地下水的优点范文

导语：如何才能写好一篇地下水的优点，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。

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关键词：隧洞底拱 混凝土 翻模 施工技术探讨

1．概述

1． 1工程概况

三峡右岸地下电站进水口预建段工程包括进水口和引水隧洞。引水隧洞预建段为六条长94.58m，衬砌后的直径E13.5m的圆形隧洞。隧洞衬砌厚度分别为1.0、1.5、2.0m。由于洞径大，采用底拱和边顶拱两次衬砌的方法施工，先行衬砌底部100—范围的底拱部分，然后衬砌边顶260—范围内的边顶拱部分。

1．2采用翻模的原因

1.2.1砼表面气泡

砼表面气泡是国内外工程施工中广泛存在的砼缺陷，在三峡工程中如何消除砼表面气泡，特别是隧洞衬砌的表面气泡，是工程难题之一。如采用常规模板衬砌，气体不易排出，势必造成砼表面缺陷，专家组多次对此问题进行分析研究，经综合比较，最终决定采用翻模施工。

1.2.2翻模的主要优点

翻模施工与钢模台车施工分析比较见表1。翻模施工是一项比较成熟的施工方法。采用翻模可消除砼表面气泡，缩短工期，还具有拆装方便，成本低廉的特点，故采用翻模是经济可行的施工方案。

2．施工方法和工艺

2．1翻模材料

右岸地下电站引水隧洞底拱砼衬砌施工模板采用定型翻模，钢面板厚度为3mm，单块尺寸120cm(弧长)*100cm(宽度)，翻模工艺图见附图一。

3． 2工艺流程

工艺流程图

方案分析比较表

表1

方案

指标

方案一：定型小翻模

方案二：底拱钢模台车

技术性

1、 能有效地消除砼表面的气泡，提高砼表面质量；

2、 由于翻转模体移动方便，运用灵活，对工期没有影响；

3、 较费工、费时。

1、 技术先进，应用较多；

2、 省工省力，运行可靠；

3、 对消除砼表面汽泡没有把握；

4、 由于体积庞大，同一条引水隧洞不能同时使用边顶钢模台车，不能进行交叉作业，工期将延误72天；

5、 由于右岸引水隧洞预建段洞身短、洞数多，每套钢模台车需安拆三次，底拱钢模台车拼装较困难，安拆将占直线工期，对工期影响程度较大。

工期

单洞总工期42天

1、 设计、制作10天；

2、 安装1天；

3、 底拱浇筑30天；

4、 底拱定型小翻模拆除1天。

单洞总工期127天

1、 设计、制作45天；

2、 安装5天；

3、 底拱浇筑72天；

4、 底拱钢模台车拆除5天。

经济性

六条洞底拱翻模费用总额：11.84万元

1、 2*48块/套*60kg/块*0.65万元/t=3.744万元；

2、 人工费增加：6*12*30工日*37.36元/工日＝8.070万元。

六条洞底拱钢模台车费用总额：59.2万元

1、 2*30t/套*0.65万元/t=39万元；

2、 液压系统：2*8万元/套＝16万元

3、 安拆费：3*60*0.03万元/t=4.6万元；

4、 轨道标准件：2*5万元/套＝10万元；

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【关键词】深基坑；地下水；措施

众所周知，基坑开挖对于工业与民用建筑工程影响重大，它的施工要具备以下条件：首要工作是要确保基坑在开挖过程中的干燥状态，为施工的顺利进行创造优良的环境；除此之外，还要保证基坑边坡随时处于相对稳定的状态，把安全施工放在重要位置；在施工过程中要兼顾这两方面，不然会造成严重的施工事故。然而在实际的操作过程中会出现各种基坑问题，其中包括基坑积水或者土质疏松，工人和机械都无法正常站立，从而给施工造成困难；发生"流沙现象"引起边坡坍塌，地质结构受到破坏；更有甚者的是内部基坑土体发生大范围位移，对周边建筑物也造成了不良影响，严重的化可能出现大的灾害。以上的异常不良情况的发生很大程度上是因为在施工过程中对地下水的失误处理。地下水处理的好坏直接关系到日后的施工，所以要重视地下水的处理。

一、地下水的处理方法的概述

关于地下水降水的处理方式主要可以分为止水法和排水法两种。止水法施工成本相对较高且施工难度大，它是运用技术手段在基坑周边建成止水帷幕，把地下水止于基坑，比如深井法、灌浆法、地下连续墙等；排水法则是指将基坑内的地表水和地下水引流排出，比如明沟排水、井点降水等。其中相比于其他方法井点降水容易掌握，操作简便，其工艺已经在工民建建筑施工中大范围的运用，近些年来的施工工程多采取此种方式。

井点降水法是指为了保证地下水水位低于设计深度，在所建建筑物基坑的周边设置能够渗水的井点管，同时配备相应的抽水设施，在施工过程中持续不断地将水抽走。井点降水法适用范围广，各种几何形状都可行，且在稳定基坑边坡方面也有良好表现。行之有效的井点降水，可以保持基坑内土方的干燥，这样一来不仅有利于施工的机械化而且对于工期的缩减、质量的保证，施工安全的确保等方面都有保障。现阶段我国常用的井点降水法为轻型井点、喷射井点、电渗井点。在多年的建筑施工实践中，井点降水已经因为其合理的造价、优良的效果、灵活的布局得到了行业的普遍认可。通过比较可知，井点降水具有以下优点：施工简单，操作简便易学；适用范围广，适用于各种不同几何图形的基坑；降水之后土层干燥，有利于后续工作的进行；在井点的作用之下，土层固结，土层强度大，边坡不易出现塌方现象；通过滤水管抽走地下水，预防了流沙现象的出现；节约支撑材料，降低土方的工程量。所以井点降水法成为运用最广泛的降水法。

二、工民建工程基坑施工中地下水的处理探讨

（一）轻型井点降水法

轻型井点降水类似于真空作用抽水，所以真空抽水设备的选择对最终的降水效果有很大影响。若渗水系数为0.1-0.2m/d的土、土层中含有大量的细砂和粉砂以及采取明沟排水易于产生坍塌现象时，轻型井点降水是不二之选。现阶段常用的三种井点为真空泵型、射流泵型和隔膜泵型。轻型井点是一个集成管路系统，包括井点管、过滤管、连接管、集水总管、主管等设备。当抽水设备运行时，首先会在井点系统中形成真空，紧接着是在井点降周围最后真空区由于矽井扩张到一定程度。井点周围的地下水在真空力的作用下，通过滤器被吸入井点系统内来降低地下水位。在施工过程中，地下水位和真空区外的地下水位间存有一个水位差，在其作用下，地下水的流动方式与重力一致。基坑地下水位之所以会降低是因为在真空和重力的相互作用下，形成了降水的漏斗抛物线，准确的说轻型井点降水可以称为真空强制抽水法，更明了地说应是真空-重力抽水法。

1、轻型井点施工工艺程序

放线定位铺设总管冲孔安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封用弯连管将井点管接通安装抽水设备与总管连通安装集水箱和排水管开动真空泵排气，在开动离心泵抽水测量观测井中地下水位变化。

2、轻型井点施工时应注意的问题

通过地下水降低水位也会带来一定程度的危险，比如抽水之后土壤会凝结，其影响半径周围的地面会出现下沉现象，对周边的建筑影响不好。所以为了避免此种现象的发生，通常会采用回灌井点的方式，它是事先在抽水影响半径范围之内的建筑物周边挖钻一排探孔，在施工之前，记录好钻孔内的水位。与此同时，为了确保原地下水位的相同，在降水时也会向探孔内灌水来平衡水位，这样一来才能预防地面沉降给现有建筑物带来不良影响。

（二）深井井点降水法

深井井点降水是通过埋置在深基坑周边井管内的潜水电泵来抽集地下水，从而使地下水位低于坑底。它一般用于渗透系数较大（10～25m/d）；土质为砂类土、粉质粘土、砂质粉土的情况来降水。此种降水法的特点和优点是排水量巨大且效果显著，降水深可达到15米以上，吸程远，井间距离大，单位降水费用便宜，使用范围广等。由于井点成孔的质量要求较高，先期的一次性投入比重大，但是它还是最实用有效的降水方法之一。

但在深井井点施工时应注意以下问题：一是水位差要控制在一定范围内；二是若周边存有建筑物，则要加强对水位的监控，发生意外情况时要及时采取措施；三是禁止排出的地下水回渗而流回基坑；四是潜水泵在工作时要随时注意检查电缆线是否与井壁相撞，预防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内；五是在开挖基坑时，要注意土层和井管的固定；六是当基坑底部存在不透水层时，为清理上层地下水，可采用砂井配合深井降水；七是井管使用完毕后必须尽快拔出，不能长时间搁置在基坑土体中。

三、结语

总之，地下水问题处理的好坏直接关系到工民建工程质量的问题，关系到人民群众的安居乐业，所以在施工前要做好地下水的处理问题，在处理地下水时要依据实际土层情况和周边环境来选择适合的降水方法。

参考文献：

[1]孙玲，冯彬.基坑施工中的地下水处理及工程实例[J].科技致富向导，2011，12：17 8+143.

