the existing problems of the hengshui lake wetland water safety supply and provides the scientific basis for the hengshui lake wetland protection and restoration.

key words: influence of human activities;wetland ecological water;water safety;hengshui lake

衡水湖來水主要有流域自產(chǎn)徑流量、過境洪瀝水、跨流域引水組成。地表水資源的過度開發(fā)和利用導(dǎo)致進(jìn)入下游平原河道的徑流量明顯減少,過境洪瀝明顯減少。在地表水嚴(yán)重不足情況下,不足部分只有依靠超采地下水來補(bǔ)足,地下水嚴(yán)重超采導(dǎo)致地下水位迅速下降,土壤非飽和帶增厚,降水更多地補(bǔ)充土壤水消耗,使地表產(chǎn)水能力下降。以上因素疊加造成自產(chǎn)水量更少,致使該濕地水源主要依靠外流域調(diào)水[1]。

1 濕地水安全意義

濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性很大程度上取決于其水源的穩(wěn)定性。水文條件能直接改變濕地的物理化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而影響到物種組成和豐度、第一性生產(chǎn)力、有機(jī)物質(zhì)的積累和營養(yǎng)循環(huán)。水導(dǎo)致獨(dú)特的植物組成,但限制或增加物種的豐度。靜水濕地或連續(xù)深水濕地的生產(chǎn)力都很低。通常有高能量的水流,或有脈沖性水周期的濕地生產(chǎn)力最高[2]。

在積水覆蓋的條件下,其基質(zhì)長期處于還原狀態(tài),限制了微生物的數(shù)量和活性,較高的生物量得不到充分的分解,有機(jī)物質(zhì)便以泥炭的形式積累儲(chǔ)存起來。土壤-水界面的交互作用,使?jié)竦赝寥酪赃€原性質(zhì)為主的同時(shí),在其表層有一薄氧化層,承擔(dān)著濕地物質(zhì)的化學(xué)轉(zhuǎn)化和營養(yǎng)循環(huán),構(gòu)成濕地生態(tài)過程的重要一環(huán)??梢?,濕地生態(tài)系統(tǒng)的一切生態(tài)過程都是以固定的水文為基礎(chǔ)的,正是由于其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)水文條件的依賴性,濕地生態(tài)系統(tǒng)才如此脆弱,以致于一旦失去水,其系統(tǒng)面貌便會(huì)發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。

不同類型的濕地的脆弱性有所差異,高水能濕地中由于有機(jī)質(zhì)積累很少,只要其水源被截?cái)啵渖鷳B(tài)系統(tǒng)類型就迅速轉(zhuǎn)變;如果水源恢復(fù),系統(tǒng)就會(huì)基本恢復(fù)到原來的狀態(tài)。如吉林省西部向海附近的蘆葦濕地,在干旱年份沒有水源的情況下,形成大片的堿蓬群落,而在豐水年份,地面被積水覆蓋后,蘆葦群落便得以迅速恢復(fù)。而低水能的濕地,由于具有保水性能的泥炭層的存在,可以對(duì)氣候的干濕變化在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行調(diào)節(jié),其生態(tài)敏感性則相對(duì)較低;除此之外,泥炭沼澤對(duì)閾限內(nèi)的排水亦有較強(qiáng)的恢復(fù)能力。

脆弱生態(tài)環(huán)境是在自然因素的基礎(chǔ)上疊加了人類不合理開發(fā)利用而形成的。自然因素是其脆弱性形成的基質(zhì),人類活動(dòng)則是起加速或減速等動(dòng)力作用。不同地域由于自然條件的差異,脆弱生態(tài)環(huán)境的表現(xiàn)特征不同。因此,在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)遵循地域性、主導(dǎo)性、科學(xué)性和可操作性的原則。影響濕地脆弱性的因子很多,就衡水湖而言,濕地的脆弱性主要表現(xiàn)在水源供給保障脆弱性、水質(zhì)污染脆弱性和人類活動(dòng)綜合影響干擾脆弱性。

2 半干旱地區(qū)退化濕地生態(tài)補(bǔ)水的原則

濕地生態(tài)補(bǔ)水是指恢復(fù)濕地自然水文情勢(shì)的過程。根據(jù)濕地退化特征和影響因素,確定了濕地恢復(fù)原則[3]。

恢復(fù)濕地自然過程原則:自然濕地是生物與環(huán)境長期協(xié)調(diào)發(fā)展而形成的具有自我調(diào)節(jié)、相對(duì)穩(wěn)定的自然綜合體,當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),能夠自我調(diào)節(jié)和維持自身的正常功能,并能在很大程度上克服和消除外來的干擾,保護(hù)自身的穩(wěn)定性。

可操作性原則:在全面了解濕地生態(tài)系統(tǒng)的基底上,找出濕地退化原因與可恢復(fù)性,以及需要采取的措施。

優(yōu)先性原則:針對(duì)濕地退化的主要原因以及濕地保護(hù)的主要目標(biāo),必須要從當(dāng)前最緊迫的任務(wù)出發(fā),優(yōu)先保護(hù)珍稀、瀕危動(dòng)物及其棲息地,逐步恢復(fù)濕地功能。

最小風(fēng)險(xiǎn)原則和最大效益原則:在考慮成本同時(shí),必須考慮恢復(fù)措施對(duì)濕地負(fù)面影響最小和恢復(fù)效益最大化。

生物配置多樣性原則:環(huán)境條件的多樣性決定了生物配置的多樣性,具有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)才是穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

3 衡水湖供水水源分析

衡水市是河北省人均水資源最少的地區(qū)之一。全市人均148 m3,低于全省人均386 m3的水平,僅為全國人均水平的5.5%。衡水市平均用水量1 600 m3/hm2,均遠(yuǎn)低于全省和全國平均水平。由此可見,衡水市水資源已達(dá)相當(dāng)匱乏的程度。由于缺水,工業(yè)及居民用水全部要依靠深層地下水。據(jù)資料分析,每年深層地下水允許開采量2.43億 m3,而實(shí)際全市每年開采量都在8.20億 m3以上,年超采量在6億m3左右。深層地下水埋深大幅下降,2003年漏斗中心埋深100.02 m(冀州市劉豐備、7月11日),漏斗面積(0 m等水位線)為8 442 km2,同時(shí)還引發(fā)了一系列的環(huán)境地質(zhì)問題[4]。

  衡水湖水源主要有當(dāng)?shù)貐R水、崗南黃壁莊水庫來水、岳城水庫來水、引黃河水衛(wèi)運(yùn)河水等。當(dāng)?shù)貐R水主要有滏東排河2 500 km2流域的澇水,滏陽河14 420 km2流域的來水和利用衛(wèi)―千引水工程引蓄衛(wèi)運(yùn)河水(見表1)。崗南、黃壁莊水庫來水主要是利用兩水庫在每年汛前騰庫下泄水,經(jīng)石津渠、軍齊干渠引水到滏陽河,再由冀碼渠從冀州南關(guān)閘入衡水湖。岳城水庫來水,通過衛(wèi)運(yùn)河到衛(wèi)―千渠,經(jīng)王口閘入衡水湖[5]。

水主要通過降水量多少、降水穩(wěn)定性、蒸發(fā)與降水關(guān)系對(duì)利用的影響、徑流變率及地下水礦化度等影響脆弱生態(tài)環(huán)境的形成[6]。影響衡水湖濕地的水分條件是年降水量和河流徑流量,由于上游水利工程的攔截和水資源開發(fā)程度高,衡水湖上游來水保證率很低。

