地下水的基本概念范文

导语：如何才能写好一篇地下水的基本概念，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] 地下水地下室抗浮结构措施

一、 前言

近几年来，由于地下水的作用造成一些工程事故，在施工过程中，出现整体上浮现象、上部结构梁、板、柱产生大量裂缝等工程问题，造成了财产的损失，因此针对中驰项目地下水位高的现状，及半地下车库本身特点，选取适当基础形式及措施保障其结构安全、适用。

二、 抗浮设计中的基本概念

在设计中对地下水的作用认识不足，抗浮的基本概念不够清晰，常有下列情况：

1） 重视地下室梁、板、柱、墙的结构构件设计，忽略整体抗浮验算分析，认为自重很大的地下室不可能会上浮。

2） 地下室底板裂缝、漏水。把实质上因为地下水的作用远大于设计荷载的问题，错判断为温度应力作用、砼施工质量等问题。

针对上述原因应对地下室进行整体抗浮和局部抗浮验算。

为防止地下室整体上浮有两种常用做法：一、利用建筑物自重平衡地下水的总浮力，其中自重包括结构及建筑装修、覆土但不包括活荷载。二、利用桩或锚杆来抵抗地下水的浮力。无论采用哪种方法都必须保证总的向下力大于水的总浮力。即∑Y=0.

由于中驰半地下车库（以下简称车库）上部为景观种植土部分（景观要求至少600mm种植土），车库内部还需400mm覆土满足排水沟埋置，基于以上优势所以车库选取第一种方式平衡地下水的总浮力。

三、 地下室抗浮水位的确定

地下室抗浮水位是一个十分复杂的问题，地质场地土层差异性，场地土内地下水复杂多变性，给地下室抗浮水位的确定带来了较大困难，然而抗浮水位又是地下室抗浮设计中一个重要的参数。

如何做到既安全又合理的确定其抗浮水位？勘察、设计人员应遵照《岩土工程勘察规范》（GB50021）及《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72）的相关规定进行勘察和分析。其中，根据《高层建筑岩土工程勘察规程》第8.6.2条，场地地下水抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：

1）当有长期水位观测资料时，场地抗浮水位可用实测最高水位，无长期水位观测资料时，应按勘察勘察期间实测最高水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。

2）场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。

3）只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定。

此外，设计人员对于下列一些特殊情况还应进行必要的分析和论证：一是地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改动或工程需要时，应进行专门论证；二是对于斜坡地段的地下室或可能产生明显水头差的场地上的地下室进行抗浮设计时，应考虑地下水渗流在地下室底板产生的非均布荷载对地下室结构的影响，不要笼统的采用勘察报告所提供的远高于室外地坪的地下室抗浮水位来进行设计。三是在有水头压差的江、河岸边，且存在滤水层，应按设计期的最高洪水位来确定其抗浮水位。

本车库抗浮水位已给，并不符合上述的特殊情况。

四、抗浮验算参数

在抗浮验算当中，永久荷载的效应对结构是有利的，因此现行的《建筑结构荷载规范》规定荷载分项系数小于1.0，也可以按照安全系数法进行验算：S――地下水对地下室的浮力标准值；G――结构自身重量及上部永久荷载标准值之合；K――抗浮安全系数，可取1.05。

五、抗浮措施

1） 增加自重。当K>1.05时，假如安全系数刚刚超越限值，能够采取增加自重的办法来抵抗浮力。

2）设置抗拔桩、抗浮锚杆：这里着重引见一下抗浮锚杆的布置。抗浮力与水浮力均衡计算可分红两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵御区域。纯底板抵御区域的计算办法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充沛应用上部建筑自重停止抗浮，验算传送的上部建筑自重是否能均衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂痕满足请求。

六、工程实例

1）项目名称：中驰•国际城车库；2）建筑使用功能：半地下车库；3）设计使用年限：50年；4）建筑结构形式：框架；5）抗震设防烈度：六度；6）建筑总高：3.200m；7) 建筑面积：1007.98平方米；8）基础形式：筏板。

根据建筑提出条件，经计算本建筑永久荷载为2084.317吨（即20843.17kN），总浮力为16324 kN，所以采用自重平衡浮力。结构基础如下：

七、结语

本文结合中驰车库实例简单介绍了有关地下室抗浮的问题，旨在提醒大家注意地下水对结构的影响，并在设计中予以重视。

参考文献：

[1]《建筑结构荷载规范（2006版）》（GB 50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2006.

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关键词：湿地 污水处理 地下水 影响

0 引言

随着社会的发展和城市化进程的加快，城市用水量越来越大且废水排放量也日渐增多，而相对的淡水资源却愈发短缺，这就要求城市发展急需采用有效的废水处理系统，将废水处理后回收利用[1]。当前城市污水处理有污水处理厂、污水灌溉、污水直接排放等，但是这些方式要么成本高、要么污染环境，面临此问题，应用湿地系统对城市污水进行处理得到了研究和运用。

湿地系统是利用生态系统原理和自然科学原理，采用植物、虫类、微生物等自然界物质对污水进行净化的过程系统[2]。湿地系统虽然对城市污水具有一定的净化处理效果，但是由于污水量的增多和湿地系统建设的不合理等原因，湿地系统污水处理时不可避免的出现各种缺陷，对地下水造成一定的影响。

1 基本概念

湿地一般可以分为自然湿地和人工湿地两类，自然湿地是指自然条件成长而形成的一块湿地区域，人工湿地是指为了某种需要，模拟自然湿地进行人工设计和建造形成了水、土、植被、动物等组成复合生态系统。

人工湿地系统一般用来处理污水，主要有人工填料和水生植物组成，主要通过利用湿地系统中的填料-水生植物（动物）-微生物等相互之间的物理、化学、生物的协调作用，通过转变、过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收、微生物分解等过程对污水进行净化处理。人工湿地系统一般分为表面流湿地、水平潜流湿地、垂直流湿地三种。

2湿地系统处理污水理论

2.1 污水处理机理

当人工湿地系统建设成熟后，填料表面和植物根系中自然生长许多微生物，进而形成生物膜和土壤间隙，污水流过时固体废物被填料和根系阻挡，有机污染物质则被吸附和异化进行去除。根系对氧的传递释放作用，改变湿地中的氧环境状态，直接将污水中的氮、磷等物质作为营养成分进行吸收，通过硝化、反硝化作用进行去除，最后通过定期更换湿地的填料、植物等使污水进行循环处理净化。总的来说，是通过植物的代谢作用、微生物的分解作用、物质的物理和化学反应机理等对污水进行处理。

2.2 湿地污水处理的作用和优势

湿地污水处理由于其建设简单、价格便宜、污水处理效果好、操作简单、维护方便、较高的氨氮去除率、较强的抗冲击负荷能力等优势特点，在生活污水和城市污水处理中得到了广泛应用，特别是农村生活污水处理、城市污水处理厂二次处理中发挥了重要的作用。同时，使污水处理和环境调解相结合，不仅可以提供水源、补充地下水、防止自然灾害，清除污染物，还可以保护植被和城市生物多样性。

2.3 湿地污水处理的缺陷

人工湿地城市污水处理虽然具有较大的优势和良好作用，但是也不可避免的出现一些问题，如人工湿地系统占地面积大、处理污水过程慢、易受到病虫害和气候变化的环境影响等缺陷存在。最主要的三个问题如下：

（1）湿地堵塞。人工湿地处理城市污水经过时间积累，各种污染物悬浮物的聚集会导致湿地系统效能降低。虽然通过吸附和沉淀可以拦截去除许多污染悬浮物和污染无机物等，但是久而久之会造成湿地堵塞。

（2）污水处理出水水质不稳定。一方面随着城市人口增加和用水量增加，进入湿地的污水浓度和污水量过大，超过湿地系统的负荷；另一方面冬季气候严重降低湿地系统污水处理效率，不但导致出水水质不达标，还导致污水流入自然污染环境。