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【关键词】基坑支护施工；降水技术；建筑

0.引言

随着建筑行业的鼎盛，各种施工场地如火如荼，在具体的实践中，人们发明了许多关于建筑的有用技术。基坑支护施工技术就是在建筑行业的基础上发展起来的，成为了建筑施工中一项重要的技术。然而在实际的施工中，基坑支护施工存在着许多难点。基坑降水技术实际上利用的也是降水原理，降低水位，预防基坑施工的时候发生坍塌的现象。这种基坑降水技术明显的优于传统的排水技术，因为效果明显而被广泛运用。

1.基坑支护施工难点分析

1.1地下水问题

人口急剧增长，建筑行业迅速崛起，对土地资源的需求增大，然而，土地资源却是有限资源，日益紧张。但是为了缓解土地紧张带来的压力，许多地区对土地的开发淋漓尽致。有些时候，有些土地或许并不适合修建房屋。特别是一些地下水较为丰富，土层较为松软的地方。有些地方甚至在沼泽湿地和水上修建房屋。另一种情况，建筑工程将土地开发，有时候，对地下水破坏严重，导致地下水改道，影响整个地下水系统，在基坑的挖掘过程中，很有可能会遇见地下水，特别是挖掘较深的地方。如果基坑的排水问题没有有效的解决，就很有可能使整个地基遭到破坏，土层发生严重的软化。一旦地下水大量往上渗，要彻底的排水就很困难，因为地下水是一种流动状态的活水，是源源不断的。很多时候往往需要边施工边排，这样在某种情况下，还会影响整个工程的质量，以及影响整个施工进度。

1.2支护方法的选择

支护技术有很多种，例如混泥土支护技术、工程桩支护技术、钢板密封技术等等。在实际的操作中，各个工程对应该根据自己的实际情况选择支护的技术。做到和实际相结合，才是最科学的方法。然而，在实际的操作中，一些工程队并没有考虑工程诸如地下水位、土质、地质的实际情况，由于技术和资金等原因一概而论，错误的选择支护技术，甚至是一些工程队还直接选择方法较为简单的支护技术。这样做的后果，往往会影响整个工程的质量。得不偿失。因而，一定要选择合适的支护方法。

1.3混泥土的厚度与强度掌握

目前来说，大部分的建筑工程基坑支护常常选择干拌式的混泥土喷射设备。干拌式的混泥土喷射设备有着其不可取代的优点，诸如它体积较小、简单方便运输，并且至关重要的速溶剂可以在进行喷射之前直接加入搅拌料当中。然而，我们却忽略了干拌式混泥土喷射设备的操作不容易掌握，由于原料掌握不好，导致混弄土严重回弹，并且混泥土的厚度和强度往往达不到预期的目标。混泥土的厚度与强度是至关重要的，这直接关系着整个基坑的质量，甚至影响整个工程的质量。因而，混泥土的厚度和质量一定要达标，这就要求我们要选择合适的混泥土喷射设备，然而在实际的操作中却是困难重重。

1.4边坡的修理

基坑大多需要机器进行挖掘。特别是一些复杂场地的深基坑。大型的机器将基坑挖好之后，还有一道重要的工序，这就是需要建筑工人对挖好的基坑边坡进行修理处理。然而， 由于建筑工人技术的低下，只是做一些简单的修理工作，并且这种修理并没有得到合理的验收，工作常常造成多挖或则是少挖的现象。这样很有可能影响整个基坑的质量。基坑边坡的修正问题便成为了基坑支护施工中的一大难点。

2.基坑降水技术分析

2.1深井降水技术

基坑降水技术直接关系着整个基坑的质量，降水不成功，很容易使得土层松软，严重的，会影响整个建筑物的质量。深井降水技术有着自身特有的优点，例如降水的效果非常良好，使用的范围很广，主要是适用于深入降水。正是因为这些优点，才使得深井降水深受建筑工程的喜爱，一般情况下来说，深井降水技术主要是用于大型的深基坑降水。它主要是利用大型的深水水泵来完成整个降水工程，降水效果优良。

2.2轻型井降水技术

在降水技术中有一种叫轻型井降水技术。这种降水技术实际上就是一种利用真空的降水技术。它是利用特制的管道将土层中的空气和水分吸走。这种技术操作起来比较的简单，并且成本较低，安全又可靠。在实际的降水中被利用得比较广泛，且取得的效果较好。

2.3喷射井降水技术

喷射井降水技术也是一种比较常见的降水技术，它主要利用的是高压水泵。喷射井降水技术利用高压水泵将基坑里的水和空气统统吸走，在这个过程中，利用的是喷射器两边的小孔，在水流过程中，喷射接口的横切面越来越小，压力就越来越大。喷井降水技术有效的降水，保障了基坑的质量。

2.4明沟降水技术

明沟排水是基坑降水中最常见的一种，也是最受欢迎的一种，所谓明沟降水主要是指利用一些基坑周围的沟渠进行地下水的排放，达到一个降水的效果。这种排放地下水的方式是比较直接简单的，这种方法又被称为表面排水法，这种降水技术一般主要是用于一些地下水比较少，且基坑比较浅，基坑边缘不容易塌方，地下水位较低的情况，这种降水技术比较常见，它因为施工简单和工程花费比较少的优点，深受建筑工程的喜爱。在实际的施工中，要每隔三十米左右设置一个水井。如果基坑不是很大，也可以直接在基坑的四周设置一个水井。地下水通过沟渠排到水井里，然后再用水泵抽干，这样就可以使地下水得到很好的排放。

3.结语

随着我国经济和社会的发展，城市化进程加快，人们对房屋的需求量不断增大。建筑行业走向辉煌。城市高楼林立。基坑的支护施工技术和降水技术作为建筑工程中两种比较小的部分，却地位至关重要，有时候，直接关系着整个工程的成功。然而，在实际的施工中，由于技术低下、意识不够、以及资金困难等原因，基坑的支护施工和降水技术一直得不到重视，这其实是极度错误的方法。

【参考文献】

[1]李文.长螺旋钻孔压灌桩在砾石富水地层基坑中的应用研究[D].重庆交通大学，2013.

[2]刘顺航.新疆喀什及阿克苏地区中软场地建筑基坑失稳分析及治理方法的研究[D].新疆大学，2013.

[3]杨永强.复杂地质条件下临近铁路既有线地铁车站深基坑技术研究[D].西南交通大学，2011.

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关键词：挖孔灌注桩施工技术应用

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备，挖孔桩要比木桩、混凝土打入桩抗震能力强，造价比冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础节省。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。本文就挖孔桩在施工中的优缺点及施工方法做简要论述：

一、人工挖孔灌注桩的优点及适用条件

人工挖孔灌注桩是从旱地施工的墩台基础发展起来的，在地质条件允许的情况下，与钻孔灌注桩相比，它有如下优点：

（1）桩基质量易于保证

挖孔桩一般情况下无需灌注水下砼，消除了钻孔与灌注水下砼的许多质量隐患，同时，因清孔彻底，桩底无淤泥，易于扩大桩底孔径，增加桩底面积，提高桩基承载力。

（2）施工进度快

由于挖孔桩所需设备简单而易于获得，制约挖孔桩施工进度的客观因素少，施工中可以多孔平行施工，可连续作业，加快进度。

（3）施工成本低

挖孔灌注桩的施工机械由简单的起重设备代替钻机，节省了许多钻孔重型设备和原材料，其成孔造价比冲抓锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机钻孔、回旋钻钻孔和沉井基础低30%一40%，大量节省成孔成本；同时，由于挖孔桩质量易于保证无需进行超声波检测，可以节约高昂的检测费用。

尽管人工挖孔灌注桩有以上优点，但也有它的适用条件，具体地讲有以下几个方面：（1）地下水位较低；（2）地质条件良好，地层土体密实；流砂淤泥层不太严重；（3）工期较紧，而缺乏钻机；（4）桩长度较短而孔径较大。

二、施工技术与质量控制

1.施工准备

（1）开工前，要结合地质资料，认真分析水文地质条件，尤其是地下水情况，以此分析可能出现的问题，并制定应急措施，准备充足的人力、材料和设备。

（2）平整场地，铲除软土层并压实，测量十字线准确控制桩位，搭好孔口雨棚，安装卷扬机和照明设备，修整出碴道路。

2. 挖孔

（1）各孔开挖顺序应视地层松紧，桩孔布置而定，地层紧密.地下水不大的孔位可同时开挖以缩短工期。但渗水量较大的孔，应超前开挖，集中抽水，降低其它孔的水位。地下水较大者，宜对角开挖，若桩孔为梅花式布置宜先挖中孔。

（2）挖孔时一般多班连续作业，人工挖土、小型卷扬机升降吊斗垂直运土，人力架子车孔外转运。成孔后应立即浇筑砼，以防塌孔。

（3）挖掘时，要有意识地将孔壁修成凹凸不平，以增加桩的摩擦力。

（4）开挖时不得随意扩大工作面，不要扰动周围土层。

（5）挖掘深度每延伸2.0米要检测一次孔径和井中心平面位置，严防轴线偏移及超挖或欠挖。

3.护壁

（1）岩层较坚硬密实土层，开挖后短期不会塌孔者，可不护壁。

（2）支撑护壁要因土质、渗水、工期、工地等条件因地制宜选择孔壁支护类型。一般选用现浇砼支护型式。护壁砼一般不能做为桩身的一部分，若砼护壁作为桩身的一部分时，只能用于桩身截面不出现拉应力的桩，砼标号不低于桩身标号。

（3）孔内遇水渗入应及时支撑孔壁，防止水在孔壁浸流造成塌孔。同时应挖集水坑排水或用轻型井点降水。如果地下水涌水量不大，塌落不严重，可用挡土板支撑，同时用25mm圆钢加固或钢板套筒突击成孔浇筑砼护壁。如果地下水涌水量大，砼护壁成为悬空状态，失去支撑，进而产生断裂、脱落，此时宜采取以下措施：

①顶层护壁用直径20mm圆钢加设2－4个吊耳，用钢丝绳固定在地面木桩上。

②加密护壁竖向钢筋，并让钢筋伸出20cm以上，与下一节护壁的竖向筋及箍筋连成整体，然后再浇筑成型。

③在已成型的护壁上，钻孔至砂土薄壁层，以充填，渗透和挤密的形式把灌浆材料充填到土体的孔隙中，以固结护壁土体，保护壁周泥砂不塌落，从而增强桩周摩擦力。

4.封底砼浇筑

（1）浇筑前，应检查孔底高程和孔径是否达到设计要求，并把孔底渣土清理干净，同时把积水尽可能排干并探明地质情况。

（2）为了减少地下水的积聚，任何一根挖孔桩封底时都要把邻近孔位的积水同时抽出，以减少邻孔的积水对工作孔的影响。

（3）孔深超过6.0m时，还要注意防止砼离析，一般把搅拌好的砼装在容量为1－2 m3左右坚固的帆布袋内，并用绳子打成活扣，送到孔底时拉开活扣，连续作业能迅速封好孔底，堵住孔底大部分甚至全部的地下水。

（4）如果地下水很多，而且挖孔较深，用以上几种办法封底都会造成砼用量太大，可在清理完孔底渣土后，让水位继续上升，或向井内送水，等到孔中水位与孔外地下水位等高时，用导管伸入孔底，向导管内输送早强砼，砼量超过原注水水面高度时，再慢慢拔除导管。由于水压力的作用，封底砼基本密实，砼终凝后再抽水，水抽干后将表面砼松散部分清除，再继续下一道工序。

