地下水修复技术方案范文
时间:2023-12-26 17:56:43
导语:如何才能写好一篇地下水修复技术方案,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
关键词:课程思政;土壤修复;环境工程
土壤及地下水修复课程总学时为32学时,为专业必修课。通过本门课程的学习,使学生对土壤及地下水污染及修复有一个最基本的了解,正确理解土壤及地下水污染修复中涉及的基本概念和基本理论,对不同土壤及地下水污染问题的原理、效应及其控制有一个总体的掌握,并掌握土壤及地下水污染修复的原理、方法及计算,了解土壤及地下水污染修复的发展趋势。原课程分为6大章节:①土壤及地下水概述、②场地特征描述、③土壤-地下水中污染物迁移基础理论、④反应器的设计、⑤土壤及地下水修复技术及⑥风险评估及管理。如果要将课程思政融入到课程的教学环节之中,必须解决以下问题:培养什么人(课程目标)、怎样培养人(课程设计)、如何评判学生是否达标(教学效果与考核)。
2土壤及地下水污染修复课程目标
中南民族大学环境工程专业在申请专业工程认证的过程中调整培养目标,从四个方面对人才培养提出了要求:(1)知识能力;(2)实践能力;(3)职业素养和(4)发展潜能,其中重点强调了素质教育和发展潜力[2]。此外,中南民族大学学生超过一半来自与少数民族地区,所培养的专业人才也需要能够服务民族地区。民族地区蕴藏着丰富的水资源、矿产资源和动植物资源,是我国重要的生态功能区。进入新世纪以来,我国民族地区的社会、经济取得了显著的发展,但也带来了日益严重的环境问题,因此急需环境工程专业人才。资源过快消耗越来越突出和受到关注,政府或者企业在做决策时常常存在经济与利益的冲突,常常有对立的情况发生。比如说,如果想要高效的经济效益就必然要牺牲环境,但出于环保的考虑,经济成本又会很高,在这种情况下,环境工程师做出怎样的取舍尤为重要。我们既要通过先进发达的科技改善和优化现存的生活条件,但同时要遵循自然规律并且使我们的后代能可持续发展下去。我们不能以浪费和牺牲地球—我们共同的家园为代价来扩大自身的财富,目光短浅的只看现在而不顾及后代的权利和利益。那么应该培养什么样的人才?土壤及地下水污染修复课程目标设定为使学生对地下水及土壤污染及机理有一个最基本的了解,对不同土壤及地下水污染问题的原理、效应及其控制有一个总体的掌握,并着重掌握土壤及地下水修复技术的原理及修复技术,能进行简单的土壤和地下水修复设计计算,掌握土壤环境风险评估步骤及方法,能提出修复设施方案和运行管理措施并遵守工程伦理准则,具有强烈的社会责任感,正确的价值观、利益观,把全人类的共同利益放在第一位。
3教学效果与考核
对于课程思政内容的考核不能单一的以考试成绩为评判标准,因为单纯以卷面形式考查不能满足对于思政教育的评价,需要由单纯的考试转向“考试与实践调查”相结合;由终结性评价转向“过程性评价与终结性评价相结合”,即对学生平时学习能力进行实时的记载。人的能力是多方面的,会考试只是其中很小的一部分,通过考核方式的改变让学生有更多的途径展现自己。表1为土壤及地下水修复课程的考核方式及评价标准,过程考核和期末考试相结合,过程考核包括课堂表现和平时作业;期末考试的考核方式为笔试(闭卷)。考核成绩的构成:总成绩为100%,平时成绩(包括课堂讨论、平时作业和出勤等方面)占50%,期末成绩占50%。
4结语
篇2
随着对省级层面实行最严格水资源管理制度情况考核工作的开展,山西省对所辖11个地市的考核工作也逐步展开。根据山西省水资源管理实际,提出对所辖地市考核内容的侧重点,以突出本省水资源管理工作的特色,有针对性地促进各项工作的正常开展。
[关键词]
最严格水资源管理制度;考核工作;山西省
1概述
2011年,《关于加快水利改革发展的决定》明确要求实行最严格水资源管理制度。2012年,国务院《实行最严格水资源管理制度的意见》,对该制度进行了部署,要求建立水资源管理行政首长负责制。2013年,国务院办公厅《实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》,明确了全国各省(自治区)“三条红线”各项考核目标。
2014年,山西省实行最严格水资源管理制度的《实施意见》与《工作方案和考核办法》分别由山西省人民政府和办公厅。对全省实行该项制度进行了安排部署,并明确了全省11个地市2015年、2020年、2030年“三条红线”各项考核目标,建立了山西省水资源管理责任和考核制度。2014年,《实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》(以下简称《实施方案》)由国家水利部、国家发改委等十部委联合印发,对考核组织、程序、内容、评分等做出明确规定,全面启动了对各省(自治区)最严格水资源管理的考核问责。考核内容主要为“三条红线”四项指标与制度建设和措施落实情况,其中四项指标分别为用水总量控制指标、农田灌溉水有效利用系数、万元工业增加值用水量比2010年降幅、重要江河湖泊水功能区水质达标率;制度建设和措施落实情况包含用水总量控制6个分项、用水效率控制3个分项、水功能区限制纳污3个分项、其他制度建设及相应措施落实情况5个分项,共17个分项。四项指标与制度建设和措施落实情况满分均为100分,占考核总分数的权重系数分别为0.3与0.7。2014年与2015年6月,国务院成立的考核工作组分别对山西省2013年和2014年落实最严格水资源管理制度的工作情况进行了考核。
2开展省对市考核工作
目前,山西省明确了全省11个地市2015年、2020年、2030年“三条红线”各项考核目标,建立了水资源管理责任和考核制度,省对市的考核工作也逐步开展。实行最严格水资源管理制度的关键是开展考核工作,否则将无法落实制定的指标和任务,不能发挥促进水资源节约和保护的作用。因此,全面开展省对市的考核工作十分必要。水利部等十部门联合印发的《实施方案》中明确的考核内容,主要是针对省级层面制定的,虽然比较全面,但由于每个省均有其各自特点,故认为山西省对11个地市考核时,除对四项考核指标量化考核,包括省对市的制度建设和措施落实情况的考核,还应结合山西实际,且要有侧重点与特色,并要做到易于操作。
3山西省实行最严格水资源管理制度考核内容
3.1建设项目水资源论证严格水资源论证制度是用水总量控制的关键。实行水资源论证制度,山西省属全国先行省份。2007年,山西省结合自身实际情况制定了《山西省建设项目水资源论证管理暂行办法(试行)》,对审查权限、报告书编制要求、报告书审查受理、评审专家、审查形式等实施细则做出了具体规定。在此基础上,2013年又制定了《建设项目水资源论证报告书审查规定(内部适用)》,使全省水资源论证管理工作更加科学规范。建设项目水资源论证工作从制度上在省级层面得到了完善,因此,该工作的完成情况,可作为省对11个地市考核的一个侧重点,具体可针对被考核地市的市核准项目,其水资源论证工作开展的比率进行考核。
3.2严格水资源有偿使用水资源的有偿使用对促进水资源的节约及用水总量控制具有重要作用,水资源费的征收就是水资源有偿使用的具体方式。目前,山西省水资源费征收标准按照《关于促进节约用水调整我省水资源费征收标准的通知》和《关于采矿排水水资源费征收事项的补充通知》执行。每年度省级根据各市情况,向市级下达本年度水资源费征收的目标,因此,该项工作的完成情况也可作为省对11个地市考核的一个重点,可按照被考核市辖区水资源费征费目标完成率进行考核。
3.3严格地下水管理和保护地下水作为重要水源及战略水源,对其进行保护具有重要意义。目前,山西省已完成了超采区边界坐标摘录、划定了禁采和限采范围,即将由省政府颁布实施;另外,近年来山西省开展了关井压采工作,编制了《山西省地下水关井压采实施方案》,要求在兴水战略和大水网工程覆盖区、省引黄工程供水区、自来水网覆盖区实施原水直供、分质供水和关井压采、置换地下水。每年度省级均要根据各市的实际情况,向市级下达本年度地下水压采量目标,因此,该项工作的完成情况也可作为省对11个地市考核的一个重点,可根据被考核地市下达的地下水压采量考核指标的完成度、开展关井压采工作情况、地下水水位回升或地下水超采区面积增减情况进行考核。
3.4水生态保护近年来,山西省全面开展水生态保护工作,开展以五大河流地表水、六大盆地地下水、19个岩溶泉域地下水为核心的保护与修复,基本覆盖了全省主要经济发展区域,对促进经济社会可持续发展具有重要作用。其目标是通过5~10年时间,实现“河水长清、地下水稳、甘泉涌流”。针对岩溶大泉保护与修复,山西省出台了《山西省岩溶大泉水生态保护与治理修复工作指导意见工程实施方案技术大纲》,积极推进岩溶大泉水生态保护与综合治理修复等各项工作。同时启动了晋祠泉等泉域的复流工作,进展顺利,成效显著。因此,该项工作的完成情况也可作为省对11个地市考核的一个重点,可根据被考核地市水生态保护工作开展情况、重点泉域保护及名泉复流工作开展情况进行考核。
4结语
篇3
关键词:煤气储存和输送企业场地 污染特征 多环芳烃、苯系物、石油烃
Abstract:Based on a case study of a former gas storage and transportation plant sit investigation,tHe major COntaminants and COntamination distribution cHaracteristics of tHe site are analyzed and induced. THe major COntaminants include PAHs,BTEX,and TPH,and COntamination is found mainly in topsoil of gas tank areas,soil along pipelines,soil in oil tank areas,and soil in wastewater tank area.