（3）设计难以达到精准要求。生物和水力复杂性加大了对其污水处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，引起的人工湿地设计和建设不合理导致人工湿地不但污水处理不合格，反而变成了污染源。

总之，湿地城市污水处理最大问题和影响就是对地下水环境造成影响，由于湿地系统的设计、建设、维护、负荷不足、机能破坏、植物更新等不及时导致污水流入地下，附带的硝态氮、磷、重金属离子等对地下水造成严重污染和影响。

3湿地处理污水对地下水的影响

人工湿地城市污水处理由于负荷过大、进水污染度过高、进水量过大、植被生态破坏、湿地系统失效等原因易出现造成地下水污染的情况。

3.1 导致地下水硝酸盐化的影响

湿地处理污水的流入使地下水的硬度和含盐量都会大幅度增加，特别是湿地污水处理后形成的硝化污泥，其中的硝态氮由于其易溶性和不易被土壤吸收性的性质特征，直接造成地下水污染，甚至引起“肥水”现象。地下水硬度和含氮量的提高，土壤中的氨离子产生硝化反应生产硝酸盐会直接加重地下水的硝酸盐变化污染。

3.2 重金属离子污染地下水的影响

城市污水由于含有工业污水所以含有大量的重金属离子，湿地系统的土壤对重金属离子具有较强的吸附作用，阻止重金属离子向地下水中移动，但是人工湿地隔离壁的破坏会导致重金属离子纵向迁移至地下水，造成地下水污染。对Zn、Cu等重金属离子进行淋滤实验可以表明，土壤汗水植物可以吸附和沉淀重金属离子，在表层10cm以下积累时，重金属离子就会出现向下移动的趋势，从而导致地下水重金属离子污染。

3.3 生物致病物质对地下水的影响

人工湿地系统由于其潮湿、植物、微生物等原因，在城市污水处理过程中，由于污染物的积累会产生各种寄生虫、细菌、病毒、有毒微生物等，这些物质流入土壤迁移至地下水中，将对地下水造成严重的污染。研究表明，一些病毒和细菌由于其微小、存活率高的特性通过迁移作用，通过土壤空隙时不会被土壤吸收和过滤，容易直接进入地下水系统，地下水受到病毒、细菌感染污染十分严重，极有可能通过传染造成大范围地下水受到污染，对地下水质环境、人们生活等都造成严重影响。

3.4 污水处理形成的有机物对地下水的影响

城市工业污水含有的、污水处理中产生的各种有机物质，在湿地污水处理过程中一般流入土壤通过迁移进入地下水系统，将对地下水造成污染，研究表明某些城市地下水受到有机物污染造成致癌物质的达几十种。

3.5 湿地污水处理对地下水的整体影响

人工湿地系统的构造是模拟自然湿地生态系统在某一区域进行挖掘建设，由于培养各种植物、营造土壤环境导致地层表层被破坏，人工湿地离地下水更加接近。一般情况下污水的排放会受到土壤的吸附、过滤、同化和沉淀等作业阻止其流入地下水，地层被人工湿地系统破坏后，污染一旦在湿地系统中出现泄漏和溢流，就极容易进入地下水，从而导致地下水受到破坏和影响。

4结论

在分析湿地系统运行机理和优缺点的基础上，表明在湿地系统遭到破坏等各种因素影响下，湿地城市污水处理会对地下水造成严重影响。

从湿地城市污水处理导致地下水硝酸盐化、重金属离子污染、产生生物致病物质、形成有毒的有机物、整体影响等方面详细分析湿地污水处理对地下水的影响。

参考文献

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关键词 水文循环 生态环境流量概念 组成及功能 需水计算 保障举措

1.生态环境流量的概念

1.1水文循环

水在太阳辐射及地球吸引力的作用下，不断地运动变化，形成一个降雨、蒸发、入渗、径流等组成的周而复始的不断交替转移的过程，此过程被称为水文循环。水文循环按其范围大小可分为大循环和小循环，海洋与陆地之间的水分交换过程为大循环（图1），而小循环就是指海洋或陆地上的局部范围内为的水分交换过程，河流的水文循环就是一个小循环。

1.2生态环境流量的概念

生态环境流量，即生态需水量，是20世纪40年代美国渔业与野生生物保护组织提出的，他们提出河流生态环境流量就是避免河流生态系统退化的河道最小流量。随着时代的发展，河流生态环境流量的概念得到了扩展，现在的河流生态环境流量是是指在有竞争性用水要求的河流、湿地和沿海地区，除了获取水的社会和经济效益之外，在可能的范围内实施水量调配用以确保可以维系生态系统稳定的流量，即在满足生活、生产、灌溉等用水的前提下，合理的调配水量以维持下游河流生态系统及河流水文循环稳定的河流流量，必要时可消减部分生产、灌溉用水量，以增加下游生态环境流量。

2生态环境流量的组成及功能

2.1生态环境流量的组成

由于河流生态系统的复杂性，河流生态环境流量的类型呈现多样性（见图2）。河流的生态环境流量按水资源的利用形式可分为：①消耗性水――水面蒸发补充水、地下水补充水、河口湿地植物蒸腾作用补充水等。②非消耗性水――泥沙输送需水，保持盐度平衡需水、航运需水等。河流的生态环境流量从生态系统的功能属性上可分为：泥沙输送需水，保持盐度平衡需水、航运需水、自净需水等。

2.2生态环境流量的功能

基于自然水循环与生态环境流量的组成，生态环境流量的功能主要有以下几个方面：

（1）维持水文循环稳定。河流是全球水文循环过程中液态水在陆地表面流动的主要通道。大气降水在陆地上所形成的地表径流，沿地表低洼处汇集成河流。降水入渗形成的地下水，一部分也复归河流。河流将水输送入海或内陆湖，然后蒸发回归大气层。河流的输水作用能把地面短期积水及时排掉，并在不降水时汇集源头和两岸的地下水，使河道中保持一定的径流量，也使不同地区间的水量得以调剂。

（2）维持河流生态稳定。河道是水生动植物的栖息地，保持河道内基本的生态环境流量，可以维持正常的生态演替和生物多样性水平。一旦河流流量减少甚至断流，水生动植物赖以生存的环境就会遭到破坏，水生动植物随之灭亡，从而对河流的生态系统遭到严重破坏甚至是不可恢复的。

（3）降低河流内污染物的浓度。一个正常的运行的河流，其有一定的自净作用。河流能够在其环境容量的范围内，经过水体的物理、化学和生物的作用，使排入污染物质的浓度随时间的推移，在向下游流动的过程中自然降低，此过程称之为河流的自净作用。

（4）保证河道内水沙冲淤平衡。地面径流在进入河道内时，不可避免的会携带泥沙。当河道内流速较小时，水流中的泥沙淤积于河床，河床高程升高，从而使河道形态变形，不利于水流运行，甚至影响河流生态系统的稳定。为此就必须保证河道内一定的水量，进入河流的泥沙与河流输沙能力达到平衡，以保证河道形态及整个河流的断面轮廓基本不变。

（5）维持地下平水衡。地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。一旦上游大量引水造成下游河流生态环境流量减少，地下水得不到补充，就会使地下水位持续下降、工农业和城市用水困难、生态环境严重恶化。

（6）减少咸潮上溯危害，维持河口盐度平衡。海水在涨潮时会沿河道自河口向上游上溯，受海水入侵的河流含盐度增加，带有咸味，这就是咸潮。咸潮上溯的远近、持续的时间、含盐度的高低与河流的入海流量、涨潮幅度有密切关系，其中河流的入海流量是影响咸潮的主要因素，入海流量越小，海水上溯的距离越长，河流中的含盐度也越高，造成的危害也就越大。咸潮来临时，对居民生活、工业生产以至农业灌溉都有相当大的影响。自来水会变得咸苦，难以饮用；长时期饮用氯化物含量多的水对人体健康危害较大。

