地下水定义范文

导语：如何才能写好一篇地下水定义，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

在众多媒体传出丁家宜“外嫁”科蒂的消息得以证实后，近日，12月6日，创立于法国的科蒂集团与国内护肤品公司丁家宜宣布双方达成了股份购买协议。根据协议，科蒂将获得丁家宜控股公司的大多数股份，交易预计将于2011年1月完成。有消息称，此次科蒂对丁家宜“现金加股票”的交易总价值将达到4亿美元。

对于这次“外嫁”，丁家宜公司以为杨姓负责人昨天告诉记者：“丁家宜品牌将得到延续，也不排除未来走向全球市场的可能。同时科蒂承诺，将保留丁家宜现有的管理层和员工。丁家宜与科蒂合作，意味着之前公司考虑的到台湾上市一事已经不再可能。”

该负责人称，这次丁家宜“外嫁”与小护士被欧莱雅收购的情况不同。“欧莱雅集团收购小护士主要是为了给其旗下卡尼尔让路，而丁家宜品牌与科蒂的现有产品品牌基本不会构成直接竞争。”他透露，在跟科蒂合作前，丁家宜也长时间地考察过科蒂。科蒂是一个全面发展自己品牌的企业。

丁家宜“外嫁”科蒂，“丁家宜”及“植物纯萃”这两个护肤品牌的注入，进一步增强了包括知名护肤品牌兰嘉丝汀和 Philosophy 在内的科蒂旗下护肤品业务的产品组合。丁家宜创始人兼董事长庄文阳说：“同科蒂的融合是丁家宜发展史上的一个重要里程碑，对双方来说会是双赢的局面。我相信通过此次交易，丁家宜能够依托科蒂的全球网络和营销专长获得更快速的增长，我们双方也必将共同取得更大的成就。”

日化业界观察

民族日化品牌，被外资盯上的下一位又是谁？

当民族日化品牌越来越有作为的时候，众多外资都盯上眼了，到底是为了什么呢？难道看中的是企业发展历史度、品牌知名度、市场占有率、成熟渠道系统、消费者认可度、企业实力等，这些都是被外资所认为的其中因素之一。

无论是洗涤类、彩妆、护肤等类产品，外资主要看的是市场发展前景和有作为的本土品牌，外资只对品牌感兴趣。

在众多国人谈到日化品牌的同时，有没有意识到本土日化品牌越来越有作为，无论在外资的进入本土市场也好，本土日化品牌都在争气，我们国人越来越看好民族日化品牌。

在中国的日化市场里面，例如像佰草集、自然堂、美肤宝、珀莱雅、霸王、隆力奇、立白等品牌，这些民族日化品牌为国争光了。但是，当这些品牌在市场上有作为的时候，会不会也被外资盯上呢，这很难说。

即此，这些本土日化品牌被盯上谈收购或是并购也好，同样，也许很多都不会一时的卖出去或是并购，除非，市场不稳定，资金链断缺等，才会有这样的现象发生！也不知道下一位被收购或并购的又是谁，这个还是个未知数。

在笔者看来，外资看好民族日化品牌的原因，从三点上来分析。

分析一：外资看好知名度高的本土品牌和有市场发展前景的品牌，更重要的是市场占有率；

分析二：外资看好本土企业的发展历史和品牌知名度，还有品牌成熟的渠道系统；

篇2

关键词：地下水；仰斜式排水孔； 数值模拟

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：

地下水是影响滑坡稳定的重要因子,大量滑坡的发生与地下水活动直接相关。采用有效措施降低坡体的地下水位,可以有效地减小边坡的渗透力并增加滑面的有效应力,从而提高滑坡的稳定性。但是，降低滑坡体地下水位的措施较多，因此,如何结合工点实际情况选择正确的排水措施对制定经济合理的滑坡治理方案具有十分重要的意义。在西攀高速公路德昌滑坡的治理过程中，结合工点的情况，设计者提出了“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施。而抗滑桩对地下水渗流场的影响程度较小[2]，故仰斜式排水孔能否有效地降低滑坡体的地下水水位直接影响滑坡治理效果，本文运用GEO-SLOPE软件对此进行数值模拟并得出结论，以期指导德昌滑坡治理工程，也为其它类似的工程提供依据。

1德昌滑坡概况

K33+150～400河东德昌滑坡位于德昌县城东开发区的德州镇凤凰村二组境内，拟建高速公路从滑坡坡脚通过，概貌如图1所示，滑坡整冶工程K33+103.5工程断面图如图2所示。

该滑坡为一基岩古滑坡，通过地面调查访问，该滑坡无滑动位移迹象。滑坡前缘民房后的大树生长百年以上而无倾斜歪斜、民房无变形破坏现象，清嘉庆十五年的祖坟未见变形痕迹；50年代

半坡上修筑的水渠除局部表浅滑塌外，无变形拉裂现象，半坡以上大面积松柏生长良好，无醉汉林、马刀树等滑坡迹象，滑体中前沿的电杆未见有歪斜位移现象，访问当地70多岁的老人，在他父辈时也未见该滑坡滑动，如此等第现象，均说明该滑坡已有一定的稳定时期。

图1 德昌滑坡概貌

图2滑坡整治工程K33+103.5工程断面图

通过滑坡稳定性计算结果表明，在地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.28，无地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.34，滑坡的整体稳定性较高。

滑坡区总体地势为东高西低，斜坡向西，斜坡坡向与岩层倾向相反，为逆向坡。滑坡形成之前，该处为安宁河左岸粉砂岩岩质岸坡，坡面有残破积小块石质土及块石夹土，粉砂岩岩石破碎，岸坡陡峻。安宁河岸坡在河水的长期冲刷淘蚀，前缘临空、失去支撑为滑坡的发生创造了必要条件。而坡体内的地下水、地表水或雨水经上覆土层、风化岩石下渗，长期饱水软化作用下，岩体内含水量增大，孔隙水压力增加，抭剪强度及稳定性降低，加之该区的强烈地震作用，加速了滑坡的产生。而滑体后缘农业灌溉渠道水位的变化影响着滑体地下水位，从而影响滑坡的稳定性。

2德昌滑坡渗流场模拟

本次计算以图2德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图为原型，滑坡前缘纵向设仰斜式排水孔，间隔3米，孔长40米，仰角6º。其分析模型如图3，模型高14m,宽32m。由地斟资料知，第一层土模拟滑坡堆积物，该层结构不均，其透水性较好。取其饱和状态时渗透系数K=1.400e-003cm/s。第二层模拟粉砂岩强风化层，取其饱和状态时渗透系数K=1.160e-004cm/s。

图3德昌滑坡设仰斜式排水孔渗流模拟模型

该渗流场作稳态分析，首先对于滑坡后部的边界，由地勘资料可知在雨季时地下水位上升，滑体大部分有地下水；勘察期间，钻孔地下水位埋深在6.3m～19.5m之间， 据此，将边坡后部边界条件定义为Head(H)=10m。对于仰斜式排水孔,上部边界定义为UnitFlux(q)=0,仰斜孔底部边界定义为Head(H)=0.005m。

应用SEEP/W模块计算后，其结果如图4所示:

图4 设仰斜式排水孔渗流路径及浸润线

由上述模拟结果可知，仰斜式排水孔伸至潜在滑动面，使地下水有畅通的排泄通道，可以快速地疏干滑体内的地下水，明显降低了地下水位。

3德昌滑坡稳定分析模拟

由德昌滑坡治理工程3-3′断面图（图2）及钻孔资料可知，滑坡第一层为滑坡堆积层（Q4del）,其土体的天然密度为1.95～2.04。根据土工试验成果，综合考虑该层的地层结构，其值取；取硬塑状的参数快剪粘滞力、内摩擦角：、，滑坡第二层为侏罗系新村组粉砂岩强风化层，粉砂岩块体的天然密度为2.49～2.51g/cm3，取其算术平均值,其容重取，粘滞力、内摩擦角。

滑坡的稳定分析采用SLOPE/W程序毕肖甫法，其孔隙水压力调用上述SEEP/W渗流场模拟计算的数据文件。滑坡滑动面由其德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图（图2）得到，滑动圆心任意假定。模拟计算考虑两种情况：滑坡设仰斜式排水孔和滑坡不设仰斜式排水孔。两种情况相比，只有孔隙水压力发生了改变。分析模型和模拟结果见图5～图8。

滑坡设仰斜式排水孔

图5德昌滑坡设排水仰斜孔边坡稳定分析模型

图6 德昌滑坡设排水仰斜式排水孔模拟分析结果

（2）滑坡不设仰斜式孔排水

图7德昌滑坡不设仰斜式排水孔边坡稳定分析模型

图8 滑坡不设仰斜式排水孔模拟分析结果

数值模拟结果表明，在其它条件完全相同的情况下，不设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为1.400,这与地堪资料稳定安全系数值1.28基本相符；而设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为2.366，滑坡的稳定性得到很大提高，究其原因主要是设了仰斜式排水孔后滑体中的地下水便于排出坡体，从而降低了滑体内的孔隙水压力，也提高了土的抗剪强度；而不设仰斜式排水孔时滑带土长期处于地下水浸润饱和状态，孔隙水压力大，滑带土饱和软化，土的抗剪强度较低，从而使其稳定性系数大大降低。

4结束语

对德昌滑坡的数值模拟研究结果表明，仰斜式排水孔可以有效降低滑体的地下水位，从而大大提高滑坡的稳定性，是有效的滑坡治理措施，证明德昌滑坡采用“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施是可行。同时，

滑坡区灌溉渠道向滑坡体补给地下水,将使滑坡的稳定性大幅度降低,虽然目前对此已经引起人们的重视,但在边坡工程施工阶段,常常被忽略而导致大规模滑坡的发生,故在边坡工程施工过程中,对渠道水位变化及渗漏情况等进行全面监控是十分必要的。

参考文献

篇3

摘要：

将非洗井法采样筛管部位取样的可行性和洗井前后样品代表性作对比，当监测井中地下水流量为0.1L/min～0.5L/min时，用微扰动采样器在非洗井情况下采样。洗井前后常规无机离子浓度和5种物理指标的研究对比结果显示，在非洗井情况下用微扰动地下水采样器在筛管部位取样的样品与洗井之后的样品十分接近。6口监测井水中无机离子含量单方向方差分析结果显示，p值＞0.05(显著性)，验证概率F＜Fcrit，表明在95%的置信度上可总结为无机化学参数在洗井前后无显著性差异。