一、引言
随着各地产业结构调整和城市化进程的加快,特别是2008年《焦化行业准入条件》修订后,提高了行业准入门槛,炼焦和钢铁等一些重污染企业搬离了城区,在城市中留下了大量的污染场地,其中不少场地的污染状况十分复杂,污染物种类繁多,且土壤和地下水均受到严重污染[1-3]。根据国家和地方环境保护部门的相关规定,工业用地原址在改变原土地使用性质,进行二次开发利用前必须对原址土壤和地下水进行污染调查和风险评估,并对需要修复的污染场地制定治理修复方案,以保障人体健康、防止场地性质变化带来的环境风险。本研究选择某废弃煤气储存和输送工业场地作为案例,研究此类污染场地的污染类型和分布特征,为煤气储存和输送工业场地的场地调查、风险评估、修复治理以及开发利用提供参考。
二、材料和方法
1. 研究区域
本研究选择某废弃煤气储存和输送工业场地作为研究区域,场地占地面积十余公顷。多年前建成作为某焦化厂的配套储气罐区使用,但随着当地焦化产业结构的调整,该厂区的煤气储存设施及配套的生产设施陆续停用和拆除。
2.调查采样方案
本研究现场采样分三步进行。第一步:采用判断布点的原则,在场地污染识别的基础上,选择潜在污染区域进行土壤和地下水布点采样,对污染区域、污染深度、污染物种类进行确认;第二步:在对第一步判断布点后的检测结果进行分析后对污染重点区域进行加密布点;第三步:对第二步样品检测结果进行分析后对仍然不确定污染范围的污染重点区域继续加密布点,另对整个项目区域进行大约50m×50m三角网格布点确定项目区域内的污染范围。因此,本案例在场区范围内共布设47个土壤采样点位和11个地下水监测点位;其中土壤采样的深度为距地表0~15m;地下水采样深度在13.2m~16.3m。
3.检测分析方法
样品分析由第三方实验室实施。为了保证分析样品的准确性,除了实验室已经有CMA认证,仪器按照规定定期校正外,在进行样品分析时还对各环节进行质量控制,随时检查和发现分析测试数据是否受控。每个测定项目计算结果要进行复核,保证分析数据的可靠性和准确性。本场地送检样品共计有224个土壤样品,13个地下水样品;土壤以及地下水样品检测项目及分析方法表1。
4. 风险评估方法
场地环境污染的风险主要取决于场地的污染状况和用途。场地场地健康风险评估程序如下:
4.1危害识别:收集场地环境调查阶段获得的相关资料和数据;掌握场地土壤和地下水中关注污染物的浓度分布,明确规划土地利用方式,分析可能的敏感受体。
4.2暴露评估:分析场地内关注污染物迁移和危害敏感受体的可能性,确定场地土壤和地下水污染物的主要暴露途径和暴露评估模型,确定评估模型参数取值,计算敏感人群对土壤和地下水中污染物的暴露量。
4.3毒性评估:分析关注污染物对人体健康的危害效应,包括致癌效应和非致癌效应,确定与关注污染物相关的参数,如参考剂量、致癌斜率因子和呼吸吸入单位致癌因子等。
4.险表征:在暴露评估和毒性评估基础上,采用风险评估模型计算土壤和地下水中污染物的致癌风险和危害指数,进行不确定性分析。
4.5土壤和地下水风险控制值的计算:在风险表征的基础上,判断计算得到的风险值是否超过可接受风险水平。并根据风险评估结果计算土壤、地下水中关注污染物的风险控制值。
三、结果与讨论
1.场地土壤污染特征分析
将场地土壤污染的分析检测结果与中华人民共和国国家环境保护标准《污染场地风险评估技术导则》(报批稿)居住和公园筛选值以及计算的修复目标值进行对比,通过数据的对比分析了解场地中的污染程度。
本场地送检土壤样品中检出的污染物种类共37种,其中超过本项目筛选值的污染物有二十种。场地土壤主要污染物浓度数据统计结果及相应的筛选值、修复目标值见表2。
2.场地地下水染物统计分析
对于地下水,我国尚未提出有关的筛选值,因此选用饮用水和地表水的相关标准来进行分析比对。本项目送检地下水样中检出污染物种类25种,超过筛选值的有13种,超过修复目标值的污染物有苯、萘、间-二甲苯和对-二甲苯、1,2,4-三甲苯。地下水主要污染物浓度数据统计分析结果见表3。
3.场地风险评估与结果
按照历史规划,目前该场地内有两个主要功能区,即居住区和绿地。因此本场地风险评估按照居住和公园用地两种情景分别计算。单个污染物致癌风险可接受水平设定为10-6,非致癌物风险可接受水平设定为1。通过对计算结果的分析,存在于上层(0~1m)、中下层以及地下水中的污染物均具有一定的健康风险。其中通过吸入挥发性有机污染物气体和口腔摄入污染物颗粒物等暴露途径比较明显。
综合各采样点位的风险计算结果,对于致癌物质,苯并(a)芘、二苯并(a,H)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘和苯等污染物的风险在罐区内大量超过可接受的风险水平,其风险范围多在数量级10-4至10-6之间,而在罐区外部则超过的采样点位较少;对于非致癌物质,萘和1,2,4三甲苯在罐区的个别点位超过风险可接受水平,而在罐区外部则没有超过的采样点位。
因此,本场地明显受到多环芳烃和苯系物的污染,其中多环芳烃类物质对风险的贡献最大。罐区风险较高的污染物质主要有苯并(a)芘、二苯并(a,H)蒽和苯并(b)荧蒽,其致癌风险达到10-4的级别,其次是苯并(a)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘,其致癌风险达到10-5级别,苯并(k)荧蒽和部分点位的苯含量也超过了可接受风险10-6。对于场地内的地下水,其健康风险远远低于可接受水平。
综上所述,本场地的健康风险具有明显的区域性不均匀特性。其中罐区土壤的整体健康风险较高,多环芳烃的风险则更为突出,普遍超过可接受水平。而其他建构筑物区的健康风险较低,且普遍低于可接受水平。
4.生产工艺过程与场地主要污染物分析
本场地的生产工艺流程如图1所示。通过现场踏勘、调查访问,收集场地现状和历史资料及相关文献,结合场区的平面布置、生产工艺、原辅料、污染物排放和污染痕迹以及样品检测分析结果,可以认为导致土壤和地下水污染的主要物质为煤焦油、压缩机油,代表性的化学污染物是多环芳烃、苯系物、石油烃。通过分析可以认为场地土壤和地下水污染途径为:a.含焦油冷凝水在输送和存储过程中的泄漏;b.废压缩机油、废油渣在收集存储过程中的泄漏;c.卧罐区内清罐废渣及废液暂存点;d.废渣废液被冲入雨水排水管道。
5.生产工艺过程和建构筑物布局与场地污染的空间分布形态特征分析
5.1石油烃类物质分布特征
在样品采集过程中发现管道沿线特别是雨水管道沿线分布大片墨绿色或黑色的污染土壤,深度均在2.5m左右,而且位于管道沿线或管道接缝处具有明显的气味。石油烃类污染物在纵向上的分布在表层至地下10m左右深度,平面位置在罐区大片区域、压缩机机油储存罐区、废油槽罐区和罐区雨水管道沿线位置。集水池、集水罐和管道的泄露扩散可能是造成较重污染的主要原因。此外,我们也发现石油烃类污染物TPH(C16)。
5.2多环芳烃类物质分布特征
多环芳烃类污染物主要分布在煤气存储罐区,且罐区污水集水池和雨水集水池区域的污染程度比较严重,在废集油槽区域也比较严重。在罐区内,萘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘和二苯并(a,H)蒽的浓度最高值与筛选值的倍数分别为57、446、626、840、920和656,其浓度平均值分别是筛选值的1.5、2.3、3.6、5.2、5.0和3.8倍,其中苯并(a)芘的污染程度相对偏高,其浓度和范围可以代表多环芳烃类物质的污染分布特征。
上层0~1m土壤中,多环芳烃类污染物普遍存在,多分布在罐区土壤表层有明显灰黑或墨绿污渍的区域、雨水汇集处、雨水排水管道附近以及废集油池槽;此外,在建构筑物区内,车间废机油油罐周边的表层土壤也受到多环芳烃的污染。中层1-6m土壤中,多环芳烃类污染物主要分布在集水池、雨水管道下部1-3m附近和集油槽处。下层6-12m土壤中,多环芳烃类污染物主要分布在污水集水池、雨水集水池和集油槽的下方及其附近。
5.3苯系物分布特征
苯系物中超过目标筛选值的有苯,二甲苯和1,2,4-三甲苯,其中苯的污染程度和污染范围是最严重的,苯的污染分布范围基本覆盖了苯系物的所有污染范围。
根据分析结果可知,苯在场地内的污染范围主要分布在废油槽罐区、罐区和集水池附近,且各点位均分布于管道、集水池和废油槽罐这些具有明显污染特征的区域。
5.4地下水污染分布特征
场地内潜水污染物浓度超过修复目标值的污染物有苯、萘、间-二甲苯和对-二甲苯、1,2,4-三甲苯,综合几种地下水污染物浓度超出其相应修复目标值的范围,苯污染超过修复目标值的范围最大,并完全覆盖了其他污染物的超过修复目标值范围。因此,本场地地下水中苯的污染特征和范围基本上代表了地下水的污染分布特征和范围。。
从污染物的分布来看,地下潜水污染的高浓度区也主要分布在污水集水池、废集油槽等设施位置,和土壤的重污染区基本一致。
四、结论
1.场地主要是污染物是多环芳烃、苯系物和石油烃,与场地含焦油冷凝水的泄露、罐区内清罐废渣及废液排放以及废集油槽泄露具有明显的关联。
2.该场地的污染范围主要集中在罐区、特别是其上层的土壤,这与储罐清洗废渣的随意排放以及废水的不规范处置可能有直接关系。另外上层污染范围也呈现沿管线分布的趋势,这应该与管线的泄露有直接的相关性。压缩机储油罐和集水池区域是另一个严重的污染区域,储油罐和集水池的泄露可能其主要的污染原因。
参考文献
[1] 冯 嫣,吕永龙,焦文涛,等. 北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多环芳烃(PAHs)的分布特征及风险评价[J]. 生态毒理学报,2009,4(3):399-407.
[2] 卢晓霞,李秀利,马 杰,等. 焦化厂多环芳烃污染土壤的强化生物修复研究[J]. 环境科学,2011,32(3):864 -869.