5.钢筋骨架的制作与安装

根据施工条件，钢筋骨架一般可在孔外制作完毕，用吊车吊入孔内安装，也可在孔内绑扎安装。为使钢筋骨架正确牢固定位，除主筋上设置吊环和砼垫块外，也可在孔壁上打入钢钎，用铅丝与主筋绑扎，使其牢固定位。

2.6灌注砼

在完成封底砼和钢筋骨架制作安装后，孔壁渗入的地下水上升速度较小时，一般采用导管浇筑砼的方法，但应注意以下事项：

（1）砼坍落度。当孔内无钢筋骨架时宜小于6.5cm；当孔内设置钢筋骨架时宜为7—9cm。如用导管灌注砼，可在导管中自由坠落，导管应对准孔中心。

（2）灌注桩的砼要随浇随振，保证砼振捣密实。

（3）孔内砼要一次浇筑完毕，避免出现施工缝。

（4）砼灌注至桩顶后，应将离析的混合物及水泥浆等清除干净。

三、安全施工措施

尽管人工挖孔灌注桩有很多优点，但挖孔桩井下作业条件差，环境恶劣，劳动强度大，施工安全就显的尤为重要。具体地讲，安全工作应注意以下几个方面：

（1）孔下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒靴。孔下作业人员和孔上人员要有联络信号。地面孔周围不得摆放铁锤等易坠落物品，每工作2小时，进行人员交换。

（2）井下人员应注意观察孔壁变化情况，如发现塌落或孔壁裂纹现象，应及时采取支撑措施。如有险情，及时发出信号，并尽快采取有效措施。

（3）地面人员应注意孔下发出的联络信号，反应要灵敏快捷；经常检查支架，滑轮绳索是否牢固；下吊时要扶牢，提上来的土要倒干净，卸在孔口3.0m以外。

（4）施工中抽水、照明、通风等电器设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三蕊电缆，电线要架空。并时刻电线及漏电保护器完好。

（5）从孔中抽水时排水口应距孔口5.0以上，并保证施工现场排水畅通。

（6）当天挖孔，当天浇筑护壁，若坍塌严重时应边挖边支护。人离开现场要把孔口盖好。设置明显警戒标志。

（7）由于土层中可能有腐殖物质或腐殖物质产生的气体扩散，因此要预防孔内有害气体。下孔前10分钟把孔盖打开，如有异常气味，应及时报告有关部门，排除后方可作业。

（8）挖孔6—8m深，每4个小时至少向孔内通风一次；超过10米，每2个小时至少通风1次，如果感到呼吸不畅，要及时通风。

四、结语

人工挖孔桩不仅在良好的地质条件可以广泛应用，而且随着施工技术的改进，在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了发展和应用。客观地说，人工挖孔桩在良好地质条件的地基中运用时更能发挥其优越性。在做桩基施工时，一定要重视地质勘探资料，在地质状况不良的情况下，宜采用其它桩基型式进行施工。

【参考文献】:

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关键词地下水 修复技术 应用

中图分类号：P641.13 文献标识码：A

一、国内地下水环境质量现状

1.1地下水资源分布和开发利用状况

我国地下水资源地域分布不均。据调查，全国地下水资源量多年平均为8218亿立方米，其中，北方地区（占全国总面积的64%）地下水资源量2458亿立方米，约占全国地下水资源量的30%；南方地区（占全国总面积的36%）地下水资源量5760亿立方米，约占全国地下水资源量的70%。总体上，全国地下水资源量由东南向西北逐渐降低。

近几十年来，随着我国经济社会的快速发展，地下水资源开发利用量呈迅速增长态势，由20世纪70年代的570亿立方米/年，增长到80年代的750亿立方米/年，到2009年地下水开采总量已达1098亿立方米，占全国总供水量的 18%，三十年间增长了近一倍。北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。全国655个城市中，400多个以地下水为饮用水源，约占城市总数的61%。地下水资源的长期过量开采，导致全国部分区域地下水水位持续下降。2009年共监测全国地下水降落漏斗240个，其中浅层地下水降落漏斗115个，深层地下水降落漏斗125个。华北平原东部深层承压地下水水位降落漏斗面积达7万多平方公里，部分城市地下水水位累计下降达30-50米，局部地区累计水位下降超过100米。部分地区地下水超采严重，进一步加大了水资源安全保障的压力。

1.2地下水质量分类与监测

（1）地下水质量分类

《地下水质量标准---GB/T14848-93》依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最高要求，将地下水质量划分为五类。

Ⅰ类 主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。

Ⅱ类 主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。

Ⅲ类 以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

Ⅳ类 以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。

Ⅴ类 不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。

（2）地下水水质监测

各地区应对地下水水质进行定期检测。检验方法，按国家标准GB 5750《生活饮用水标准检验方法》执行。

各地地下水监测部门，应在不同质量类别的地下水域设立监测点进行水质监测，监测频率不得少于每年二次(丰、枯水期)。

监测项目为：pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠菌群，以及反映本地区主要水质问题的其它项目。

1.3地下水环境质量状况

根据 2000-2002年国土资源部“新一轮全国地下水资源评价”成果，全国地下水环境质量“南方优于北方，山区优于平原，深层优于浅层”。按照《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）进行评价，全国地下水资源符合Ⅰ类－Ⅲ类水质标准的占63%，符合Ⅳ类－Ⅴ类水质标准的占37%。南方大部分地区水质较好，符合Ⅰ类－Ⅲ类水质标准的面积占地下水分布面积的 90%以上，但部分平原地区的浅层地下水污染严重，水质较差。北方地区的丘陵山区及山前平原地区水质较好，中部平原区水质较差，滨海地区水质最差。根据对京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原区等地区地下水有机污染调查，主要城市及近郊地区地下水中普遍检测出有毒微量有机污染指标。2009年，经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东等8个省（区、市）641 眼井的水质分析，水质Ⅰ类－Ⅱ类的占总数 2.3%，水质Ⅲ类的占23.9%，水质Ⅳ类－Ⅴ类的占73.8%，主要污染指标是总硬度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、铁和锰等。2009年，全国202个城市的地下水水质以良好－较差为主，深层地下水质量普遍优于浅层地下水，开采程度低的地区优于开采程度高的地区。根据《全国城市饮用水安全保障规划（2006－2020年）》数据，全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于Ⅲ类。部分城市饮用水水源水质超标因子除常规化学指标外，甚至出现了致癌、致畸、致突变污染指标。

1.4地下水环境质量变化趋势

据近十几年地下水水质变化情况的不完全统计分析，初步判断我国地下水污染的趋势为：由点状、条带状向面上扩散，由浅层向深层渗透，由城市向周边蔓延。南方地区地下水环境质量变化趋势以保持相对稳定为主，地下水污染主要发生在城市及其周边地区。北方地区地下水环境质量变化趋势以下降为主，其中，华北地区地下水环境质量进一步恶化；西北地区地下水环境质量总体保持稳定，局部有所恶化，特别是大中城市及其周边地区、农业开发区地下水污染不断加重；东北地区地下水环境质量以下降为主，大中城市及其周边和农业开发区污染有所加重，地下水污染从城市向周围蔓延。

二、地下水污染防治法规及规划

2.1国内外地下水保护法规

（1）国内地下水保护法规

目前, 我国并没有地下水保护的专门法律，有关地下水资源保护的相关法律制度主要在《中华人民共和国水污染防治法》、《水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国水法》等中有着不同程度的规定。《取水许可和水资源费征收管理条例》规定了对地下水开采实施总量控制同时通过水资源费征收机制控制地下水的开采；《饮用水水源保护区污染防治管理规定》专章规定了生活饮用水地下水源保护区的划分和防护。此外, 一些关于保护地下水的地方性立法, 如《河北省取水许可制度管理办法》、《北京市城市自来水厂地下水源保护管理办法》、《关于在苏锡常地区限期禁止开采地下水的决定》等。

（2）国外地下水保护法规

英国地下水资源保护的主要法律法规, 如下：

2.2我国地下水污染防治规划

(1)规划目标

到2015年，基本掌握地下水污染状况，全面启动地下水污染修复试点，逐步整治影响地下水环境安全的土壤，初步控制地下水污染源，全面建立地下水环境监管体系，城镇集中式地下水饮用水水源水质状况有所改善，初步遏制地下水水质恶化趋势。

到2020年，全面监控典型地下水污染源，有效控制影响地下水环境安全的土壤，科学开展地下水修复工作，重要地下水饮用水水源水质安全得到基本保障，地下水环境监管能力全面提升，重点地区地下水水质明显改善，地下水污染风险得到有效防范，建成地下水污染防治体系。

（2）主要任务

开展地下水污染状况调查

保障地下水饮用水水源环境安全

严格控制影响地下水的城镇污染

强化重点工业地下水污染防治

分类控制农业面源对地下水污染

加强土壤对地下水污染的防控

有计划开展地下水污染修复

建立健全地下水环境监管体系

三、地下水修复技术

根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4类，即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法等；化学技术包括有机粘土法和电化学动力修复技术；生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、生物注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等；复合法修复技术兼有以上2种或多种技术属性，例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，综合各种技术优点，在修复地下水时更加有效。

3.1物理修复法

物理法修复技术是以物理规律起主导作用的技术，主要包括以下几种方法：水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等。其中屏蔽法、被动收集法多数应用在地下水污染物治理初期，作为一种临时控制方法。

水动力控制法

其原理是建立井群控制系统，通过人工抽取地下水或向含水层内注水的方式，改变地下水原来的水力梯度，进而将受污染的地下水体与未受污染的清洁水体隔开。井群的布置可以根据当地的具体水文地质条件确定。因此，又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一个地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一个分水岭以阻止污染羽向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，将初期抽出的清洁水送到下游注入，最后将抽出的污染水体进行处理。

流线控制法

流线控制法没有一个抽水廊道、一个抽油廊道（没在污染范围的中心位置）、两个注水廊道分布在抽油廊道两侧。首先从土面的抽水廊道中抽取地下水，然后把抽出的地下水注入相邻的注水廊道内，以确保最大限度地保持水力梯度。同时在抽油廊道中抽取污染物质，但要注意抽油速度不能高，要略大于抽水速度。