关键词：

无机离子；物理指标；监测井；微扰动采样；地下水

地下水样品采集与监测是反应地下水环境的重要方法，样品采集的科学性、代表性直接影响地下水水质状况分析。收集到具有代表性的样品与监测过程中观测到的真实地下水情况能更加准确的定义地下水环境系统，这是地下水各项研究工作十分重要的基础。国内外在过去的几十年中正在不断讨论、研究获得能准确反映含水层的地下水样品的方法。Pennino[1]已经表示几乎不可能获得100%完全保真的地下水样品，指出大多数情况下的样品偏差与不可预测的采集工作有关而不是实验室分析技术产生的。由此可见，标准的采样方法对于样品偏差的重要性。

1材料与方法

1.1微扰动采样器

微扰动采样器的功能：①自定义采样器开启关闭时间；②可下放深度达100m；③可根据采样需要改变采样器的容积大小；④可在井筛部位慢速自更新。将采样器下放至筛管部位，可自定义停留时间，采样器完成一次自更新后关闭采样孔，提出采样器完成采样。采样器具体内部构造见图1。

1.2研究区域概况

研究区域地下水监测井深度为地面以下20m深，处于第三层含水层，该层以砂质粉土为主，局部夹有砂质粉土、粘质粉土和粉质粘土。该区域地下水流向为西北流向东南，井中水流量在0.1L/min～0.3L/min范围内。

1.3采样方式

监测井、观测井、抽水井，通常均由井管及井筛两部分组成。井管是连接井筛和地面的通道，由于地下水处于运动状态[2]，理想情况下目标含水层的地下水通过井筛自由进出井中，筛管部位的水均保持流动并具有水流同样的物化特性。地下水会在井管中上升至一定高度，随着筛管上部井管水的长时间积累，水质将会发生一些特定的化学变化。这些变化归因于许多因素，如大气对于井水面的干扰，井管材料对地下水的污染，表层水的渗入等[3]。另外，还有一些潜在的微生物生态学的变化，这些变化会进一步影响水化学。因此，长时间存在于井管里的水被称之为上层滞水。许多采样指导里介绍的传统预采样步骤是先洗井，将井管中上层滞水抽出，保证管中全部为新鲜的目标含水层水，可取管中任意位置的水样，从而使采样过程中的相对误差减小。目前，有些采样令人信服的论证逻辑证明洗井采样是有必要的，且这些技术占有主导地位。然而相关设计实验很少有数据去证明这个观点[4]，许多文献中对于什么是最好的洗井方式和如何确定洗井工作完成一直没有解释清楚。不少作者认为指出特定的洗井次数与洗井量不适用于所有的井。他们认为洗井次数与频率应考虑到建井处的水文地质条件,这就使代表性样品采样工作越来越复杂。同时，洗井也有弊端：①会破坏填沙部位，使得井筛周围的挥发性有机物损失，增加了吸附-解吸附的可能性，还造成了不必要的浊度影响，需要对于样品过滤操作；②洗井使得多个含水层的水混合，增强了潜在的未被污染地区污染的可能性，进而增加了数据解释的困难性；③氧化和脱气形成的水域改变了化学性质，并有可能因为极端的水化学变化影响水化学平衡；④洗井将花费大量时间；⑤处理洗井出来的废水可能造成污染物的转移。另外一些研究也表明，利用不同构造的井能在微洗井的情况下取得目标含水层的代表性样品。野外观测发现，自然条件下井筛部位的层流水不与上层滞水相混合。如Kearl等[5]观察井中胶体移动行为，发现将抽水泵置于井筛段内的中间点，用0.1L/min～0.5L/min的流量抽水，水泵附近井段内水流维持水平、层流的现象，这为非洗井条件下采样提供了理论基础。G.A.Robbins等研究发现，低流量取水时通过筛管部位的水流对套管内上层滞水有很微弱的干扰和混合作用。研究发现[6-9]，低流量取地下水样时，受外界干扰十分微弱，水样来自于目标地层释放的新鲜水，包含了目标水层中的所有污染物。已有学者证明了这种在筛管部分采用低流量取样技术可在微洗井条件下实行，然而没有跟非洗井条件对比。Robin等[10]研究表明，在不洗井的情况下筛管部位的水不断与地下水更新替换。所以监测井的筛管部位应该安装在地下水流动区，而地下水流动区可以通过分析水文地质钻探等特性来确定[11]。这是作为微洗井采样的一种采样方法。如果在地下水流量满足0.1L/min～0.5L/min时，即替代了在低流量抽水条件下的抽水工作，利用特殊采样器可实现非洗井情况下的取样，采用非洗井法可节省洗井时间，采样成本随之降低。为验证非洗井法的可行性，我们利用微扰动定时、定深、定量地下水采样器在洗井与非洗井情况下采样监测并比对结果。针对常规离子浓度与5种物理指标作单方向方差分析，从而探讨洗井对于地下水样品采集的影响大小和洗井之后样品的代表性程度。

1.4研究方法

根据前人研究成果，在使用低流量气囊式采样设备抽取地下水时，若保证流量在0.5L/min以内，水位不发生连续降低情况且降低量在0.1m以内，可实现地下水的无扰动采样。这是由于流流低能够降低水流的扰动；水位不连续降低是保证采样时筛管内水体保持稳定不会发生大体积混合情况[12]；水位降低量不超过0.1m是保证水压不会因为骤降而使挥发性气体散失。基于以上事实，可以无需抽除3～5倍的井管积水，将抽水泵或取样器置于井筛段内的中间点，用0.1L/min～0.5L/min小流量抽水，将得到井筛中点附近的代表性水样[13]。当地下水流量在0.1L/min～0.5L/min时，可利用微扰动地下水采样器取样。微扰动采样器的容量为1L，地下水流量为0.1L/min～0.3L/min，在非洗井的情况下，下放微扰动采样器至筛管部位，提前设定好采样孔开启关闭时间（设定停留时间为10min，使地下水在筛孔部位完成置换），下放至井中开始取样作为非洗井情况下样品。微扰动采样器不需抽取水，不需担心水位降低造成的扰动影响。接着用潜水泵洗井，洗井流量为1L/min，抽出3～4倍管井体积后完成洗井工作，静置24h后利用贝勒管取样，重复3次测定电导率、TDS，确保误差在5%以内后再用微扰动采样器取样，作为洗井后的样品（论文只针对水中常规无极离子质量浓度与5种物理指标的测定结果比对）。

2结果与讨论

2.1物理指标测定

将洗井前后样品进行物理指标测试，并随着深度进行对比分析。在筛管上部取样时温度、TDS、溶解氧、pH、电导率波动较大，可筛管部分洗井前后的数据逐渐趋于稳定并且相互靠拢，说明洗井前后筛骨部位水样的物理参数影响最小且最稳定。筛管上部洗井前后最大误差值分别温度为8.5%、TDS为2.4%、溶解氧79%、pH值为±0.05、电导率为2.2%。筛管部位最大误差温度为0.7%、TDS为0.3%、溶解氧为72%、pH值为±0.04、电导率为0.8%。由此可知，洗井前后在筛管部位取样能得到相对稳定的样品，洗井前后筛管部位4项物理指标（除溶解氧）的变化率均在标准误差范围内。其中溶解氧受到洗井的影响较大，洗井前后误差值均超过70%，不符合取样标准。故在测定溶解氧时，建议使用在线监测设备作原位测试。

2.2无机离子测定

选择不同地点的6口传统监测井，利用微扰动采样器对洗井前后筛管部位取样，完成水质监测并利用单方向方差分析法、等值线作图分析后进一步验证筛管部位取样的代表性。用ANOVA法作假设：（1）零假设为在筛管部位洗井前后取样，每一口井中的无机离子质量浓度是相等的。另外一种假设是在筛管部位洗井前后取样，无机离子质量浓度是不相等的。（2）零假设为筛管部位洗井前后取样，每一口井中的单个无机离子质量浓度是相等的。另外一种假设是在筛管部位洗井前后取样，每一口井中的单个无机离子浓度是不相等的。洗井前后水质测定结果见表1和表2，单方向方差分析结果见表3（a为均方差，b为检验统计量，c为显著性值，d为F的临界值）。从洗井与非洗井情况下的水质离子测定结果表明：上述6口监测井p值＞0.05(显著性)和验证概率F＜Fcrit，在95%的置信度上可总结为无机化学参数在洗井前后无显著性差异，由表1和表2可知，洗井前后6口井的无机化学参数几乎相同，说明洗井与非洗井这2种不同采样方式下采集的样品测定结果十分接近，同时也验证了单方向方法分析法的无明显统计学差异。图2为洗井与非洗井采样法测定的无机化学参数值散点图。由图2可见，洗井前后数据相同，数据点基本落在1:1等值线上，表明用2种采样方法所取得的样品很相似，可认为无差异。在一般地下水采样只测试常规离子浓度与电导率等物理指标时，可利用非洗井方法采样，不仅提高采样效率，并且还能得到与洗井相比时误差在5%以内的样品。

3结语

通过对洗井前后2项物理指标和常规离子浓度的单方向方差分析，表明在地下水流量为0.1L/min～0.5L/min时，利用微扰动采样器采样是否进行洗井工作对于筛骨部位常规离子和电导率等物理指标的取样监测无明显影响。试验表明，洗井后溶解氧pH值波动较大，建议在条件允许的情况下在线监测该指标。在无需精确测定地下水水质的情况下，建议选用微扰动采样器在非洗井情况下采样，这样既避免了常规洗井时利用抽水泵洗井对地下水样品的扰动，也节省了洗井工作所耗费的时间和人力资源，同时提高采样效率，避免洗井废水中的污染物转移。

参考文献:

[2]王昌益，贺可强.论地下水运动规律及其研究方法[J].青岛理工大学学报，2010，2:93-101，117.