篇4
关键词:倒虹吸管井基坑降排水 试验
l、工程概况
南沙河渠道倒虹吸工程位于河北省邢台市与沙河市之间,高店村北2km处的南沙河
上,是南水北调中线一期工程大型河渠交叉建筑物之一,工程起止桩号93+621~98+016,
全长4395m,共分两个标段,其中南沙河渠道倒虹吸南段设计桩号为: 95+621~95+936,
全长2315m,由进口连接渠道、南段倒虹吸、中间明渠三大部分组成。
2、工程地质与水文地质
南沙河倒虹吸南段地处太行山与河北平原过渡地带,河床南岸为低丘垅岗区,北岸为洪积扇上缘倾斜平原地带。两岸总体地势西高东低,相对高差不足30m。河谷呈宽浅式,建
筑物轴线处宽5. 6km,河道内高、低漫滩及两岸一级阶地发育,属侵蚀堆积河谷地貌。工程地质结构复杂,其构造以沙、砾、卵、粘、黄土状壤土为主,透水性强,开挖涌水量大。
工区地表径流以上游铁矿厂弃水为主,地表径流量约0.3m3/s,地下水主要为第四系浅层孔隙潜水,主要赋存于第四系上更新统(Q3)和全新统(Q4)冲洪积卵石层中,根据初步设计阶段勘察资料:单孔抽水试验成果,卵石层渗透系数为7.9×10。3~1.1×10吨cm/s;多孔抽水试验成果,卵石层渗透系数为5.64×10-2~6. 84×l0-2cm/s,平均渗透系数为6.4×l0-2cm/s,属强透水性。由于地下水受上游来水和大气补给的影响,若遇丰水年或长时间降水不排除地下水位升高的可能。
本工程降水方式采用管井降水方案,降水试验区位于倒虹吸进口渐变段,桩号93+671~93+741。为避免对试验结果的影响,流经试验区附近的地表水和试验抽出的地下水用导流沟引至河道下游,导流沟铺设双层土工膜。
3、管井设计
3.1管井深度H计算
H=h+δ+hl+h2+iB
h-基坑深度(m),取最大深度14. 23m
δ一井筒封底厚度(m),取0.2m
hl一抽水泵吸水头高度(m)取2m
h2一井筒内预留回淤高度(m)取2m
i-降水坡度,取0.1
B-管井与基坑中心线的水平距离(m)取45m
经计算,得知管井深度为22. 93m。
3.2基坑排水计算
降水长度按照70m为一个单元进行考虑,依据开挖详图和工程地质剖面图,上口开挖宽度为105. 93m,基础面开挖高程为76. 97m;本标段地下水位线高程为86. 7m,据此进行基坑排水计算:
(1)基坑总出水量Q总计算
根据«建筑与市政降水工程技术规范»JGJ/T111-98和«建筑基坑支护技术规程»
JGJ120-99规定,降水基坑总出水量Q总计算公式为:
=15857. 16m3/d=660. 72m3/h
式中:
K-含水层渗透系数,本工程根据招标文件取最大值6.84*10-2cm/s=59. 1m/d;
H-含水层厚度,根据招标文件技术条款水文地质条件,含水层厚度为15. 7m;
S-基坑降水深度,取12.73m;
R-影响半径,R=2S=775. 51m:
ro-基坑等效半径,根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99) F0.6条件规定,矩形基坑等效半径ro=0. 29 (a+b) =0. 29X (70+105. 93)=51. 02m。
(2)单井出水量q计算
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)8.3.4规定,管井出水量q(m3/d)按
下列经验公式确定:
q=120πrsL =1761. 25m3/d=73. 39m3/h
式中:
rs一过滤器半径(m),本工程取0.4m:
L-过滤器进水部分长度(m),本工程取3m:
K-含水层渗透系数( m/d),取59. 1m/d。
(3)管井总数n计算
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)8.3.3规定,管井的数量n按下列公式
计算:
n=l.3=1.3x660. 72/73. 39=11.7眼,取12眼。
管井设置高程为87. 5m,主要布置在基坑四周,间距为70/12×2=11. 67m;
3.3管井设计
管井造孔直径为Ø600mm,井壁采用内径Ø400mm的无砂混凝土管,管井底部铺设
200mm厚的反滤料,井底无砂管底部用(300g/m2)土工布包裹,井管与井壁之间采用反
滤料填至地下水位线,地下水位线以上采用粘土回填封口。
4、降排水试验方案
通过计算知,在距进口渐变段基坑中心线45m处每隔11. 67m(梅花型布置)设置一个深23. 83m深的Ø400mm管井进行降水,管井内安设1台4深井潜水泵通过DN100硬质塑料管将地下水通过基坑四周的排水沟抽排至基坑下游506. 5m的河道中。
除此之外,还考虑在渐变段中部设置2座观察井,根据现场实测情况来复核计算结果及降水情况,及时调整管井深度及管井间距,以取得最优的降水参数。
降排水前观测一次自然水位,在抽水开始的3天内每隔2小时观测一次水位流量,以后改为每隔4小时观测一次,并做好记录;对观测记录及时整理,绘制Q~t与S~t关系曲线图,分析水位下降的趋势与流量变化,预测水位下降至设计要求的时间,根据实际抽水情况,研究降水设计的可靠程度或提出增加井数等调整措施。
5、管井施工
(1)钻孔
管井采用C2-22型冲击钻成孔方案,钻孔直径为Ø600mm。
采用泥浆护壁方案,为了保证成井深度,钻孔深度大于设计深度1m。
(2)下管
钻孔完成后,在下设无砂管之前,要先清孔,以保持井壁和无砂管的畅通、滤水。
然后下入井管,井管居孔中心。用Ø12mm钢丝绳将Ø400mm无砂管依次吊入井中,下管过程中用竹片逐节固定,防止管子互相错位,同时在无砂砼管外包裹60孔/cm2尼龙网,尽量使管子居中。
(3)回填反滤料
在井管周围回填细骨料,采用边向孔内送水边投细骨料,以保证填入的反滤料孔隙不被泥砂堵塞。细骨料填至地下水位线,地下水位线以上改用粘土填至地面,并压实封闭,以防止地面水的渗入。
(4)洗井
井点施工结束后,立即组织洗井,洗井自上而下进行,洗至水清,基本不出砂,出水正常,井点底部不存砂为止。
(5)抽水
抽水采用4深井潜水泵,若试抽水6小时后出水仍含有大量混浊水时,应立即检查井筒封底、管口连接等,如发现问题须及时修复。降水过程中对抽水设备要经常进行检查,观测井内水位和流量等,并做好记录。记录内容包括:水泵运转、抽出水中的含泥量及基坑边坡稳定情况、地下水位变化情况、井底回淤情况等。
(6)排水
从管井抽出的地下水通过水泵连接DN100硬质塑料管直接排入排水沟流至基坑下游506. 5m的河道内。
(7)井孔封堵
待混凝土施工完毕后,方可停止抽水。抽水结束后,将井孔封堵。先迅速取出抽水设施,向井孔回填细砂,距井口2m范围内用C15速凝砼封闭,浇筑至建基面。
结束语
① 通过科学分析和计算,管井设计及管井总数的制定是正确合理的。
篇5
[关键词]水利“3S”技术 科学应用
[中图分类号]TV [文献码]B [文章编号]1000-405X(2013)-6-186-2
1 关于“3S”技术建设水文业务
1.1 “3S”技术与水文业务
我国自从打开国门以后,与国际上的交流业也逐渐步入轨道,虽说科学技术水平也是在不断的进步中,但是就当前的国家需求和现有的技术要求而言,还远远达不到标准。就现在的情况而言,采用“3S”技术来实现对水文或是地下水的研究是最适宜的。而在水利研究方面引进“3S”技术可以全面的促进我国水文研究的综合实力。有助于我国实现水面、地面、天体全面的对水文进行探测,其中尤其是对地下水的研究“3S”技术具有很重要的作用。另外对水循环的研究也可以加大步伐,可以在一定程度上深入研究水循环的规律。有助于我国对水灾的预测和对水环境的管理,因为现在国内工业的发展对环境的污染十分严重,尤其是对水环境的破坏,而这样的研究有助于对水文生态环境的保护。要想深入的发展水文的研究,加深对地下水规律的理解,就要搭理推广使用“3S”技术从而促进水利研究的数据信息化发展,并与科学技术相结合追求更大的发展。
1.2 当前的地下水环境
经过对当前国内地下水环境的调查和采样可以得知,因地下水会由于地裂、孔隙等原因从地表出破裂而出。从而造成了例如泉水等自然景观而大受人们欢迎。而在对地下水的采样过程中发现,由于地下水是由当地大气的降水而渗入地表中。地下水的采样研究结果可以在一定程度上反应当前本地环境的发展状况。尤其是对于浅层地下水来说,很大程度的表现了当前气候环境的受污染情况,因为随这大气降雨,地层表面的污染物和土壤中的破坏物都会随着雨水进入到浅层地表水。而现在居民的饮用水普遍都是采集的地下水。这样,地下水的质量就至关重要了,因为其直接会影响到人们的生活环境和生活质量。而随着现代社会的不断进步。中国经济、工业的快速发展,从而导致对环境的破坏也是日益加重。尤其是对浅层地下水有很大的负面影响。采集到收到污染的地下水,经过分析得到当前地下水中含量超标的普遍为以下几种:NO-3、NO-2。
2 针对水污染
2.1 水污染控制
随着中国的现代化进步,思想也逐渐的开放,对环境的保护意识也日益加深,已经开始全面的利用科学技术来改善当前的水资源环境。在逐渐加深当前对环境保护的科学研究,并且利用理论与实践相结合的方式来促进对生态环境的修复。结合当地环境的实际情况,在结合此区域地方的环境特点,计划一个可实行的、科学的修复计划,从而在根本上改变当前的环境调控制度,加强对水生态的研究并且促进对水质、环境的技术进步和发展。就现在的发展情况而言,可以针对一个问题来进行分析,建立在改善当前环境的基础上利用先进的生态修复技术,建立全面的模范工程体系。
2.2 有限资源的过度利用
在国家的法律中有明确的规定,对与水资源和的规定有着明显的界限规划,例如地下水就是属于国家资产(公共资源)。随着国内社会的逐渐现代化的发展,人口激增和经济快速发展的现象导致了现代社会中对资源的需求越来越大,但是由于我国现在的经济化的增长方式呈现出一种粗放式的趋势,对资源的利用尤其是对水资源的利用尤是浪费。由于在中国的发展前期没有良好的环境保护意识,对地下水资源的过度开发和利用,在很大程度上对保证水资源的持续发展有很大的负面影响。
3 环境保护方面的措施
3.1 建立全面的环境信息库
为了促进对水文和地下水的探究就是要将当前的传统形式转变为以数据库为基础的信息化工作模式,从根本上促进水利的发展创新。以上所说的数据库建设主要是包括以下几点:国家防汛指挥系统综合数据库、国家水文数据库、全国水资源数据库、水质数据库、水土保持数据库、水利工程数据库、水利经济数据库、水利科技信息库、法规数据库、水利文献专题数据库和水利人才数据库等。正是因为有以上各数据库的综合才能够促进水利的数据信息化建设,在资源库的建设过程中要大量的采集地下水的相关资料,在一定程度上提高我国的水资源开发建设。
3.2 提高对水资源的利用率
我国在现代社会发展的进程中,对水资源的利用也不断的增强,这就需要我国不断增强水资源的开发和利用,就当前的情况而言对地下水的研究还尚未发展成熟,为了促进其更加的进步。采用“3S”技术是最好的选择。而在对水规律的研究过程中,要严格的控制在检测方面的科学技术水平的引用,就当前的水文网站的发展形势而言应该全面的体现在引用科学技术的水文系统的使用中。为了更好的正握当前地下水的活动规律,可以应用遥感技术来水环境进行监控,并且控制对水资源的应用,在全面了解当前水文发展的基础上再对当前对水资源的应用做评价,在科学探测的基础上更好的保护水生态环境的发展。
3.3 增强对水生态状况的监测
在上文中已经提到在水文领域中引用“3S”有利于对生态环境的保护,尤其是对于我国西部的发展来说,此技术的利用可以起到一个创新的发展路程。此技术普遍应用在检测和管理方面,并且起到了良好的效果,尤其是对以下几种灾害的预测的管理有很好的作用:河道淤积、超量引水、河道断流、植被破坏、土壤侵蚀、滑坡、泥石流、干旱、洪涝等。并且据此技术在水利方面的实际操作的应用经验中可以总结出其技术尤其对缺水、水土流失一类的环境控制由很好的解决方案,尤其是对因为社会工业的发展对周边的环境造成的破坏影响此技术可以起到很大的作用。就传统的检测工作方式而言,需要大量的人力为基础,并且在此基础上测得的水文数据的精准性还有待进步,正是为此,才见水文检测方面大量的应用“3S”技术,从而以求监控管理方面的全面进步发展。可以在高空中对地下的水资源环境的控制和植被的状况可以更好的了解。
3.4 加强对地下水污染防治技术的管理
就当前国际上的地下水资源环境而言,现在的发展情况不宜乐观,尤其是技术方面没有发展成熟的技术可供使用。尤其是对于中国国内而言,其关于保护环境的技术表现出一种非常稀少的状态,从而导致了对地下水的污染防护措施的不成熟。在认识到这一点问题之后,我国政府已经加大了对水污染控制的研究。有政府全面投资,以研究出新型的科技成果供地下水污染的治理使用。
4 结语
在利用高科学技术的基础上,全民的提高水文方面的探测技术,尤其在推广“3S”技术方面要不遗余力。在此基础上不断的增强我国政府对环境的控制和管理,可以不断的提高在水文方面的工作效率和工作环境。给予了工作人员最舒适的工作环境,建立的庞大的信息资源库,有效的促进了各部门之间的相互联系的沟通渠道的建立。但是,就我国当前的科学技术的应用而言,还不是特别的成熟,尤其是相对于“3S”技术而言,由于其使用操作经验不足,使得此技术在中国国内的推广还不是特别的顺利。因此,中国政府的相关部门要建立严格的、高效的管理部门来对其更好的管理和应用,从而提高对人民群众的服务质量。
参考文献
[1]毛广元,李宁赵莹.大中小3S技术在水利信息化中的应用与展望[J].内蒙古水利,2009(6).
