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(中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,中国 北京 100038)
【摘 要】南水北调中线工程通水后,海河平原区因水源置换与地下水压采,供水格局发生转变。基于水资源转化动态模拟模型MODCYCLE,在对2001~2010年现状地下水动态平衡模拟分析的基础上,设置不同供水方案情景,量化模拟未来浅层地下水的动态响应。结果表明:供水格局变化后,随着降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加,地下水总补给量有所增加;随着人工开采量的减少,地下水总排泄量减少;地下水补排关系改善但仍呈现负均衡。研究可为今后建立海河平原区地下水合理开采模式提供依据,促进区域地下水可持续管理。
关键词 海河平原区;MODCYCLE模型;浅层地下水;动态响应;供水格局
基金项目:水利部公益性行业科研专项(201001018)。
作者简介:周琳(1990—),女,河南洛阳人,硕士研究生,研究方向为水资源综合利用与调控。
0 引言
海河平原区是我国经济发展的重要区域,地下水一直是主要供水水源,且供水比重也呈稳定增长趋势,近年来更高达66%。自80年代以来,在需水量迅速增加和降水衰减的共同作用下,海河平原区已经成为南水北调受水区地下水超采最为严重的区域[1]。长期无序过量的开采地下水资源,导致海河平原区地下水储量大量消耗,区域地下水水位持续下降,并引发严重的地面沉降、海水倒灌、水质污染等环境地质问题[2]。为确保未来海河平原区地下水的可持续利用,保障区域稳定健康发展,多年来学术界一直将当地地下水评价与研究作为关注热点。
韩瑞光研究建立了海河平原区浅层地下水概念模型,并提出今后模型建设建议[3]。费宇红等通过研究海河平原区地下水储量消耗过程,指出该区域地下水可开采利用的潜力已经十分有限,从长远看南水北调是解决缺水的理想途径[4]。何杉采用水量平衡的方法,研究分析了南水北调实施后,地下水开采量的减少与入渗补给量的增加,将促使海河平原浅层地下水局部得到恢复[5]。杜思思等联合运用MODFLOW与水资源配置模型ROWAS,模拟了有无南水北调两种对比情景下海河平原区地下水的演变[6]。
以上研究通过数据分析与模型模拟等方法对海河平原区的地下水资源作出了评价,但作为模拟情景水文条件的水文系列较短,考虑的情景方案较少。为从更完整的角度验证工程达效对海河平原区地下水循环恢复所起的作用,本文基于分布式水文模型MODCYCLE,结合多个典型的供水格局情景进行海河平原区地下水的详细模拟与动态响应分析。
1 海河平原区MODCYCLE模型的构建与验证
MODCYCLE模型是基于“自然——社会”二元特性开发的分布式水循环模拟模型[7],充分考虑到对自然水循环过程与人工水循环过程的双重体现[8],可用于人类活动干扰明显的海河平原区水循环系统的模拟量化。为保证水循环模拟的完整性,本文通过MODCYCLE构建海河流域水资源转化动态模拟模型,研究和辨析现状2001~2010年海河平原区浅层地下水动态平衡;选取5个代表性水资源配置方案,模拟预测不同水文系列条件(1956~2000年平水系列、1980~2005年近期枯水系列)和南水北调工程实施情况(南水北调中线工程一期达效、二期达效和加大中线一期引水20%)下海河平原区浅层地下水动态响应。
1.1 模型数据输入
按DEM将海河流域划分为2028个子流域,其中平原区子流域1165个。地下水数值模拟以4km为间距划分网格单元,有效单元格8383个。模拟气象数据采用收集的46个气象站点实测数据展布。地下水水位根据550个浅层地下水位观测井和210个深层地下水位观测井的观测数据插值计算。水文地质参数根据海河流域水文地质调查数据展布。
1.2 模型率定与验证
模型以2001~2005年为率定期,2006~2010年为验证期。考虑到海河流域水循环特性,选取地下水位、地下水蓄变量为验证指标。
1.2.1 地下水位检验
图1所示为2010年末(验证期末)的实测与模拟浅层地下水位等值线对比,从整体上看,模拟与实测地下水位等值线具有可比性,山前及中部地下水开采密集区的地下水位等值线变化幅度大。
1.2.2 浅层地下水蓄变量检验
2001~2010年海河流域浅层地下水蓄变过程统计值(根据2001~2010年《海河流域水资源公报》分析整理)与模拟值对比如图3。从蓄变模拟结果看,蓄变过程在变化趋势上一致。经计算得,浅层地下水蓄变量模拟与统计值之间相关系数为0.96,相关程度较高。