衡水市地處嚴(yán)重干旱缺水的華北平原中心地帶,多年平均降雨量518.9 mm,水面蒸發(fā)量卻高達(dá)1 300 mm,由于地表水資源的嚴(yán)重缺乏,衡水市的工農(nóng)業(yè)用水和生活用水主要靠開采深層地下水,并因超采形成了以衡水市為中心的地下漏斗區(qū)。水資源短缺已是衡水湖面臨的巨大威脅。目前,衡水湖水源主要來自于黃河水和上游各大水庫的汛期棄水[7-9]。

由于集水區(qū)降水年際變異大,衡水湖蓄水量也有很大的年際變動(dòng),見表3。目前設(shè)計(jì)蓄水位21 m,最大蓄水能力為1.88億 m3,其中東湖蓄水面積42.50 km2、可蓄水1.23億 m3;西湖蓄水面積32.50 km2、可蓄水0.65億 m3。1994年-2008年實(shí)際累計(jì)蓄黃河水6.27億 m3,年均0.52億 m3。

4 衡水湖補(bǔ)水水質(zhì)影響因素分析

由于自然和人為因素的雙重影響,黃河水資源日漸短缺,水土流失嚴(yán)重,荒漠化現(xiàn)象突出,生態(tài)環(huán)境日趨退化,致使黃河水質(zhì)局部河段已達(dá)不到相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

多年來雖采取了一系列的措施來保護(hù)衡水湖,但湖體自身的保護(hù)很難保證在整個(gè)大環(huán)境高營養(yǎng)水平的態(tài)勢(shì)下,水質(zhì)不受影響。湖周圍的匯水富營養(yǎng)化程度已經(jīng)處于一個(gè)較高的水平,大多數(shù)水質(zhì)狀況總氮在10 mg/l以上,將大大增加湖水的保護(hù)難度[10]。

引水線沿途進(jìn)入衡水市(油故閘)以前,清涼江上游清河縣城生活及工業(yè)污水的排入(主要有清河縣造紙廠)和衛(wèi)-千渠,自油故閘至入湖口(王口閘)段,棗強(qiáng)縣境內(nèi)部分城鎮(zhèn)污水及工業(yè)污水的排入(主要有棗強(qiáng)的皮革、皮毛、染料等廢水)。

衡水湖周邊污染源影響,主要是冀州市部分工業(yè)和城市污水通過西線引水渠經(jīng)冀州市南關(guān)進(jìn)水閘排入東湖。另有部分污水直接排入冀州小湖。

湖內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)魚,追求水產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益,高放餌料增加了湖水中的營養(yǎng)物質(zhì),以及湖內(nèi)養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝等,動(dòng)物的排泄物也增加了湖水中的營養(yǎng)物質(zhì),污染水體。

在衡水湖流域內(nèi),上游河道水質(zhì)不同程度受到污染,水質(zhì)為ⅴ類或劣ⅴ類,汛期來水進(jìn)入衡水湖,對(duì)衡水湖水質(zhì)構(gòu)成威脅。另外,衡水湖上游流域主要以農(nóng)業(yè)種植為主,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用大量的農(nóng)藥、化肥,在汛期,隨地表水流進(jìn)入水體,也對(duì)衡水湖水質(zhì)構(gòu)成威脅。

由于旅游業(yè)的開發(fā)產(chǎn)生的生活污水和生活垃圾,對(duì)水體造成污染。由于衡水湖主要靠引黃河水補(bǔ)充,因此,所引黃河水質(zhì)的好壞,引水渠道沿途污染源的排污狀況及衡水湖周邊的排污情況決定了衡水湖水質(zhì)的狀況。

5 泥沙對(duì)水質(zhì)的影響?yīng)?/p>

黃河是世界上罕見的多泥沙河流,衡水湖目前主要水源是引黃河水,泥沙與水系相互作用對(duì)水質(zhì)影響顯著。

5.1 黃河泥沙對(duì)重金屬的吸持特征

由于泥沙具有巨大的比表面積,含有大量活性基團(tuán),是水體中重金屬污染物最主要的載體,決定著重金屬在水體中的化學(xué)行為和生物效應(yīng)。早在20世紀(jì)80年代初,金向燦研究了黃河中游干流龍門、潼關(guān)、三門峽斷面和支流渭河華縣與汾河河津斷面的懸浮泥沙對(duì)銅、鉛和鋅離子的吸持行為,發(fā)現(xiàn)黃河懸浮泥沙對(duì)鉛的吸持量特別高,鉛的吸附量在豐水期達(dá)550.29×10-3 meq/g;在枯水期達(dá)318.53×10-3 meq/g。他從泥沙中鐵錳氧化物含量較高和在較高ph條件下鉛離子易生成羥基化合物兩個(gè)方面對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

李麗娟、徐云麟等研究了黃河三門峽庫區(qū)的懸浮泥沙對(duì)銅、鋅、鉛離子的吸持能力,發(fā)現(xiàn)被吸持的銅、鋅和鉛離子中有50%~70%與泥沙中的碳酸鹽物質(zhì)結(jié)合,有15%~33%與鐵錳氧化物結(jié)合,認(rèn)為這與黃河泥沙的優(yōu)勢(shì)地球化學(xué)相有關(guān)[11]。

20世紀(jì)90年代,高宏和暴維英等對(duì)黃河泥沙吸持重金屬的行為進(jìn)行了較為全面的研究,除銅、鉛、鋅以外,還研究了鎘、錳和汞等。研究了不同吸附質(zhì)的差別,還研究了吸附劑濃度對(duì)吸持量的影響;并對(duì)吸持作用和泥沙中重金屬的溶出作用進(jìn)行了深入研究。研究發(fā)現(xiàn),在個(gè)別河段(如洛河漫水橋斷面),當(dāng)泥沙-水的比例達(dá)10 g/l時(shí),從泥沙中溶出的銅離子可達(dá)0.049 mg/l,超過漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),少數(shù)斷面由于泥沙中汞的溶出,使河水中的汞達(dá)ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[12]。

2000年以后,趙蓉等人研究了在泥沙吸持重金屬過程中碳酸鹽物質(zhì)所起的作用。他們用含3.91%碳酸鹽的黃土樣品與洗除掉碳酸鹽(含量僅0.83%)的樣品分別進(jìn)行對(duì)銅離子的吸持實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)去除掉碳酸鹽的泥沙樣品對(duì)銅離子的吸持量大大低于未洗除碳酸鹽的樣品對(duì)銅離子的吸持量。研究發(fā)現(xiàn),含3.91%碳酸鹽的黃土樣品所吸持的銅離子90%以上與碳酸鹽形成沉淀。同期,張嵐等研究了不同化合態(tài)的銅離子(cu(no3)2與cuso4)對(duì)泥沙吸持銅離子的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)水中銅離子濃度達(dá)到500 mg/l以上時(shí),cu(no3)2中的銅離子不能被吸持,而cuso4中的銅離子仍能被泥沙繼續(xù)吸持[13]。