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摘要:通过对地下水资源管理概念的介绍,阐述了加强地下水科学管理是实现水资源可持续利用的重要手段,指出如何实现模拟模型与优化模型的耦合,是完成地下水系统管理模型构建的关键,根据已经发表的国内外大量文献,系统地回顾和总结了国内外耦合方法(嵌入法和响应矩阵法)的研究情况和应用现状,通过比较两种方法的优缺点,分析了实际运用中存在的问题,指出最适宜单位脉冲值的选择和探求解嵌入法的经济方法等问题是今后研究需要重视的方面。
关键词:水资源;地下水管理模型;嵌入法;响应矩阵法;国内外进展;单位脉冲响应函数
中图分类号:P641.8 文献标识码:A 文章编号:
1672-1683(2012)02-0142-03
Research Progress to Couple Groundwater Simulation Model and Optimization Model
ZHANG Xiao-ye,DONG Zeng-chuan
(College of Hydrology and Water Resources,Hohai University,Nanjing 210098,China)
Abstract:This paper introduces the concept of groundwater resource management and illustrates that a scientific management of groundwater resources is the important way to realize the sustainable utilization of groundwater resources,and points out that how to realize the coupling of the optimization model and simulation model is the key to build the groundwater system management model.In this paper,the research and application progresses of the coupling methods (embedded method and response matrix method) are discussed and summarized based on the numerous published paring the advantages and disadvantages of the two methods,this paper analyzes the problems in the practical application,and notes that the problems which are needed to be further studied,including the selection of the most appropriate unit pulse value and the economic method to solve the embedded problems.
Key words:water resources;groundwater management model;embedded method;response matrix approach;newest research progress;unit impulse response function
随着人口的增长、经济的发展及城市规模的扩大,全社会对用水量的需求急剧增长。由于地下水资源具有分布广泛,便于就地开采使用,水质普遍较优,动态比较稳定,供水量受气候变化影响较小等优点,使得地下水在总供水量中所占的比重不断提高,地下水资源供需矛盾日益突出。在大规模开发利用地下水的过程中,出现了区域性地下水位持续下降、部分地区地下含水层被疏干、集中开采区地面沉降、海(咸)水入侵等严重的地质环境问题。因此,合理开发利用地下水资源,使有限的地下水资源发挥最佳的社会、经济效益,实现社会、经济的可持续发展。
1 地下水管理模型
地下水管理模型以运筹学原理为基础,根据地下水本身所固有的物理规律,采用系统分析方法,通过调控地下水系统的可控输入,为使地下水系统按所规定的目标达到最优化而求解的管理决策所建立的数学模型。地下水管理模型由[1-2]:决策变量、目标函数、约束条件三部分组成。目前,数值模拟和最优化仍是模型研究中的主流建模方法。它通常由地下水模拟模型、优化模型、地下水模拟模型与优化模型的耦合集成技术三部分构成。地下水管理模型的建立步骤为六步:确定管理问题、收集和分析基本资料、建立和求解数学模型、综合评价管理方案、实施运行最佳决策方案以及检测和控制反馈信息等。地下水模拟模型、优化模型、地下水模拟模型与优化模型的耦合集成技术三部分构成地下水管理模型。地下水模拟模型描述了地下水系统输入与输出之间的响应关系,表达了地下水系统本身所固有的规律。优化
模型用以描述地下水系统及其所面临的决策环境,通常以目标函数和约束条件组成的形式来表达与地下水开发利用和生态环境保护有关的多种因素。模拟模型与优化模型的耦合集成技术是运用某种技术方法把模拟模型的转化形式表达在优化模型之中。如何实现模拟模型和优化模型的耦合,是建立地下水管理模型的关键,所以,对耦合技术方法的研究,显得十分重要。
2 耦合技术方法概述
2.1 嵌入法
嵌入法的基本思想[1-2]是把经离散化处理的反映地下水系统固有物理规律的整个地下水流方程组作为约束条件直接嵌入到优化模型中,再与目标函数和其他约束条件一起构成地下水管理模型,一步完成地下水系统的模拟与优化,同时给出决策方案的各种变量结果。嵌入法主要用于处理小规模的稳定流地下水管理问题,由于嵌入法没有考虑状态变量(水位)和可控输入变量(抽水量)之间的函数关系,将两者同时作为优化模型中的决策变量,使得嵌入法在处理大规模,不稳定的地下水管理问题时的约束矩阵很大,导致“维数灾难”[3],增加了计算数学规划的工作量。
2.2 响应矩阵法
响应矩阵法的基本思想[1-3]是首先从地下水系统的模拟模型中求得一系列表征水文地质特性的单位脉冲响应函数,并形成其集合――响应矩阵,然后用数学规划中的水均衡约束条件来求解管理模型。响应矩阵法主要用于处理大规模、水文地质条件复杂的非稳定流地下水管理问题。优点体现在:状态变量能运用单位脉冲响应函数来表达可控输入变量,在模型中不以决策变量的形式出现;不一定对全区所有点约束,可对管理区中某些重点时间段或区域上的决策变量和水力状态进行约束,因此只把相关的响应矩阵作为约束条件参与运算,大大减小了数学规划的规模。响应矩阵法广泛应用于我国的地下水管理模中,但是,由于对响应矩阵法应用条件方面理解的偏差,导致在实际应用上存在很多问题。响应矩阵法的缺点是不能保证全局最优;选择不同的响应点会导致不同的优化结果;严格限定地下水系统的平稳性和线性;当边界位置距离人工可控输入点(如开采井,注水井等)边界较近时,边界值必然受到人工可控输入的影响,如果仍给线性子模型的边界赋零值,人工开采量对边界值的影响反映不出来,使得计算出来的响应矩阵失去了准确性,人为在操作过程中产生了较大的误差。
嵌入法理论较完善,在处理小规模的数学规划上,简单方便,通常地下水管理模型处理的均是水文地质条件复杂,大区域、大规模的问题,因此,响应矩阵法较嵌入法而言,广泛应用于地下水管理模型。
3 耦合技术国内外研究进展
3.1 嵌入法
1974年,嵌入法由Aguado和Remson[4]提出,他们使用有限差分法将地下水数值模拟模型与线性规划联立,把地下水稳定流动方程组作为约束条件直接嵌入到最优化模型之中,实现数值模型与管理模型的耦合,主要是用于解决水力管理问题;Alley[5]在1976年提出一种序贯嵌入法,把多个时段的整体优化分解为求解各个时段上的优化,因此,局部的最优组合并不等于全局优化,所以序贯嵌入法在理论上有缺陷,不宜广泛应用;嵌入优化模型于1977年开始兴起,Aguad[6]等人将有限差分法离散的支配方程嵌入到优化模型中,解决了一个码头基坑开挖排水优化决策的选择问题;1980年,Elango和Rouve[7]首次将嵌入法应用于解决非稳定流问题;1985年Y.K.Tung和C.E.Koltermann[8]指出嵌入法形成的带状矩阵会造成大规模计算的困难。我国在应用嵌入法方面的实践经验也很不足。1988年陈雨孙[9]论述了安阳市冲积扇地下水优化开采方案决策的一个实例;1989年刘国东[8]应用嵌入法解决了西北某市一个地下水水源地有无扩大开采可能性的问题,提出了嵌入法地下水管理模型的分段决策技术。1989年施德鸿[8]等应用嵌入法在河北省淖沱河冲积平原区建立了地下水管理模型。1992年叶新民[10]从约束条件设置上对嵌入法进行了探讨。
3.2 响应矩阵法