屏蔽法

屏蔽法是在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。

被动收集法

被动收集法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染的地下水收集起来以便处理的一种方法。

3.2化学法修复技术

有机粘土法

这是一种新发展起来的处理污染地下水的化学方法，有机粘土可以扩大土壤和含水层的吸附容量，从而加强原位生物降解，因此可以利用有机粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水层物质中含有的粘土，注入季铵盐阳离子表面活性剂，使其形成有机粘土矿物，用来截住和固定有机污染物，防止地下水进一步污染，并配合生物降解等手段，永久地消除地下水污染。

电化学动力修复技术

电化学动力修复技术是利用土壤、地下水和污染电动力学性质对环境进行修复的新技术，它的基本原理是将电极插入受污染的地下水及土壤区域，通直流电后，在此区域形成电场。在电场的作用下水中的离子和颗粒物质沿电力场方向定向移动，迁移至设定的处理区进行集中处理；同时在电极表面发生电解反应，阳极电解产生氢气和氢氧根离子，阴极电解产生氢离子和氧气。近年来电化学动力修复技术开始用以去除地下水中的有机污染物，这种方法用于去除吸附性较强的有机物效果也比较好。电化学动力修复技术非常适合作为一项现场修复技术，安装和操作容易，既可用于饱和土壤水层，也可用于含气层土壤，不受深度限制，不破坏现场生态环境。

加药法

通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。

渗透性处理床

渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。

冲洗法

对于有机烃类污染，可用空气冲洗，即将空气注入到受污染区域底部，空气在上升过程中，污染物中的挥发性组分会随空气一起溢出，再用集气系统将气体进行收集处理；也可采用蒸汽冲洗，蒸汽不仅可以使挥发性组分溢出，还可以使有机物热解；另外，用酒精冲洗亦可。在理论上，只要整个受污染区域都被冲洗过，则所有的烃类污染物都会被去除。

3.3生物法修复技术

生物修复是指利用天然存在的或特别培养的生物（植物、微生物和原生动物）在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术。微生物修复利用土著的、引入的微生物及其代谢过程，或其产物进行的消除或富集有毒物的生物学过程。

生物修复的方法有包气带生物曝气、循环生物修复、空气注射法、地下水曝气修复、抽提地下水系统和回注系统相结合法、生物反应器法等。由于深埋于地下，地下水生物修复技术的实施一般应结合污染的具体情况，采取不同的方法。

循环生物修复

对于受污染的地下水，可以向地下水层钻井注入空气，提供氧气，同时利用回收井，抽取地下水，进行循环，通过渗透，提供微生物需要的各种营养。从水井抽提地下水，还可以控制污染带的迁移。

地下水曝气修复

对于饱和带或者地下水，将压缩气体注入地下水饱和区，由于密度差等原因，空气会穿透地下水饱和区上升到非饱和区中，在上升过程中可使挥发性污染物进入压缩空气并被压缩空气带到非饱和区排出。

空气注射法

它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部，气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解，这种方法主要是抽提、通气并用，并通过增加及延长停留时问促进生物降解，提高修复效率。

植物修复技术

植物修复技术是利用天然植物生长代谢原理吸收和降解水或土壤中的污染物，因其具有成本低、不破坏地质结构、适于大范围修复等优点，广泛用于土壤及地下水中的有机物、重金属、微量元素的降解。由于特定的超累积植物生长速度慢，受到气候、土壤等环境条件限制，很难得到广泛应用、目前大量研究集中在基因转移技术与植物修复的结合与应用以及植物修复的影响因素和植物修复的机理上。影响植物修复的因素主要有环境因素、污染物浓度、性质和根系分布等。

3.4复合法修复技术

复合法修复技术是兼有以上两种或多种技术属性的污染处理技术，其关键技术同时使用了物理法、化学法和生物法中的两种或全部。

（1）抽出处理修复技术

在处理抽出水时同时使用了物理法、化学法和生物法，是最常规的污染地下水治理方法。该方法根据多数有机物由于密度小而浮于地下水面附近，参照地下水被污染的大致范围，通过抽取含水层中地下水面附近的地下水，把水中的有机污染物质带回地表，然后用地表污水处理技术处理抽取出的被污染的地下水，为了防止由于大量抽取地下水而导致地面沉降，或海（成）水入侵，还要把处理后的水注入地下水中，同时可以加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。

（2）渗透性反应屏修复技术

PRB（permeable reactive wall technology，可渗透反应墙技术）是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术，它正在逐步取代运行成本高昂的抽出-处理(P/T)技术，成为地下水修复技术发展的新方向。目前在欧美已进行了大量的工程及试验研究，已开始商业化应用，并逐步取代运行成本高昂的抽出处理技术，成为目前地下水修复技术最重要的发展方向之一。

从广义上来讲，PRB是一种在原位对污染的羽状体进行拦截、阻断和补救的污染处理技术。它将特定反应介质安装在地面以下，通过生物或非生物作用将其中的污染物转化为环境可接受的形式，但不破坏地下水流动性和改变地下水的水文地质。可渗透反应墙如图1所示。

图1 可渗透反应墙示意图

PRB主要由透水的反应介质组成。通常置于地下水污染羽状体的下游。与地下水流相垂直。污染物去除机理包括生物和非生物两种．污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时，产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应，使水中污染物能够得以去除，在PRB下游流出处理后的净化水。它要求捕捉污染羽状体的污染物的“走向”，即把可渗透反应墙安装在含有此污染物羽状体地下水走向的下游地带含水层，从而使污染物顺利进入可渗透反应墙装置与反应材料进行有效接触，使其污染物能转化为环境可接受的另一种形式，实现使污染物浓度达到环境标准的目标。此法可去除地下水溶解的有机物、金属、放射性物质及其他的污染物质。

（2）注气-土壤气相抽提(AS-SVE)技术

注气-土壤气相抽提技术室空气扰动技术及土壤气相抽提技术的结合，空气扰动技术（或称空气注入技术，air sparging，AS），其作用介质是饱和区土壤，通过将空气或氧气注入到受污染的含水层中，被注入的空气在土体缝隙中发生水平或垂直移动，使污染物与土壤发生剥离反应，从而通过挥发作用清除掉土壤中的挥发性和半挥发性有机物。注入的空气会将污染物扩散到非饱和区，因此常结合土壤气相抽提技术（soil vapor extraction，SVE）去除包气带中的气相污染物。土壤气相抽提技术是通过特制的抽提井，利用抽真空产生的动力迫使土壤气体发生流动，从而将土壤中的挥发性和半挥发性有机物驱出，达到清除土壤气体中的挥发性有机物的目的。对于以挥发性有机物为主要污染物的场地，SVE是应用最为广泛的工程修复技术，可进行原位或异位处理。

目前, 发达国家已经将其与相关的修复技术结合起来, 形成了互补的增强技术。国内研究起步较晚, 实验室土柱通风实验的研究目前已做了不少工作, 但对场址调查、现场试验性测试、中试研究工作做的不够。

（3）各复合修复法的优缺点

四、地下水修复工程典型案例

4.1国外地下水修复工程实例

（1） Regenesis公司工程实例

加利福尼亚洲的一个名为Regenesis的基础公司研制出一系列从地下水中快速降解和分离污染物的产品，其降解速度远大于固有衰减。其中最有名的产品是氧释放化合物（ORC）和氢释放化合物（HRC），它们能有效地促进燃料、溶剂和许多其它类型地下水污染物的固有衰减。在世界范围内已有9000多个项目正在使用这两种产品。

Regenesis公司产品的优势在于，通过使用工业标准钻机和设备可进行场地修复。可通过使用不同的技术进行场地修复，如直接推进注入和钻孔回填。其它方法包括坑道和过滤保护套应用，最普遍的使用方法是直接注入。这种应用过程包括用中空钻杆把液态ORC和HRC化合物直接泵入处理区。该方法简单、快捷、有应用价值并可在多个位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物应用于更难达到的位置，包括一些裂隙基岩或邻近大型建筑物的地下污染区。在这些位置常需要特殊的设备，如定向钻进钻机和在有效位置使用双层封隔器。实际上，在水平/定向钻进应用中也可把ORC化合物用作钻探泥浆。

在美国华盛顿第四平原服务站，由于其地下石油储蓄罐泄漏而产生了大量BTEX化学物质，包括易挥发的单芳香碳氢化合物、甲苯、苯乙烷和二甲苯，通常在汽油和其它石油产品中可发现这些化学物质。地下含水层主要由沙子和砾石组成，这表明在这些污染物中进行的自然生物降解速度会很慢，通过提供额外的氧可加速自然生物降解过程。最高管理者决定使用ORC化合物来增强生物降解速度，因为ORC化合物在6个月内预期的降解了含水层中超过50％的污染物。在此修复过程中通过15个土壤钻孔用ORC化合物对污染羽进行降解。每个钻孔被回填60磅的ORC浆液，150天后整个BTEX污染羽被降解58％。使用ORC化合物的成本为4万美元，而使用常规的泵抽－处理系统需要约25万美元。

在美国加利福尼亚洲Hollister的一个军工厂，其地下含水层受到多种化合物的污染。其中主要污染物为高氯酸盐－火箭推进剂的主要成分，从健康角度来看它能损坏甲状腺功能；六价铬(铬－6)，它是一种人们公认的致癌物；冷却剂1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷，它是一种能损耗大气臭氧层的环境污染物。其含水层主要由粉砂组成，地下水以每天约0.07英尺的速度向西北方向流动。在探索研究中通过25个注入点把600磅的HRC化合物注入污染区。取样网覆盖面积约为1200平方英尺。对其监测79天后发现高氯化物浓度被减弱88％，而六价铬几乎被完全降解。

一个由俄勒冈州环境质检部门管理的清洁区，其地下水中PCE浓度达到10万微克/每升，这表明在该地区存在DNAPLs残留物，在该位置通过5个定向注入点把700磅的HRC－X注入地面，通过水井JEMW－4来监测HRC－X化合物的影响效果，结果清楚地表明HRC－X化合物促进了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC－X化合物处理DNPALs残留物的总费用为2万美元，通过使用直接注入技术把HRC－X化合物注入含水层。无需昂贵的现场设备、相关工作和维修与保养费用。目前,在英国和一些欧洲国家已有很多项目正在使用Regenesis公司的产品，它能有效地促进或加速自然衰减过程。当使用正确时能有效地加速降解速度。