5.2 黃河泥沙對(duì)微量有毒有機(jī)物的吸持特征

關(guān)于黃河泥沙對(duì)微量有毒有機(jī)物的吸持作用,嚴(yán)舜鈞于20世紀(jì)80年代研究黃河干流蘭州、包頭和龍門3個(gè)斷面的懸浮泥沙對(duì)有機(jī)農(nóng)藥殺蟲瞇和殺草快的吸持作用,發(fā)現(xiàn)蘭州斷面懸浮泥沙對(duì)殺蟲瞇和殺草快的吸持量均顯著低于包頭和龍門懸浮泥沙的吸持量,對(duì)離子型化合物殺草快尤為顯著。研究認(rèn)為原因是蘭州懸浮物中蒙脫石與陽離子交換量大大低于包頭、龍門的懸浮物與陽離子交換量。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到,殺蟲瞇與殺草快兩種農(nóng)藥之間存在著競(jìng)爭(zhēng)吸持,殺草快有相對(duì)強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,表現(xiàn)為隨著殺蟲瞇濃度的增加,殺草快的吸持量下降,而殺蟲瞇的濃度對(duì)殺草快的吸持量無影響[14]。

20世紀(jì)90年代,暴維英等研究了黃河龍門斷面的泥沙對(duì)硝基氯苯類化合物的分配作用,通過實(shí)驗(yàn)查明,1,2-氯苯、甲基對(duì)硫磷和對(duì)硝基氯苯在黃河泥沙與水之間的分配系數(shù)分別為0.967、3.073和2.28;1,2-二氯苯的泥沙-水分配系數(shù)與黃河泥沙中有機(jī)質(zhì)含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

5.3 黃河泥沙對(duì)氨氮的吸附作用及對(duì)氮化合物形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響

由于氨氮是黃河最主要的污染物,氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸再轉(zhuǎn)化為硝酸的過程對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)極為重要,研究泥沙對(duì)氨氮的吸附作用和氮化合物形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響尤為重要。

20世紀(jì)90年代末,高宏等人的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)泥沙濃度為10 g/l時(shí),水中10 mg/l的氨氮有16%為泥沙所吸附;當(dāng)泥沙濃度大于10 g/l時(shí),水中10 mg/l的氨氮有60%為泥沙所吸附。研究查明,泥沙的存在可大大促進(jìn)黃河水中的氨轉(zhuǎn)化為硝酸,在不含黃河泥沙的水中注入10 mg/l氨氮,其全部消化需要30天以上時(shí)間,當(dāng)水中含有5 g/l黃河泥沙,其全部消化時(shí)間縮短到10天以下。研究認(rèn)為這與黃河泥沙中含有消化細(xì)菌有關(guān)[15]。

    湖底沉積的泥沙是有機(jī)體的重要來源。微生物能被吸附在顆粒的表面上,隨水體進(jìn)入湖泊。國外對(duì)廢水或水體中吸附在顆粒上的病毒數(shù)實(shí)驗(yàn):有顆粒物的水體中病毒和經(jīng)過過濾后水體中病毒數(shù)的關(guān)系為:

r=3n(1)

式中:r-顆粒物中病毒的濃度;n-水體中的病毒濃度。

2004年,余暉、張學(xué)青和夏星輝等從化學(xué)和微生物兩個(gè)方面對(duì)這一問題做了較細(xì)致的研究,得到了以下主要結(jié)論:在其他條件一致的情況下,泥沙含量的增加使固相載體上吸附的氨氮總量增加,但就單位質(zhì)量顆粒物所吸附的量而言,低含量條件下吸附的氨氮量較高;在溫度、培養(yǎng)時(shí)間和充氧等條件一致的情況下,泥沙含量高低對(duì)氨氮消化速率存在顯著影響,泥沙含量越高,消化速率越快。泥沙含量分別為0、184 g/l和5.0 g/l時(shí),其平均消化速率分別為1.15 mg/(l·d)、1.63 mg/(l·d)與2.45 mg/(l·d);水中泥沙含量的高低對(duì)氨化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的數(shù)量均有顯著影響,泥沙含量越高,這3種細(xì)菌的數(shù)量越多(在泥沙含量為184 g/l的水中硝化細(xì)菌的峰值為30萬個(gè),在泥沙含量為5.0 g/l的水中硝化細(xì)菌的峰值增加至95萬個(gè)),且細(xì)菌主要生長于泥沙-水的界面附近,固相載體上的細(xì)菌數(shù)明顯高于液相中的細(xì)菌數(shù)[16]。

排入水體的細(xì)菌和病毒可能吸附在顆粒物表面,然后被顆粒物帶入湖泊和懸浮污染顆粒上。比起水體中,微生物能夠在底泥沉積中生存更長時(shí)間。

如果底泥中吸附高濃度的微生物,底泥沙子再懸浮和解吸就成為湖泊污染的重要來源。

6 結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的發(fā)展,人類活動(dòng)的各種影響迅速滲透到衡水湖濕地流域生態(tài)系統(tǒng)的每一個(gè)部分。衡水湖水源供給安全問題是濕地恢復(fù)和保護(hù)的首要問題。

由于上游大量水利工程以及用水量巨大,保護(hù)和恢復(fù)衡水湖濕地,要靠外流域調(diào)水來維持。衡水湖水源主要靠引黃河水為主。

在引黃河水的過程中產(chǎn)生一系列水安全問題。一是引黃河水過程中沿途河道污染對(duì)水質(zhì)的影響;二是黃河水含沙量對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的影響。

針對(duì)衡水湖濕地脆弱性特征,濕地保護(hù)對(duì)策主要包括控制上游來水質(zhì)量,盡量減少入湖污染;加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測(cè)與研究;制定濕地保護(hù)規(guī)劃,加強(qiáng)和完善管理制度;堅(jiān)持開發(fā)與保護(hù)并舉,從而實(shí)現(xiàn)湖區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。衡水湖濕地脆弱性的表現(xiàn)要求我們要更好的保護(hù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 張彥增,尹俊嶺,崔希東,等.衡水湖濕地恢復(fù)與生態(tài)功能[m].北京:中國水利水電出版社,2010.(zhang yan-zeng,yin jun-ling,cui xi-dong,et al.the restoration of hengshui lake wetland and the ecological function[m].beijing:china water power press,2010.(in chinese))

[2] 鄧偉.濕地與水資源系統(tǒng)安全的維持[j].科學(xué)中國人,2005,(4):23-25.(deng wei.the preservation of wetland and water resources system security[j].scientific chinese,2005,(4):23-25.(in chinese))

[3] 呂憲國.半干旱地區(qū)退化濕地生態(tài)補(bǔ)水的原則與方法[eb/ol].shidi.org.(lv xian-guo.the water replenishing principle and method of the degenerated wetland of semiarid region[eb/ol].shidi.org.(in chinese))

[4] 何書會(huì),李永根,馬賀明,等.水資源評(píng)價(jià)方法與實(shí)例[m].北京:中國水利水電出版社,2008.(he shu-hui,li yong-gen,ma he-ming.water resources evaluation methods and examples[m].beijing:china water power press,2008.(in chinese))

[5] 河北省衡水水文水資源勘測(cè)局.衡水市水資源評(píng)價(jià)報(bào)告[r].2006.(hengshui bureau for hydrology and water resources suwey of hebei.water resources assessment report of hengshui city[r].2006.(in chinese))

[6] 王浩.變化環(huán)境下流域水資源評(píng)價(jià)方法[m].北京:中國水利水電出版社,2009.(wang hao.water resources evaluation method of river basin in a changing environment [m].beijing:china water power press,2009.(in chinese))