此外，河流的生态环境流量还有维持洪泛平原，保证河流的通航能力，维持娱乐和舒适性等功能。

3保障生态环境流量的途径和措施

生态流量研究的目的是解决水与自然生态的平衡问题，实现人与自然的和谐，因此在水利工程建设的规划、设计、施工、运行管理等各个环节，要充分考虑河流生态环境保护的目的，真正做到“在开发中保护，在保护中开发”。保障生态流量的途径和措施有：

（1）保证河流的基本生态流量。河道是水生动植物的栖息地，河道断流会破坏河道内生物的多样性。为此，对于常年性河流而言，就要求年内各时段的河流径流量都能维持在一定的水平上，不会出现诸如河道断流等可能导致河流生态环境功能破坏的现象。

（2）生态环境流量的调控不仅体现在水量上，也要体现在水质上。河流污染是目前我国亟待解决的重大问题之一。虽然河流具有一定的自净能力，但其是有限的。为此，要加强点、面源污染的防治，加快城镇污水处理厂建设，大力发展环保产业等举措，减少河流中污染物的排放量，以达到改善河流水质的目的。

（3）加强管理力度。政府机构需根据当地的社会、经济以及河流自身的生态环境状况，制定强有力的法律政策，并组织好宣传教育工作，增强人们保护河流生态环境的责任与意识。

4结语

生态环境流量是河流的生命，河流为人类提供水源、丰富的动植物资源及水能等。保护河流的稳定，其实是为让河流更好的、持续的为人类服务。为此，要正确处理人与河流的关系，总体上必须坚持“人与河流和谐发展”，一方面，人类为了本身的发展，必须开发、利用和改造河流；另一方面，利用要有限度，改造必须适当，不能损害河流的自然功能，要保持河流的永续利用。

参考文献

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[关键词]水城盆地 地下水监测 岩溶塌陷

[中图分类号]F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-131-2

0前言

地下水动态监测的主要目的是为了进一步查明和研究区域水文地质条件，特别是地下水的补给、径流、排泄条件，掌握地下水动态规律。但事实上地下水监测数据的用途远远不止如此，许多研究者[1]认为气候变化与人类活动对地下水水质、水量的影响只有从监测网所获取的信息来进行评价；区域监测网络的优化设计主要是基于历史监测数据的分析拟合[2]。

水城盆地工业发达、用水量大，岩溶塌陷发育，且地下水监测工作发展时间长，累积数据量大；本文是通过对水城盆地历史地下水监测数据的整理分析，应用于水城盆地岩溶塌陷的防治和水文地质钻孔定位，探讨地下水监测数据新的应用方向，具有较大的实际应用价值。

1水城盆地概况

水城盆地位于贵州西部六盘水市，东西长22.5km，南北宽5.5--9km，总面积约208km2。研究区属于亚热带高原型温凉季风气候，年平均气温12.3℃，多年平均降雨量为1231.1mm。盆地内主要构造有威水复背斜和法子冲涡轮构造，主构造线方向与盆地长轴方向一致，呈NW--SE带状展布。区内主要含水岩组有石炭下统摆左组（C1b）、石炭下统上司组（C1s）。和石炭中统马平组（C2m）、滑石板组（C2sh）；主要隔水岩组为二叠下统梁山组（P1l）、石炭下统旧司组（C1j）以及上覆的第四系粘土层。P1l、C1j和第四系粘土层分别为盆地的隔水边界和隔水顶底板，使水城盆地成为一个完整的水文地质单元。大气降雨是盆地唯一的补给来源；盆地四周为峰丛地貌，岩溶发育，没有地表水系，大气降水全部人渗补给地下水，并在盆地边缘出露成泉，发育成盆地唯一水系--响水河；因存在隔水边界和隔水底板，盆地地表水、地下水均由盆地东部边缘的缺口（金竹林出口）排泄，多年平均排泄量为8.6×107m3/a。

2水城盆地监测现状

贵州省地质环境监测总站六盘水监测站成立于1988年，成立以来长期承担六盘水市水城盆地地下水环境监测任务；水城盆地监测控制面积为282.1KM2，监测点总数为38个，其中国家级监测点4个，省级监测点34个；按监测项目水位、水质、水温、水量监测点数分别为22、38、30和28个。通过二十多年的监测，六盘水监测站获取了大量水城盆地地下水动态变化及水质变化数据，提交了多份地质环境年度监测报告，为六盘水市科学制定环境保护、地下水开采方案和城市建设规划提供了技术支撑。

3水城盆地地下水水位年际变化

选取了以下三个具有代表意义的典型长观点：六盘水钟山区凤凰办事处马鞍山长观点、六盘水钟山区下钟山市供电局东长观点及六盘水钟山区头塘长观点，并筛选出监测数据充足的年份进行对比分析。其中马鞍山长观点位于水城盆地工业集中区域，抽水量大、水位埋深值大；供电局东长观点距马鞍山长观点不远，但水位埋深仅5米左右，具有较强的对比意义；而头塘长观点已接近盆地边缘，属于地下水排泄区域，水位埋深小，变化幅度小。

三个典型长观点的水位变化数据均具有类似规律（图1）：（1）2001年4月水城盆地水位值均为监测点建成以来最低值；（2）2008、2009年水城盆地各监测点水位均为二十年最高值；（3）2009年上半年水城盆地水位基本与2008年同时期持平，但下半年水位值均低于2008年同期水位。

对比水城盆地历年抽水量（1984年为2784.95×104m3/a；1991年为3409.28×104m3/a；1995年为3910.88×104m3/a；2000年为3980.23× 104m3/a[3]），发现2000年左右抽水量达到最大值，使得该年旱季水位为历史最低点；而经过六盘水市对地下水资源的管理保护，限制开发，现已经取得显著成效，各监测点水位均不断回升，2008年地下水水位已超过90年代初期地下水水位；再次因受到2009-2010年西南大旱影响，水城盆地降雨量骤减，使得水城盆地地下水水位从2009年8月开始水位值低于前年同期水平。

4水城盆地区域水位埋深变化

根据水城盆地地下水监测数据情况，选取了1992年、2001年及2009年数据所有水位监测点数据，根据各监测井井口标高换算成埋深数据，利用Mapgis软件DTM分析功能成图。具体方法如下：将监测点展布到地形图中，提取各监测点不同年份的埋深数据，并结合区域水位地质特征进行克里格插值，再进行离散数据网格化处理，最后将区域埋深划分为小于5m、5-10m、10-20m、大于20m四个区间成图（图2）。

结果显示，水城盆地大部分地区水文埋深都在5-10m之间，盆地边缘水位埋深较浅，德坞、八家寨水位埋深大，为盆地主要降落漏斗发育区，也是盆地地下水水位降深较大区域；二十年间盆地整体水位埋深变化幅度不大，抽水降落漏斗位置没有发生改变，仅漏斗面积有所增减，值得注意的是2001年头塘附近出现有降深大于10m的降落漏斗，且该年整个盆地的水位埋深均较大，这也与2000年左右盆地抽水量达到最高峰相头塘至关；而2009年盆地地下水水位埋深均较浅，大于20埋深的区域仅马鞍山周边极小快，盆地东南部水位埋深都已经在5米以内；此外通过埋深对比图还发现盆地埋深变化最频繁的区域主要为八家寨周边以及头塘至花鱼井一带。

5水城盆地地下水水质现状

水城盆地是以岩溶峰丛、洼地为主的岩溶地貌区，广泛分布着及半型可溶性灰岩，地下水的补给、径流、排泄均在灰岩的岩溶溶隙、管道中进行。地下水的主要化学组分受可溶性灰岩组分的制约较为明显，其水质类型为单一的HCO3---Ca2+型水，PH值在6.9--7.6之间。但由于受到人类活动的影响，部分地下水化学组分已经发生变化并加入了新的化学组分。