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1　模型简介

SALTMOD模型是荷兰土地开垦和改良国际研究所（ILRI）的 Oosterbaan教授等［7］以水盐均衡原理为基础开发的，主要用来模拟和预测土壤水、地下水和排水的盐分，地下水埋深，排水量及排水矿化度等，适用于灌溉农业或非灌溉农业，干旱作物或稻田等不同的农业类型，还可以模拟农民对渍害、土壤盐分、缺水等的反应。该模型已成功应用于土耳其的Harran平原［8］以及印度 Andhra　Pradesh的沿岸平原［9］。SALTMOD模型以水量平衡和盐分平衡原理为基础，主要输入参数包括气象、土壤、作物、地下水、灌溉以及排水的再利用等；主要输出数据包括土壤盐分、排水和地下水的矿化度、地下水埋深、排水量等。根据当地的气候条件、作物生长等，SALTMOD模型可以分1～4个模拟季节，并将土壤垂直方向的水盐平衡分为4层：地表、根层、过渡层和含水层，每一层的水量平衡和盐分平衡均以季节性数据输入，并假设所有因素在研究区内均匀分布。模型本身也存在一些缺陷，如在灌溉水矿化度输入方面不灵活，只能设定一个矿化度值，不能区分每次或每个季节的灌溉水矿化度，因此，在模拟研究微咸水和淡水交替灌溉方面受到局限。

2　研究区概况

内蒙古河套灌区40m 以内地下水水质小于3g／L的面积占总面积的71．3％，大于3g／L的面积占总面积的28．7％；灌溉期间，特别是冬灌期，灌区下游排水干沟内蓄积大量高矿化度排泄水。在长胜试验站和沙壕渠试验站都曾进行过微咸水灌溉试验研究，研究表明，在河套灌区实行微咸水灌溉是完全可能的［10］。研究区沙壕渠灌域位于内蒙古河套灌区西北部解放闸灌域中东部，南北平均长为15km，东西平均宽约4．0km，总控制面积4．93×103　hm2，其中农田灌溉面积3．55×103　hm2。研究区地处干旱、半干旱地带，大陆性气候特征，冬季严寒少雪，夏季高温干旱；年均降雨量为140mm，年内降水分配不均，主要集中在6—9月，占全年降水量的60％～80％；年均蒸发量为1　970mm；年均气温8．4℃；年均日照时数3　094h。轻盐碱土与中盐碱土占土壤总面积的75％左右，重盐碱土占25％左右，中下游盐分较重。研究区地表水源主要来自引黄的灌溉水，潜水补给来源主要是田间灌溉水的入渗补给、各级渠道的渗漏及部分降雨补给，消耗主要是作物蒸腾和潜水蒸发，以垂直运动为主，地下水侧向径流十分微弱，是灌溉入渗和垂向蒸发排泄为主的平原灌区。灌域地下水平均埋深在1．6～2．0m。灌域主要粮食作物有小麦和玉米，经济作物有葵花、瓜果、蔬菜等，种植方式以小麦套葵花和小麦套玉米为主。

3　模拟结果与分析

3．1　模型基础资料

选择沙壕渠灌域2008—2010年的观测数据对模型进行率定和验证。实测的渠首引水量、年降水量、灌域内18个土壤监测点0～60cm 根层土壤盐分（以土壤饱和浸提液电导率ECe表示）和地下水矿化度如表1所示。将1年分为3个模拟时期，即生育期（5—9月）、冬灌期（10—11月）和非生育期（12月—次年4月），各时期的气象、土壤盐分、灌水量等模型基础数据采用实际观测值。　沙壕渠灌域的渠系水利用系数取为0．7，2008—2010年的渠道渗漏量分别为1　100、1　280、1210万 m3。扣除渠道渗漏量后，2008—2010年末级渠道放水量对应的生育期灌溉定额分别为3　830、4　480、4　200m3／hm2；冬灌灌溉定额分别为3　440、3　920、3　780m3／hm2，作为模型验证时进入田间的灌水量输入值，情景方案中拟定的灌溉定额均指末级渠道放水量对应的灌溉定额。模型应用时，灌水量输入值取2008—2010年的平均值作为现状值，生育期灌溉定额和冬灌灌溉定额分别为4　170、3　713m3／hm2；降水取多年降水量的平均值140mm；初始地下水埋深1．8m；排水沟深1．5m；灌溉水矿化度0．5g／L；根层深度取0．6m。

3．2　模型率定和验证

由于沙壕渠灌域与解放闸灌域的种植结构、灌水模式、排水系统相近，部分欠缺资料参照解放闸灌域2008—2010年的排水矿化度和排引比资料，结合沙壕渠灌域2008—2010年的渠首引水量、0～60cm 根层土壤盐分等资料，对SALTMOD模型进行率定和验证。以2008—2009年数据对模型进行率定，2010年数据对模型进行验证。

3．2．1　自然排水量

自然排水量Gn＝G0－Gi，定义为水平流出研究区的地下水量（G0，m3／（季•m2））与进入研究区的地下水量（Gi）的差值，确定此值时，可将进入量Gi设为0，任意改变流出量的值，根据模拟的排水量，与实测值比较，确定研究区自然排水量Gn的值。考虑到研究区位于平原区，地下水流动缓慢，水力坡度较小，进出量差别不大，因此率定中G0取较小的值，在相对误差相近时取较小的自然排水量的值，率定结果如表2所示，取：Gn1＝0．04m3／（季•m2），Gn2＝0．02m3／（季•m2），Gn3＝0．04m3／（季•m2），其中Gn1、Gn2、Gn3分别代表第第二、第三季节的自然排水量。

3．2．2　根层淋洗率

根层淋洗率（Flr）定义为根层渗漏水的盐分质量浓度与饱和土壤水的平均盐分质量浓度的比值，Flr可取0～1范围内的任何值，取不同的根层淋洗率值，模拟计算根层土壤盐分，将根层土壤盐分模拟值与实测值进行比较，吻合最好的淋洗率即为实际的淋洗率。取Flr＝0．2，0．4，0．6，0．8，1．0。率定结果如图1所示，根据实测值和模拟结果的对比，实测值在淋洗率0．8和1．0之间，较接近0．8，取Flr＝0．8、0．85和0．9，确定根层淋洗率的值，模拟计算得出淋洗率为0．85的平均相对误差最小，取Flr＝0．85。

3．2．3　过渡层淋洗率

过渡层淋洗率（Flx）定义为过渡层渗漏水的盐分质量浓度与饱和土壤水的平均盐分质量浓度的比值，Flx可取0～1范围内的任何值，取不同的过渡层淋洗率值，模拟计算排水矿化度，将排水矿化度的模拟值与实测值进行比较，吻合最好的淋洗率即为实际的淋洗率。取Flx＝0．2，0．4，0．6，0．8，1．0，如表3所示，实测值在淋洗率0．6和0．8之间，取Flx＝0．65、0．7和0．75确定过渡层淋洗率的值，模拟计算得出淋洗率为0．7的平均相对误差最小，取Flx＝0．7。

3．2．4　模型验证

根据沙壕渠巴74井、D井和E井多年地下水埋深观测资料知，灌溉期地下水埋深在1．0～2．0m 之间，非灌溉期地下水埋深在1．7～2．7m 之间。SALTMOD模型模拟的沙壕渠灌域生育期地下水埋深在1．55～1．65m 之间，非生育期地下水埋深在1．80～1．95m 之间，结果基本满足要求。通过验证，SALTMOD模型可用于对沙壕渠灌域根层土壤盐分、地下水埋深以及排水的预测。表4给出了0～60cm 土壤盐分、排水量和排水矿化度的模拟值与实测值。可以看出，三者的模拟值与实测值比较吻合，相对误差均在10％以内。

3．3　结果分析

3．3．1　不同灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响

拟定5种不同的灌溉水矿化度为1．0、1．5、2．0、2．5、3．0g／L，灌溉定额与现状相同，模拟不同灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。以生育期结束后的根层土壤盐分为例，如图2所示。由图2可以看出，根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增大，灌溉带入的盐分大于排水排出的盐分，盐分迅速积累，模拟结束后，根层土壤盐分均呈上升趋势，灌溉水矿化度为3．0g／L 的盐分增加最大，为168％，灌溉水矿化度最小的1g／L的盐分也增加45％。不同灌水水质的根层土壤盐分最初的增长幅度较大，而矿化度为3．0g／L条件下较其他条件大，盐分增加的趋势随时间逐渐降低。由此可见，采用地表微咸水灌溉，如果采用矿化度较高的排水灌溉，不仅增加土壤盐分、破坏土壤结构，还将影响作物产量，因此在浅埋地下水的沙壕渠灌域，不适合直接用高矿化度的地表水灌溉作物。

3．3．2　地下微咸水与淡水混合灌溉对根层盐分的影响

沙壕渠灌域地下水矿化度为2～3g／L，据2008—2010年的实测值，设为2．3g／L，黄河水矿化度为0．5g／L，采用地下微咸水和黄河水混合灌溉，拟定地下水（S）、黄河水（F）混合的比例为1∶3、1∶2、1∶1、1．5∶1，混合后的矿化度分别为0．95、1．1、1．4、1．58g／L，灌溉定额保持现状不变，模拟地下微咸水与黄河水混合灌溉对根层土壤盐分的影响。如图3，以生育期结束根层土壤盐分（图3（a））和生育期地下水埋深（图3（b））为例，采用地下微咸水和黄河水混合灌溉，在拟定的咸淡水比例范围内，根层土壤均处于脱盐状态，脱盐率为14％～23％，而全部采用黄河水灌溉的脱盐率为4％，抽取地下微咸水与黄河水混合灌溉的脱盐率相对更大，对控制土壤盐分更有效，可能原因是抽取地下微咸水灌溉降低了地下水位，地下微咸水和黄河水混合灌溉的生育期地下水埋深大于2m，而引黄河水灌溉的地下水埋深为1．55m，从而减少了因潜水蒸发而上升的盐分，降低了根层土壤盐分。由于抽取地下微咸水混合淡水灌溉后的地下水埋深加大，地下水盐向地表积聚微弱，而灌溉带入的盐分占主导地位，导致地下微咸水所占比例越大，根层盐分越高。当地下微咸水和黄河水混合比为1∶1左右时，作物生育期地下水埋深基本达到平衡，混合比为1．5∶1的地下水埋深呈逐年增大的趋势，原因是开采的地下水较多，地下水埋深加大，田间灌溉水的渗入和各级渠道的渗漏补给也减小。由此可见，适度开采地下微咸水，不仅可以缓解水资源紧缺程度，而且达到控制地下水位和减少地下水盐向表土的积聚；而过量开采地下微咸水灌溉，不仅加重土壤盐渍化，而且地下水位持续下降，严重时可能导致一些地质环境问题。