[7] 董憶鋒.衡水地區(qū)水利志[m].石家莊:河北人民出版社,1995.(dong yi-feng.water conservancy log of hengshui region [m].shijiazhuang:hebei people's publishing house,1995.(in chinese))

[8] 張學(xué)知.衡水湖濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)原理與方法[j].南水北調(diào)與水利科技,2010,8(1):122-125.(zhang xue-zhi.the hengshui lake wetland ecosystem restoration principle and method [j].south-to-north water transfers and water scinenes & technoiogy,2010,8(1):122-125.(in chinese))

[9] 宋學(xué)詩,王冠英,王啟文,等.河北省平原地區(qū)中小面積除澇水文計(jì)算手冊(cè)及河北省平原設(shè)計(jì)暴雨圖集研究[k].1998.(song xue-shi,wang guan-ying,wang qi-wen,et al.water logging controlling hydrologic calculation manual of medium and small area and hebei plain designed rainstorm atlas research of hebei plain region[k].1998.(in chinese))

篇8

關(guān)鍵詞:水簾峽,滑坡,災(zāi)害治理

中圖分類號(hào):F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

一、滑坡體概況

水簾峽滑坡分布于水簾峽景區(qū)的東南部(水庫東南山體),該山體長約272m,寬約60-162m,高約631.85m,高差達(dá)93m。山體坡向294°,坡角約為32°。地層巖性主要為南官莊斜長角閃巖單元斜長角閃巖和上港奧長花崗巖單元片麻狀?yuàn)W長花崗巖。上港奧長花崗巖單元片麻狀?yuàn)W長花崗巖侵入南官莊斜長角閃巖單元斜長角閃巖[1]。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,2010年8月26日前后,在水庫的東北岸路上出現(xiàn)裂縫及起鼓現(xiàn)象,9月2日經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,在水庫東南山坡上分布有一滑坡,滑坡體平面長約67m,后緣寬約30m,前緣寬約63-64m。后緣裂縫寬約0.4-0.5m,高差約1.2-1.3m,裂縫可見深度約為1.1-1.3m,呈圓弧形向西北方向擴(kuò)展,且已貫通兩側(cè)。在滑坡體的前緣高陡邊坡的頂部分布多條平行于坡面的細(xì)小裂縫,坡體前部的走廓及路面受擠壓嚴(yán)重變形,并出現(xiàn)邊坡垮塌現(xiàn)象。

2010年9月2日至9月9日斷續(xù)降雨,滑坡體出現(xiàn)加速滑動(dòng),據(jù)9月9日現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,滑坡體后緣裂縫寬度增加6-7cm,高差增加10-12cm(照片2-3和照片2-4),特別是在山體的北側(cè)西部出現(xiàn)一條新的弧形裂縫,方向基本平行于邊坡,裂縫寬0.4-0.5m,可見深度1.0-1.2m,高差0.2-0.30m?;麦w前緣裂縫不斷發(fā)展,邊坡垮塌現(xiàn)象不斷發(fā)生,累計(jì)垮塌土石方量約為50-60m3,地面變形加劇。

由物探成果可知[2],1線縱斷面滑坡體總體厚度在10-20m之間,2線厚度約為4.2~11.1m,面波3線總體厚度在5-7.5m, 4線總體厚度在4-12m,5線滑坡體厚度總體5-14m,平均厚度約為 9.28-11.7m,滑坡體平面面積約為2950m2,據(jù)計(jì)算,滑坡體體積約為35515m3。

從滑坡體體積分析,滑坡體類型屬于小型滑坡。按滑坡體的厚度分析,該滑坡體屬中-淺層滑坡。

二、滑坡體特征分析

根據(jù)滑坡體的所處的環(huán)境地質(zhì)條件,結(jié)合野外調(diào)查,水簾峽滑坡體的結(jié)構(gòu)特征如下:水簾峽滑坡體巖性主要為南官莊斜長角閃巖、角閃石巖和奧長花崗巖單元。奧長花崗巖在形成過程對(duì)南官莊斜長角閃巖進(jìn)行侵入,并且地殼運(yùn)動(dòng),奧長花崗巖抬升形成山地,表面表現(xiàn)為直接覆蓋于南官莊斜長角閃巖上。由于南官莊斜長角閃巖在抬升過程中上升幅度不一,在滑坡體所在區(qū)域形成東高西低,北高南低的傾斜面。南官莊斜長角閃巖巖層表面傾向西南,與地形坡向基本一致。上覆的奧長花崗巖受構(gòu)造影響,巖石破碎,沿順坡巖層滑動(dòng),形成巖質(zhì)滑坡類型中的順層滑坡(見圖1)。

圖1 滑坡體結(jié)構(gòu)特征圖(東南-西北向)

三、滑坡災(zāi)害形成的機(jī)理

1、地質(zhì)作用

(1)地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和觀察,區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,垂直與水平節(jié)理裂隙,巖石破碎,隨著氣溫升降和巖石干濕變化及水的楔入和凍脹,巖石沿著已有的破碎部位形成新的裂隙,原有裂隙進(jìn)一步增寬、加深、延展和擴(kuò)大,從而進(jìn)一步加劇了巖石的破壞。

(2)地層侵入

區(qū)域上巖漿巖十分發(fā)育,在水簾峽附近區(qū)域主要分布有南官莊斜長角閃巖單元、麻塔角閃石巖單元和上港奧長花崗巖單元。南官莊斜長角閃巖單元先期形成,在上港奧長花崗巖單元形成時(shí),對(duì)南官莊斜長角閃巖單元巖石形成侵入。地殼抬升時(shí),上港奧長花崗巖單元覆蓋于南官莊斜長角閃巖單元,形成上港奧長花崗巖單元出露時(shí)東南高、西北低,坡面傾向西北,為滑坡產(chǎn)生和發(fā)展創(chuàng)造了條件。

(3)巖石風(fēng)化影響

南官莊斜長角閃巖和上港奧長花崗巖雖然同屬侵入巖,但是巖性和成分不同。上港奧長花崗巖侵入形成后,受構(gòu)造影響巖石破碎,風(fēng)化作用首先從地表開始,逐漸向地層內(nèi)部深入。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,上港奧長花崗巖經(jīng)風(fēng)化作用后,鐵錳浸染現(xiàn)象相當(dāng)普遍。通過風(fēng)化作用影響,削弱破壞巖石顆粒間的聯(lián)接,形成、擴(kuò)大巖體裂隙,降低斷面的粗糙程度,產(chǎn)生次生粘土礦物等,從而降低了巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2、降雨

進(jìn)入8月份以來,歷城區(qū)柳埠鎮(zhèn)降雨偏多且集中,據(jù)降雨量統(tǒng)計(jì)(見表1),僅8月份降雨量達(dá)421.1mm,其中從8月17日開始持續(xù)進(jìn)行降雨,至8月27日累計(jì)降雨量達(dá)到277.8mm,約占全月降水總量的66%。徑流在坡面形成時(shí)間相對(duì)較長,坡積物孔隙大,植物根系發(fā)達(dá),雨水隨根系及孔隙進(jìn)入坡體,造成巖土體呈飽和狀態(tài),加上坡體上挖坑植樹給積水入滲創(chuàng)造了條件,坡體吸收較多的水分導(dǎo)致坡體嚴(yán)重增重,下滑力加大,抗滑能力降低。