利用盆地内2009年度地下水水质监测资料，绘制水城盆地地下水质量分布图（图3）。如图所示盆地地下水质量总体分布情况如下：分水岭两翼及盆地边缘地带的水质好于盆地内人口密集区及工业排污地带；黄土坡以东沿响水河河段至头塘地带污染最为严重。将水质级别划分为优良、良好、较好、较差、极差，各级别涵盖面积分别为120.36 Km2、49.45 Km2、29.05 Km2、14.5 Km2、0.4Km2；其中优良区面积占总面积的67%。

主要超标组分为NH4+、NO2-、Cd2+、COD、Mn2+等，其中NO2-的年超标率最高为22.4%，其次为NH4+和Cd2+。即引起地下水污染主要原因为生活污水，其次为工业污水。

6水城盆地岩溶塌陷特征

水城盆地为岩溶塌陷多发地带，有文献显示[4]自上世纪八十年代至今水城盆地产生塌陷坑约1800余个。岩溶塌陷的主要危害有：毁坏农田、造成房屋倒塌，造成直接经济损失；破坏交通，折断水管和电线杆，严重影响居民生活工作；甚至于塌陷发生后，地表污水沿塌陷点注入地下水系，直接污染了地下水，造成更大程度的经济和生态损失。

水城盆地岩溶塌陷的研究历来是地质灾害方面的热点，尤其是塌陷形成机理的研究，多位学者[5.6]认为岩溶塌陷主要是长期过量开采地下水所引发。另外还有多份文献[6.7]总结了岩溶塌陷的分布规律，即岩溶塌陷多发生在节理发育、岩溶发育强度大的河流阶地两岸；多发生在地下水埋深浅、降深大、地下水位波动频繁地段；钻孔抽水影响半径（600m）以内，为岩溶塌陷高发区；地下水质量较差区域也容易发生岩溶塌陷。

对比本文3-5节水城盆地地下水监测数据分析，可知从德坞至头塘响水河沿线均为岩溶塌陷的重点防治区域。

7水城盆地岩溶塌陷防治建议

鉴于岩溶塌陷主要是长期过量开采地下水所引发，因此水城盆地的岩溶塌陷防治应该着重从从盆地地下水开发利用入手。首先是水文地质钻孔的定为应充分避开岩溶塌陷高发区域，且尽可能直接安排在型岩溶区域；其次应尽量避免开采浅层岩溶水，转入较深部取水能有效的降低岩溶塌陷发生几率；控制抽水强度，控制水位降深，并尽可能保存均匀速度抽取地下水；继续进行地下水动态观测和研究，深入探讨地下水动态变化与塌陷产生的内在联系，以期达到预知预防岩溶塌陷的目的。

参考文献

[1]周仰效，著，冯翠娥，译.地下水监测网的基本概念与设计原理[J]. 2005.

[2]周仰效，李文鹏，等.区域地下水位监测网优化设计方法[J]，水文地质工程地质.2007（1）：1～8.

[3]姚长宏，杨桂芳，蒋忠诚，袁道先.贵州水城盆地人类活动及其地质环境效应[J].城市环境与城市生态.2002.15（5）：1～3.

[4]雷明堂，蒋小珍，李瑜，等.城市岩溶塌陷灾害风险评估方法---以水城为例[J].火山地质与矿产.2000.21（2）：118～127.

[5]雷国良，周济柞，邓自民，杨泊，等.贵州水城工业区覆盖型岩溶塌陷研究[J].中国地质灾害与防治学报.1996.7（4）：39～46.

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关键词：水资源；合理配置

一、水资源合理配置基本概念

1．基本概念

水资源合理配置可以定义为：在一个特定流域或区域内，以有效、公平和可持续的原则，对有限的、不同形式的水资源，通过工程与非工程措施在各用水户之间进行的科学分配。实际上，水资源合理配置从广义的概念上讲就是研究如何利用好水资源，包括对水资源的开发、利用、保护与管理。

水资源的合理配置是由工程措施和非工程措施组成的综合体系实现的。其基本功能涵盖两个方面：在需求方面通过调整产业结构、建设节水型社会并调整生产力布局，抑制需水增长势头，以适应较为不利的水资源条件；在供给方面则协调各项竞争性用水，加强管理，并通过工程措施改变水资源的天然时空分布来适应生产力布局。两个方面相辅相成，以促进区域的可持续发展。

合理配置中的合理是反映在水资源分配中解决水资源供需矛盾、各类用水竞争、上下游左右岸协调、经济与生态环境用水效益、当代社会与未来社会用水等一系列复杂关系中相对公平的、可接受的水资源分配方案。一般而言，合理配置的结果对某一个体的效益或利益并不是最高最好的，但对整个资源分配体系来说，其总体效益或利益是最高最好的。

二、水资源合理配置基本原则及主要任务

1．基本原则

水资源包括河流、湖泊、水库中的地表水、地下水、洪水以及经过高新技术处理后的脱盐水。人口增加、生活改善对稀缺水资源的（水量与水质）需求日益激烈。因此，对已有水资源的有效利用日显重要，有必要依据社会目标制定有效、公平的经济策略。在水资源配置工程中应遵循有效性原则、公平性原则、可持续性原则。

有效性原则使水资源在经济各部门的分配应解释为：水是有限的资源，经济部门对其使用并产生回报。经济上有效的资源分配，是资源利用的边际效益在用水各部门中都相等，以获取最大的社会效益。

公平性原则以满足不同区域间和社会各阶层间的各方利益进行资源的合理分配为目标。它要求不同区域（上下游、左右岸）之间的协调发展，以及发展效益或资源利用效益在同一区域内社会各阶层中的公平分配。

可持续原则是以研究一定时期内全社会消耗的资源总量与后代能获得的资源量相比的合理性，反映水资源利用在度过其开发利用阶段、保护管理阶段和管理阶段后，步入的可持续利用阶段中最基本的原则。它要求近期与远期之间、当代与后代之间对水资源的利用上需要有一个协调发展、公平利用的原则，而不是掠夺性地开采和利用，甚至破坏，即当代人对水资源的利用，不应使后一代人正常利用水资源的权利受到破坏。

2．主要任务

水资源合理配置是针对水资源短缺和用水竞争提出的，其实施通过水资源配置系统来实现。由于水本身的资源、环境、社会和经济属性，决定了水资源合理配置所涉及的内容相当广泛，而对其研究的主要任务则包括：

社会经济发展：探索适合本地区或流域现实可行的社会经济发展规模和发展方向，推求合理的工农业生产布局，及社会对经济产品的可能需求。

水资源需求：研究现状条件下的各类用水结构、水的利用效率，提高用水效率的主要技术和措施，分析预测未来居民生活水平提高、国民经济各部门发展以及生态环境保护不同条件下的水资源需求。

水环境污染：评价现状水环境质量，研究工农业生产所造成的水环境污染程度，制定合理的水环境保护和治理标准，分析各经济部门在生产过程中各类污染物的排放率及排放总量，预测河流水体中各主要污染物的浓度和环境容量。

三、水资源配置中存在的问题

从目前情况看，由于技术和管理上的局限性，在实际的水资源分配决策中还存在一些问题，主要包括以下几个方面：

首先是规划目标和实际管理运行之间还存在差距。通常区域和流域的规划已经得出有相关水资源配置的结论，但在年度和短期内结合实时水情条件和用水需求信息给出合理的实施方案方面还有所欠缺。此外，由于不同管理层的目标不同，实际操作中较多地强调公平性、可操作性和可检验性，使得水资源分配的优化性能不足。

其次是水资源分配与预报预警机制结合不足。目前的水资源分配主要基于流域的历史水雨情信息以及用水数据而定，属于静态基础的决策。虽然这种方式比较容易被不同利益方认可，但是不利于动态管理，不能完全适应千变万化的实际情况，因此缺乏一种充分考虑到未来水条件和区域用水变化等未知不确定因素下水资源分配的方案。