从总体上看,对于海河流域这种大空间尺度和长时期的水循环模拟研究,目前的率定验证结果基本满足要求。
2 地下水平衡现状与模拟情景设置
2.1 2001~2010年现状浅层地下水动态平衡
模拟现状年时段海河平原区浅层地下水年均补给总量约193.66亿m3。其中降水入渗量占总补给量的67.0%,为最主要的补给来源;灌溉渗漏补给量占8.7%。浅层地下水年均排泄总量223.52亿m3,其中农业灌溉开采量占总排泄量的49.7%;其次是工业、生活、生态等非农业开采量,占总排泄的27.4%。
2.2 供水格局主要特征
在规划水平年“三生”需水量规模和可供水量上限确定的前提下,未来海河流域供水格局的变化与水资源合理配置方案密切相关。
本次综合考虑五维属性[9]协调,以《海河流域水资源综合规划》基于1956~2000年系列(长系列)的推荐方案F1为基本方案。但考虑到该系列对流域近期水资源情势反映不足,故以1980~2005年系列(短系列)作为对比情景,最终确定了长系列方案F1、F2、F3和短系列方案F4、F5共5个典型水资源配置方案,即供水格局变化方案。方案特征概述如表1:
2.3 供水格局情景模拟
南水北调中线工程通水后,2020年海河流域将引入长江水量79.2亿m3,2030年117.5亿m3。工程达效后5个推荐方案不同水平年的主要供水量的组成情况见图3:地下水仍是供水主体,次为外调水和当地地表水。未来该区外调水(含引黄水)供水量将增多,地下水用水幅度随之减小。
浅层地下水和外调水(含引黄水)的分配情况见图4:地下水的大用水户仍然是农业灌溉,外调水主要满足工业生产与城镇生活用水,满足经济生产需求后,可置换一部分地下水超采量,用于农业灌溉用水和修复生态环境用水,缓解现状地下水的开采压力。
3 供水格局变化后地下水动态响应
通过上述已建模型,预测供水格局改变后海河平原区各配置方案不同水平年浅层地下水的水平衡统计结果,从中提取浅层地下水年均补给、排泄、蓄变量的关系见表2。补排状况如下:
降水入渗量仍是浅层地下水的最主要的补给来源,与现状相近;引江水量主要通过衬砌渠道和管道输送到用水户,故河道渗漏补给量长、短系列差异不明显,且与现状平均值接近;地表水灌溉量比例增加,与地下水灌溉开采比例减少使得灌溉渗漏补给量均大于现状平均值;浅层地下水总补给量短系列与现状平均值接近,约190亿m3,长系列比短系列大约12亿m3,其中降水入渗补给量和地表灌溉渗漏量的增加为主要影响因素。
平原区地下水人工开采量仍占据排泄量较高比例,但均不同程度小于现状平均开采量,尤其是其他开采量(工业/城镇、生活、生态等)明显减少;不同方案的潜水蒸发量波动较大,但均大于现状平均值;浅层地下水向深层地下水越流排泄量迅速减小,长系列略大于短系列;浅层地下水总排泄量均小于现状平均值224亿m3,人工开采量的减少是关键因素。
5 结论
本文基于分布式水文模型MODCYCLE,对海河平原区地下水水循环过程进行分项体现。选取综合考虑气候条件变化与南水北调工程共同作用的5个典型水资源配置方案为背景,比较了不同水平年与现状海河平原区浅层地下水补给与排泄结构的变化,以及海河平原区浅层地下水蓄变与埋深的发展变化趋势,并简要分析了主要影响因素。主要研究结果如下:
(1)海河平原区浅层地下水总补给量与现状相比有所增加,主要原因在于随水文系列和供水格局的变化,降水入渗量和地表灌溉渗漏量增加;(2)浅层地下水总排泄量相对现状年有所减少,原因在于人工开采量得到控制;(3)供水格局改变后,海河平原区浅层地下水仍将处于负蓄变状态,但与现状年情况相比程度已有较大和缓。
研究表明:南水北调工程通水能够改善当地地下水循环失调的现象。未来需继续推进工程配套建设,充分发挥工程效益以减缓与遏制地下水环境恶化的趋势。研究采用的水资源动态转化模型可考虑作为今后海河平原区地下水管理的日常分析工具,提高区域地下水管理的科学性、针对性和实效性。同时,研究结果可为进一步建立海河平原区地下水合理的开采调控模式提供参考。
参考文献
[1]刘昌明.发挥南水北调的生态效益修复华北平原地下水[J].南水北调与水利科技,2003,1(1):17-19.
[2]费宇红,李惠娣,申建梅.海河流域地下水资源演变现状与可持续利用前景[J].地球学报,2001,22(4):298-301.
[3]韩瑞光.海河流域平原区浅层地下水模型初步研究[J].海河水利,2002(6):15-16.