3．3．3　缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐影响的措施

为了保证土壤盐分平衡以及农业的可持续发展，以灌溉水矿化度2．0g／L为例，分析缓解微咸水灌溉对土壤积盐影响的措施。

1）加大排水沟深度

拟定5种不同的排水沟深为1．5、1．8、2．0、2．5、3．0m，灌水量与现状相同，应用SALTMOD模型模拟预测10年内不同的排水沟深对根层土壤盐分的影响。如图4，以生育期结束后的根层土壤盐分为例，根层土壤盐分随排水沟的加深而降低，模拟结束后，排水沟深1．5m 的根层土壤盐分增加最快，为113％，排水沟深3．0m 的根层土壤盐分基本保持不变。加大排水沟深度，增大了排水排盐的能力，从而可有效控制根层土壤盐分的增加。

2）渠道衬砌

沙壕渠灌域现有的渠系水利用系数为η＝0．7，拟定不同渠道衬砌水平，渠系水利用系数为0．7、0．75、0．80，现有的灌溉定额和排水条件不变，应用SALTMOD 模型模拟预测渠道衬砌对根层土壤盐分的影响。以生育期结束后的根层土壤盐分为例（图5），渠道衬砌后的根层土壤盐分明显低于现状，渠道衬砌水平越高的根层土壤盐分越小，模拟结束后，现状渠系水利用系数的根层土壤盐分增加113％，渠系水利用系数为0．8的根层土壤盐分增加最慢，为84％。在灌溉定额不变的条件下，渠道衬砌减少了渗漏量，通过控制地下水位，有效地降低了土壤盐分，而且节约了灌水量。

篇5

关键词：白城市；粮食主产区；地下水动态；分析

中图分类号： P332 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.13.035

1白城市粮食产量与地下水开采量之间的关系

白城市属于干旱半干旱地区，十年九旱，尤以春旱为重。随着灌溉水平的提高，粮食单产稳步提高。20世纪50～60年代粮食平均单产为57.6～59.8 公斤/亩，当时主要通过人工挖农田土井、挖水柜、打炉渣水泥管井，主要用于坐水种，井的使用寿命仅2～3年，农业生产基本上靠天吃饭；60年代中期起开始钻凿深井，70年代逐步实施了井水灌溉，粮食单产增加到92.5 公斤/亩。80年代井水灌溉面积逐步增加，粮食单产增加到143.2 公斤/亩。90年代经常遭受干旱，1998年遭受特大洪水灾害，但是抗旱措施不断增强，井灌面积大幅度增加，打井种稻发展很快，粮食产量也迅猛增加，单产增加到248.4 公斤/亩。进入21世纪以来，经受了历史罕见的连年特大干旱，年降水量仅为321 毫米，相当于多年平均降水量的80%，由于井灌面积大幅度增加，粮食单产持续增加，平均达到321.1 公斤/亩。

2作物需水量与地下水埋深、包气带含水量之间的关系

地下水位埋深与粮食作物需水关系密切。地下水位浅埋地区，地下水通过毛细作用可直接为作物供水，而地下水位埋藏过浅，则会产生土地盐碱化，抑制作物生长。包气带含水量与作物需水量关系也很密切，粘性土包气带通常含水量较高，持水性和保水性较好，其水分有利于作物吸收利用，而沙性土包气带含水量通常较低，持水性和保水性差，不利于作物吸收利用。

农作物只有在特定的生态水位，才能保证其良好的生长，确保产量。地下水位埋深是特别敏感的生态因子，特有的植物种群需要特定的地下水位埋深。地下水位埋深大于或小于某植物种群所需的生态水位，生态便会发生退化。特别在干旱半干旱地区，地下水位埋深过大，生态将严重退化。一般地下水位埋深应显著小于潜水蒸发深度，但埋深过浅又会导致土壤盐碱化。

例如白城市地区的玉米灌溉以地下水为主，根据农作物根系的调查，地下水位埋深在2.0～5.0米时，玉米的产量最高。当地下水位埋深较深时（>5.0米时），地下水基本不能补给或少量补给，玉米根系也难以到达和吸收。水位越深，产量和水分利用效率都越低。地下水位小于2.0米时，虽然地下水补给多，但影响了春玉米根系发达，反而产量下降，水分利用率也随着下降。而且水位埋藏太浅容易造成土壤的盐渍化，导致土质退化。

3作物生长与地下水水质、包气带含盐量之间的关系

地下水中的矿化度过高时，容易导致植被根系脱水而死，地下水中的矿化度过低时，地下水不能供给植被根系足够的养分，也不利于植物的生长。把某种植被处于生长旺盛和生长良好状态下，主要根系层内包气带土壤含盐量的范围定义为这种植被的适生含盐量，如果土壤的含盐量超过了这个范围，对于植被的生长不利，甚至由于含盐量过高导致植被脱水而枯死。据有关资料，土壤含盐量小于3克/公斤时，植被可以正常生长。土壤含盐量在6～10克/公斤之间，属于中度盐渍土，植物的生长受到一定的影响。

4粮食主产区地下水动态年内变化规律

白城市第四系孔隙潜水地下水动态有：河水渗漏补给型，降水渗入径流型，渗入蒸发型三种。根据地下水位观测资料分析，地下水位动态的一般特征是每年只有一次峰值。高峰过后，水位一直持续下降，直至出现最低水位时为止。水位变化的时间和幅度有两种情况：一种是受开采影响小的水位动态，最低水位出现在3月末～4月上旬，最高位出现在7月末～8月中旬。水位变幅一般为0.7～1.5米，小者0.5米左右。另一种是受开采影响明显水位动态，最低水位出现在5月下旬～6月初，最高位大多出现在8月下旬～9月初，少数出现在9月以后。水位变幅大多为1.5～2.0米，开采集中的地区为2.5～4.5米。月亮泡断陷区越流系统的地下水动态，中部受开采影响较大，其他地区反映不明显，其动态类型和动态特征既有区别，又有联系。近几年，该区地下水位在大部分地区处于相对稳定状态，仅在松嫩低平原区的开采强度较大的城镇，出现了规模不等的局部下降漏斗。

洮儿河冲积扇区第四系潜水与大气降水联系紧密，地下水位年内变化特征在丰、枯水年是不同的。丰水年第四系潜水水位变化明显，在汛期6～9月地下水水位上升；平水年第四系潜水水位变化幅度小，从4、5月份开始下降，8、9月份达到最低，10月份后开始缓慢回升；枯水年第四系潜水水位总体处于下降趋势，由于春季降水少，春播期大量开采地下水，致使地下水水位从4、5月开始下降，随5、6月份降水的增多，地下水水位开始缓慢下降或有所回升，接着地下水水位大幅下降，至8、9月份地下水水位埋深值达到最大值。从10月开始地下水水位缓慢上升。

月亮湖断陷区第四系潜水水位年内变化不大。由于春季降水少，地下水水位缓慢下降，地下水水位埋深最大值出现3～5月，6～9月地下水水位开始缓慢上升，之后地下水水位又开始下降。

月亮湖断陷区第四系承压水水位年内变化明显。地下水水位埋深最大值出现在汛期6～9月。由于春季降水少，春播期大量开采月亮湖断陷区第四系承压水，致使地下水水位从5月开始大幅下降。随降水的增多地下水水位下降速度有所减缓或地下水水位有所回升，在汛期出现一波峰。随后地下水水位又开始大幅度下降，至到埋深值达到最大值。从8～9月开始地下水水位开始上升，至到下一年春播期前3～4月地下水水位埋深达到最小值。

篇6

关键词：水文地质勘察；地下水问题；应对措施

前言

近年来，我国勘察工作已经得到不断深入和大力发展，地下水作为岩土工程、建筑工程的重要组成部分，是影响工程质量的关键性因素，从而受到了越来越广泛的关注。对地下水问题的忽略，将直接影响到工程建筑的质量稳定性。所以在水文地质勘察过程中，勘察人员应当结合不同地区的实际情况，在熟识水文地质差异的前提下，做好水文评估工作，尤其重视地下水的问题，及时采取有效应对措施，保证水文勘察工作的顺利进行，从而进一步保证工程质量。对此，下文将重点围绕于水文地质勘察中地下水的问题及其应对措施谈一谈自己的认识，以供广大同行参考。

一、水文地质勘察的定义

结合实践来看，水文地质勘察是指根据不同的水文地质条件情况，采用不同的手段和方式，对地下水状况以及其他相关的各种物质进行调查分析的勘察工作。水文地质勘察工作要特别重视前期和后期两部分的工作，其中前期工作重点在于做好准备工作，由于勘察工作是在野外进行，受天气因素影响很大，因此在前期准备过程中，要特别注意天气变化情况，将天气因素充分考虑到勘察工作当中，选择好具体勘察时间。而后期工作中的重点则是做好水文地质勘察报告，对勘察图案，报告内容具备准确性和科学性，报告数据分析结论一定要根据勘察过程中的原始数据，做到有根有据。只有将这两项工作做好才能有效地保障水文地质勘察工作成效。

二、地下水勘察的重要性

地下水是地下岩石和矿床区的重要组成部分，地下水的性质和变化情况的不同对岩石工程和矿产开采的影响也十分重要，另一方面，做好地下水的勘察对合理开采和利用地下水资源还有着非常现实的意义。但目前仍然有很大部分的勘察工作人员对地下水问题不够重视，认为地下水和岩土工程和矿产工程的建设没有直接关系，在进行水文地质勘察工作时往往忽视地下水问题。这就直接导致了工程日后建设会出现各种地质危害，给工程的质量安全埋下隐患。因此，相关人员在对水文地质环境进行全面分析和研究时，首先加强对地下水情况的分析，并提出有效解决对策，只有这样，才能有效避免因地下水问题对工程质量的不良影响。