表1水簾峽附近(2010年8月份-9月初)日降雨量統(tǒng)計(jì)情況表

3、人類工程活動(dòng)影響

滑坡體前緣為一人工開挖形成的高陡邊坡,邊坡坡度70°-75°,高差約14-17m。地勢(shì)較陡,高差較大,并且坡度傾向于水庫,未采取有效的邊坡防治措施進(jìn)行治理,致使滑坡體前緣抗滑力降低,為滑坡體形成創(chuàng)造了條件。

綜上所述,由于地質(zhì)構(gòu)造造成侵入巖水平、垂直節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石破碎;侵入巖層底部坡面傾向水庫,巖石在長時(shí)間的風(fēng)化作用下,鐵錳浸染現(xiàn)象普遍。植被發(fā)育,坡積物孔隙大,降雨偏多且集中,造成巖土體飽和,自重力增大?;麦w前緣人工開挖形成高陡邊坡未進(jìn)行有效治理。在自然因素與人為活動(dòng)的共同作用下,從而產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。

四、滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)并參考《工程地質(zhì)手冊(cè)》推薦的滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)公式,本次計(jì)算采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行。

1、計(jì)算假定

視滑坡體為不可壓縮介質(zhì),且不考慮滑坡體的局部擠壓變形,按滑坡面變坡點(diǎn)將滑坡體垂直地劃分為若干塊,每一塊均視為剛體,滑坡體條塊間傳遞壓力而不傳遞拉力。

2、計(jì)算荷載

滑坡推力按自重+持續(xù)降雨或暴雨+地震(受地震力、靜水壓力聯(lián)合作用)進(jìn)行計(jì)算。

3、計(jì)算方法

滑坡推力按傳遞系數(shù)法計(jì)算,計(jì)算原理如圖2。

圖2 計(jì)算原理圖

4、計(jì)算結(jié)果

根據(jù)滑坡體的滑動(dòng)剖面,對(duì)剖面進(jìn)行剖分,共劃分成15個(gè)剖面。根據(jù)計(jì)算,滑坡體下滑力為-63.881(kN/m)。滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

五、滑坡治理措施

由于水簾峽滑坡發(fā)生在運(yùn)營中的水簾峽地質(zhì)公園范圍內(nèi),所以滑坡治理考慮臨時(shí)搶險(xiǎn)與永久根治兩個(gè)階段進(jìn)行。先按照搶險(xiǎn)工程進(jìn)行臨時(shí)處置:在雨季封閉水簾峽地質(zhì)公園,在坡體增設(shè)排水孔,用粘土夯實(shí)并封堵地表裂縫等應(yīng)急措施,另外在滑體上布設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)滑體進(jìn)行監(jiān)測(cè),及時(shí)反饋滑坡的動(dòng)態(tài)信息,對(duì)出現(xiàn)的新情況進(jìn)行及時(shí)處理。永久性治理方案則采用以下多種手段方案。

(1)在現(xiàn)有滑坡底部設(shè)置一排預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁,阻擋滑坡的下滑。抗滑樁設(shè)計(jì)長度27000mm,嵌固深度23000mm,樁徑φ1500mm,樁間距3000mm;主筋33Φ25,箍筋φ8@150mm,加強(qiáng)筋Φ16@2000mm,砼強(qiáng)度C30。

(2)地表及地下排水措施首先采用地表有組織排水措施,排出地表水盡量減少地表水入滲到地下,同時(shí)采用地下排水措施,在滑坡后部修建截水盲洞,以降低樁后地下水。

(3)坡面植草為防止坡面沖刷,阻止地表水入滲,對(duì)整個(gè)坡面失缺植被的地方進(jìn)行植草防護(hù),。

六、結(jié)語

通過對(duì)水簾峽滑坡的綜合分析及有效治理后可得出以下結(jié)論:

1、通過對(duì)地質(zhì)勘探資料和物探資料分析,該滑坡屬于小型滑坡。

2、通過多因素綜合分析,找到了造成該滑坡復(fù)活的原因。水簾峽滑坡主要受地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)及氣象與水文等條件多因素的影響,其形成是這些因素共同作用的結(jié)果。首先,滑坡地區(qū)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件是產(chǎn)生滑坡的主要內(nèi)因;其次,公園在建設(shè)過程中滑坡邊坡的破壞是滑坡產(chǎn)生的主要外因。

3、在制定治理方案上,將應(yīng)急與永久相結(jié)合,在綜合考慮了滑體的變形特征和工程地質(zhì)條件的情況下,制定具體治理措施,并進(jìn)行優(yōu)化組合。

參考文獻(xiàn)

[1] 王慶兵等,濟(jì)南市歷城區(qū)水簾峽景區(qū)山體滑坡災(zāi)害調(diào)查與治理工程設(shè)計(jì)方案,2010年;

篇9

關(guān)鍵詞 地下水;水質(zhì);變化趨勢(shì);成因;遼寧阜新

中圖分類號(hào) X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2013)05-0233-02

地下水是水資源的重要組成部分,對(duì)支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用。同時(shí),地下水資源又是重要的環(huán)境要素,直接影響和改變生態(tài)環(huán)境狀況[1-5]。隨著采礦業(yè)的崛起,工業(yè)“三廢”的排放,垃圾填埋場(chǎng)處理的不完善,地下水資源的過度開采,使阜新市的地下水水質(zhì)受到了嚴(yán)重的污染?,F(xiàn)根據(jù)阜新市地下水水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行污染趨勢(shì)分析,并分析污染成因,為促進(jìn)當(dāng)?shù)厮Y源的保護(hù)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境的改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 地下水水質(zhì)現(xiàn)狀

依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93),分別按照單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)對(duì)阜新市的10處地下水井進(jìn)行了地下水質(zhì)量評(píng)價(jià),并以Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)值的上限值確定為地下水控制標(biāo)準(zhǔn)。2010年共對(duì)阜新市的10眼地下水井進(jìn)行了水質(zhì)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià),水質(zhì)類別在Ⅳ~Ⅴ類之間。其中,7眼地下水井水質(zhì)類別為Ⅳ類,3眼地下水井水質(zhì)類別為Ⅴ類。10眼監(jiān)測(cè)井均存在不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象,主要污染物為鐵、氨氮和亞硝酸鹽氮。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明,在10眼地下水井中,9眼地下水井質(zhì)量級(jí)別為較差,1眼地下水井質(zhì)量級(jí)別為極差??傮w上來說地下水水質(zhì)狀況較差。

2 地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

2.1 分析方法及參數(shù)

地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)分析,選用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行檢驗(yàn)。該方法要求具備足夠的數(shù)據(jù),一般至少采用4個(gè)期間的數(shù)據(jù)。秩相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式如下:

γs=1-

di=Xi-Yi

式中:di是變量Xi與變量Yi的差值;Xi是周期1至周期n按濃度值從小到大排列的序號(hào);Yi是按時(shí)間順序排列的序號(hào)。將秩相關(guān)系數(shù)γs的絕對(duì)值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較,當(dāng)|γs|>Wp,則表明變化趨勢(shì)有顯著意義。對(duì)各監(jiān)測(cè)井的氯化物、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、鐵、氨氮(NH4)、亞硝酸鹽(以N計(jì))和硝酸鹽(以N計(jì))等7項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析。