（2）Orica公司澳大利亚 Botany地下水处理项目

Orica公司采用抽出处理修复技术建立地下水污水处理厂对地下水进行处理，利用空气吹脱法去除氯代烃类，并用热氧化技术处理尾气；吹脱后的污水采用常规污水处理法进行处理，部分出水采用反渗透技术对出水进行回用。该项目建设期两年，总花费1.67亿美元，每天处理水量为6000m3。该项目于2007年正式运营，其基本流程见下图：

该处理工艺的核心——地下水污水处理厂平面布置图如下图所示：

其工艺流程图如下：

4.2国内地下水修复工程实例

（1）常化厂地块污染场地土壤及地下水修复工程项目

项目建设地点位于常州市天宁区南部中吴大道以南，和平中路以东，大通河以北，龙游河以西，投资总额1亿元人民币，项目总占地面积100公顷，其中需要修复的两个区域是原常化厂厂区和原实验工厂厂区，共需修复土壤面积24600平方米，污染土壤总量13.7万吨，需修复地下水面积71300平方米，共需抽取污染地下水总量为62万立方米。

该项目2009年至2010年上半年开始实地调研，对土地进行分区布点，提取土壤和地下水样本，摸清土地污染程度和范围。在完成科学实验后，制定出相应的治理方案。2010年9月正式启动常化厂污染场地土壤及地下水修复工程，工程实施过程中首先掘地2-6米，把污染区约33万吨的土壤全部移走后，重新以优质的新土填充。其次，抽出60万立方地下水，进行深度处理后，再回灌地下，确保不影响地质结构，2012年底修复工程结束。

（2）广华新城地下水污染治理工程项目

2012年8月6日，五建承建的国家首例地下水污染治理工程——中央国家机关公务员住宅建设服务中心广华新城地下水污染治理工程项目开工。此次地下水污染治理项目是我国尝试性大面积地下水污染治理的先河，工程施工工期为730天，目前尚未完工。

五、地下水与地表水的联合运用

5.1水资源的联合运用

为促进一个流域、地区或灌区的水资源供需平衡，对地表水和地下水进行合理的统一开发利用和管理。在农田灌溉中，联合运用的主要形式是井渠结合。有些地区兴建了大规模的引水、调水工程，与原有的井灌区联成一个系统；而在一些大型自流灌区，由于地表水资源不足，又在灌区进行机井建设。美国加利福尼亚州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中国的黄淮海平原，都是大面积地表水和地下水联合运用的地区。

水资源联合运用的优点

①调蓄地表径流。利用含水层的蓄水功能，蓄存丰水时期的多余地表水量，供枯水时期使用。

②改善地下水质。调蓄地表径流水量，对含盐量较高的地下水可以起到稀释作用。巴基斯坦和以色列的一些灌区，曾采用这样的方法减少地下水的含盐量。中国黄淮海平原的黑龙港地区，对浅层矿化地下水也进行过"抽咸换淡"。在荷兰，还把夏天温度较高的水回灌地下，到冬天抽出灌溉对水温要求较高的温室花卉和蔬菜。

③调控地下水位。大型水库和灌区的兴建，增加了对地下水的补给,引起地下水位升高,导致灌溉土地渍涝和次生盐碱化。在这些地区，开采利用地下水可降低地下水位，配合地面排水，进行旱、涝、盐碱综合治理；但地下水超量开采会引起地下水位下降，使水井建设费用和抽水费用增加。长期超采会形成大面积地下水位降落漏斗，招致地面沉陷和滨海地区海水入侵等危害。在这种情况下可引进地表水，以减少地下水开采量，并对地下水进行回灌，以调控地下水位。

5.2水污染物总量联合控制

流域水污染物总量控制作为水资源保护管理的重要途径，正逐渐受到广泛重视。地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分，两者之间相互转化，密切联系，即要实现地表水与地下水污染防治的密切结合，做到统筹规划，统一评价，整体保护。开展地表水与地下水污染物总量联合控制应用研究，对从整体上保护流域水资源和水环境具有重要意义。

广东省环境科学研究院以郑州市为研究对象，从地表水与地下水联合水功能区划分、环境容量核算、污染物总量联合控制、水污染防治对策与措施4个方面入手，把地表水系统与地下水系统联合起来开展水污染物总量控制研究。研究认为：地表水与地下水作为水资源系统的重要组成部分，两者之间相互转化，密切联系，需要统一管理和保护，为保障郑州市水污染物总量控制目标的实现，须采取工程与非工程措施进行有效控制。

参考文献

[1] 全国地下水污染防治规划（2011-2020年）

[2] 中国地质调查局.中国地下水资源与环境调查报告.2005

[3] 范宏喜.我国地下水资源与环境现状综述.水文地质工程地质.2009,(2):I~III

[4] 杨梅，费宇红.地下水污染修复技术的研究综述.勘察科技技术.2008,(4):12~16

篇6

【关键词】井渠结合灌溉；节水农业

新疆深居亚欧大陆腹地，远离海洋，深居内陆，深居地球上据海洋最远的一块土地。四周有高山阻隔，海洋湿气不易进入，形成明显的温带大陆性气候。气温变化大，日照时间长（年日照时间达2500-3500h），降水少，空气干燥。降水稀少且时空分布不均，植被稀疏，生物生长量低下。境内有40%的土地是不毛之地，42%有荒漠植被覆盖的土地上，但覆盖率也很低，北疆地区为5%-10%南疆地区仅为5%左右。新疆由于特殊的地理条件，干旱少雨，而木垒县更是受自然条件的限制，属于典型的贫水县。水利一直是本地经济，社会发展的生命线。特别是长期手干旱的困扰，加快发展井渠结合灌溉，将为开源节流，保证农业灌溉开辟一条新的途径。

一、 发展井渠结合灌溉的必要性

木垒县地下水提取量逐年减少，县委也做出明确指示，近几年不准开采一眼新井，对水资源实行全县流域统一管理，统一调度后，龙王庙水库水按定额进行分配后，照壁山灌区仅占7・4%，而全乡每年的需水量一般在600万m?。照壁山灌区主产小麦、玉米，每年少则需浇灌5次水，而处于城关区主要作物是蔬菜，每年需浇灌7轮水，用水量特别紧张。虽然陆续开始为节水做出不懈努力，建设了北闸万亩喷灌，咬牙沟微灌，但是也随着灌区面积不断扩大，新增了7600亩的奇木公路林带和6000亩的咬牙沟微灌，按供水量无法满足灌区农业灌溉要求，更谈不上农作物的适时灌溉。

由于照壁山灌区水资源来源于龙王庙水库水，一座中型水库，库容不过1000万m?，山里来水大，水库容不下，为了水库的安全，不分时间还得尽快泄水，不能合理供给，涝的时候涝，旱的时候极其干旱，造成水资源的很大浪费。因此合理利用地下水，发展井渠结合灌溉能解决水量问题是很必要的。

二、 发展井渠结合灌溉的优势

（1）井渠结合灌溉具有开源与节流的双重作用

通过井水除可以利用灌区降水和侧向径流对地下水的天然补给外，更重要的是将渠道渗漏和田间灌溉入渗补给的地下水，作为灌区新的水源，减少自流河或干渠的引水量，达到洁身地表水资源的目的。

（2）以地下含水层作为地下水库，对入渗的地表水进行调蓄，供河流来水的季节或作物需水高峰时期灌溉之用。在灌区规模较大的情况下，各干渠的水量输送和调配在时间上有很大差异，且局部地区种植作物不同需水在是数量和时间上的要求也不相同，利用水井提取地下水可灵活地适应作物的灌溉要求，克服灌溉统一取水在时间上不够及时的缺点，达到高产稳定的目的。如城关村种植的事蔬菜，与小麦等作物需水周期不一，故配合井水灌溉避免了蔬菜需水时而灌溉不能及时配水的缺点。

（1） 实行井渠结合灌溉可以显著提高灌溉水有效利用率

在不考虑生态用水要求，单纯从重复利用灌溉损失水量的角度分析时，可以看到井渠结合对提高水的利用率是有非常显著的作用。

例如：某灌区有总干渠、干渠、分干渠、支渠、斗渠、农渠和毛渠7级渠道，有效利用率分别是0.93，0.786，0.827，0.824，0.824，0.850，0.861，若田间水有效利用系数取0.85，则现状条件下灌溉水的有效利用系数为0.255.若各级渠道均采用防渗措施，有效系数分别达到0.95，田间水有效利用系数仍取0.85，则灌溉水有效利用系数为0.593，系数防渗可提高水的利用系数0.338=0.593-0.255；若灌溉水损失量的80%渗入地下水补给地下水，则补给地下水的水量达到此地区总引水量的59.6%，扣除10%的淋盐需水量，则可开采的地下水仍有灌区总引水量的49.6%，由于这部分占总引水量49.6%的水得到重复使用，因而在实际井渠结合灌溉的地区，灌溉水的有效利用系数将大大提高。以上述情况计算，灌溉水有效利用系数可达到0.75（渠灌灌溉水有效利用系数0.255加上地下水和利用量的比率0.496），较屈膝全部防渗达到的灌溉水利用系数0.593还要高出0.157，以上分析说明井渠结合对提高水的利用率是具有重要作用。

4、井渠灌溉的优缺点

渠灌优点：水量大，浇地快，有利于农业生产抢季节；水质肥，促壮苗，灌溉成本低，夏季用水水温高，有利于作物生长。

灌溉缺点：灌溉时一片而过，不易作物区别对待。

井渠优点：机动灵活，及时方便，能满足不同地块，不同作物及其不同生长期。

井灌缺点：井水出水小，不易于离井太远的地块灌溉，造成水量损失大。

井渠结合灌溉优点：课弥补不同作物的用水需求，在河水充足的情况下，不用开井灌溉；在河水不足情况下，可河水并井水一起灌溉或者直接用井水灌溉，以弥补河水的不足。

井渠结合灌溉缺点：工程建设投资大。

三、 对发展井渠结合灌溉的几点建议

1、 科学规划，合理布置

发展井渠结合灌溉，要站在灌区水资源可持续利用的战略高度，把井渠建设放在灌区续建配套改造的同等重要位置进行科学规划，合理配置，配套实施。要对地下水储量，水质，用水覆盖面，水量与水位控制关系，井渠双灌的交互利用程度，投入产出等进行科学分析，严密论证，为井渠双灌能够长期、稳定地发挥良好效益提供可靠依据。