三、水文地质勘察中地下水的问题

通过对相关文献研究以及结合笔者实践来看，地下水的问题主要是受到地下水位的变化和压力的影响，同时还有自然因素，环境因素以及人为因素等的影响，相关工作人员只有掌握地下水运动和变化规律，才能采取正确应对措施，避免因地下水问题造成的损害。

1. 潜水位上升

潜水位上升问题是影响水文地质勘察工作的一个较为普遍和常见的问题。在勘察区域进行工程建筑施工，会直接导致周围河流、湖泊、水库等的潜水位上升，潜水位上升会对地质勘察产生不利影响，造成不少的安全危害，具体而言，有以下四点：①将对建筑物地基泥土起软化作用，使得土壤的粘性增加，土壤含水量增加，一定程度上削弱了岩石的硬度，严重的还将导致建筑物下沉或者变形。②潜水位上升会促使地基隆起或者内外两边方向移动，从而直接影响到建筑物的地基稳定性，对建筑物质量埋下安全隐患。③使得岩土功能被破坏或不能正常使用，导致河岸和斜坡发生滑移，严重的甚至有可能崩塌。④会出现土壤沼泽化、盐碱化等现象，腐蚀着建筑物外墙或者地基，从而影响建筑物的使用寿命。

2. 地下水位下降

地下水位的下降，首先会对岩土增加压力，压密岩石，同时使得土体密度加大，增加了土体承重力，造成地面出现下沉或塌陷的现象。其次，建筑物中的木质材料会出现腐烂现象，由于长期受地下水位变化的影响，有时候干，有时候湿，威胁着建筑物的使用安全和寿命；最后，地下水文下降，会导致建筑物地基在石膏层和钠盐层的溶解下产生偏移，威胁着建筑物的安全性和稳定性，如果长期得不到重视，将会造成无法预计的后果。

3. 降低建筑物稳定性

人为以及自然都是导致地下水发生变化的因素，一方面人为过多修建过度抽取地下水、修建水库等，造成地下水位上升或下降，地下岩土会不均匀膨胀，会引起地面塌陷、地面沉降以及地裂等问题，直接影响着建筑物的稳定性。同时，这些人为因素还会造成地下水资源枯竭、地下水质恶化等问题，对人们生存环境以及日常生活产生消极影响。所以，现阶段的水文勘察工作应该充分重视起地下水问题，把地下水问题作为勘察工作的重点，借助先进科学技术，采取相应解决措施，进一步提升水文地质勘察工作的科学性和合理性，保证地质工程以及建筑工程的稳定性和安全性。

四、解决水文地质勘察地下水问题的措施

针对上文所提及的水文地质勘察中地下水所存在问题，笔者认为地质勘察单位应采取以下几方面应对措施：

1. 重视地下水对水文地质勘察工作的作用和影响

大多数水文地质勘察工作中，比较重视勘察岩石类型、地质条件、地质结构等的作用和影响，对地下水问题的作用和影响重视程度不够，而在实际勘察过程中，只有重视水文地质的地下水研究勘察，才能真正在复杂的地理环境中发现地下水问题，并及时制定解决措施，保证工程质量安全。目前我国水质研究内容主要有钙离子、氯离子、二氧化镁、pH值和硬度等几个方面，在实际勘察过程中，还应当增加对铵离子、二价铁离子等项目的测定。对水质进行全方位的参数分析和测定，了解与熟练掌握地下水成分以及各种元素，这样才能够采取有针对性措施去解决地下水问题，最大程度去降低因地下水问题而对工程或建筑物造成的损害。

2. 确定水文地质勘察的评价内容

在实际的水文地质勘察工作中，受到较多的外在内在因素影响，必须找出主要因素和范围，其中地下水类型、地下水位和地下水幅度变化是一个主要方向，相关勘察人员应当要熟识与掌握，另外，对地下水含水层与隔水层的厚度和分布组合关系以及岩层渗透强度和渗透系数等也必须了解，做到心中有数。只有在重视地下水研究和分析的前提下，确定水文地质勘察的评价内容，才能正确评价出地下水对岩石层和建筑物的作用与影响，并对水文地质勘探中出现的问题制定出科学有效的措施方案，为后面水文地质勘察的基础设计和施工提供数据准确的水文地质报告。才能真正降低因地下水问题而威胁工 程建筑质量安全的现象发生，并进一步减少地下水对工程建设的危害。

3. 建立和完善科学的勘察机制体系

在实际的水文地质勘察工作中，离不开一个科学合理的勘察机制的有效指导。任何事情都不是一成不变的，实际勘察工作中一方面要顺应变化发展的规律，不断创新和完善水文地质的勘察机制，要求相关的工作人员在实际勘察过程中，对周围环境的变化情况全权掌控，并能通过勘察机制的指导下，结合不同的实际情况采取不同的应对措施。另一方面，健全的水文地质勘察机制还应当包括良好的地质勘察评价体系，能够及时对地下水问题做出评价、分析、预测和预防，进一步减少因地下水问题造成的损伤和危害。

五、结束语

综上所述，影响水文地质勘察中地下水问题的因素有很多，要合理解决地下水问题，首先要加强对地下水问题的认识和重视程度，了解与掌握现阶段地下水的问题所在，并认真分析地下水问题对水文地质勘察的作用与影响。最后在完善和健全的水文地质勘察机制的指导下，结合不同的实际情况，采取不同的相对应措施，把科学合理解决地下水问题工作真正落到实处，以推动水文地质勘察工作的顺利展开与长远发展。

参考文献：

[1] 张静龙.水文地质勘察中地下水的问题及应对措施分析[J].商品与质量・建筑与发展，2014（10）.

[2] 张颖.水文地质勘察中地下水问题的解决途径[J].工程技术：文摘版，2016（4）：00031-00031.

[3] 翟江峰.水文地质勘察中地下水的问题及应对措施之我见[J].建材发展导向，2014（1）：153-154.

[4] 康亮.水文地质勘察中地下水的问题及应对措施分析[J].低碳世界，2014（13）：154-155.

篇7

[ 关键词]石油开发区;环境影响评价;浅层水; 主要供水目的层;包气带

中图分类号：F470文献标识码： A

随着能源需求的迅速增加 , 石油的勘探开发快速增涨 , 石油开发可能对地下水环境产生一定影响 , 由此引发的地下水环境保护和在石油开发过程中对其影响的研究, 已越来越需要 , 越来越迫切 。本文拟就石油开发区地下水环境影响评价中的一些问题做粗浅的讨论。

1石油开发区地下水环境影响评价水文地质工作的基本方向

1 . 1水文地质工作的基本方向

石油开发区的地下水主要污染源为开发施工期的废水 ( 钻井废水 、 井下作业废水)和固体废物 ( 落地油、 钻井泥浆) 。生产运营期采油过程中产生的含油污水和修井产生落地油。此外 , 在事故状态下产生的废水和固体废物 , 如采油井、注水井套外返水 、 返油, 管道泄漏产生的落地油等。正常情况下, 废水集中处理合格后回注地下, 不外排, 废弃泥浆经处理后无毒, 岩屑用于平整场地, 落地油回收, 对地下水环境影响很小。但在事故状态下, 对地下水构成潜在的威协。

在石油勘探开发中, 钻井过程中造成的污染一般发生在地表和近地表 , 主要是浅层水和包气带, 但对地下深部含水层也可能会产生污染 。在采油和原油运输过程中也可能发生污染 。一般发生在地表 。但如果成井质量不好, 采油井或注水井发生套外返水 、 返油, 含油污水在水头差的作用下由含油层上窜可能直接进入含水层污染深部承压水, 套外返出水也可通过包气带向下垂直渗透污染表层潜水, 污染除发生在近地表的潜水含水层 , 还会污染深部承压水含水层 。因此, 可根据工程论证研究, 首先确定与石油开发有关的地下水主要污染源及污染形式, 根据工程开发特点和污染源确定水文地质工作研究的主要方向 。

在查清区域水文地质条件下, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水 、 主要供水目的层和包气带。因为包气带岩性和水理性质直接控制着地下水环境遭受污染的可能性和污染程度 。

对于含水层, 如果污染地下水环境的主要污染源是钻井过程中产生的钻井废水 、 钻井泥浆,落地油以及采油过程中产生的落地油, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水和包气带 。如果是套外返水污染地下水 , 直接进入含水层 , 则视返水点处的地质及水文地质环境而定, 原则上应以查清返水点处的地质环境和水文地质环境为度 。因此 , 工作重点除查清包气带和含水层外 , 还要查清返水点的透水层和隔水层。

对于包气带, 当钻井废水 、 钻井泥浆及落地油撒落在地表 , 或通过泥浆池 ( 防渗层破损)渗漏, 污染物通过包气带向下渗透, 可能会污染浅层潜水, 因此, 应重点查清包气带的岩性、 厚度、 渗透性和隔污性能, 及潜水含水层 。

1 . 2地下水调查评价范围确定

根据地下水环境影响评价工作要求 , 结合工程特点和水文地质条件, 平面上要考虑石油开发可能影响的范围 , 可以是完整的水文地质单元或水文地质单元的一部分。垂向上, 由于石油开采深度较大 , 评价深度难以确定 , 应包括整个含水系统 。根据多年工作体会 , 一般情况下不应超过表套深度 , 重点为有工农业供水意义的含水层和表层易受污染的浅层水。

2地下水环境调查中的问题

2 . 1点面结合 , 重点突出

在调查评价区水文地质条件的基础上, 水文地质调点区域包括钻井井场 ( 钻井、 泥浆池) 、 采油井场 ( 采油井 、 注水井 、 套外返水井等) 、 联合站, 输油管道沿线 , 运输道路沿线等。重点调查研究地段精度应提高 ( 比例尺为 1/10000 或 1/5 000) , 调查点应多些, 加大密度 。其研究程度应达到查清地下水主要污染源及主要污染物 。地下水污染程度、 污染方式和途径。查清包气带的隔污性能应是水文地质调查工作的重点。在非重点区 , 只作控制性调查 。

2 . 2 充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作

采油区一般水文地质研究程度较高 , 有一定精度的地质水文地质调查工作 。可以充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作。包括地面调查和水文地质试验 。但一般对包气带研究十分有限, 而落地油、 废弃泥浆和含油污水等污染源对地下水的污染首先进入包气带 , 通过垂直下渗污染土壤, 再进入含水层污染地下水 。应重点查清包气带的岩性、 厚度 、 渗透性和隔污性能等 。