再次是在实际操作过程中缺乏全局性的分析考虑。除了个别重点工程存在部分联合调度外，大部分工程正常条件下都是以自身管理制度和用水需求运行，只在特殊情况下以应急方式进行水量调配，因而缺乏一种对流域水资源进行整体性优化分配的框架和机制，使得实际调度的效果劣于理论分析的结果。

最后是缺乏供水的应急管理和危机管理机制。常规状态下的水资源分配均有可供参照的运行调度方案，但是应急状态下的水资源分配机制和效果评价方法缺失。

基于目前国内水资源配置所存在的问题，在今后工作中应该多关注以下几个方面：首先要结合实际工作需求，加强基于行政区和流域分区水资源的统一管理。其次要分析建立流域水资源可利用量和取水许可制度之间的关联机制，提高取水制度的实施水平。再次引进具有科学分析能力的模型工具来辅助制定水资源分配的决策。最后要加强不同用水模式下地下水和地表水之间相互关联关系的科学分析和研究，并探索其成果在定量管理上的应用。

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一、绿色开采的基础理论

2003年，中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系，随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标，为我国绿色开采技术的研究指明了方向。绿色开采的基础理论为：

（1）采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布及离层规律；

（2）开采对岩层与地表移动的影响规律；

（3）水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律；

（4）岩体应力场的分布规律及岩层控制技术。

二、绿色开采的内涵与技术体系

从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应作为经营这个矿区的开发对象而加以利用。原来对矿井瓦斯的定义是：“矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。”而在矿井水文地质类型划分中认为：根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，划为……类型。”显然，上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不合适的。煤矿绿色开采及相应的绿色开采技术在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的资源，基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，目标是取得最佳的经济效益和社会效益。

针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“绿色开采技术”主要包括以下内容：

（1）水资源保护--形成“保水开采”技术；

（2）土地与建筑物保护--形成离层注浆、充填与条带开采技术；

（3）瓦斯抽放--形成“煤与瓦斯共采”技术；

（4）煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术；

（5）地下气化技术。这些内容构成的绿色开采技术体系。

三、绿色开采技术

1、保水开采

保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保以水资源保护和利用为主；大水矿区要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。中国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿立方米，可见保水开采具有重要的意义。

2、煤与瓦斯共采

瓦斯既是矿井有害气体也是洁净能源，应该使其资源化。煤与瓦斯共采的技术主要有留巷钻孔法、卸压法等。其主要共采有：

（1）采前抽采 若能在开采前将煤层内瓦斯抽出，则是利用瓦斯改善煤矿安全的最好办法。但由于中国大部分煤体透气性低，在本层内抽采瓦斯有难度。

（2）煤与瓦斯共采 开采后围岩压力降低，大量瓦斯在采空区释放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤与瓦斯共采体系。

（3）回风井回收瓦斯。

（4）废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯，因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔，将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后，抽出瓦斯。

3、充填开采

中国多数煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题，充填采矿法对解决这类问题具有重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现，改善采场和巷道维护状况，有效减少地表下沉和变形，提高煤矿采出率，保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同，充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。

（1）矸石充填

利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法，既可以减少煤矿固体废弃物排放，又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率，是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。具体可分为：（1）抛矸机抛矸充填。（2）刮板输送机卸矸充填。（3）风力抛矸充填。

（2）水砂充填

该采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪初就开始应用水砂充填采煤法，目前水砂充填技术已经十分成熟。

（3）膏体充填

该技术是1979年在德国的格伦德铅锌矿发展起来的，是绿色开采技术的重要组成部分，由于膏体充填具有料浆质量分数高、充填效率高、成本较低等优点，这项技术试验成功以后，在金属矿山得到较快的发展，许多国家得到应用。膏体充填采煤技术主要由三部分组成，即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。膏体是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等组成，由地面设备加工而成的类似牙膏的流体，具有十分良好的流动性和可泵性。太平煤矿与中国矿业大学合作开展了固体废物膏体充填不迁村采煤技术的研究。2006年5月工业性试采取得成功。该技术是解决煤矿开采环境问题的理想途径，是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。

4、煤炭地下气化

煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。它是一种整体绿色开采技术。中国采用井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法，1994年达到连续产气295 d，产气量为200 m3/h，热值13. 81～17. 57 MJ /m3。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是，地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质，有可能毒化水资源；燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。目前中国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。

四、绿色开采若干待研究的问题

（1）采动破裂煤岩体中水与瓦斯流动规律的研究；

（2）基于岩层移动与关键层理论的开采沉陷预测与建筑物下采煤的定量设计方法；

（3）适合煤矿特点的充填采矿材料与工艺系统；

（4）煤矿绿色开采技术的经济评价方法与法规。

参考文献：

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【关键字】地源热泵；工作原理；发展 应用

1 基本概念

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4.0～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

2 地源热泵工作原理

地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水―水式或水―空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：

2.1 全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。

2.2 冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。

2.3 地源有较好的蓄能作用。

3 地源分类

地源按照室外换热方式不同可分为三类：1.土壤埋盘管系统，2.地下水系统，3.地表水系统。

根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。

闭环系统如埋盘管方式（垂直埋管或水平埋管），地表水安置换热器方式。开环系统如抽取地下水或地表水方式。

4 地源热泵应用方式

地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类，从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。

4.1 家用系统

用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。

4.2 集中系统

热泵布置在机房内，冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。

4.3 分散系统

用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等，此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。

4.4 混合系统：

将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。

南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。

5 发展前提

如太阳能等清洁能源在能源结构中的比重的提高，已成为我国能源结构调整战略的重要组成部分。近年来的统计表明，住宅、办公楼、商店、旅馆、影剧院、学校、医院等建筑物的能耗在总能量消耗中所占的比例不断增加。建筑物的能耗，按其用途可分为空调用、照明用、卫生用及其他用能，其中空调用能耗在建筑物总能耗中的比例相当大。从可持续发展的角度看，利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径。有着节能和环保特征的地源热泵系统就成为了暖通空调工作者们关注的热点。

6 应用现状

进入二十世纪九十年代，土壤源热泵的应用与发展进入了一个全新快速发展的时期，我国在开展土壤源热泵系统的研究与应用方面起步较晚，但到2000 年左右，在各种因素的共同作用下，成为一个非常“热门”的研究课题，但与国外相比仍处在一个整体水平相对较低的大环境之下。相继有天津大学、天津商学院、华中理工大学、青岛建筑工程学院、重庆大学B 区（原重庆建筑大学）、湖南大学和同济大学科研机构从事了地源热泵方面的研究。并且有浙江横店国际商贸城、山东建工学院学术报告厅、重庆中安翡翠湖别墅（在建）等等总空调面积在500m2 以上的建筑采用了土壤源地源热泵系统。

7 注意问题

地源热泵的性能很大程度上依赖于地下埋管的换热性能。而地下埋管性能又在很大程度上依赖于大地的热物理性质（如岩土的类型、湿度等）。岩土的热物理特性随地点的变化而有所差别，在不同地区之间甚至同一地区的不同片区之间的研究结果可能完全不能够相互套用，必须进行相应的修正甚至重新研究。需要对不同地区、不同地层中地下埋管换热器传热模型和地层热物性参数进行研究，为地源热泵工程设计提供正确可靠的技术数据；需要对新型地下热交换器材料进行研究，包括热交换管材、管材内传热介质、管材外回填材料等，以提高传热效率，降低钻孔长度。其次，地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可。土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。完善地下热交换器的钻孔技术、安装方法，以便解决复杂地层中钻孔和安管的难度，从而提高施工效率，降低施工成本。由于钻井费用可能占到整个系统初投资的50%以上，并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，有些投资者可能会回到传统的空调形式。要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调、并做出充分的技术经济分析（目前地源热泵系统的安装费用较电制冷、天然气加热系统为高，回收期大约是5～8 年）。再者，我国国土面积广阔，覆盖地域众多。除长江中下游地区（夏热冬冷地区）的供暖和供冷负荷大致相等以外，其余地区的供热和供冷负荷并不相同，需要合理的设置地源热泵辅助系统，以避免地下耦合系统吸、放热量不均而造成地温的变化进而降低地源热泵的能效比。在以供冷为主要目标的南方地区或热负荷大的商业建筑，可以通过设置冷却塔辅助供冷；在以供暖为主的北方地区可通过太阳能或者锅炉进行辅助供暖。