响应矩阵法由Lee[11]于1958年首次提出,他将响应矩阵用于线性规划管理模型中以寻求最大的石油产量;1970年,Deninger[12]为求解最大抽水量,采用响应矩阵法实现模拟模型与优化模型的耦合;1972年,Maddock[13]首次提出响应函数的概念,他通过两年的研究[12]导出了潜水含水层的非线性降深响应函数式和承压含水层多井、多时段抽水降深响应系数的表达式。响应系数的提出,对响应矩阵法的应用进行了完善,使得响应矩阵法在地下水管理模型中得到了广泛应用,同时在地下水水力管理及策略评价等方面,亦发挥了重要作用。1975年Morel-Seytoux[8]导出了河流存在的响应函数表达式;1977年Larson等人为确定位于印地安那州Carmel附近的地下水系统的安全开采量,运用响应矩阵法建立实际大规模的水力管理模型;1979年J.Bear[8]对Maddoek的工作做了全面的回顾与总结;1980年Remson和Goreliek[8]在水力梯度最优控制方面进行了研究;1983年Willis[8]为确定三个连续用水时期的最优抽水方案,将响应矩阵法用于台湾石林盆地地区的地下水资源管理模型之中,使该地区的农业用水需求得到了满足;1985年Willis和FIllney[8]对非线性模型的拟线性化求解工作做出了卓越的贡献,大体上代表了国外关于响应矩阵法的研究水平。我国虽然对于应用响应矩阵法建立地下水管理模型方面起步较晚,但取得了显著的成绩。1987年,响应矩阵法最早由我国学者林学钰、焦雨[14]在研究石家庄市地下水管理工作中提出,他们通过响应矩阵法将水质模型、水量模型和优化模型融为一体,针对既要满足石家庄市持续发展对水资源增长的需要,又要合理调控地下水超量开采这一严峻形势,提出了两个地下水管理方案,既有现实意义,又有实用价值。在研究内容的广度和解决问题的深度上均和国际水平持平,是我国开展地下水管理工作的一个典型示例;1987年杨悦所[15]提出了地下水位响应函数的概念,形成地下含水系统的响应矩阵,在微机上将有限元水流模拟模型和最优化模型藕合起来,提高了水位响应系数的计算精度;1988年宿青山[15]建立了用特征值法确定地下水流系统水位响应矩阵的方法;1989年薛凤海[8]提出了综合影响函数法,简化了响应矩阵的计算量;1990年李竞生[16]将响应矩阵法应用于地面沉降问题严重的华北和上海地区,解决了有越流补给的承压含水层地区的地下水管理问题,使我国在响应矩阵理论和实际应用的研究上均取得了巨大成就。进入20世纪90年代后,随着对生态环境问题的不断重视,出现了很多考虑水质、环境的管理模型。1991年王和平[17]提出了一种求解线性非齐次系统响应矩阵的剩余降深法。1993年卢文喜[18]建立了 “准三维”渗流系统的目标规划管理模型;1994年王洪涛将水流模型分解为天然流场和人工流场,人工流场模型应用响应矩阵法表示,解决了响应矩阵法在非线性系统中应用的问题,具有很好的实际应用意义;同年,刘贯群,邱汉群等[19]建立白沙河地下水资源管理模型,针对地下含水层的地质结构和开采现状,导出新的响应矩阵公式;1999年陈葆仁,张成元提出地下水管理模型、资源预报模型与模拟模型三位一体“广义地下水管理模型”新概念;目前,响应矩阵法多用数值法求解,尹尚先,李玉林[20]于2001年通过研究发现采用边界元拉普拉斯变换法求解响应矩阵能提高计算精度,可求任意时刻的响应函数值,使得响应矩阵法更加灵活,并探讨了边界元中奇点处理的新方法――重点单值法;2007年余强用响应矩阵法进行降水优化设计,解决了基于复杂水文地质条件下的基坑降水优化设计问题;同年,王国利,梁国华建立了单位脉冲-海水入侵响应函数,定量描述了沿海边界地下水与海水的水量交换;2008年李平[10]为了提高地下水管理模型的精确度,考虑了协变量与地下水位之间的相互关系;2010年于福荣,卢文喜通过实验对比,得到了特定水文地质条件下的单位脉冲量值100 000 m3/d。
4 展望
随着社会经济的迅速发展,水资源需求量不断增长,特别是北方地区,由于地表水资源匮乏,为了维持经济社会发展,长期依靠过量开采地下水或挤占农业用水来满足城市用水要求。由于长期过量开采地下水,形成了大面积的地下水超采区,造成地下水水位持续下降并形成漏斗,使当地水资源的战略储备和应急供水能力受到严重影响。外调水工程(南水北调工程)的实施,将有效改善受水区水资源配置格局,能否制定科学合理的优化开采量,在实现地下水生态修复目标方面具有十分重要的意义。
综上所述,对模拟模型与优化模型的耦合集成方法的研究还不够深入完善,实际运用中仍存在不足,从研究现状看,笔者提出以下几点建议。
第一,目前,应用响应矩阵法进行耦合时,单位脉冲值大多直接采用100 000 m3/d、1 000 m3/d,优化开采量的计算结果与单位脉冲值的选择有密切关系,然而对最佳单位脉冲值的研究较少。笔者认为不同的水文地质条件和优化目标,导致不同的单位脉冲最佳值。选取时,应根据实际情况,设定不同的脉冲值,模拟不同取值对优化结果的影响,通过比较得到研究区域最适宜的单位脉冲值。
第二,目前,许多地下水管理模型采用响应矩阵法耦合,但其自身有严格的应用条件,因此今后要重视求解单位脉冲响应函数时齐次边界和初始条件的限制;嵌入法由于不破坏原有地下水模拟模型结构,可以获得更多的含水层信息,因此使得计算结果更精准,但是计算量巨大是其弊端,研究出解嵌入法有效、稳定而经济的解法是今后的发展方向。
参考文献(References):
[1] 卢文喜.地下水系统的模拟预测和优化管理[M].北京:科学出版社,1999.(LU Wen-xi.Of Groundwater System Simulation and Forecast Management and Optimization[M].Beijing:Science Press,1999.(in Chinese))
[2] 林学钰,廖资生.地下水管理[M].北京:地质出版社,1995.(LIN Xue-yu,LIAO Zi-sheng.The Groundwater Management[M].Beijing:Geological Publishing House,1995.(in Chinese))
[3] 利广杰.含有协变量的地下水管理模型研究[D].长春:吉林大学,2009.(LI Guang-jie.Contains Association of Groundwater Management Model Variable[D].Jilin University,2009.(in Chinese))
[4] E.Aguado,I.Remson.Groundwater Hydraulics in Aquifer Management[J].Journal of the HydraulicsDivision,ASCE,1974,100(1):103-118.
[5] Alley W,Aguado E,Remson I.Aquifer Management under Transient Andsteady-state Conditions[J].Water Resources Bulletin,1976,12(5):963-973.
[6] Aguad.Equity in the Financing of Social Security for Health in Chile[M].Health Policy,1970:171-196.
[7] Elango,D.Thermophilic Composting of Municipal Solid Waste[M].Applied Energy,1980:663-668.
[8] 李俊亭,王文科.国内外关于地下水管理模型研究与应用[J].西安地质学院学报,1993,(15):6-9.(LI Jun-ting,WANG Wen-ke.Home and Abroad about Groundwater Management Model Research and Application[J].Journal of Xi′an Geological Institute,1993,(15):6-9.(in Chinese))
[9] 陈雨孙,孙宝祥,王宥智,等.非稳定有限分析格式[J].工程勘察,1991,(2).(CHEN Yu-sun,SUN Bao-xiang,WANG You-zhi,et al,The Stability Analysis Format [J].Engineering Survey,1991,(2).(in Chinese))
[10] 李平.地下水管理模型中互馈关系协变理论和方法研究[D].长春:吉林大学,2008.(LI Ping.Groundwater Management Model of Relationship Between Mutual Feedback Theory and Method Covariant[D].Jilin University,2008.(in Chinese))
[11] 胡志荣,曹万金.地下水资源管理模型研究现状与展望[J].地下水,1991,(2):67-70.(HU Zhi-rong,CAO Wan-jin.Groundwater Resource Management Model Research Situation and Expectation[J].Groundwater,1991,(2):67-70.(in Chinese))
[12] Maddock T III.Algebraic Technological Function from a Simulation Model[J].Water Resources Research,1972,8(1):129-134.