2、 政府部门要发挥主导作用，提供政策支持与保证

制定优惠政策，鼓励支持社会各方面力量搞井灌建设，协调社会关系。如：电力，水利，农业部门关系，个人与集体关系等。

3、 建立价格竞争机制，逐步完善水市场

制定出一套规范，实用的地下水资源供、用水标准，不同灌溉方式的用水定额，包括：畦灌、喷灌、滴灌的用水定额和不同作物的灌溉定额。

4、 不能“重渠轻井”或“废渠靠井”

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1地下水资源的概念和地下水含水层的特点

1.1地下水资源的概念

地下水资源包括地下水的储存量和补给量两部分。不参与现代水循环、不可再生和恢复的储存量称为储存资源；参与现代水循环、可再生和恢复的补给量称为补给资源。

储存资源是地质历史时期累积形成的地下水资源量，是含水系统中不可再生和恢复、因而不能持续利用的水量。取用含水系统的储存资源，将导致这部分资源的永久耗失。有些地区具有大厚度的含水层，地下水位变动带以下的地下水静储量非常巨大。因此，20世纪60年代有人提出黄淮海平原地下存在着一个地下海,90年代初在塔里木盆地和河西走廊也有人提出发现了地下海，认为可以利用的地下水资源非常丰富。然而，地下水储存量虽然是一种宝贵的地下水资源，但它和矿产资源一样，一旦消耗，难以恢复，因而是不可持续利用的。只有在利用过程中可以不断恢复和补偿的地下水补给量才是可持续利用的地下水资源。

补给资源是指一个含水系统在单位时间里、可以持续获得补充的水质、水温合乎一定标准的水量。原则上在一个含水系统中提取的地下水量不超过其补给资源时，水源便有持续供应的保证。地下水的补给量包括天然补给（山前侧向补给和垂向补给）和转化补给（地表水体补给、地表水灌溉渠系和田间灌溉水补给，含水层之间的越流补给,以及地下水灌溉回归补给等，但地下水灌溉回归转化补给只作为地下水的补给量，一般不能算作地下水资源）。由于地下水补给的一部分将消耗于不可避免的潜水蒸发、天然生态耗水、地下水的排泄，而不能全部被开发利用，地下水的可开采利用量仅是补给量的一部分。这部分可以开采利用又不致引起难以承受的环境损害（如城区和滨海地区的地面沉降，干旱地区的土地沙化等）的水量称为可持续开采量或可采资源。有些地区将地下水的全部补给量作为地下水的可采量而进行开发利用，将造成地下水的超采。

不同的地下水含水层可开采利用的地下水资源不同，必须根据含水层的特点合理开发地下水资源。

1.2地下水含水层水资源的特点

平原地区松散岩层中的主要含水层为浅层水和深层承压水。浅层地下水指地表以下的潜水和潜水-微承压水，可以直接接受大气降水和地表水的补给。深层承压水指埋藏在深部弱透水层间含水层中的承压水。

20世纪70年代初期，人们根据传统的地下水资源的概念和地下水含水层的部分特点，认为深层承压水具有以下优点：1）地下水承压水位高，开采初期有的地区水位高出地面，水井可以自流；2）含水砂层厚、导水性强、水井出水量大；3）水质好、不易受到污染；4）承压水位不易受到气候条件的影响等。而对浅层水则认为：1）缺乏良好含水砂层或砂层厚度小、水井出水量小；2）含水层导水性差，侧向补给相对较小；3）浅层水水质差、易受地表水体污染等。在这种认识下，20世纪60~70年代许多农村和城市大量开采深层承压地下水，特别是某些地方的政策导向也是鼓励开采深层水，打深井国家给予补助，而打浅井则不予补助。由于深层水的大量开采，造成承压水位大幅度下降，形成大面积的承压水位降落漏斗。近30多年来的实践表明，上述对地下水含水层的认识是不够全面的。实践使人们对浅层潜水和深层承压水含水层和资源的特点有了更为全面的认识。

1.2.1浅层地下水（包括潜水和浅层潜水-承压水）开采量的组成浅层地下水的补给和消耗：（1）地区内部的垂向补给和消耗：降雨补给、河流和渠道渗漏补给、田间灌溉水补给、越层补给；潜水蒸发、越层消耗。（2）来自地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。（3）开发利用过程中由于水位下降，含水层疏干而动用的地下水储存量（这部分不能作为可持续利用的地下水资源量）。在含水层的给水度为μ，单位面积上（m2）由于水位下降S(m)而释放的水量W(m3)为W=μS

浅层地下水的优点是：1）可以直接接受大气降水和地表水体和地下径流的垂直和侧向补给，开采利用后可以不断得到恢复和补偿，因而是可以持续利用的。2）含水层埋藏浅，可用浅井开采，工程造价低。3）浅层地下水的给水度远大于深层承压水含水层，相同开采水量条件下水位下降小，运行费用低于深层承压水。

在补给量和水质有保证的条件下，浅层地下水可作为农业用水的主要水源和城市工业和生活用水的后备或辅助水源。

1.2.2深层地下水开采量的组成深层承压水的补给和消耗：1）来自山前的天然地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。在开采区远离补给边界的情况下，侧向补给量是十分有限的。2）地区内部的垂向补给和消耗：承压含水层上下均有弱透水层或隔水层阻隔，不能直接承受降雨、河渠渗漏和灌溉水补给，在开采过程中只有来自或进入相邻含水层的越层补给。3）开发利用中由于承压水头的下降，含水层和弱透水层的弹性（或弹塑性）压密而释放的水量（对粘性土主要是塑性压密，即使回灌也难以恢复）。这部分水量是不可补偿的，主要是动用的含水层中原有的地下水储存量，不能作为可持续利用的地下水资源量。在承压含水层的弹性给水度为μe,单位面积上（m2）由于承压水位下降Sc(m),承压含水层和弱透水层释放的水量Wc(m3)为

Wc=μeSc(1)

承压含水层的弹性给水度为

μe=γmβs+nγmβ=γm(βs+nβ)

μe=μ1m

μ1=γ(βs+nβ)

式中γ为水的容重，βs为含水层的压缩系数，n为含水层的空隙度，βw为水的压缩系数，μ1为单位厚度的含水层，单位承压水头下降所释放出来的弹性释水量（1/m）。在深层承压水开发利用中，由于单位水头的下降，自含水层上下的弱透水层释放的水量计算方法与含水层相同，只是其厚度m、压缩系数ßs和空隙度n不同。

如上所述，开采深层地下水得到的水量主要来自由于水位下降而引起的含水层和弱透水土层压密、水体膨胀引起的弹性释放、侧向补给和越层补给，来自土层压密和弹性释放的水量均是动用储存量。在承压含水层以上有咸水覆盖的地区开采的越层补给的淡水量也是动用储存量，只有在无咸水覆盖的地区部分越层补给的水量来自潜水或浅层地下。这部分水量虽然是可以持续利用的，但它来自浅层水的越层消耗量，并已计算在潜水（或浅层水）资源量中，属于浅层水和深层水资源的重复量。在远离山前的地区侧向补给十分微弱，由于地下水的开采水位下降而引起的侧向补给实际上也是动用邻区的地下水储存量。根据以上情况自深层承压水开采的水量，除山前地区有一定的侧向补给和在无咸水覆盖区有少量越层补给的水量外，几乎全部是动用储存量，而开采储存量是不可持续的。

1.3地下水可采量（地下水可采资源）

如前所述，地下水的储存量是不可持续利用的的资源，只有在开发利用过程中不断可以恢复、补偿的地下水量才是可以持续利用的地下水资源。地下水资源评价的任务主要是估算可持续开采利用的符合水质要求,且不会引起不可承受的生态环境损害的地下水量，即可采资源量。由于地下水补给的一部分将消耗于耕地农作物的腾发和不可避免的潜水蒸发、天然生态耗水、地下水的排泄，而不能全部被开发利用，地下水的可开采量仅是补给量的一部分。一个地区的地下水可采量需要通过地下水的采补平衡分析和地下水的模拟才能确定，但为简便计，生产实践中一般常将地下水补给量乘以一个小于一的经验可开采系数求得地下水可开采量。半湿润地区一方面有河渠渗漏和田间灌溉水的补给，另一方面又有降水入渗，地下水的可开采系数较高（有时可达0.7~0.9）。干旱地区降水量稀少，地下水的补给大部来自地表水的转化，且有相当一部分消耗于农田和非耕地天然植被的腾发，地下水的可开采系数远小于半湿润地区。由于地下水的可开采系数是一个经验系数，一些干旱地区借用半湿润的华北地区的经验数值，估算的地下水可开采量将显著偏高。深层地下水在开采时获得的补给量中除有限的侧向补给和越层补给（且与潜水补给有重复计算）外，几乎全部来自地下水的储存量，而储存量是不能作为地下水可采量而持续开采利用的。

在地下水补给量的计算中需要有一系列的补给参数，在利用补给量计算可采量时又需要有一个经验的可采系数，计算的过程复杂，系数的选择又有很大的任意性。由于降水量和地表引水量是地区地下水的主要补给来源，生态需水也主要决定于降水蒸发等气象条件，地区内地下水的可开采量除决定于土地利用系数和水文地质条件外，主要决定于降水量和地表引水量。因此，可以近似地根据降水量不同的典型地区地下水可开采量与地表水引水量的经验比值，近似地估算地下水的可采量。

2南水北调受水区地下水开采现状

近期南水北调受水区主要为海河平原和淮河平原的部分地区。根据国土资源部水文地质环境地质研究所《海河流域地下水资源现状评价及典型区环境地质效应分析》资料，海河流域平原地下水可采量和现状条件下实际年开采量如表1所示。.年平均总超采量为44.6亿m3/a,其中浅层地下水超采量为23.6亿m3/a,深层地下水超采量为21.0亿m3/a.自1958年以来海河流域平原区累计超采量为895.8亿m3,其中浅层地下水超采471.2亿m3，深层地下水超采424.6亿m3，见表1。根据表1,现状年海滦河流域平原内有部分地区浅层地下水超采，总超采量为23.63亿m3。部分地区浅层地下水尚有盈余，总计盈余29.19亿m3。根据表1，深层地下水年可采量为13.07亿m3,是由侧向补给和越流补给两项组成的。海河东部平原约有50%的面积存在上覆浅层咸水，由于在这种地区不能接受降雨入渗补给的淡水，所开采的越层补给的水量动用的仍然是地下水的储存量，这种水量是不可持续的，因此不能作为可可持续开采资源。在越层补给的水量来自无咸水覆盖的地区，深层地下水的补给来自浅层水的越层排泄，这部分水量应自浅层水的可采量中扣除，才能作为可采资源，因此海河流域浅层水和深层水的可采量总和应为表1中的浅层水的可采量与深层水侧向补给量之和。对于河北平原深层水的补给量问题曾有多个文献进行探讨，例如，郭永海等认为沧州地区深层水的侧向补给仅有总开采量的3~4%左右[8];根据陈宁生等对黑龙港地区地下水开采状况的分析资料[2]，深层地下水的开采量中有10.57%来自山区的侧向补给，各种文献给出的数字差别很大。若采用最大的10.57%来估算深层水的侧向补给量，在开采量为33.8亿m3的情况下最多不超过3.6亿m3。浅层和深层的总超采量可能在53.8亿m3以上，大于表1中给出的44.64亿m3。