参考文献

[1]戴彦德, 我国可持续发展中的能源问题, 电力需求侧管理, 2002.Vol.4,No.5

[2]殷平, 地源热泵在中国, 现代空调, 2001（3）

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关键词：地铁暗挖工程；注浆应用；实践

中图分类号：[U25]文献标识码：A文章编号：

1、地铁矿山法隧道的基本概念

与盾构法同为暗挖法的一种，主要是用钻研爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。用矿山法施工时，将整个断面分布开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简单挖掘机具进行，并根据围岩稳定的程度，在需要时边开挖边支护。开挖工序根据围岩等级、隧道断面尺寸等确定。

正在铺设二衬钢筋的暗挖隧道

2、辅助工程措施

城市轨道交通中，隧道常处于粉质粘土、砂层或岩石全、强风化的软弱围岩中;一般地下水位较高,地下水丰富,且多位于繁华都市区,地面管线难以改迁，地面沉降控制严格;因此,在矿山法隧道工程里选择合理的辅助施工方法,对加强围岩，保护隧道结构及地面建筑安全有重要意义。本文主要针对注浆措施的特点、适用条件及应用展开论述,为在矿山法隧道中采用注浆措施提供参考。

3、注浆

注浆是通过向含水裂隙、空洞或不稳定的地层注入水泥浆或其他浆液，以堵水或加固地层的施工技术。在矿山法的施工中，可以有效地保证初衬结构安全，并使二衬结构在干燥无水的环境下施工。

图中为保健路隧道双连拱隧道侧上导洞，可以看到隧道往上方打设的注浆管

3.1 注浆方式

根据浆液与土体的相互作用方式,一般可分为渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆3大类,其特点如下:

3.1.1 渗透注浆

浆液将土中的自由水和气体排挤出去,通过充填裂隙或空隙,胶结周围土体,形成较密实的固化体,从而提高土层的抗压强度和抗渗性。渗透注浆不会引起土体体积大的变化。当地层为砂层、卵石层、碎石土等第四系地层(渗透系数大于10-4cm/s)时,宜采用渗透注浆方式。

3.1.2 劈裂注浆

浆液在较高的压力下,注入到孔隙率较小的地层中。浆液在高压力作用下,沿地层的结构面产生劈裂流动,在地层中形成脉、网状分布。不规则的脉、网状固结物和由于浆液压力而挤密的土体构成复合地层,从而具备一定的承载能力和止水能力。当地层为粘性土地层、埋深较大、渗透系数较小(小于10-5cm/s) 时,宜采用劈裂注浆方式。

3.1.3 压密注浆

采用有一定稠度或速凝型的浆液,通过压力对土体产生压密效应,从而改善土体的物理力学性能,其固结体在土体中一般呈似球体或块体状分布。压密注浆主要用于地基加固中,对于矿山法隧道中的注浆加固地层及止水,主要为渗透注浆和劈裂注浆2种方式。

在实际注浆中,浆液往往是以多种运动方式作用于土体的,仅以某种单一方式作用于土体的情况几乎很少。因此,平常的设计和施工中,所谓的渗透注浆或劈裂注浆,是指注浆过程中,浆液以渗透形式为主,或以劈裂方式为主的注浆方式,往往会伴有其它方式的发生。

3.2 注浆工艺

根据注浆工艺的不同,可以分为花管注浆、套管注浆、埋管注浆等几种形式。

3.2.1 花管注浆

注浆主要通过钻机钻孔后,插入注浆花管进行注浆,此种注浆是采用全孔一次性注浆方式,注浆孔孔径一般为40~70mm,此种注浆主要用于注浆段不长的情况。

3.2.2 袖阀管注浆

当钻孔到设计深度后,从钻杆中灌入封闭泥浆,并在封闭泥浆中插入塑料单向袖阀管,在塑料管中插入双向密闭注浆芯管再进行注浆。此种注浆是采用全孔分段注浆方式,分段长度一般为2~3m一段;注浆钻孔孔径一般为70~110mm,注浆袖阀管直径一般为40~80mm。该工艺的特点是能很好地控制浆液的凝固时间和扩散范围,对不同地层和地段,可采用不同的注浆压力、注浆量及浆液类型。

3.2.3 埋管注浆

埋管注浆是通过埋设密封管和特制注浆芯管,将浆液注入地层,以达到加固地层的目的。此种注浆工艺主要用于跟踪注浆技术,对于隧道中加固地层及止水则较少使用,而是主要用于隧道施工中引起周边建(构)筑物的沉降后的补救措施。

3.3 浆液类型

主要采用的注浆材料为水泥浆或水泥-水玻璃浆液。纯水泥浆的成本较低,流动性较好,结石强度较高,可灌性也较好,但析水率较大,稳定性较差,结石率较低,早期强度一般较低,凝结时间较长,一般需添加早强剂;水泥-水玻璃浆液除具有水泥浆的全部优点外,还兼有某些化学浆液的优良性能,凝结时间可以调节,能可较好地控制浆液的扩散半径,结石强度较高。

一般当隧道在地下水位以下、地下水具有一定的流动性、地层的渗透系数和空隙率较小时可采用水泥-水玻璃浆液;根据地层情况,为了提高浆液的可灌性,也可以考虑采用超细水泥-水玻璃浆液，但成本最高;当位于地下水位以上,孔隙率较大时可采用水泥浆。

3.4 注浆效果

从设计矿山法隧道的工程实践中得知，注浆的效果与土层及水文情况息息相关。其中粉砂细砂层一旦出现涌水会严重危害隧道及基坑安全，若水位在基坑上方的情况下一般应以水泥浆或双液水泥浆对其进行注浆，注浆加固效果明显。至于对粘土类土层，注浆效果不如在砂层显著，从大量文献的研究及工程实践中得到的结论：粘土中注浆效果约提高土体强度20%~30%，对处于此土层的矿山法设计，应以“强支护、短进尺、快封闭、勤监测”等原则加强结构或者采取降水措施，注浆应在对结构和地面建筑要求较高的情况下采用。

以下是本人在地铁工程设计中注浆的一些实例：

工程名称 注浆类型 注浆目的及效果 其他

哈尔滨保健路隧道设计

单液水泥浆 加强隧道下方的粉质粘土的地层承载力

注浆锚管： 42无缝钢管（t=3.5mm），L=4.0m注浆压力拟定0.4~0.6MPa。

北京房山线郭公庄站后折返区间矿山法区间结构设计 超细水泥水玻璃 防止单洞双线隧道施工中引起房屋沉降过大，引起破坏 对拱顶150度范围内的洞圈外2m进行注浆。要求加固后土体无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。

重庆市环线工程上桥站暗挖车站设计 单液水泥浆 加强Ⅵ级围岩土体，减少拱顶沉降，保护初衬安全 双排超前导管：L=4m间距0.4x2.5m,拱顶120°布置

深圳五号线塘长区间桥台下基坑设计 水泥-水玻璃双液浆 对基坑四周进行加固并止水，使坑内喷砼质量提高 注浆压力拟采用0.6~1.0Mpa，要求加固后土层无侧限抗压强度达到0.5Mpa，渗透系数达到0.3~0.5m/d。