[13] 林学钰,焦雨.石家庄市地下水资源的科学管理[J].吉林大学学报(地球科学版),1987,(4).(LIN Xue-yu,JIAO Yu.Shijiazhuang City of Groundwater Resources Scientific Management[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition),1987,(4).(in Chinese))
[14] 杨悦所.石家庄市地下水资源管理模型[J].吉林大学学报(地球科学版),1987,(4):419-430.(YANG Yue-suo.Shijiazhuang City Groundwater Resource Management Model[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition),1987,(4):419-430.(in Chinese))
[15] 宿青山,张佩华.含水系统的水位响应矩阵在哈尔滨市地下水管理中的应用[J].水文地质工程地质,1989,(3).(SU Qing-shan,ZHANG Pei-hua.Of the Aquifer System Response Method of Water Level in Harbin,Groundwater Management Application[J].Hydrological Geology Engineering Geology,1989,(3).(in Chinese))
[16] 李竞生,戴振学.地下水多目标管理模型的研究[J].水文地质工程地质,1990,(2):3-7.(LI Jing-sheng,DAI Zhen-xue.Groundwater Management Model of Multi-objective[J].Hydrological Geology Engineering Geology,1990,13 (2):3-7.(in Chinese))
[17] 王和平.剩余降深法解线性非齐次系统响应矩阵[J].水文地质工程地质,1991,(1).(WANG He-ping.Remaining Drop Deep Method Solving Linear Nonhomogeneous System Response Matrix[J].Hydrological Geology Engineering Geology,1991,(1).(in Chinese))
[18] 卢文喜.“准三维”渗流系统的模拟模型及目标规划管理模型[J].勘察科学技术.1993,(6):10-14.(LU Wen-xi.“Quasi Three-Dimensional” seepage of the System Simulation Model and the Goal Programming Management Model[J].Science and Technology Survey,1993,(6):10-14.(in Chinese))
[19] 刘贯群,邱汉学,焦超颖.白沙河地下水资源管理模型[J].青岛海洋大学学报,1994,(12):101-106(LIU Guan-qun,QIU Han-xue,JIAO Chao-ying.White Shahe Groundwater Resource Management Model[J].Journal of Qingdao Ocean University,1994,(12):101-106.(in Chinese))
篇7
关键词:下穿立交 地质勘察 结构形式 排水系统
一、前期调查和勘察
城市道路下穿立交施工一般都采用明开挖的方式进行施工,工程区域的地质情况、地下水文情况对工程的影响很大,相当一部分下穿立交因为对地质情况、地下水文情况调查不充分,导致在施工阶段进行变更,或者在运营后出现渗水、沉降等病害;另外,相当部分的城市下立交位于交通拥堵的建成区,地下管线情况复杂,对工程建设的影响也比较大。因此在项目的前期要做好详细的地质勘察和其他调查工作。
下立交基坑为条状基坑,按纵向考虑勘察孔布置,纵向间距控制在20~35米,对于宽度小于15的道路建议按之字形布孔;对于宽度15-40米的道路建议按双线布孔;对于宽度大于40米的道路,建议按三线进行布孔。当地下土层情况比较复杂时,为保证工程建设的安全性,根据现场增设勘察孔,以保证对工程场地地质情况的全面掌握。
工程影响区域内的水文情况调查也是重点,除通过勘探查明地下水情况、土层渗透特性外,还需调查历史地理情况,尽量查清老河道、暗塘等不良地质,保证工程设计的可靠性。
城市中地下管线情况复杂,下立交采用开挖施工,工程受现状地下管线影响尤其明显。设计工作开始前,应对工程区域内现状管线作充分调查,除查询相关资料外,还需通过现场物探等措施,尽量保证调查成果的可靠性。在设计前拟定妥善的避让、改迁方案,保证设计的合理。
二、下穿立交断面和结构形式的选择
下穿立交的下穿或暗埋部分可以采用箱体或上跨桥梁形式,在立交防水要求较高,经济性要求高的情况下,一般采用箱体结构。
城市道路下穿立交引道部分受用地限制,一般不会采用基坑放坡形式。常用主要有两侧普通挡墙式结构和U形槽结构。
普通挡墙结构式引道是普遍应用的一种形式,通过在开挖基坑两侧设置石砌或混凝土挡土墙,形成下穿通道。如地下水位较高,路基有渗水出现,则设置地下渗水管排除地下水。此种引道结构形式具有简单、造价低、施工速度快、易于维护的特点,应用较为广泛。但在降水较多、地下水位高、地质土层情况复杂的地区选用此种结构形式要慎重考虑,挡墙侧壁的防水如施工不良,则易出现侧壁漏水,地下盲管使用寿命不长,易堵塞、破损,如破损不能及时修复,还会出现严重的流砂淘空现象,这些病害的出现也比较普遍。
对于地下水丰富、地下土层情况较差的地区,U形槽结构也下立交引道设计中较为常用的一种形式,通过设置船坞式U形槽,完全阻隔地下水的侵入。此种结构的优点是耐久性好、不易出现水损坏、结构可靠性高,缺点是投资较大,施工较复杂。
从工程经济性的角度出发,在一些多幅面城市道路下穿立交中,可以采用U 形槽和普通挡墙组合的结构形式,下层采用U形槽结构,提高工程的可靠性,上层外侧采用普通挡土墙结构。
三、立交排水系统设计
下穿立交的排水设计是工程建设成功的关键,下穿立交大部分的病害都是和排水系统相关,因此排水系统的设计一定要考虑全面、充分。
1.雨水技术标准的选择
下穿立交的雨水排放量依据公式Q=Ψ×F×i进行计算。其中Ψ为地面径流系数、F为汇水面积、i为工程地区暴雨强度(主要涉及汇水时间t和重现期P两个参数)。
公式中汇水面积F根据工程设计划定,汇水时间t依据道路排水坡度和排水距离确定,这两个参数根据工程情况相对固定。雨水标准的选择主要涉及重现期P 值、径流系数Ψ值两个主要的参数。
下穿立交作为排水重要工程,重现期P值应当比相应的地面道路高,一般取5年。
下穿立交内路面结构一般为沥青混凝土或水泥混凝土,径流系数Ψ值可考虑取0.9。.
2.排水系统的构成
下穿立交的排水系统一般由雨水收集系统、地下降水系统(盲沟/管)、集水管道系统、泵站组成。U形槽结构一般进行完全的防渗水设计,可以不考虑地下降水系统。
3.雨水收集系统
下穿立交的雨水收集可以采用间断的雨水口收集,或者采用边沟进行雨水的收集。采用边沟进行雨水收集时,边沟的断面可以根据上述的雨水排放量和纵坡度进行分段计算。采用雨水口进行雨水收集时,由于大纵坡上受水流速度影响,雨水口收水能力下降,在低点或缓坡段的雨水口设置要注意加密。从保证排水效率、便于日常养护的角度出发考虑,采用边沟收集优于雨水口收集。通常来说,U形槽结构适用边沟收集雨水。
4.地下降水系统
普通挡墙式下穿立交需要考虑地下降水系统,也即是地下水收集系统,目的是降低地下水位,保持路基、路面干燥,保证下穿立交的正常使用。地下降水系统是否可靠是下穿立交成败的重点,很多下穿立交的破坏都是因为降水系统失效引发,因此在必须进行地下降水设计,首先要考虑的是降水系统的安全、可靠、耐久。
下穿立交一般通过地下盲沟系统进行降水,盲沟由滤水粒料、滤水土工织物、滤水混凝土壁以及内设的透水管组成。透水管的类型有混凝土透水管、硬聚乙烯透水管、软式透水管等,都能起到排水降水的目的。
盲沟一般按纵横向网格状进行布置,纵横向盲沟的间距可根据《公路设计手册》计算降落曲线进行确定。对于含水层情况复杂、涌水或流砂情况较多的区域,应加强考虑地下水排除的保障措施,建议在路面结构下增设排水垫层,联通地下盲沟系统,增加地下水排除的可靠性。地下水流量可综合《公路设计手册》和《建筑与市政降水技术规程》进行测算。
完善的地下降水系统设计和施工能够保证下穿立交的长久正常运营,但此种模式下地下水的排除是一个长期的过程,对承压水的长期排除会造成区域地下水位的降低,不符合当代环保的理念。同时由于降落曲面的因素,如地下水排除过多、过快,会造成附近地面的下沉。另外,盲沟系统是隐蔽工程,如出现破损,易造成下立交的各种病害,且不易检测、修复。因此,对于地下水丰富、地下土层情况复杂、施工难度较大的城市下穿立交设计,建议采用U形槽结构,考虑阻截地下水,而非排除地下水,
5.集水管道系统
地面雨水和地下水经各自系统收集后汇入地下集水管道,排往雨水泵站,集水管道可采用混凝土管、塑料管、钢管。
6.泵站
泵站的选址一般应考虑在下穿立交集水总管出水口附近布置,同时综合考虑泵站排水的便利。泵站的排水泵功率按上述计算的暴雨雨水排放量和地下水排放量进行设置,同时设置备用泵,另外如地下水排放量长期稳定,可考虑增设专用的地下水排水泵,非雨天开机使用。蓄水池的排水泵运行水位应考虑地于进水总管一定深度,防止雨水倒灌。如工程区域地下水丰富,周边地区对地面沉降要求高,为减少沉降,可在立交周边增加地下水回灌设计。
四、结语
篇8
[关键词]水泥路面 掘路修复工程 结构方案
中图分类号:U416.216 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)15-0165-02
1 前言
通常小型掘路施工作业(如爆管或过街掘路),要求沟槽实施“当日作业,当日恢复交通”的快速修复原则,使掘路工程对交通和环境的影响降到最低程度,保证道路畅通和城市发展需求。因此,本文以某水泥混凝土路面掘路工程为项目依托,针对爆管及过街掘路快速修复的工程特点,对以下四种推荐方案进行比选及适宜性分析,为实际工程的设计和施工提供便捷而实效的实施方案。
2 推荐方案的比选及其适宜性分析
2.1 推荐结构方案一
2.1.1 结构组合图示
2.1.2 该方案的适用条件
(1)掘路修复区域面积较大;
(2)小型夯实机械和压实机械能够发挥效用,路基和基层的压实度均能保证;
(3)开挖范围内路基土有明水或开挖深度低于地下水位。
2.1.3 方案说明
(1)回填土路基厚度小于2m时,热焖钢渣或高钙灰直接回填至开挖前土基顶面。回填土路基厚度大于2m时,先用热焖钢渣或高钙灰回填至管道顶面,管顶以上50~100cm采用黄砂或砂砾石回填,余下至开挖前土基顶面的路基采用热焖钢渣或高钙灰回填。沟槽中热焖钢渣或高钙灰的回填总厚度控制在2m左右。若沟槽内埋设为水泥混凝土管线,为减小管顶上的竖向压力,宜采用轻质的高钙灰回填。
(2)基层材料采用级配碎石,厚度为原道路基层与底基层的厚度之和;当级配碎石来源困难时,可使用粗粒式沥青混凝土LH-35或热拌沥青碎石混合料(黑色碎石)。
(3)面层采用快硬硫铝酸盐水泥混凝土,厚度与原路面相同。
(4)开挖与非开挖区域的面层接触面涂抹一层水泥净浆,以利粘结。
2.2 推荐结构方案二
2.2.1 结构组合图示
2.2.2 适用条件
(1)掘路修复区域面积较大;
(2)小型夯实机械和压实机械能够发挥效用,路基和基层的压实度能保证;
(3)开挖深度内路基土处于干燥或中湿状态,回填范围内无明水。
2.2.3 方案说明
(1)中粗砂或砂砾石回填至开挖前的路基顶面。
(2)基层材料采用级配碎石,厚度为原道路基层与底基层的厚度之和;当级配碎石来源困难时,可使用粗粒式沥青混凝土LH-35或热拌沥青碎石混合料(黑色碎石)。
(3)面层采用快硬硫铝酸盐水泥混凝土,厚度与原路面相同。
(4)开挖与非开挖区域的面层接触面涂抹一层水泥净浆,以利粘结。
2.3 推荐结构方案三
2.3.1 结构组合图示
2.3.2 适用条件
(1)掘路修复区域面积较小;
(2)小型夯实机械能够发挥效用,路基的压实度能保证,但基层压实相对困难,压实机械难以发挥效用;
(3)开挖范围内路基土有明水或开挖深度低于地下水位。
2.3.3 方案说明
(1)回填土路基厚度小于2m时,热焖钢渣或高钙灰直接回填至原底基层顶面或原基层顶面以下25cm。回填土路基厚度大于2m时,先用热焖钢渣或高钙灰回填至管道顶面,管顶以上50~100cm采用黄砂或砂砾石回填,余下至原底基层顶面或原基层顶面以下25cm的路基采用热焖钢渣或高钙灰回填。沟槽中热焖钢渣或高钙灰的回填总厚度控制在2m左右。若沟槽内埋设为水泥混凝土管线,为减小管顶上的竖向压力,宜采用轻质的高钙灰回填。
(2)不设置底基层(垫层)、基层,增加面层厚度,使用快硬硫铝酸盐水泥混凝土,厚度为原道路面层与基层的厚度之和,或者在原面层厚度的基础上加铺25cm。
(3)开挖与非开挖区域的面层、基层接触面涂抹一层水泥净浆,以利粘结。
2.4 推荐结构方案四
2.4.1 结构组合图示
2.4.2 适用条件
(1)掘路修复区域面积较小;
(2)小型夯实机械能够发挥效用,路基的压实度能保证,但基层压实相对困难,压实机械难以发挥效用;
(3)开挖深度内路基土处于干燥或中湿状态,回填范围内无明水。
2.4.3 方案说明
(1)中粗砂或砂砾石应回填至原底基层顶面或原基层顶面以下25cm。
(2)不设置底基层(垫层)、基层,增加面层厚度,使用快硬硫铝酸盐水泥混凝土,厚度为原道路面层与基层的厚度之和,或者在原面层厚度的基础上加铺25cm。
(3)开挖与非开挖区域的面层、基层接触面涂抹一层水泥净浆,以利粘结。
3 结语
水泥混凝土路面小型掘路快速修复方案的选择,应考虑开挖深度内湿度、压实程度、修复面积的大小等状况的不同,采用有针对性的、便捷而实效的结构方案。如下表1所示。
参考文献
[1] JTGD40-2011. 公路水泥混凝土路面设计规范[S].