地下水的超采对农业灌溉和生态环境造成了严重影响。主要表现在：1)地下水持续下降、形成大面积地下水漏斗，部分地区含水层被疏干；2)海水入侵与水质恶化；3)超采区发生地面沉降、裂缝和塌陷；4)提水费用增加、含水层枯竭、机井报废；5)天然植被衰退，生态环境恶化；6)由于超采区地下水位低于临近地区，不仅灌区地表水带来的盐分无法外排，邻区地下水中的盐分也向超采区聚集，造成地下水矿化度增加、土壤盐渍化加剧等一系列生产和环境问题。

3南水北调受水区城市用水应严格控制地下水超采

北方平原地区地下水的补给主要来自大气降水和地表水灌溉入渗，地区内的垂直补给占整个补给量的85%~90%以上[2]，见表2。城市地区地表多为不透水的道路房屋所覆盖，少量绿地降雨入渗和输水管道渗漏补给的水量很少，除靠近山前的城市有一定的侧向补给可以利用外，城市本身地下水可采资源有限。由于地下水的补给量基本上是均匀分布于整个地区，地下水资源也应采取就地补给就地开采的方式用于农业，不宜在城市集中开采地下水，用来解决工业和生活用水问题。

目前在一些水资源规划中，将由于地表水灌溉和降水补给的地下水量的大部分分配给城市工业和生活用水，实际上是挤占农业用水。含水层中的地下水与地表水不同，是不能任意从一个地区向另外一个地区转移的，分散补给的地下水集中用于城市开采，势必造成超采，形成地下水位下降漏斗。根据国家发展计划委员会、水利部《南水北调工程总体规划》资料，南水北调中线沿线地下水位剖面图，见图1、图2，可以看到每个城市地面以下均有一个漏斗中心。降水和地表水对地下水的补给强度一般充其量不超过200mm/a,但集中开采的城市水源地开采强度常在4000mm/a以上，不仅远超过城市本身的补给量，而且也动用了农业地区的补给量和储存量。产生这种情况的原因，关键是对城区和深层地下水开采区地下水可采资源的认识问题，许多城市的地下水资源评价都是与市区附近地区地下水资源评价一起进行，而不是单独估算城市本身的地下水补给量和可采量。同时市区的可采量往往是根据地下水位满足在一定的开采方案（总开采量和开采布局）条件下，在一定的期间内不超过一定地下水位或承压水位埋深的要求确定的。如果不超过要求的深度，则把这个开采量作为地下水的可采资源。过去30年来城市地下水位在持续下降的事实,已经表明地下水严重超采，在南水北调地下水开采规划中，应采取坚决的措施减少和控制地下水的开采量。在水资源短缺的情况下短期超采是可以允许的，但在今后30年内仍然把目前的开采量作为可供水量，后果将不堪设想。在地区水资源规划中应吸取过去30年的教训，城镇工业生活用水应主要改用地表水供水，而将挤占的地下水还给农业。

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我市是国家商品粮主要基地之一，农业人口多，人均土地少，水资源贫乏。多年平均降水量为850.5毫米，水资源总量为7.28亿立方米，其中地表水资源量为3.63亿立方米，地下水资源量为3.65亿立方米，人均水资源占有量484立方米，不足全国人均占有量的1/6，省人均占有量的1/4，被列入全国300个缺水城市之一。

尤其是近年来受到多种因素的影响，地表水资源逐渐减少。我市虽然中有洋河东西穿过，北有泷河，南有松、洪、赵等主要河道。还有南北流向的新河、宁、宋及洋松、大观等二十多条大的输水河道，并有几十处涵闸。但是由于拦蓄工程不配套，干旱少雨气候蒸发强烈，水资源大量流失。使之大部分沟河蓄水量不多，大旱时甚至干涸，加之能用提水设施缺少、而不全，设备不配套，造成仅有的水资源利用率不高。

水位下降迅速。目前我市机井管理不完善，淤积严重，布局混乱，全区虽有两万多眼机井，但有的百亩仍无一眼，有的百亩竟达三眼之多。特别是靠近市区的地方机井越打越深，越打越密，平均每平方公里达六、七十眼。地下水日开采量达8万多立方米，年开采量约三千万立方米，而浅层地下水资源的年补给量仅为七百多万立方米，常期严重超采，引起地下水位逐年下降，据有关资料获悉，深层水位70年代高出地面两米多（曾在政府院内、宋营、洋北等地打深井40余眼，当时成井后不用动力抽水，有的能自流，有的水头能喷出地面一人多高）。现在抽水降深至地面下三十多米，并且形成了以市区为中心，面积达三十多平方公里的地下水降落漏斗，其中心静水位埋深二十五米左右，动水位埋深六十多米。将造成地面下沉，为人类带来不可估量的灾害。

水质污染严重。据有关部门监测表明，一些地区不论是地表水或地下水，水质甚优，耗氧有机物“三氧”铁、锰、氧等均超过标准值。据今年二月中旬省水环境监测中心对洋河铁路桥处的测试，其值为劣ⅱ类水质，属于严重污染。特别是市区人口和工厂迅猛增加，化肥农药大量使用及工业、生活废水的无控制排放，严重影响着我市绿色农业的发展和城乡人畜饮水。

二、如何开发利用现有水资源

我市的水资源大致可分为地表水和地下水。地表水主要来源于大气降水和外来客水及经使用后的废水；地下水可分为“浅、中、深”三种类型。

浅层地下水，是孔隙裂隙、砂姜盘砂层中的水，水质较好，水量较集中，埋深度距地表面一般10米左右，容易得到大气降水及地表水的补给，分布较为普遍，水量较为丰富。但水位变化幅度较大，易污染。

中层地下水，也是直接受大气降水的补给，并且与地表水有着紧密联系，埋深度一般跟地表面30米左右，水质优良，水位较稳定。

深层地下水，水量较为丰富，水位稳定，一般埋深度距地表面300米左右，水质优良。它是封闭的承压水，开采一点就少一点，不易补给。

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关键词：水文地质勘探；方法

淡水属于可再生资源，主要靠自然降水得到补充。虽然地表水传导水的能力强，但存储量有限；而地下水含水层传导水的能力相对较弱，但存储量丰富，合理的开采可以有效缓解当前水资源紧张的现状。本文对地下水开采过程中几种水文地质勘察技术进行了阐述，希望为水文地质勘察工作提供一些帮助。

一、遥感技术在勘探水资源中的应用

遥感技术就是通过远处的探测来感知事物特点的技术，这项技术的优点就是探测的范围和信息量都较大，而且技术较为先进，同时能够进行动态的监测；遥感勘测的方法主要实施的手段就是在所需要勘测的区域进行航空勘探，这种方法是结合展片和航片，并于野外的水文地质进行相互补充验证的方法，具体可以细分为四种：热红外监测法、水文地质遥感信息法、环境遥感信息分析法以及遥感模型法。

1、热红外的监测方法

这种方法主要就是利用红外线的波段来对所探测区域进行遥感取像，通过地表的温度来判断地下是否有水源的存在，这种方法比较适合于在干旱的地区。它的工作原理就是：由于地下水在热传导、过毛细、以及地表蒸发等多重作用下使得地表干旱的地区温度和湿度发生变化的，从而使得该区域冷热异常，因而正好可以在红外遥感下得到不同的显示，当然也就比较容易发现水源。

2、水文地质勘探遥感信息分析的方法

这种方法主要就是利用水文地质的相关理论对通过遥感所获取的地质、水文信息进行细致的分析，从而大致确定容易蓄水的地方区域，从而判断该区域地下的水文状况。

3、环境的遥感信息分析方法

这种方法就是利用遥感方式得到的图像，从图像中发掘与地下水存在有关的植被、水系以及湖泊等环境因子，从相互之间的关联程度来探讨地下水系的贮存状况。这种方法的工作原理就是：在相对而言干旱的地方，植被等容易受到地貌、地下水以及气候等的影响，而这些影响因素中浅层的地下水对于植被的影响甚大，因而可以间接的利用这些信息来判断该区域的矿化度、水化深浅等信息。

4、遥感模型法。

国内对地下水资源的遥感研究开始于20世80年代初，但发展迅速。遥感模型法是指通过分析遥感图像得知与地下水密切关系的水文因素状况，并建立监测地下水位的定量评价模型，对地下水资源进行估测的方法叫遥感模型法，它是遥感与数学、模型学相结合的一种新的研究方法。地下水遥感监测的依据是地下水与地表水、植被、土壤水分和温度等遥感信息的相关性。此种方法主要用于评价地下水位分布状况。

目前，地下水资源的监测主要是靠水文地质特征、地下水所处的环境因素和岩层构造条件的目视解译和常规的计算机数据统计方法来分析遥感数据。遥感最终目标是解决实际应用问题，随着遥感技术的发展，地下水遥感监测在农业和实际生产应用已越来越受到人们的重视。

二、地面核磁共振的方法

地面核磁共振法就是利用不同物质原子核特性差异产生的核磁共振效应，通过观测、研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，来判断探测区地下水的分布情况。它是目前世界上唯一可直接找水的地球物理方法，可量化含水层信息，勘探的深度小（目前最大勘探深度小于150m），适合北方地表较干燥地区使用。其工作原理就是水中的氢核质子在地磁场的作用下，处在一定的能级上，再以具有拉摩尔频率的交变磁场对地下水中的质子进行激发，这样原子核能级间就会产生跃迁即产生核磁共振。核磁共振信号的强弱或衰减的快慢直接与含水层中氢质子的数量、含水层孔隙大小相关，核磁共振信号的幅值越大，所探测区域内水含量就越丰富。从而，可以根据由小到大的核改变激发脉冲矩来推断由浅到深含水层的贮存状况，达到实现直接寻找地下水的目的。