2 . 2 . 1包气带调查研究中应注意的问题

包气带研究精度一般应不低于水文地质调查精度 。选择有代表性的土层, 进行分层研究 。应查明包气带的岩性, 厚度 , 及水理性质 , 如渗透性、 孔隙度、 吸附性能和隔污性能等。在透水性质研究时 , 可采用室内和室外实验 。室内实验可采集原状土测试孔隙度和渗透性, 及作淋渗试验确定包气带的吸附性能等 。室外实验多采用试坑渗水试验 。渗水试验是确定包气带的透水性的重要方法。应布置在代表性的典型地段。如采油井场、 泥浆池; 输油管道沿线。和透水性较好 、 地下水易受污染的地段 , 及不同岩层的接触部位等。

2 . 2 . 2地下水环境调查研究中应注意的问题

石油开发区石油对地下水的污染, 大多以表层潜水含水层为主, 在水文地质调查时 , 易受污染的浅层水和主要供水目的层应作为主要对象。而深层承压水埋藏较深, 影响相对较少 。但由于人为打井和地下水混合开采, 不同程度沟通了上下含水层的水力联系 , 使深层地下水存在着污染的可能性 , 因此, 视工作区具体情况而定。

要查明工作区水文地质条件, 必要时可通过勘探 、 试验确定水文地质参数和地下水弥散度。以及污染物在含水层污染运移情况 。如抽水试验、 弥散试验 、 浸溶试验等。在研究地下水污染状况时 , 首先应确定污染物进入地下水的途径和方式等 。地表及浅层以垂直渗透为主, 通过包气带下渗污染 ; 地下深部以水平运移对流扩散污染为主。应确定污染物运移方式 、 运移速度和影响范围。通过调查与监测评价, 查清地下水质量现状 , 污染状况、 污染范围及程度。污染物在地下水中浓度变化 , 以及原因, 和影响因素等。根据浓度变化推讨含水层的自净能力和环境容量 。并且建立地下水动态监测机制 , 每年丰 、 枯水期各一次 。

除了研究可能被污染的含水层和地下水之外, 还应研究与之相邻的地质体和地质环境受影响的可能性、 影响程度以及污染途径。

3地下水环境影响预测中的问题

根据油田开发特点和水文地质条件 , 可采用类比法、 模型法和数值模拟等方法 , 对油田开发工程可能对地下水产生的影响进行预测与评价,重点分析事故状态下地下水环境影响。

3 . 1类比法

对于油田区内新建项目, 可采用类比法 , 选择开发工艺相同, 水文地质条件相同和相似的区块进行类比调查。查清其污染源的性质、 强度、主要污染物排放量及浓度 、 污染途径。查清水文地质条件 , 地下水污染程度及范围 。定性分析油田开发对地下水环境的影响。该方法简单, 具有可比性。

3 . 2模型法

1)瞬时排放预测模型

C=C0 ·eat

式中 : C 为地下水中污染物预测浓度 ( mg/L) ;α 为污染物在含水层中的衰减系数 ( 1/ T) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/ L) ;t 为预测时段( d) 。

主要用于污染物瞬时排放的预测, 如钻井过程中污染物瞬时排放可采用此模型 。

2)一维对流—弥散溶质运移数学模型对于均质一维, 纵向弥散为主 , 地下水流速均匀且稳定, 无源/汇项 , 可采用该模型:

利用 Laplace 变换 , 可求得上述模型的解析

解:

式中 : C ( x , t)为预测点地下水中污染物浓度( mg/1) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/L) ; U 为地下水实际渗流速度 ( m/d) ;D 为水动力弥散系数 ( m2/d) ;x 为预测点到源强距离( m) 。

事故状态下连续排放的含油污水 ( 如套外返水)污染地下水 , 可采用该模型预测。

3)地下水数值模拟

① 水流数学模型

对于非均质 、 各向同性、 空间三维结构 、 非稳定地下水流, 可采用三维水流数学模型:

式中 :Ψ为渗流区域 ;h 为含 水层水位标高( m) ;K 为渗透系数 ( m/d) ;K n—边界面法向方向的渗透系数 ( m/d) ;S 为含水层储水系数;μ 为潜水含水层给水度 ;ε 为含水层的源汇项( 1/d) ;p 为潜水面的蒸发和降水等 ( 1/d) ;h0为含水层初始水位 ( m) ;Γ0 为渗流区域上边界, 即地下水自由表面;Γ1 为渗流区域水位边界;Γ2 为渗流区域流量边界;Γ3 为混合边界;n为边界面法线方向;q ( x , y , z , t)为定义为二类边界的单宽流量 ( m3/ d . m) , 流入为正,流出为负 , 隔水边界为 0。

② 溶质运移数学模型

包括对流、 弥散和化学作用的溶质运移方程, 其形式如下:

其中 CR 是化学作用项 , 可以是 : ( 存在离子交替吸附时)

( 存在化学反应时)

式中 : αijmn为含水层的弥散度 ; Vm , Vn 为分别为m 和 n 方向上的速度分量 ; ∣ v ∣为速度模;C 为模拟污染质的浓度 ; n 为有效孔隙度; C ˊ为模拟污染质的源汇浓度;W 为源汇单位面积上的通量 ;Vi 为渗流速度;ρb 为介质密度 ;C为固体介质吸附的污染质浓度 ;Rk 为污染质增加或减少速率 。

一般受资料限制 , 污染物反应参数无法确定, 不考虑污染物在含水层的吸附 、 挥发、 生物化学反应 , 只考虑运移过程中的对流 、 弥散作用。

联合求解水流方程和溶质运移方程就可得到污染质的运移结果。模拟软件可采用目前国际上最先进的美国环境保护局开发的 GMS6. 0, 在模拟区单元网格剖分时对污染源位置应进行加密剖分。在溶质运移模拟前 , 必须先模拟地下水流场。

参考文献:

[ 1] 张兴儒, 张士权.油气田开发建设与环境影响 [ M] .北京:石油工业出版社.1998.

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关键词：地源热泵系统；热泵；可再生能源；节能

中图分类号：TU832文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0025-02

一、热泵的定义及其工作原理

（一）热泵的定义

热泵术语是借鉴水泵一词而来。水泵是消耗一定的机械能，将水从低处送到高处的设备；而热泵则是消耗一定的机械能，将低温位热能“泵送”到高温位来供应热量需求的设备。在我国《暖通空调术语标准（GB50155-92）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；在《新国际制冷词典》中，对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。可见，热泵在本质上就是制冷机，只是运行工况不同（在系统运行时，热泵利用冷凝器放出来的热量来制热，实现为采暖、空调和生活热水提供热量）。

（二）热泵的工作原理

热泵的工作原理是：由电能驱动压缩机，使工质循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中汽化吸

热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。

二、地源热泵系统及其特点

（一）地源热泵系统

地源热泵系统是一种利用地表浅层地热资源作为冷热源，实现对建筑物的供暖或供冷的高效节能的空调系统。

地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，蕴藏着无限的可再生能源，地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），通过热泵实现低温位到高温位的能量转移。在冬季利用热泵吸收其热量向建筑供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放，实现对建筑物的供冷。其工作原理大都是通过外部管道及阀门的切换来实现冬夏工况的转换，夏季空调供、回水走蒸发器，水源水走冷凝器，冬季空调供回水走冷凝器，水源水走蒸发器。

地表浅层地热资源的温度计一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是热泵很好的供热热源和供冷冷源，这种特性使得地源热泵比传统空调运行效率要高35%左右，通常地源热泵机组的性能系数COP（指其制热量与所消耗的电能的比值）达到3.8～5.4，即消耗1kW的能量可以得到4kW以上的热量或制冷量。

（二）地源热泵系统构成

地源热泵系统由地表浅层地热资源、地热能交换系统、热泵机组、建筑物内系统（末端装置）组成一完整的供热空调系统。

（三）地源热泵系统特点

1．节能。地源热泵系统利用地表浅层地能进行供热、制冷，与使用煤、气、油等常规能源供热制冷方式相比，地源热泵系统供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，节约了煤、气、油等这些常规的不可再生能源；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的水耗。

2．环保。利用地源热泵系统供热、制冷无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染，不产生废渣、废水、废气和烟尘。

3．运行效能高、费用低。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。因此，产生同样热量或冷量，其只需小功率的压缩机就可实现，大大减少了电能消耗。其耗能仅为普通中央空调和锅炉系统的50%～60%。

4．便于建筑物景观设计。传统的空调供热，要有一个锅炉房，空调一般要在楼上放一个冷却塔。地源热泵系统免设锅炉房，又避免了在楼顶设置冷却塔。

三、地源热泵系统的分类及应用实例

地源热泵系统根据利用地热源的种类和方式不同可以分为以下三类：地下土壤源热泵系统、地下水源热泵系统、地表水源热泵系统。

（一）地下土壤源热泵系统（又称地埋管地源热泵系统）

地下土壤源热泵系统是以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下，传热介质通过地埋管换热系统与岩土体进行冷热交换，这种系统的突出特点是：占地面积大，钻井费用高。中央党校校医院8000m2，采用垂直埋管的土壤源热泵空调系统，满足冬季供暖、夏季供冷和生活热水的需求。地埋管设在建筑周边空旷的绿地下，共设160个深100m的循环孔，每个循环孔设置两对U型管（共4根HDPE管，管径为Ф32），孔间距为4米，共占地达2500m2。

（二）地下水源热泵系统

利用地下水作为冷热源的热泵系统称为地下水热泵系统，这种系统的突出特点是：适用于地下水资源丰富的地区。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

北京鸿基花园小区商场工程4000m2，采用地下水热泵系统满足冬季供暖、夏季供冷的需求。设6个井（2抽水井，3回灌井，1备用井），井深90m，井间距30m，抽水管为焊接钢管，管径150mm。

（三）地表水热泵系统（含再生水热泵系统）

利用地表水（含河流、湖泊等）作为冷热源的热泵系统称为地表水热泵系统。地表的水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。2008年北京奥运会的奥运村工程成功应用了再生水热泵系统。奥运村工程由42栋公寓楼组成，建筑面积达到53万O，利用清河污水处理厂的二级出水（再生水），通过“再生水热泵系统”提取再生水中的能源，为奥运村提供冬季供暖和夏季制冷。