篇9
0前言
我国地大物博,资源储备优势明显。由于地理位置的差异和煤炭分布的不同原因,以及不合理的开采和不科学的利用煤炭资源,给国家经济的快速健康发展带来了新的课题,规划建设煤炭技术工业区已成为各地经济快速健康发展的迫切需要和亟待解决的问题。
1区域地质对地下水位埋深煤炭的影响性建设
煤炭技术工业区工程必定涉及到工程地质问题,它影响工程建设技术的可能性、经济合理性和安全可靠性。因此,煤炭环境的地质问题已经成为煤矿业可持续发展的核心。目前,在我国乃至世界最大的原煤产地,由于过度的大规模开发,产生了较严重的恶性地质问题。对此在社会上一直有一些不同的观点:一种观点认为,区域生态环境脆弱,不宜进行大规模开发或限制开采;另一种观点认为,生态环境是可以修复的,采煤引起的环境破坏,通过技术手段修复。尽管存在不同的声音,由于经济利益即所谓的“GDP”的影响,有的煤田的开发也在曲折中快速前进,并取得了“令人瞩目”的成就。但同时出现的问题是区域性地下水位下降和河川径流量的持续降低,诱发的环境问题和现象层出不穷。针对此类现象,“保水采煤”问题就成为了煤炭产业部门关注的焦点。大家都知道,煤炭工程量较大,如在建设过程中不采取水土保持措施防治可能产生的水土流失,将会使煤炭工业区及周边区域遭受水土流失危害,影响工程正常施工和工程安全,将危害项目区周边区域的生态环境和生产生活质量。据2006年11月陕西省人大常委会执法检查报告称:“神木县全县煤矿塌陷面积已达46.43km2,数十条河流断流,黄河一级支流窟野河成为季节河,16个村1800人不同程度受灾,群体性上访128次,6520人次”。研究和探索煤炭技术工业生态脆弱区的科学开采方法,已成为煤炭基地持续发展和矿区社会和谐稳定的当务之急。各地的技术部门比如西安科技大学、陕西省煤炭地质测量技术中心、陕西省煤田地质局等多家单位通过长期的研究和采矿实践,提出了以控制地下水位为核心的科学采煤技术体系,取得了巨大的社会效益和显著的经济效益,为生态脆弱煤矿区大型煤炭基地建设找到了保护生态水位采煤的规划、生产新思路。不同的地方、不同的环境对深埋地下的矿物质的科学开发有着明显的依赖性和制约性。比如,通过陕北榆神府煤矿区的调查,当地下水位埋深≤3m时,所有典型植被的长势都较好;而随着地下水位埋深≥5m,植被的长势变差;地下水位埋深≥12m时,这些植物根本无法生存。研究得出,该区域最适合沙漠植被生长的地下水位埋深,即合理的生态水位埋深为1.5~5m。同时,该区跨湖群高平原区、沙漠区和盖沙丘陵区,区域内沙柳、沙蒿的冠幅、冠高、新枝长度和植被总盖度,以及小叶杨和旱柳的树高、胸径、树高年均生长量、胸径年均生长量等指标,揭示植被生长与地下水位埋深之间的关系。当地下水位埋深下降到5m以下时,地表生态恶化将在所难免,生态一旦恶化,一是难以恢复,二是恢复的代价高昂。因此,地质生态脆弱的煤矿技术工业区保水开采控制的核心就是要保持合理的生态水位。煤炭在地理的分布来说,大致可分为深埋煤层和浅埋煤层,其中典型的浅埋煤层顶板为单一关键层结构。当基岩厚度达到60m以上就有可能形成为近浅埋煤层。如果不进行合理的采高限制,近浅埋煤层的导水裂隙也会突破弯曲下沉带导通地表含水层,造成水土流失,对煤炭影响十分深远。因此,对区域生态环境脆弱的煤炭能源基地,开发煤炭与保护生态环境,特别是稀缺的水资源,必须科学开采,协调发展,在发展现代化矿井和现代化开采技术的同时,重视水资源的开发利用与保护,实现水、煤协调开采,保障地表生态环境。
2生态煤矿矿区建设的新思路———分区分类开采
对生态环境脆弱的煤炭基地建设,以控制生态环境,保持合理的生态水位,是基地健康发展的前提和保证。实现安全、科学的开采煤矿,一是要查明地质环境条件,划分基于保水的开采条件分区;二是选择合理的开采区域,根据各区地质特征,制定采煤方法规划,确定合适的采煤方法;三是调整采煤方法,控制生态水位,采煤引起的水位下降幅度不得超越合理生态水位,即水位下降幅度必须控制在合理的生态水位范围内,走科学分区、分类开采的开发道路。保水开采,保的是生态水位,开的是煤,保的是地下水位的基本稳定和保持适当的高度(埋深)。地下水资源极其有限,煤炭开发应都要进行保水开采。保水开采的分区指标包括含(隔)水层特征、煤层及其赋存特征、煤层覆岩物理力学性质等等。可以对各种指标数据分析,围绕控制地下水位的目标,将生态脆弱区的煤炭开采技术条件划分为自然保水开采区、可控保水开采区、保水限采区、贫水开采区和禁采区等5种类型。(1)自然保水开采区。通过科学评价,采用一次采全厚的长壁开采方法,水体和地表生态不会受到破坏的区域。(2)可控保水开采区。隔水岩组厚度介于18~35倍采厚之间的大部分区域,可以通过限高开采和协调开采方式,实现保水开采,称为可控保水区。该区域是扩大保水开采的主要区域。其技术主要是:通过长壁限高开采(包括限高分层开采),调整开采程序(包括上行开采),水体隔离转移技术,充填开采技术,保护性条带开采技术等,可以控制实现水体和地表生态不会受到破坏的区域。在水资源相对丰富的区域,开采造成的损害相对较弱,开采后短期采用生态恢复技术,生态环境和含水体能够得到恢复。据有关专家的观点认为:环境制约特别严重,同时又被国家规划为特大型煤炭基地的地方的煤炭建设,一定要紧密结合环境现状与资源赋存的实际,保护好地下水,提前做好有关资源开发可能对环境产生影响的研究,做好相关技术储备工作:一是地下气化技术的储备;二是做好采空区的流沙充填研究试验工作;三是做好采空区顶板岩层移动规律的精密观测、研究工作;四是做好采煤与生态环境效应的研究工作。只有这样,特大型煤炭基地,才可能实现持续健康发展。(3)保水限采区(特殊开采区)。对于隔水岩组与采厚比小于18倍的区域,必须采用特殊开采方式才能实现保水,称为保水限采区。在现阶段,我国开采技术不能达到保护水资源和生态环境的区域,基于煤水关系的重要性,可以限制开采,即不允许开采或者不允许建设新矿井。(4)贫水开采区。水资源贫乏,可按照长壁工作面综采,但要做好地面塌陷损害的恢复工作。(5)禁采区。就是地质条件极其恶劣,影响资源和人身财产安全的区域。如果在该区域实施开采,将会使周边区域遭受水土流失危害,影响工程、生命等方面的安全,将造成不可估量的损害,生态环境和煤炭资源将得不到恢复。
3煤炭与水土流失的防治方案
建国以来,煤炭开发一直是我国支柱产业之一,为国家的经济发展作出了巨大的贡献,但是在长期的资源开发和生产过程中,由于缺少必要的科学规范的管理和防治措施,人为水土流失有增无减。特别是改革开放以来,虽然水土保持治理工作取得了一些成效,但唯利是图现象十分严重,有的地方政府错误的“唯GDP论”,造成人为水土流失很严重,矿难事件频发。有的煤炭区一边治理一边破坏,人们缺乏水土保持意识,在生产建设活动中忽视水土保持,随意破坏地貌植被,造成大量人为的新的水土流失,使水土流失进一步加剧,造成了大规模的地面塌陷,直接威胁人民群众的生命财产安全。这种行为和现象,不仅影响当前各行各业经济发展,而且是给子孙后代将留下荒山秃岭,一片废墟。水土和煤炭资源都是人类赖以生存的基础,破坏容易治理难。形成1cm厚的土层需要风化200~400a,一旦破坏起来,在很短时间内可使大片土地失去原生产能力成为不毛之地,那时即使花费再大的投入也很难恢复原貌。综合起来,认为造成水土人为流失的主要原因有下面几点:①煤矿技术工业区的负责人法律意识不强,法制观念淡薄,只注重短期的经济效益,忽视长期水土流失的防治,从而造成水土流失的危害。②由于经费分配等各方面原因的制约,对水土流失的宣传力度不够,使人们对水土流失的认知度受限制。③水土保持法的操作性不强或者多年来技术落后,使在工作中有些被动。④执法力度不够,执法水平不高,执法人员的素质不强等多种客观原因,使水土保持法规没有真正落实到实处。针对上述情况,必须尽快相应制定防治措施。第一,加强水土保持监督执法的宣传力度,强大的舆论攻势是水土保持监督员执法的有力武器。第二,规范水土保持预防监督工作,加大监督执法力度和进一步提高执法水平和执法人员素质。第三,规范行政审批制度,对使用水土资源的审批、监督、检查、验收等规定要明确、工作要认真,对违反水土保持法规行政处理规定程序等制定相应规定,有法可依,有章可循,加强监督执法力度。第四,进一步理顺同有关行业部门的关系,加强部门协作。第五,应在加强监测网点建设方面增加投入,使水土流失的发展能有效预报,为政府宏观决策提供依据。第六,加强煤矿企业的资金投入是搞好水土保持工作的有效手段。煤矿企业掏走的黑金,留下是弃渣和严重的水土流失,如何有效的出台相关政策,能使煤矿企业严格的自律工作是政府部门应该考虑的可持续发展战略的一部分。最后,加强煤炭工业系统的水土保持治理工作,煤炭技术工业区及其周边的生态环境好坏是系着千家万户的根本利益,治理得好坏也是经济的可持续发展的的必由之路,因此加强国家的资金投入工作是解决问题的有效手段。