2.2 地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)分析

根據(jù)2001—2010年阜新市10眼地下水井的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算各監(jiān)測(cè)地下水井的秩相關(guān)系數(shù)γs。取置信水平α=0.05,查得之相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)臨界值Wp=0.564,通過對(duì)兩者的比較,判別各監(jiān)測(cè)井評(píng)價(jià)項(xiàng)目的變化趨勢(shì)。

地下水水質(zhì)變化趨勢(shì)分析結(jié)果表明,2001—2010年間,章古臺(tái)高錳酸鹽指數(shù)和硝酸鹽氮呈上升趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;葦子溝總硬度和氨氮呈上升趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;新屯子亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮呈上升趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;亂山子鐵和亞硝酸鹽氮呈下降趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;周家街氨氮呈下降趨勢(shì),硝酸鹽氮呈上升趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;蒼土氯化物和硝酸鹽氮呈上升趨勢(shì)、氨氮和鐵呈下降趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;大五家子氨氮呈上升趨勢(shì),其他指標(biāo)變化趨勢(shì)不顯著;大固本、大廟、雙廟7項(xiàng)指標(biāo)變化趨勢(shì)均不顯著。

3 地下水污染成因分析

地表水是地下水的主要補(bǔ)給來源,因此地表水體受到污染極易導(dǎo)致闊邊地下水的污染。未經(jīng)處理的工業(yè)、城市生活污水直接排入河道,對(duì)地表水造成嚴(yán)重污染,且嚴(yán)重影響沿岸地下水水質(zhì)。農(nóng)業(yè)耕種使用的農(nóng)藥和化肥,也是造成地下水污染的原因之一。通過2010年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出,阜新地區(qū)地下水“三氮”(即氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮)超標(biāo)現(xiàn)象顯著,這與化肥的使用有著密切的聯(lián)系。

另外,煤礦生產(chǎn)過程中形成的礦井水排到地面后會(huì)對(duì)地表水造成污染,受礦坑水污染的地表水,直接補(bǔ)給淺層地下水,致使淺層地下水受到不同程度的污染。煤炭生產(chǎn)過程中排放的固體廢物經(jīng)過雨水淋濾,溶解滲入地下,也會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染。

通過Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)阜新市10眼地下水井近10年的高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總硬度、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氯化物和總硬度等7項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了水質(zhì)趨勢(shì)分析。結(jié)果表明,有4眼井的硝酸鹽氮呈上升趨勢(shì),4眼井氨氮呈下降趨勢(shì),2眼井鐵呈下降趨勢(shì)。雖然有的指標(biāo)變化趨勢(shì)呈下降趨勢(shì),但當(dāng)?shù)氐叵滤|(zhì)狀況仍不容樂觀,水質(zhì)污染現(xiàn)象嚴(yán)重。導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴(yán)重的原因包括地下水過度開采,“三廢”的排放、污水灌溉、農(nóng)藥化肥施用不當(dāng)、煤礦開采過程的污染等。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 滕昱.大連市地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)[J].東北水利水電,2012(12):35-36,46.

[2] 高嵚山.晉祠泉域巖溶地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].山西水利,2012(9):18-19,23.

[3] 王冬,馬洪云,張俊,等.鹽池縣地下水水質(zhì)分布特征及成因分析[J].地下水,2012(4):33-35.

篇10

關(guān)鍵詞:商丘;地下水;資源;優(yōu)化

中圖分類號(hào):TV211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

The optimize nanlysis of groundwater resources in Shang Qiu

Du Xue-feng

(No.4 Institute of Geological & Mineral Resources Survey of Henan, He’ nan Shangqiu,476000)

Abstract: There is relative rich resources of groundwater in the Shangqiu region, but surface water resources is pettiness. With the rapid economic development and constantly improve, the consumption of groundwater increases day by day. The serious over exploitation of groundwater and imbalance compensation is very outstanding. In this paper, through the analysis of the hydrogeological conditions and utilization of the status quo in the ShangQiu area , puts forward the future groundwater resources development and utilization of technical measures.

Keywords: Shang Qiu, groundwater , resources; optimize; exploitation;

商丘地區(qū)地處黃河沖積平原東南部,地貌簡單、地勢(shì)平坦,呈西北略高東南稍低,地面海拔高程47~56 m,為黃河沖積平原(黃河沖積扇下部邊緣相)地貌單元;區(qū)內(nèi)水系較發(fā)育,溝渠縱橫,屬淮河水系,均為季節(jié)性河流。商丘地區(qū)地表水資源貧乏,生活飲用水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的主要水源是地下水。

商丘地區(qū)水資源總量18.57億m3,人均水資源量僅為280 m3,畝均水資源量240 m3,分別不足全省和全國平均水平的2/3和1/8,遠(yuǎn)低于國際上人均1000 m3的下限,屬重度缺水地區(qū)。因此,研究本區(qū)地下水資源的賦存特征、開發(fā)利用現(xiàn)狀以及建立合理的開發(fā)利用方案及制度是目前所面臨的迫切任務(wù),也有助于商丘地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1 商丘地區(qū)地下水資源概況

商丘地區(qū)地下水在空間分布上具有多層性、多樣性,新生界松散沉積物厚450~1300m,含水砂層與其間的粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等巖互沉積,含水巖性主要為中砂、細(xì)砂、粉砂及砂礫,屬松散巖類孔隙水。按含水層的埋藏深度不同,分為淺層含水段(埋深70 m以淺)、中深層含水段(70~350 m)、深層含水段(350~600 m)和超深層含水段(600~1300 m)。[1][2][3]各含水段主要特征見表:

商丘地區(qū)淺層地下水是農(nóng)村居民及農(nóng)業(yè)灌溉的主要水源,淡水~微咸水,硬度較高,由于受工業(yè)廢液、農(nóng)藥噴曬、生活污水等因素影響,淺層地下水原生及次生污染導(dǎo)致部分因子超標(biāo),適宜飲用的地段不斷減少;中深層地下水水質(zhì)較差,目前基本未開采利用;深層地下水水質(zhì)良好,是商丘地區(qū)工業(yè)及城鎮(zhèn)居民的主要飲用水水源,近二十多年來,水位埋深由幾米下降至四十多米,在城市等用水集中區(qū)形成的降落漏斗水位埋深達(dá)七十多米,水位仍呈下降趨勢(shì);超深層地下水主要是靜儲(chǔ)量,埋藏深,層間分布有穩(wěn)定且較厚的粘土、粉質(zhì)粘土相對(duì)隔水層,與其上各含水層之間的水力聯(lián)系很弱,水平滲透為主,水質(zhì)與中層地下水相近,是良好的熱儲(chǔ)層,近年來是主要的地?zé)衢_發(fā)利用層段。[4]

2 地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

商丘地區(qū)水資源總量18.57億m3,扣除地表水地下水重復(fù)計(jì)算量0.366億m3,而實(shí)際可供水資源量僅為18.22億m3,其中地下水13.85億m3。據(jù)近年用水統(tǒng)計(jì),商丘地區(qū)地下水開采總量為14.52億m3,其中地下水開采總量為12.19億m3,占地下水開采總量的94.6%;深層地下水開采總量為0.58億m3,占地下水開采總量的4.76%。地下水供水量占總用水量的84.3%。[10]