四、地源热泵技术的发展

我国从1998年开始在建筑工程中应用地源热泵，经过近几年的应用示范，现已得到上至政府官员，下至普通居民的广泛关注。沈阳市是目前水源热泵技术推广和使用最为充分的城市。2006年，沈阳做出规划，在“十一五”末期，沈阳将在7000万平方米的建筑面积中，实现地源热泵供暖。到目前为止，已有近1000万平方米的各类建筑利用地源热泵系统供暖（冷）。其中地下水源热泵技术使用最多，占到97%以上，而土壤源热泵技术与地表水源热泵技术仅在个别工程中应用。目前，北京已约有500多万平方米的建筑（占建筑市场1%～2%，且多数为高档公共建筑和别墅类建筑）利用地源热泵系统供暖（冷），前几年地下水源热泵技术使用较多，近两年地埋管的土壤源热泵占据了一定的市场。用业内人士的话说“从1999年到2002年，是热泵市场的示范期；从2003年到2005年，热泵技术市场逐年递增，进入推广期；2006年以后，全社会对热泵技术的认识已经有了一次飞跃”。

五、地源热泵系统的推广应用前景

（一）政府对包含地源热泵等可再生能源的利用给予了前所未有的支持鼓励

2006年，建设部、财政部联合发文对一些利用可再生能源的示范项目（含地源热泵项目）给予资金补贴。北京市发改委等相关部门联合下发了《关于印发关于发展热泵系统的指导意见的通知》（京发改[2006]839号），支持鼓励热泵系统的建设和运营： “市、区县政府投资的学校、医院等公益性项目，供热制冷系统优先选用热泵系统，所需投资从市政府固定资产投资中安排解决”；“在本市辖区内建设的各类项目，供制冷系统选用热泵系统的，根据市规划委核定的建筑面积从本市固定资产热投资中安排一次性补助，补助标准为：地下（表）水源热泵35元/平方米，地源热泵和再生水源热泵50元/平方米”。

（二）由于节约常规能源，充分利用可再生能源的国内外大趋势及其突出的节能和保护大气环境的功能，可预见中国地源热泵技术应用前景广阔，发展势头看好

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关键词：地下水；水文地质勘察；影响

1水文地质勘察的定义

水文地质勘察工作的主要任务就是了解水文地质条件和对地下水资源进行开发利用，通过不同的勘探方法进行的水文地质工作。主要在野外进行勘察工作，在工作结束后需要进行附有调查图案的水文地质勘察报告。水文地质勘察工作，因为勘察目的、要求和范围的不同，可以分为综合性的水文地质普查和专门性的水文地质勘探两类。

2水文地质勘察的评价

2.1 重视地下水的影响

进行水文地质勘察工作，要全方面的对勘察范围的水文地质环境进行分析，做好勘察评价工作，重视地下水的影响。地下水对岩土体和建筑物都有影响，例如地下水位的上升和下降，对水位变化的不同进行科学预测，分析实际的水文地质数据，研究地下水对岩土工程产生的不良影响，制定合理的应对措施，保证工程质量。

2.2 参考不同的地质资料

在水文地质勘察工作中，按照不同的地基基础，分析水文地质问题，参考适合的地质资料。不同的建筑类型，拥有不同的水文地质环境，在进行勘察的过程中，以具体问题具体分析为主要思路，对不同的水文地质情况，采用不同的地质资料。

2.3 预防地下水问题

地下水在水文地质勘察中有着重要的影响，跟自然和建筑条件密切相关。对地下水存在的问题进行预防，主要是对工程活动后，地下水出现的变化，对岩土体和建筑物的影响为主要研究目的。根据水文地质勘察工作的思路，进行科学合理的地下水分析，制定有效的应对措施，才能及时预防地下水带来的危害。

3 水文地质勘察中存在的地下水问题

水文地质勘察工作的进行，需要准确掌握工作进行地点的水文地质情况，通过反复的观察、勘察和分析收集相关信息，了解地下水的形成、运动状态和规律，制定科学合理的措施，解决地下水造成的危害。

地下水造成的危害的主要原因是地下水位的变化和压力作用。地下水位，因为自然因素和人为因素发生变化，达到一定的程度，就会造成危害。地下水位存在的主要问题：

3.1 潜水位上升

在水文地质勘察的范围附近修建水库，会造成河流、湖泊和水库的潜水位上升。潜水位的上升会影响水文地质勘察工作的进行，造成一定的安全危害：

3.1.1 会对地基造成软化，增高粘性土含水率，降低岩土强度，造成建筑物沉降或者变形；

3.1.2 会导致地基隆起或者向两侧产生位移，造成建筑基础上浮，缺乏稳定性；

3.1.3 岩土体力学性能降低，造成斜坡和河岸的临空面出现滑移和崩塌等现象，导致岩土的正常功能被破坏或不能使用；甚至会造成土壤的沼泽化和盐渍化，增强了对建筑物的腐蚀。

3.2 地下水位下降

地下水位造成的工程危害：

3.2.1 地下水位的变化会影响到岩土的密度，地下水位的下降会造成岩土的压密，增加了土体的承载力度，导致土体密度变大，造成地面沉降和塌陷现象。例如，2005年的时候，长三角地区因为地下水问题，形成了江苏省的苏州、无锡和常熟以及浙江的杭州、嘉兴和芜湖等地区的三个区域性沉降中心，累计最大的沉降值分别达到了2.63、1.08和0.82米。

3.2.2 地下水位的下降，干湿交替，容易造成木桩的腐烂；

3.2.3 因为石膏层和钠盐层等含盐地层的溶解，造成建筑物发生较大的位移；

3.2.4 导致膨胀性岩土的不均匀胀缩和变形，增加了岩土的膨胀收缩概率，增加了岩土的膨胀收缩幅度。容易造成地裂现象，破坏建筑物。

4 解决问盟的措施

4.1明确水文地质勘察的评价内容

影响水文地质勘察工作的因素有很多，包括地下水的类型、地下水位和变动幅度，含水层与隔水层的厚度和分布组合关系，土层或者岩层的渗透性强度和渗透系数等。提高水文地质勘察的质量，应该加强对地下水的研究，明确水文地质勘察的评价内容，对地下水对岩土层和建筑呈的作用和影响进行评价；制定相应的预防和处理方案，为水文地质勘察的基础设计和施工提供准确的水文地质资料，降低地下水问题发生的概率，减少地下水对工程建设的危害。在水文地质勘察报告中，结合 水文地质勘察的基础设计和施工过程，对地下水的作用和危害作出评价。

4.2 重视对水理性质的测试和研究 水文地质勘察工作中，岩土的水理性质会对勘察工作造成一定的影响，是岩土和地下水的相互作用下显示的性质，包括容水性、持水性和透水性等，与岩士的固态、液态和气态特征紧密相关。一般的水质频率是每年进行两次采样，分别在地下水的枯水期和丰水期进行。按照具体的情况，可以适当的对采样次数进行增加，在了解水质变化规律后，也可以l-2年进行一次采样。

在岩土体中的地下水有很多种类，可以根据埋藏条件的不同划分为：上层滞水、潜水和承压水；按含水层不同的空隙性质划分孔隙水、裂隙水和岩溶水。地下水形式的不同，对水理性质的影响也不同。对水理性质的数据进行测试分析，可以在水文勘察的工程中，对地下水水位和水量的变化提供基础设计依据。根据调查研究显示，水理I生质不仅可以岩土的强度发生改变，甚至会造成岩土变形，对建筑物的稳定有直接影响。重视水理性质在水文地质勘察工作中的作用和影响，可以保证水文地质勘察评价工作的全面性，促进水文地质勘察工作的顺利进行。

4.3 重视地下水对水文地质勘察工作的作用和影响

目前我国对水质的分析项目主要是CO 3-，SO42-，Cl-，Mg2+ ，Ca2+pH值、总硬度等，在勘察工作需要的时侯还会对NO3-、NO2-、NH4+和Fe2+进行测定。在水文地质勘察工作中，一般都比较注重岩土类型、工程地质和地质结构的作用，忽略了水文地质参数，不注重地下水对水文勘察工作的影响，不利于水文地质勘察工作的进行，容易造成危害。只有透彻了解水文地质中的地下水问题，才能及时发现在复杂的地理位置中，地下水存在的问题，制定相应的措施进行解决。对水文地质勘察工程中的地下水问题高度重视，增强工程安全意识。例如，领导首先重视解决地下水存在的问题，在进行水文地质勘察工作的时候，严格管理，提高工作人员的工程安全意识。

4.4 建立完善的评价机制

对地下水位的评价机制不断进行更新和完善，适应水文地质勘察工作的需要，控制地下水位的变化，降低对建筑物的影响。所以进行水文地质勘查的时候，要根据不同的情况采取不同的解决措施，分析地下水的影响和作用，对地下水存在的问题做出提前预测和预防。

结束语

对水文地质勘察工作中地下水存在的问题，加强地下水在水文地质勘查工作中的重视，提高建筑质量，对造成问题的影响因素进行信息收集和分析，结合勘察地区和建筑工程的实际情况，制定相应的解决措施，保证水文地质勘察工作的真实有效，才能提高建筑工程的质量，促进工程的进行和发展。

参考文献

[1] 郭抗美.工程地质学.中国建材工业出版社；第1版，2006年9月.