篇10
关键词:地下水污染 治理 防止水质污染
中图分类号:X523 文献标识码:A.文章编号:
一.地下水出现故障的原因
上层滞水是由于局部的隔水作用,使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。
自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力,特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时,隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时,强大的压力就会使水体喷涌而出,形成自流水。地下水位指的是指地下含水层中水面的高程
随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加快,人们生活水平的提高,对地下水资源的要求也越来越高,不仅是数量上的增加,对水质也有更高的要求。提高维护人类的生存环境和生态环境系统的基础资源,是全球人类的要求。为此,加强对水资源保护,防止环境污染和改善环境质量长期有效的利用水资源是一项重要的工作。对地下水环境精心管理和保护,加强监控、科学预测其发展趋势和及时评价其质量,是合理开发利用水资源的重要管理内容,也是当前地下水管理的迫切任务。
二. 现阶段我国水质污染现象
新一轮地下水资源评价结果表明,我国地下水水质状况总体较好。按分布面积统计,63%可供直接饮用,17%经适当处理后可供饮用,12%不宜直接饮用但可供农业和部分工业部门利用,另有不足8%的地下水为矿化度大于5克/升的咸水盐水和少量遭受严重污染的地下水,不宜直接利用或需经深度处理后才有可能得以利用。
然而,城市与工业“三废”不合理或不达标排放量的迅速增加,农牧区农药、化肥的大量使用,导致我国地下水污染日益严重,呈现由点到面、由浅到深、由城市到农村的扩展趋势。全国195个城市监测结果表明,97%的城市地下水受到不同程度污染,40%的城市地下水污染趋势加重;北方17个省会城市中16个污染趋势加重,南方14个省会城市中3个污染趋势加重。
在一些地区,地下水污染已经造成了严重危害,危及到供水安全。例如,辽宁省海城市污水排放造成大面积地下水污染,附近一个村因长期饮用受污染的地下水,多数人患上当地未曾有过的特殊病症,160人因水而亡;淮河安徽段近5000平方公里范围内,符合饮用水标准的浅层地下水面积仅占11%;由于地下水的严重污染,淄博日供水量51万立方米的大型水源地面临报废,国家大型重点工程—齐鲁石化公司水源告急。即使首都北京,浅层地下水中也普遍检测出了具有巨大潜在危害的DDT、六六六等有机农药残留和尚没有列入我国饮用水标准的单环芳烃、多环芳烃等“三致”(致癌、致畸、致突变)有机物。这些“三致”有机物在我国东部其他城市和地区,很可能同样存在。由于水土污染,导致一些优质农产品,如蔬菜、水果、茶叶等品质下降,出口受到严重影响。
三依法加强地下水管理
(1) 实现水资源的高效利用。很重要的一点是加强水资源的统一管理。水行政主管部门要能够有效地调配和管理地表水、地下水,流域上下游、左右岸以及社会各部门的用水。要建立以流域为单元的水资源统一管理体系,确保流域内各行业的用水,合理配置水资源,同时促进各行业的节约用水和水环境保护,避免由于流域内各部门之间经济实力的差异,造成抢占水资源,滥采地下水,导致水多浪费多,水少发展受制约,生态环境被破坏。在促进水资源统一管理方面,要利用行政、法律、经济手段,建立水资源统一管理体系,确保有限的水资源的可持续利用,保障区域经济社会的可持续发展和生态环境的保护和改善。对已污染水源地的治理措施,应针对引起地下水污染的主要原因、污染途径和经济条件来制定,治理地下水污染应当切断污染源,防止污染物继续进入,切实可行的做到保护水源。
(2).提高对水质的认识
在现代,人类改造其环境的能力,如果明智的加以使用的话,就可以给各国人民带来开发的利益和提高生活质量的机会。如果使用权使用不当或轻率的使用,就会给人类和人类环境造成无法估量的损害。所谓污染地下水是指地下水由于人类活动的影响,使其溶解的或悬浮的有害成分的浓度超过了国家或国际规定的饮用水最大允许浓度。地下水从开始污染到污染严重,乃至达到不能饮用的地步,有一个从量变到质变的过程,特别是一旦发现地下水中某些元素超标,再进行治理就比较困难,所以,地下水的污染是指由于人类活动,使地下水的物理、化学和生物性质发生改变,因而限制或妨碍它在各方面的正常应用。因此,对于水源地地下水的保护和监控应该有长期的扩展的认识,必须有与自然共存,为子孙后代留下一个健全生活环境的愿望而思考,对人类文化和文明而建设。
(3).科学管理
科学管理有助于防止地下水水质恶化现象产生,包括减少污染物的产生和防止污染物渗入等。要加强科学管理必须做到:(1)对城市的发展和水源地的建设做出全面规划与合理的利用。随着国民经济的迅速发展,开发和利用地下水也显得更为紧迫,同时,人类活动导致地下水污染的可能性在不断增大,甚至某些局部的人为污染和水土的流失,都可能给地下含水层带来不可恢复的危害。所以,对于地下水环境的保护、污染的控制要依法加大力度来管理。地下水环境污染问题日趋严重,地下水污染具有隐蔽性和难以逆转性,所以一经污染很难治理,最终会导致社会经济的发展,因此,为了我们要长期有效地利用地下水资源,就必须对地下水环境精心管理和保护,提高水环境的质量。(2)清除污染源,大力开展预防污染物的治理工程建设,合理开采地下水,制止水源地上游新开耕地,确保自然植被生长。(3)建设水源地各沟系统的管理工程,规划明确的保护界限,设立明显的宣传标志牌,建设修复沟系的保护管理工程。种植产氧的植被工程,增强地下水的自净能力。(4)建立科学的管理体系,健全监控管理设施。实行有偿用水制度,以促进节约利用水自用。
三、依法防治地下水污染
1.依法规划水环境管理应坚持的原则
(1)贯彻“以防为主、防治结合”的原则。地下水水质的污染常具有缓慢、隐蔽、不易及时察觉、不易治理复原等特点,因此对地下水水质的治理,必须贯彻“以防为主、防治结合”的原则。只有这样,才能使地下水环境质量不断向良性循环发展,不断提高水质的可用性。(2)贯彻“三同步,三同时”的原则,如果规划内新建项目不同时、不同步的考虑水环境保护,必将导致水环境的污染,给水污染防治带来许多障碍,因此,规划中对新建、改建、扩建项目,必须制订有效的措施,杜绝新增污染源,并纳入水污染防治规划的管理计划中。(3)贯彻“环境综合整治”以及“发展区域治理”的原则。环境是个整体概念,环境介质之间相互转化,相互影响,因此水环境规划中必须识别环境之间的因果关系和共生关系,从原着手制订措施。(4)要正确处理好各水系同能量或资源利用程度的高低或难易关系,水环境容量的利用则必须从总量控制角度考虑,合理提高净化作用,在开发水源地时要求得到最佳组合。(5)要正确处理技术、法制、行政、经济手段之间的关系。这些手段必须综合运行,使之形成行之有效的管理手段。依法管理是最根本的,一个大的规划没有法律上的保障是难以实现的。(6)正确处理需要和可能的关系。制订治理水源地目标时,除了从环境角度提出要求外,还必须考虑当前及今后的财力、人力和技术等条件,做到实事求是,不致因目标过高而使规划无法实现。
四. 地下水及土壤污染现场强化生物恢复技术
近年来,一种用于治理土壤和地下水污染的现场生物恢复技术逐渐发展起来,并受到越来越 多的重视。现场生物恢复技术是利用处理场地中的细菌和真菌等微生物,使其将有机污染物或其他复杂的合成物通过新陈代谢分解为CO2、CH4、H2O、无机盐及生物基质等,从而达到清除污染物的目的。
生物恢复技术分为自然生物恢复和强化生物恢复。自然生物恢复是处理场地的微生物利用周 围环境中的营养物质和电子受体对污染物降解的过程,其降解速度受到营养物质种类、数量 及电子受体接受电子能力大小和其他物理条件的限制。强化生物恢复技术是通过提供适宜的营养物质、电子受体及改善其他限制生物恢复速度的因素,达到提高生物恢复速度、加速污 染物降解的目的。用于治理土壤和地下水污染的现场强化生物恢复技术主要有生物吹脱法、 土地处理法、空气鼓泡法和液体输送法等。
总结:
有了以上的问题探讨,我们更要加紧步伐,真正实心实意的为群众做出有效的解决方案,这项任务艰巨,需要我们大家共同努力。
参考文献:
[1] 郑自宽,丁再盛. 甘肃省地表水功能区水质变化特征分析[J]. 人民黄河. 2012(10)
[2] 蔡慧慧,宋瑞鹏. 河南省城市饮用水水源地安全状况评估[J]. 人民黄河. 2012(10)[3] 曹振东,危润初,段启杉,谭廷静. 犀牛洞地下河水-岩作用反向模拟[J]. 人民黄河. 2012(10)