淺層地下水主要為農(nóng)田灌溉、農(nóng)村生活及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水,深層地下水主要集中于城區(qū)供城市工業(yè)及生活用水。30多年來,由于開采集中和超量開采,使地下水位逐年下降,尤其深層地下水由1973年平均水位埋深14.27 m,1990年平均水位埋深32.38 m,到2014年平均埋深為76.13 m。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,居民生活水平的不斷提高及城市規(guī)模的快速膨脹和城市人口的急劇增加,對(duì)地下水(尤其是深層地下水)的需求量大幅增加。[8]

3 地下水資源存在的問題

3.1淺層地下水短缺

商丘地區(qū)多年平均降水量為約760mm,春秋季十年九旱,降水多集中在7~9月份,降水對(duì)淺層地下水的補(bǔ)給較為短暫且多以地表徑流方式向下游排泄。受氣候條件的制約,自上世紀(jì)90年代以來,本區(qū)降水量呈減少趨勢(shì),坑塘干枯、河水?dāng)嗔?,尤其受工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活污水的影響,淺層地下水水質(zhì)受到污染。而淺層地下水由農(nóng)田灌溉為主,也逐步被工業(yè)開采利用,開采量增加,使得淺層水含水層水位有所下降,淺層地下水儲(chǔ)量有所減少,開采與補(bǔ)給呈負(fù)平衡狀態(tài)。

3.2地下水體遭受不同程度污染

受工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)農(nóng)藥、生活污水等的影響,而淺層地下水受垂直運(yùn)動(dòng)作用補(bǔ)給為主,河道、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)附近淺層地下水易于污染。目前區(qū)內(nèi)大多河道的作用以排污為主,水質(zhì)多為Ⅳ~V類,長期以往造成淺層地下水體受到了嚴(yán)重污染,導(dǎo)致部分區(qū)塊生態(tài)環(huán)境失衡、惡化等系列問題;另外,深層地下水的大量開采,以城區(qū)為中心的降落漏斗明顯,受中深層地下水越流滲透補(bǔ)給,深層地下水水質(zhì)隨著不斷的開采有惡化的趨勢(shì)。

區(qū)內(nèi)地下水的過量開采和不合理使用超過了補(bǔ)給能力,使水動(dòng)力條件及含水層水文地球化學(xué)條件發(fā)生了改變,劣質(zhì)水體直接或間接滲入開采含水層段造成地下水污染,導(dǎo)致地下水質(zhì)的變化,造成本區(qū)城鎮(zhèn)淺層地下水水質(zhì)大多不符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn),水質(zhì)污染已經(jīng)使城鎮(zhèn)居民遭受飲水安全威脅。

3.3監(jiān)管不及時(shí)、不到位

由于區(qū)內(nèi)地下水開采較為分散,管理不方便,淺層地?zé)崮芩礋岜孟到y(tǒng)利用、深層地?zé)崮荛_發(fā)等各類地下水的利用,其中部分用水的亂排,嚴(yán)重,洗浴、洗車等自備用水不在少數(shù),浪費(fèi)水資源現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,鑒于管理部門人員等制約,監(jiān)管難以及時(shí)到位。

3.4制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

為了滿足城市居民及工業(yè)用水的供水需求,只能強(qiáng)力地開采深層地下水,隨著商丘工業(yè)、人口的不斷發(fā)展,需水量也不斷增加,地下水開采規(guī)模不斷擴(kuò)大,大量消耗儲(chǔ)存量,使地下水采補(bǔ)失衡,從而使開采量與可供水量之間的差距進(jìn)一步加大,水資源不足已經(jīng)成為制約本區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“屏障”,淺層地下水的污染使本區(qū)更是雪上加霜,如果不能解決水源問題,本區(qū)將會(huì)面臨供水嚴(yán)重不足,生活、生產(chǎn)得不到可靠保障并將影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.5引發(fā)及加劇地質(zhì)環(huán)境問題

近年來,該區(qū)局部深層地下水超采嚴(yán)重,致使地下水位逐年下降,形成的降落漏斗也在不斷地?cái)U(kuò)展、加深,不但改變了地下水的原始流場(chǎng)特征,使地下水由四周向漏斗中心流動(dòng),同時(shí)也改變了地層的應(yīng)力平衡,導(dǎo)致地面沉降、塌陷等不良地質(zhì)環(huán)境問題,由此將會(huì)造成地下管道、道路、建筑物等的相關(guān)破壞;而淺層地下水的水位下降及污染問題,對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞作用更為明顯。

3.6基礎(chǔ)水文地質(zhì)研究規(guī)劃滯后

本區(qū)以往對(duì)淺層地下水資源進(jìn)行過不同精度的調(diào)查評(píng)價(jià),研究程度相對(duì)較高,而對(duì)深層地下水資源的研究、評(píng)價(jià)程度相對(duì)較低,尤其是對(duì)超深層地下水及中深層地下水的調(diào)查評(píng)價(jià),對(duì)地下水資源的開采缺乏管理依據(jù)(超深層地下水的研究還屬空白階段)。近三十年來,水文地質(zhì)基礎(chǔ)方面的研究幾乎停滯,而近年來地表水的污染、地下水的嚴(yán)重超采導(dǎo)致的地下水位下降、地下水流場(chǎng)變異、水質(zhì)惡化等各類環(huán)境地質(zhì)問題逐步突顯,基礎(chǔ)地質(zhì)資料研究程度嚴(yán)重滯后,因此,全面調(diào)查了解本區(qū)現(xiàn)狀水文地質(zhì)條件等基礎(chǔ)地質(zhì)資料十分迫切,對(duì)地下水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)勢(shì)在必行,以解決基礎(chǔ)水文地質(zhì)研究滯后的不利現(xiàn)狀。

4地下水資源潛力分析

通過對(duì)地下水資源的調(diào)查評(píng)價(jià)及現(xiàn)狀開采狀態(tài),為地下水資源的合理開采規(guī)劃提供了有利條件。

4.1淺層及中深層地下水資源的潛力分析

淺層地下水是本區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉利用的主要水源,由于水位因降雨量減少及開采量增加的不平衡而呈下降趨勢(shì),別外在城區(qū)、集鎮(zhèn)周圍淺層地下水也遭到了不同程度的污染,淺層地下水可利用資源量無法利用,但由于淺層地下水直接接受大氣降水的補(bǔ)給,補(bǔ)給周期短,循環(huán)更新速度快,遠(yuǎn)離城區(qū)外大范圍的淺層地下水總體水質(zhì)還是好的,合理開發(fā)利用的空間依然較大,合理規(guī)劃利用以便發(fā)揮淺層地下水資源更大的作用。

中深層地下水由于水質(zhì)原因一直未能得到開發(fā)利用,關(guān)于咸水資源化并加以開發(fā)利用是今后一個(gè)很好的利用方向,是將來商丘地區(qū)水資源開發(fā)利用的一個(gè)方向,咸水淡化技術(shù)問題亟待解決。

4.2深層地下水資源的潛力分析

深層地下水的補(bǔ)給方式以側(cè)向徑流及越流補(bǔ)給為主,補(bǔ)給周期長,循環(huán)更新速度慢,可持續(xù)開采量亦受到諸多因素的限制,因此,目前對(duì)深層地下水的開采已屬于消耗型強(qiáng)力開采了,故深層地下水開采應(yīng)加以限制,且深層地下水的利用方向應(yīng)該以生活飲用為主及作為應(yīng)急備用水源,而禁止工礦企業(yè)的工業(yè)用水,以減緩深層地下水水位的下降態(tài)勢(shì)和延續(xù)深層地下水的利用年限。[5]