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关键词：次生环境；抗浮设计；工程事故；后处理措施；防治方法

随着城市建设的发展，城市可开发的土地资源越来越有限。开发和利用地下空间工程已成为城市发展的趋势和重要组成部分。如今高层建筑、超高层建筑的不断出现，其基础埋置深度较大，开发利用其基础面至地面的这段浅层空间做为地下停车库、地下商场等已越来越普遍。这些地下空间工程由于埋设于地面以下且埋置的深度较深，容易受到地下水浮力的作用。因此，在设计、施工及使用过程中都要考虑地下水浮力的影响，否则将有可能造成抗浮不足引发建筑物上浮甚至结构破坏，导致工程事故的发生。

将建筑物所处位置的地理环境、地质构造、地下水文情况及气候条件定义为“大环境”；而将施工时对建筑物周围产生的深基坑、回填形成的局部土质结构、局部地下水文情况以及建筑物周围新生成的区域环境定义为 “小环境”或“次生环境”。

“大环境“是自然界经过长期的沉积演化生成的，其存在状态相对稳定。在工程设计前期阶段，通过钻探、采样、试验等方式收集大环境的各个要素及技术参数；设计阶段通过对数据的统计分析结果做为工程设计的依据。因此，能够有效预见并避开大环境对建筑物抗浮的影响。“小环境“或”次生环境“是在施工阶段或使用阶段人为造成的，随着施工条件、施工工艺、施工方法以及使用功能的不同而存在差异。在工程设计阶段很难准确掌握小环境或次生环境的存在状态或影响范围。因此，往往对小环境或次生环境估计不足甚至忽略了其对建筑物抗浮的破坏性。本文主要通过某在建工程在抗浮设计中没有考虑小环境或次生环境的影响，导致设计抗浮不足引起建筑物上浮以及基础冲切破坏，并通过其处理方法探讨相关后处理措施及防治方法。

1 工程实例

南宁市某在建工程，是集办公、健身娱乐及购物于一体的综合楼。总建筑面积约为1.2万平米。地上三层（局部两层），地下两层，基础埋深9.5米。该建筑物地处丘陵地带，西侧为一狭长的沟谷，南面及西北面均为土坡，东面及东北面地势较为平缓。《地质勘察报告》显示地下水位很低、局部有煤层且煤层分布不均匀等。设计阶段考虑地下水水浮力不足以造成建筑物上浮或破坏。因此，采用的基础形式为独立承台加筏板基础，筏板厚300mm；对于局部遇到煤层的，将煤层挖透并且采用人工级配砂石换填，压实系数≥0.94。

基础施工时发现2~6轴线承台底标高处出现煤带，且贯穿南北。施工单位按设计图纸要求将煤层挖透，采用砂子和河石按一定比例进行拌和后换填压实，最大换填厚度在4轴交D轴处约为1.5米深。装修后期阶段进行地下室土方回填。此时，西面景观水系正在进行修坡施工，在靠近建筑物一侧正好形成一个大缺口。回填后不到1个月即2009年5月20日，当地雨季提前，连下2天小到中雨总降雨量约为60毫米。此时建筑物屋面结构板出现裂缝，建筑物开始上浮；5月28日下午至29日上午再次出现强降雨，一次降雨量高达100毫米。结构局部上浮变形量超过结构自身的极限变形量，造成4-D承台冲切破坏。此时，室外地下水通过基础破坏处涌入地下室约3500立方米。浮力瞬间释放，建筑物迅速沉降，沉降量超过上浮量。原结构裂缝绝大部分闭合，同时局部砌体出现反向裂缝。造成严重的工程质量事故。

2 事故原因分析

该工程是一个很典型的案例，是由于忽略了小环境或次生环境对建筑物抗浮方面的影响造成结构设计抗浮不足从而引发的工程质量事故。事故发生可以归结为以下几方面原因：

1、深基坑工程。本工程基础埋置深度为9.5米，采用钢管桩及挂网锚喷方式进行基坑支护。对周围土体形成封闭的不透水层，导致回填土土体内沉积的地下水不能自然且迅速的流走而形成小范围内水位上涨超过设计时的地下水位。

2、基础底部出现透水层。该工程2~6轴线超挖部分采用人工级配砂石换填且贯穿建筑物的南北向。在无水环境下，级配砂石经过碾压夯实其承载力可满足本工程对地基土承载力的要求。但是，由于砂石易透水性使得一旦基坑内有积水，积水很快就能透过基础底部而形成向上的水浮力。

3、建筑物周围存在大范围的汇水面积。工程施工过程中，在基坑周围没有设置有效的排水沟或阻水围挡。导致西面、南面、东北面约4万平米的雨水迅速汇集到建筑物周围并渗入基坑回填土内部，形成超高水位。

以上三个方面因素的综合影响，导致本工程结构抗浮设计不足，从而引发基础局部上浮，且上浮变形量超过结构自身极限变形量后发生基础冲切破坏的工程质量事故。

3 事故后处理措施

通过对事故产生的原因分析，我们知道这类事故的发生主要是由于地下水浮力大于建筑物自身重力或局部结构的承受力造成的。根据这类工程事故的性质，我们可以从降低地下水浮力的影响或者增强建筑物自身抗浮能力这两个方面入手。确实保证建筑物的结构安全和满足使用功能的要求。

（1）、降低地下水浮力的影响。降低地下水浮力的影响是最直接也是最有效的方法。实施过程中可以通过有效降低地下水位或者阻止地下水透过基础底板的方式达到降低地下水浮力的目的。其常用方法如下：

①、井点降水在建筑物周围按一定密度布置井管，使土壤中的水渗透到井管内，再通过抽水设备将地下水从井管内抽出地面并有组织排走。操作时，可根据土壤的渗透系数、降水深度来计算确定选用的设备型号、管井的深度及布置的密度等。这种方法降水效果明显，常被用做事故过程处理。如果长期使用，管理难度大、成本较高且影响室外其他使用功能。

②、泻水孔降水在地下室外挡土墙上或底板上按一定密度及数量进行开孔泻水，使地下水通过这些泻水孔排入地下室内以达到降低室外地下水位的目的。实施过程中，可根据基坑周围或底板底部回填土的渗透系数计算确定开孔的数量及分布情况。并在地下室外墙内侧设置排水沟，将泻水有组织排入集水井内再抽出室外。对于底板开孔的，可以在底板的排水沟内开孔，如排水沟密度不够可多开设排水沟。注意定期检查泻水孔滤网，防止滤网堵塞影响排水。

③、止水帷幕对于建筑物基础及底板落在不透水层上，但由于其他原因造成局部区域有回填形成透水层的情况，可采用止水帷幕的方式将基坑外地下水隔离开，使之形成封闭的区域。这样可以避免地下水渗透到基础或底板底形成向上的水浮力。其做法为：在回填区域与地下室外墙交接处进行高压注浆使周围土体固结形成不透水的屏障。操作时要注意计算好注浆孔的间距、排数、水灰比等。

④、土体固化其做法与止水帷幕的做法相似。就是将基础及底板底的软弱换填层全部注浆固化，如有必要也可将基坑回填土进行固化形成不透水层。但是固化的质量及效果很难把握，同时全部固化体量较大、成本较高。

（2）、增强建筑物自身抗浮能力。由于地下水位较高，水浮力大过建筑物整体或局部的自重时，引起的整体上浮或者局部上浮。为了抵抗地下水浮力，可以采用增加结构自重或借助外力的方法抵消或克服地下水的浮力，使结构达到新的稳定状态。其常用方法主要有：

①、加载在建筑物结构安全许可的前提下，可采用加层的方式增加建筑物的自重。也可以在其地下室采用底板加厚的方式增加自重。但是，加层的方式难度较大、手续繁杂往往不被采用。而增加底板厚度的方式可能会影响地下室底层的使用空间。所以，加载做为过程处理方法常被采用，即临时增加一些活载，待处理完成后撤掉。而一般不优先考虑做为最终的处理方法。

②、抗拔桩在建筑物抗浮不足的部位设置一些抗拔桩，通过抗拔桩与土壤的摩擦阻力来抵抗地下水的浮力。这是建筑抗浮设计中最常用也是最有效的方法，可以通过机械成孔或人工挖孔的方式完成。但是，做为事故后处理措施，存在一定的局限性。首先，地下室空间小机械成孔操作难度大；其次，人工成孔危险系数高。

③、锚杆法锚杆法和抗拔桩的性质相似，都是利用摩擦阻力来抵抗浮力。但是，所不同的是锚杆法是事先给锚杆施加一定的预应力，通过钢绞线将预应力传递给深埋于土壤中的砼锚杆。利用预应力抵抗地下水浮力。这种方法的使用寿命较短，随着预力的减弱而逐渐失去作用。且由于钢绞线埋置于地下，受地下水的侵蚀受损也会慢慢失去传力功能。

以上提到的各种处理方法均有其优缺点，以及不同的适用环境。因此，在选用时一定要结合现场的实际情况综合分析。根据需要可以同时选用其中的一种或多种方法。本文中提到的工程案例就是多种方法相结合使用的成功案例。即1~7轴线在地下室挡土墙内侧底板采用止水帷幕将大部分地下水堵住，在换填区域内对底板进行开孔泻水，并对承台底的换填层进行注浆固化。另外，还在地下负二层的周边挡土墙上开孔泻水，有效降低了室外水头。同时，将底板面300mm厚的建筑做法进行调整，将煤渣找坡改成素混凝土找坡增加底板自重。既满足使用功能要求，又保证结构安全同时比较经济实用。

4 事故防治方法探讨

在了解了此类工程事故的事故性质及其发生的诱导因素后，我们可以从设计、施工到使用过程的各个阶段做好必要的防治工作。减少事故发生的概率。

（1）、设计阶段除了要考虑大环境条件下建筑物最不利的抗浮验算，还要考虑小环境或次生环境条件下建筑物的最不利的抗浮验算。因此，建议在抗浮验算时，将地下水位的高度假定为基坑顶面高度来进行验算。同时，对于基础底板底部地质条件比较复杂的，出现有软弱土层或煤层需要换填的尽量采用素混凝土或毛石混凝土进行换填。

（2）、施工阶段在基础施工时，如果控制不好造成土方超挖，严禁私自采用松土或砂石回填。须采用经设计单位同意的材料进行回填。施工过程中，如果建筑物的自重还没达到设计抗浮荷载时，建议先不对地下室基坑进行回填。同时，在建筑物周边的景观工程或辅助工程未完成前即地面雨水排水系统没有形成之前，仍有必要设置临时排水系统，避免地表水灌入基坑回填土内形成高水位。

（3）、使用阶段做好日常雨水及生活污水的收集及排放工作，经常检查维修建筑物周围排水系统运作是否正常。避免大量雨水或生活污水排放入建筑物周边土层内形成高水位。注意建筑物周围园林景观或辅助工程等配套设施的完善及保持。如周围小环境有重大改变时，需先做好对建筑物危害程度的评估及验算。