地面核磁共振法属于直接找水法，在有效的勘探深度范围内，有水就有核磁共振信号显示，以此来探测各类型的地下水。将核磁共振找水方法主要用于探测其他物探方法难以寻找的地下水，应用于水文地质填图，快速圈定找水远景区、对地下水资源进行评价以及确定出水井位方面，可以发挥核磁共振找水方法所具备的直接找水、量化程度高、快速、经济等特点，有利于获得地下水资源三维分布的信息。

核磁共振找水方法除了可以探查各种类型的地下水外，还可以与电阻率法、激发极化法等其他地球物理方法配合，根据地下水电阻率等物性参数的变化来区分淡水和咸水。此外，核磁共振找水方法也可以用来圈定被含有氢核（烃类）污染物污染的水的范围和污染程度。

用核磁共振方法，通过剖面或面积性测量对工程地基和堤坝隐患进行无损检测，可以圈定地下水入侵范围、评价堤坝及其坝基有无地下水作用等。核磁共振找水主要应用在以下4个方面：黄土孔隙、裂隙水探测；寻找碎屑岩类浅层风化裂水和层间承压裂隙水；确定基岩裂隙带的富水性；判断灰岩区溶洞、裂隙含水或是泥质充填。

三、地球物理测井方法

地球物理测井是物探方法的一种，主要是配合地质钻探对钻孔内的水文地质状况进行精确探测。地球物理测井方法是以严密的物理数学原理为基础，主要用于分析地下水的分布，判断地下水质量，探测岩溶洞，分析地层构造等。地球物理测井主要工作内容及工作原理如下：

1、正确地划分含水层并确定层位及厚度，研究它们之间的相互关系。

2、对地下水进行地下水矿化度进行测量。地层水的矿化度越高，地层电阻率值越低

3、判断裂隙及其泥质含量。裂隙存在的判断标准：声波时差较大，电阻率较小，密度偏低。如果裂隙存在，那么裂隙中填充的泥质越多，自然伽马测井值就越大。

4、岩溶水勘察。裂隙层位可由声波曲线直接反映；当溶洞中含水时，自然伽马曲线幅值略低，以此来可判断其富水性；在岩溶、裂隙发育处，会出现井径扩大的现象，因此，岩溶裂隙发育程度也可用井径曲线来判断。

5、划分钻孔地层岩性。根据不同岩石的密度，电阻率，波阻抗，孔隙度等参数的差异，并综合电阻率测井、声波测井、密度测井、中子孔隙度测井等资料就可以划分钻孔的岩性剖面。

总之，随着近年来科技的不断发展，以及勘探技术的不断提升，在继承了老一辈水文勘探人员的技术和知识后，新一代的工作者更要与时俱进，不断的研究并熟悉新的理论和技术，从而将新老结合，挖掘开拓出更加优良的勘探方法，从而方便找水工作，使得找水的相关技术得到不断的提升和发展。

参考文献：

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关键词：人工挖孔桩; 施工技术; 质量安全

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

1 适用范围

人工挖孔桩适用于桩直径 0.8 m 以上，无地下水或地下水较少的黏土、粉质黏土，含少量砂、砂卵石、姜结石的黏土，特别适于黄土层，深度一般在 20 m 左右，可用于高层建筑、公共建筑，不宜使用于有流沙、地下水位较高、涌水量大的冲积地带及近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层。

2 人工挖孔桩技术的优点

（1）采用人工挖孔桩，不仅能够极大地降低工程造价，为施工企业减少施工成本，而且还能够使土地空间得到有效的利用，从而使建筑物的占地面积缩小，节省了大量城市空间，有利于城市的整体规划设计与发展。

（2）作为基坑支护结构的人工挖空桩，使用简单的机械和器具即可进行开挖，对设备和工作面的要求较少，并且可以同时开挖若干个孔，大大提高了工作效率。

（3）人工挖孔桩施工过程中不会产生噪声，也不会出现泥浆，这样会对周围环境产生保护作用，属于“绿色施工”。因此，对于建筑空间狭小的地区，人工挖孔桩是非常适用的。

3 人工挖孔桩施工中的质量通病

3.1 坍塌

在地下水位高的砂性土和淤泥质土中施工时（尤其有承压水的地区），易造成管涌、坍孔事故。挖孔卸荷量大时，常引起孔壁土的松散，降低了桩周土的强度，如果缺乏有效的护壁极易引起孔壁坍塌.

3.2 工艺不合要求

桩孔底清底不彻底；测量定位失误、成孔时没有控制垂直度、成孔后未及时浇灌混凝土，导致护壁受侧压力变形，桩位发生偏移。

3.3 桩混凝土质量不合格

桩孔大量积水，只采用一般串筒施工，而不采用水中浇混凝土导管施工，混凝土产生离析，桩孔内振捣不好。

3.4 其他安全事故

地下水丰富的地区，易引起周围地下水降低和地面沉降，使周围的房屋、管道和设备仪器受损；有机质含量高的土层排放有害气体，桩孔内缺氧，带来人身安全隐患。

4 实例分析

4.1 工程概况

某建筑工程，建筑层次为 7 层，建筑面积 3 250 m2，结构形式部分为钢筋混凝土框架结构，部分为砖混结构。本工程大量采用人工挖孔桩基础。

4.2 地质条件

地层岩性自上而下依次为：素填土耕土淤泥质土硬可塑粉质黏土软可塑状粉质黏土粉土含砾粉质黏土粉细砂中粗砂淤泥质土圆砾残积粉质黏土全风化灰岩全风化泥灰岩全风化砂岩强风化炭质灰岩强风化炭质页岩强风化灰岩强风化砂岩中风化泥灰岩中风化灰岩中风化石英砂岩中风化炭质灰岩。

4.3 施工程序

场地整平放线、桩位挖第一节桩孔土方第一节砼护壁在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线安装活动井盖、垂直运输架、活底吊土桶、排水、通风、照明设施等第二节

桩身挖土清理桩孔四壁、校核桩孔垂直度和直径第二节砼护壁重复第二节挖土、支模、浇筑砼护壁，循环作业直至设计深度检查持力层后进行扩底清理虚土、排除积水、检查尺寸和持力层吊放钢筋笼就位浇筑桩身砼。

4.4 人工挖孔施工

（1）开挖孔前要平整布置场地，清除地表松软土层和杂物，布置好控制线网，根据监理复核查过的位置采用十字交叉法确定桩孔位置。

（2）在每一桩位开挖土方，一般挖 1 m 左右，浇注混凝土井圈第一节护壁，使井圈高出地面 20 cm，且应加厚 10 cm，而后将桩位纵横中心线测放置井圈上，并测出井孔控制高程，以利于下部掘进的高程控制。

（3）修筑钢筋混凝土井圈应保证护壁的配筋和混凝土浇注强度，上下节护壁的塔接长度不小于 5 cm，每节护壁在当日施工完毕后 24 h 后拆除，发现护壁有蜂窝漏水现象时，应及时补强以防止造成事故。该工程护壁混凝土强度为 C20，厚度为 0.15 m。

（4）进行第二阶段开挖时，先从井口用垂球吊线找出中心点，并在井孔底部打一短木桩，将桩中心投影到木桩顶上，以此为据进行第二节护壁的土方开挖。在此过程中应该密切注意地质情况变化。

4.5 地下水、流沙处理措施

在护壁施工中，由于地下水以及流沙等因素的制约，桩孔的护壁有时候不能按照常规设计来施工，本工程采用以下方法来消除地下水以及流沙的制约。

（1）沉管法施工。预制砼沉管，放入砾砂底部，圆砾层上部，同时用水泵排水，使孔底出露，沉管下沉。

（2）模板护壁法。在地下水水位下降速度较慢地段，为了避免成孔时间过长，引起孔壁土体塌落，采用 0.3 m～0.6 m 的短模板，有较好效果。

（3）钢套筒护壁法。在厚砂层地段，地下水量较大，采用钢套筒做护壁，边抽水边下压钢套筒，穿过流砂层使桩孔成型较为理想。

4.6 砼灌注

砼集中搅拌，坍落度控制在 4 cm～8 cm，砼下料采用串桶下料，并保证砼自由落下高度不大于 2 m，边浇灌边插实，桩顶下 3 m 处开始用插入式振捣器振捣。砼同一桩内砼一次浇筑完成不留施工缝，若因特殊原因必须留设施工缝时，须在砼周围插下短钢筋，以加强新老砼之间的结合力。砼浇筑过程中，注意防止地下水进入，不能有超过50 mm的积水层，超过50 mm需要采用导管吸干，如渗水量过大，按水下砼操作规则施工，水下浇灌砼时，砼标号提高到 C35 级。

4.7 安全技术措施

（1）孔口围护措施：孔口四周必须浇筑砼护圈，并在护圈上设置围栏围护，围栏应高出地面 1.2 m，围栏应采用钢筋制作，焊接牢固，挖出的土方不得堆在孔口四周 1 m 范围内。（2）防护壁坍塌措施：每节桩孔挖完后立即支护壁模板，浇筑护壁砼，一般情况下 24 h 后方可拆除护壁砼，护壁可加配适量钢筋，上下护壁要有钢筋拉结，避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象，上下护壁间搭接长度不小于 50 mm。桩底如果设计要求扩底，扩底高度须超过 2 m，扩底部分应分段做护壁，防止扩底部分坍塌。

（3）孔中防毒措施：地下特殊土层中往往含有 CO2，SO2、H2S 或其他有毒气体，故每次下孔前，必须对桩孔内气体进行抽样检测。如每天开工前，在吊笼内放置小动物，吊放到桩孔底，放置时间不得少于 10 min，经检查小动物生态正常，方可下井作业，发现有毒气体含量超过允许值时，应将有害气体清除至标准。孔深超过 10 m 时，地面应配备向孔内送风装置，风量不应少于 25 L/S。孔内凿岩时应加大送风量。

4.8 成桩质量检验

在施工中我们要求做到每根成桩应该具有钢筋加工检验记录、混凝土拌和物质量记录、混凝土试块资料及桩身完整性检测资料。经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制，该工程人工挖孔桩满足设计要求，达到了质量检验标准的优良等级。