4.3超深層地下水資源的潛力分析

超深層地下水資源基本分布于全區(qū)范圍,也是區(qū)內(nèi)主要的地?zé)豳Y源儲(chǔ)存層位,主要分布在區(qū)內(nèi)的中―南部和西部,開發(fā)利用的潛力還較大。近幾年來,本區(qū)已經(jīng)開始了開發(fā)利用超深層地下水(熱水)資源,在民權(quán)、柘城、睢縣等縣城已施工數(shù)眼地?zé)峋?,主要利用方向?yàn)橄丛『托^(qū)供暖等,超深層地下水的開發(fā)將對(duì)本區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極的作用。

5 地下水資源開發(fā)利用的優(yōu)化措施

5.1加強(qiáng)宣傳保護(hù)地下水

按照“優(yōu)先保障生活用水,基本保障經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展用水,努力提供生態(tài)環(huán)境用水”的原則,少采、低耗、高效合理的開發(fā)利用,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán),加大節(jié)水宣傳及措施,提高管道和用水管件的質(zhì)量減少管道的滴、滲、跑、漏情況,另外,加強(qiáng)對(duì)用水方式進(jìn)行引導(dǎo),提高家庭用水效率、工業(yè)循環(huán)用水、污水處理再應(yīng)用等,從減少需水總量上減少地下水的開采利用。[6] [7]

5.2調(diào)整開采布局規(guī)劃

加強(qiáng)引黃水量進(jìn)行供水、加強(qiáng)雨季降水的貯存與利用,減少地面徑流的浪費(fèi),以便壓縮地下水開采量,并進(jìn)一步執(zhí)行并開展有序開采、分質(zhì)供水、聯(lián)合調(diào)度、加強(qiáng)管理的原則,開源與節(jié)流并舉,使有限的地下水資源得到最大的利用效益,而且加強(qiáng)中深層咸水的資源化進(jìn)度,變廢為寶以便進(jìn)一步緩解地下水的開采壓力。[9]

5.3建立地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

地下水污染以及地下水超采引起的地面沉降是漸變的,不容易被查覺,一旦積累到相當(dāng)程度將會(huì)造成不可逆的破壞,因此,要做到科學(xué)有效地開發(fā)保護(hù)地下水資源,應(yīng)建立健全地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng),及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握地下水的水位、水質(zhì)、水溫等動(dòng)態(tài)變化情況,做好監(jiān)控預(yù)警,為地下水開發(fā)利用規(guī)劃提供技術(shù)支撐。

5.4加強(qiáng)地下水資源保護(hù)

加強(qiáng)地下水資源的保護(hù),確保環(huán)境生態(tài)平衡,緩解本區(qū)地下水資源緊缺現(xiàn)狀。應(yīng)著重做好下面幾方面工作:首先搞好科普宣傳工作,動(dòng)員并組織社會(huì)各方面的力量積極參與進(jìn)來,使人人都有“節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境”的意識(shí)和責(zé)任,做到節(jié)約用水、減少污染、保護(hù)生態(tài);其次是制訂并實(shí)施科學(xué)合理的地下水資源開發(fā)利用與生態(tài)、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃,堅(jiān)持“開源和節(jié)流并舉、節(jié)約優(yōu)先、治污為本,高效利用”,統(tǒng)籌生活、工農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水,嚴(yán)防無計(jì)劃濫采、無限制濫排,保障供需平衡;第三是加大監(jiān)管力度、強(qiáng)化綜合防治,減少浪費(fèi),真正實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用;第四是大力推廣清潔生產(chǎn),優(yōu)先采用無毒、無害原料,使產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后能循環(huán)使用;推廣先進(jìn)的灌溉方法和模式,科學(xué)地使用農(nóng)藥、化肥,注重發(fā)展綠色、節(jié)水型農(nóng)業(yè),從源頭上防止地下水污染。

5.5加強(qiáng)水資源人工調(diào)蓄工程

地下水人工調(diào)蓄是高效利用水資源和有效保護(hù)生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境的重要舉措,是保障供水安全、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和地下水資源可持續(xù)利用的系統(tǒng)工程之一。針對(duì)商丘地區(qū),應(yīng)加強(qiáng)地下水調(diào)蓄潛力的調(diào)研與評(píng)價(jià),以地下水調(diào)蓄水源、地表水調(diào)蓄空間為主線,提出地表水與地下水聯(lián)合調(diào)蓄工程優(yōu)化方案或模式,并加以實(shí)施。

本區(qū)的三座(林七、吳屯、鄭閣)與黃河故道串聯(lián)級(jí)水庫(水源地)及日供水20萬噸的引黃工程,也是緩解商丘地區(qū)水資源危機(jī)的有效途徑,要充分依賴其特有的地理?xiàng)l件和水資源優(yōu)勢(shì),在豐水年通過雨洪攔蓄方式人工將棄水納入地下,增加地下水補(bǔ)給量,以逐漸修復(fù)漏斗區(qū)地質(zhì)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)地下水可持續(xù)利用能力。

6 結(jié)論

商丘地區(qū)是嚴(yán)重缺水的城市之一,地表水不發(fā)育且水文地質(zhì)條件制約了取水水源以深層地下水為主,目前,水位降落漏斗已然十分明顯,建立地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),很好地做好地下水資源的規(guī)劃,對(duì)地下水進(jìn)行合理的開發(fā)利用和保護(hù),大力開展節(jié)水工作,實(shí)現(xiàn)人與自然生態(tài)環(huán)境和諧、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,進(jìn)而更好地為當(dāng)代和后代謀福利。

參考文獻(xiàn)

[1]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 河南省商丘地區(qū)淺層地下水資源評(píng)價(jià)[M]. 北京 : 地質(zhì)出版社,1985

[2]馮斌,郭新體, 張西池.豫東平原新近系深層地下水水文地質(zhì)參數(shù)探討[J].人民黃河,2006,28(8).

[3]高燦鵬,任紅雨,馮斌,等.河南省商丘縣第三水廠趙油坊水源地供水水文地質(zhì)勘察報(bào)告. 河南商丘水文工程地質(zhì)勘察院(內(nèi)部出版),1997.

[4]馮斌,郭新體,等.河南省柘城縣第二自來水廠徐園水源地供水水文地質(zhì)詳查報(bào)告.

河南商丘水文工程地質(zhì)勘察院(內(nèi)部出版),2004.

[5]李玉信.豫東平原水文地質(zhì)特征與地下水資源及其開發(fā)戰(zhàn)略的分析[J]. 河南地質(zhì),

1990,(4):43-47.

[6]喬世珊. 加強(qiáng)我國地下水超采區(qū)治理的對(duì)策和建議[J]. 中國水利, 2008(23): 37-39.

[7]籍傳茂,王兆興. 地下水資源的可持續(xù)利用[M]. 北京:地質(zhì)出版社,1999.

[8]河南省地質(zhì)環(huán)境公報(bào)(地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境等概況).2005.

[9]高巖, 武義成,許.引黃是解決商丘水資源不足的主要途徑[A].《青年治淮論壇論文集》[C],2005年.