需要提到的是，注浆压力取值应谨慎，注浆压力太小会造成扩散范围小，须打设多点注浆孔；注浆压力过大可取合理的注浆扩散半径。一般采用渗透注浆时,注浆孔间距为0.5~1.0m;劈裂注浆时,注浆孔间距为0.8~2.0m。

4、结语

城市地铁矿山法隧道中，注浆是重要的辅助施工手段,注浆设计须根据工程地质及水文条件而选取的浆液类型、注浆工艺及参数,还在施工中根据施工实际情况调整注浆方法或调整注浆材料。施工注浆之前，一定要根据现场试验核实、调整注浆参数。当注浆未达到预期效果时，应采用其它措施补救,从而保证隧道和基坑的开挖安全。

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关键词：海绵城市理念；城市道路景观；设计方法

城市道路景观对环境的改变相当重要，想要建设成为海绵城市，道路景观的设计需要遵循客观的规律，有益于整个城市的发展。

1海绵城市理念和城市道路景观基本概念

海绵城市，仅仅从字面上的意思就能够猜出，作为一个城市能够像海绵一样，对于水的吸收能力强，也可以过滤雨水，面对自然环境时，能够应对自如。新闻报道中，屡次出现，夏季因为暴雨的原因，很多下水道来不及排泄雨水，造成大水漫灌，整个城市处在水中，也造成很大的经济损失，所以，目前对于海绵城市的建设，大家还很关注。海绵城市可以调节自然和人之间的关系，还可以防范突发暴雨洪水。因此，城市的排涝思维需要转变。对此，城市道路景观是可以进行这方面的调节，城市道路景观其实就是城市环境的部分，具备的高效率和安全等特点，让人觉得有舒服的感觉。

2传统城市道路雨水的处理

在过去，因为对于生态环境问题考虑不周到，对于海绵城市的建设也没有清晰的概念，在传统的道路设计中，简单的机动车道和人行车道，绿化带位置偏高，下雨时，很难留存住雨水，基本全部排进下水道，这种方式只求快速排水，为了防止灾害，但是，近年来的大暴雨之后，国内的某些城市还是出现了内涝现象，但是在内涝完之后，水资源还是紧缺，可以看出这种方式不适合现在的需求。原因：首先城市的快速发展，地面越来越多的是柏油马路，地表面积越来越少，绿化和树林也很少。在下暴雨的时候，很难积蓄住水。而且地面的水很难下渗，导致排水管道压力变大，城市的绿化也没有很好地起到作为蓄水池的作用。

3海绵城市理念的城市道路景观设计策略

3.1城市绿色景观组成模块

基于海绵城市的设计理念，道路景观的设计应该要做到对自然的保护和最小限度的干预，对于建筑材料的低使用，所以在设计上需要几种方式。透水人行道是设计在马路表面的一种方式，雨水可以直接渗透到地下土壤。所以，在设计的时候，可以让其具有渗透和排水的功能，能够补充地下水，快速排水也不会造成内涝，不影响交通。同样的还有吸水的功能，可以减轻排水道的压力。树池的设计，在道路景观的建设中，树池可以让树木的根张开的更大更深，也是道路景观中最为重要的因素。因为，行道树需要成长，对于土壤的要求也很严格，可以选择有很好吸水和排水功能的砂石土壤。种植可以选肥沃和过滤性比较好的土层。路缘石扩展带一般是软质土壤的景观区，在街道路边扩展形成，一般的形状都根据道路实际情况决定。

3.2社区道路景观建设

道路景观设计不能仅仅注意马路边，还有社区内部的马路和街道，虽然不是那么吸引人注意，但还是需要建设和注意。减少小区街道的宽度，不是缩小道路的宽度，而是加大绿化的面积，缩小水泥或者柏油覆盖的宽度，让原本的土路出现，既能够防止暴雨出现的水涝，又加强吸水能力，街道附近的小气候环境都会变好，道路宽度缩小也会大大减少车祸的产生。利用多余的空间，可以使得雨水渗透更加快速。

3.3生态林荫道景观建设

生态林荫道设计的目的是建立起有中央绿化带的形式，可以提高雨水的处理功能。但是目前的城市为了扩大交通的便捷性，主干道的设计很宽，大面积的不渗透地面，导致雨水难以下渗，也导致了城市的内涝。中央绿化带的设计宽度不能太小，最低不小于1.5m，同样，高度也不能太高，如果太高就破坏了道路景观的连续性，对司机可能造成影响，太低也会起不到防止晕眩的功能，高度控制在1～1.5m左右最佳。设计上，也要设置多重的绿化分隔带，在发挥雨水处理方面的功能的同时，也可以协调城市快速路与生活型街道之间关系，起到很好的分隔作用。

篇10

关键词：电性特征；地层特征；变质岩裂隙水；断层

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2017）03-0126-06

Abstract：To find out the relationship between the hydrogeological properties and electrical characteristics of metamorphic rock fissure water in water-shortage areas of Taihang Mountains contributes to analyse occurrence patterns of metamorphic rock fissure water.The metamorphic rock area in Fuping County is a typical water-shortage area.Based on the regional geological data，we studied the electrical properties of metamorphic rock fissure water using audio frequency telluric electricity field method，radioactivity exploration，audio frequency magnetotelluric method，and induced polarization method.An efficient and rational combination of technical methods to search rich part of underground water was formed.The results showed that there is evident consistence between the hydrogeological properties and electrical characteristics of the metamorphic rock fissure water in Fuping County.The groundwater exploration in the metamorphic rock fissure water area in Fuping County has huge practical significance， and it will serve as an example for finding groundwater in other metamorphic rock areas of this type.

Key words：electrical characteristics；strata characteristics；metamorphic rock fissure water；fault

位于太行山和五_山余脉交汇处的河北省保定市阜平县，其区域地下水分布规律主要受新华夏系构造体系的控制，地下水类型主要为松散岩类孔隙水和变质岩类裂隙水，地下水分布规律较为复杂。该县地表水、浅层地下水水质差，泉水水量小，深部地下水开采程度低，严重影响人民生活、制约经济发展[1]。

近六十年来，太行山变质岩地区的基岩裂隙水研究积累了丰富的资料[6-8]。廖资生认为地质构造制约了基岩裂隙水的分布和富集规律。宋献方认为基岩裂隙水循环机理不清，急需各类技术手段成果对水文参数的研究提供技术支持。

20世纪50年代，太行山变质岩地区的水文地质工作开始起步，近60年来积累了各类丰富的资料[6-8]。廖资生认为基岩裂隙水以裂隙为主要的贮、导向空间，其地下水运动和富集规律主要受地质构造条件所控制。宋献方认为山区径流减少原因缺乏实验数据的支持，山区水保工程及水利工程对山区基岩水循环影响机理不清，水文参数缺乏，地下水补给机制急需查明。

本次工作以典型的太行山变质岩裂隙水分布区-阜平县为例，研究了该区基岩地下水的电性特征。在搜集、分析区域地质、水文地质资料的基础上，广泛进行了多种方法的探测工作，对各类电性参数分布特征进行了合理的地质-地球物理解释，对比分析了研究区基岩裂隙水的电性特征和水文地质特征。在此基础上，形成了一套高效合理的适合研究区寻找地下水富水部位的技术方法组合。实践证明，该技术方法组合具有高效、快捷、准确的特点，能为地下水的合理利用与保护提供决策依据，具有明显的社会意义。

1 研究区地质概况

选择阜平县史家寨乡凹里村为例对太行山区典型片麻岩局部富水部位进行研究，其地质特征简述如下：

①研究区属于风化片麻岩地区。

②第四系为冲积物，主要为砂、砾石和卵石。

③基岩为阜平期坊里片麻岩，岩性主要为黑云斜长片麻岩、浅粒岩和角闪斜长片麻岩。

④研究区岩脉发育，辉绿岩、正长斑岩为主，闪长玢岩、石英钠长斑岩次之。

⑤研究区各类地质构造较为发育。

⑥片麻岩节理发育，呈强风化状态。

⑦断层破碎带为主要控水构造。

2 研究区电性特征及电探方法的选择

在收集分析前人研究资料的基础上，在凹里村进行了多种电探方法的物性试验工作[9-12]，总结了凹里村研究区地层的电性特征（见表1）。

分析前期物性试验成果，凹里村的电性特征研究选择了音频大地电场法（audio frequency telluric electricity field method，简称TEF）、放射性法（radioactivity exploration，简称RE）、音频大地电磁法[15-18]（audio frequency magnetotelluric method，简称AMT）和激电法（induced polarization method，简称IP）。根据研究区水文地质条件，上述方法测线的布置应尽量垂直于地质构造体的走向。在满足各种场地的前提条件下，尽可能多的采用两种及其两种以上的方法，多参数、多角度的总结和提高研究效果。

3 研究区变质岩基岩裂隙水电性特征

阜平县变质岩基岩裂隙水主要赋存于太行山北、中段构造隆起部位的各类变质岩裂隙中，其岩性一般为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩、斜长片麻岩和斜长角闪岩等。

在阜平县凹里村进行了地质调查。（1）地表出露第四系冲积物，主要由砂、砾构成。（2）局部出露角闪斜长片麻岩风化壳，呈现全风化、强风化状态，裂隙发育明显。（3）岩脉发育，主要为闪长岩，条带状产出，走向近东西。（4）地质构造发育，大致呈东西向展布，为正断层，具供水意义。（5）断层破碎带为主要控水构造，也是导水通道。因此，找水方向为风化壳裂隙水、断层构造水以及基岩裂隙水。

在凹里村重点部位布置了地质剖面A-B（地质剖面A-B位置见图1），地质剖面见图2。剖面显示，凹里村地表分布为第四系砂、砾，厚度约为5 m。下伏地层由浅到深依次为角闪斜长片麻岩、浅粒岩和黑云斜长片麻岩。角闪斜长片麻岩为风化壳，裂隙十分发育，厚度不足20 m。剖面前部有闪长岩脉出露地表。剖面中后部有北倾正断层出现。相对下盘，断层上盘基岩裂隙更为发育。

在凹里村布置了各类电探方法测线（见图1），对比分析了各测线的电性研究成果。

图3显示，TEF01测线（横轴为距离X，单位为m；纵轴为电位差ΔV，单位为mV）的220 m（电位差为1.2 mV）和TEF03测线的250 m（电位差为1.2 mV）τΤ鱿值缥徊畹椭担推测为断层的反映。需要注意的是，其中TEF01测线在220～260 m之间存在一个宽缓的低值带（电位差为1.0～1.3 mV），说明该区域内基岩裂隙十分发育。TEF01测线10 m处以及TEF02测线30 m处出现电位差高值，推测为闪长岩脉的影响。阜平至史家寨公路西侧为山体，凹里村向东约400 m为板峪河，第四系覆盖层由西向东逐步增厚，导致由西向东电位差异常变化幅度由TEF01测线的陡峭变为TEF03测线的平缓。

图4显示，RE01测线（横轴为距离X，单位为m；左侧纵轴为电位差ΔV，单位为mV；右侧纵轴为3分钟内放射性读数counts/3min，无单位）放射性读数异常高值出现在190 m处（放射性读数值高达36），对应的TEF01电位差异常低值在220 m处，据此可推测前述断层北倾。需要注意的是，RE01测线190～270 m的放射性读数高值异常带（放射性读数值为21～36），正好与图3中TEF01测线220～260 m之间的电位差低值宽缓异常带相对应，证明该区域内基岩裂隙十分发育。

图5显示，AMT01测线（地电断面解译图中横轴为距离X，单位为m；纵轴为深度D，单位为m；等值线为电阻率，单位为Ω・m）210 m附近，埋深50～150 m电阻率曲线出现近乎陡立的下降，推测该处存在前述近东西向断层，并可根据电阻率等值线变化趋势推测断层大致北倾，结论与放射性法和音频大地电场法一致。AMT01测线210～270 m之间出现电阻率低值“洼地”（电阻率值低于500 Ω・m），推测该区域内基岩裂隙十分发育。

在上述结论的基础上，考虑场地条件对布置钻机的限制，设置了两个激电点IP01和IP02。IP01和IP02分别位于AMT01测线的165 m和210 m处。初步推测210 m处变质岩基岩裂隙水富水性比165 m处优越。

在AMT01测线的165 m和210 m处分别设置激电点IP01和激电点IP02。图6显示，当激电点IP01和激电点（横轴为供电极距AB/2，单位为m；纵轴为极化率polarizability，单位为%）的AB/2小于20 m时（据AB/2=20 m，根据经验公式推测埋深大致应该约为14 m），IP01的极化率（范围为2.16%～2.47%）基本上大于IP02（范围为1.85%～2.16%），测线165 m处浅部地层呈现高极化特征，推测该处浅部角闪斜长片麻岩风化壳裂隙水的富水性比210 m处优越。AB/2大于20 m后，IP02的极化率（范围为2.30%～2.98%）基本上大于IP01（范围为2.31%～2.86%），测线210 m处深部地层呈现高极化特征，推测该处由浅到深分布有浅粒岩裂隙发育区以及黑云斜长片麻岩断层破碎带，变质岩破碎程度高，裂隙十分发育，深部富水性更佳，该处深部富水性比165 m处优越。

在AMT01测线210 m处布置ZK01，实施探采结合井1眼，井深100 m，进行了抽水试验（见图7）。

抽水试验证明：（1）第四系松散砂、砾层厚度为4.0 m，富水性一般，涌水量为3 m3/h。（2）角闪斜长片麻岩风化壳，厚度为13.21 m，风化程度高，富水性好，涌水量为21 m3/h。（3）断层钻遇深度为76.52 m。下盘基岩较完整，具阻水作用。上盘破碎程度较高，为重要的富水部位，涌水量为31 m3/h。断层破碎带为主要的控水构造，也是导水通道。（4）断层北侧的浅粒岩基岩裂隙十分发育，基岩厚度为59.31 m，富水性好，涌水量为25 m3/h。该井总涌水量达80 m3/h。

凹里村电探方法研究成果显示，基岩裂隙水的电性特征与地层特征之间具有一致性，且电性特征参数之间能够互相验证，大大增加了电探方法地质解释的可靠性。

适用于该研究区水文地质特征的电探技术方法组合可总结如下：根据不同方法的适用性和物性前提，认为音频大地电场法、放射性法、音频大地电磁法和激电法等方法组合适宜于太行山片麻岩地区局部富水部位的勘查。首先利用音频大地电场法进行扫面，初步确定研究区可能存在的基岩裂隙发育带和断层构造带，然后在基岩裂隙发育带和断层构造带使用放射性法进行对比，验证该构造的可靠性。随后应用音频大地电磁法确定其具置及其含水构造特征，最后布置激电法，利用极化率特征推断含水构造的富水性。

4 结论

在阜平县开展了变质岩基岩裂隙水的电探方法研究，分析了各类方法成果，研究了电性特征分布规律和变质岩裂隙水的赋存特性。

（1）研究区地下水主要为风化壳裂隙水、断层构造水以及基岩裂隙水。风化壳裂隙水广泛分布在风化壳裂隙中，埋藏浅，富水性一般。断层构造水一般受到断层走向的控制，埋藏深，富水性好。基岩裂隙水主要分布在变质岩裂隙发育处，埋藏深度中等，富水性好。

（2）研究区变质岩裂隙水的电性特征，一般体现为TEF电位差低值、RE放射性读数高值、AMT电阻率低值以及IP极化率高值的组合，各特征参数能够互相验证，且电性特征与地层特征之间具有一致性。

（3）适用于该研究区水文地质特征的电探技术方法组合具有快捷、高效和准确的特点，值得在类似地区推广使用。

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