[4]费宇红,张光辉,曹寅白等.海河流域平原浅层地下水消耗与可持续利用[J].水文,2001,21(6):11-13.
[5]何杉.南水北调工程实施条件下海河平原浅层地下水恢复前景分析[J].海河水利,2003(2):20-25.
[6]杜思思,游进军,陆垂裕,等.基于水资源配置情景的地下水演变模拟研究:以海河平原区为例[J].南水北调与水利科技,2011,9(2):64-68.
[7]张俊娥,陆垂裕,秦大庸,等.基于MODCYCLE分布式水文模型的区域产流规律[J].农业工程学报,2011,27(4):65-71.
[8]王润东,陆垂裕,孙文怀.MODCYCLE二元水循环模型关键技术研究[J].华北水利水电学院学报,2011,32(2):33-36.
关键词:丽江市 水资源规划 利用与保护
中图分类号:TU991文献标识码: A 文章编号:
一、自然地理及社会经济概况
1.1 自然地理
丽江市位于云南省西北部、滇西北中部、金沙江中游,地处青藏高原和云贵高原的结合部,跨横断山峡谷和滇西高原两个地貌单元,属低纬度的内陆高原山区。全市地势由西北向东南倾斜,玉龙县玉龙雪山最高峰扇子陡为全市最高点,海拔5596m,华坪县新庄河汇入金沙江的河口腊乌渡为全市最低点,海拔1015m。
1.2 水资源开发利用
至2005年底,全市已建成水库塘坝3937座,其中:中型水库6座,小(一)型水库36座,小(二)型水库90座,塘坝3805座,蓄水总容量3.20亿m3;引水工程6796处,年设计供水能力39261万m3;水利工程设计供水能力74645万m3,实际供水量65691万m3,其中向工业年供水量2167万m3,城镇生活年供水量1624万m3,农业年供水量58709万m3,生态环境供水量100万m3,水电站年供水量129748万m3(河道内用水)。供水量占水资源总量的1.3%。
二、水文地质特征
地层组合、岩性特征决定了地下水赋存条件。按照赋存条件的差异,丽江市地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和基岩裂隙水。
三、地下水资源开发利用情况
3.1 地下水开采方式及用途
丽江市地下水开采方式可分为凿井式、泉水引流式。凿井式大部份在工业相对发达人类集中的城区和盆地取水不便、水源较少的乡村。取水时间性可分为季节性、常年性。工业、城镇集中供水水源和乡村生活多为常年性,农田灌溉用水的水源为季节性。
3.2 地下水现状开发利用量
2005年丽江市地下水实际开采利用量为1.319亿m3,其中生活用水0.745亿m3,占全年开采总量56.2%;工业用水0.089亿m3,占6.7%;农灌用水0.496亿m3,占37.2%。实际开采量模数为0.64万m3/km2・a,实际开采量占全市地下水资源量的4.8%,占全市地下水可开采量的10.1%。其中浅层水的实际开采量为1.041亿m3,占全市实际开采量的78.9%;深层水的实际开采量为0.278亿m3,占21.1%。
四、地下水及其生态与环境问题
近年来,随着我市社会经济和旅游业的快速发展,对地下水资源开发利用程度越来越高,在开发利用地下水资源的同时,对地下水及其生态环境造成的不良影响加剧。主要表现为:
⑴局部地区过度开采地下水,造成地下水资源量减少,地下水水位持续下降;
⑵由于补给区开发建设造成生态环境破坏,地表水的涵养功能减弱,引起地下水补给量减少,导致部分地区泉水涌水衰减或断流;
⑶由于废污水排放和面源污染不断加剧,部分地区地下水污染问题日趋突出。
五、浅层地下水利用与保护修复方案
根据地下水功能区的保护目标、基本规划单元内水资源及其开发利用状况以及水资源配置对基本规划单元地下水开发利用和保护修复的要求,结合当地经济社会发展水平和水资源条件,因地制宜地合理制定各基本规划单元不同水平年的地下水利用与保护方案。
⑴水质标准:①集中式供水水源区:具有生活供水能力的集中式供水水源区,水质标准不低于国家标准 《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)的Ⅲ类水的标准值,现状水质优于Ⅲ类水质时,以现状水质为控制目标;工业供水功能的集中式供水水源区,以现状水质为控制目标。②分散式开发利用区:具有生活供水能力的区域,水质标准不低于国家标准 《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)的Ⅲ类水的标准值,现状水质优于Ⅲ类水质时,以现状水质为控制目标;工业供水功能的区域,水质标准不低于国家标准《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)的Ⅳ类水的标准值,现状水质优于Ⅳ类水时,以现状水质作为保护目标;地下水仅作为农田灌溉的区域,现状水质或经治理后的水质要符合农田灌溉有关水质标准,现状水质优于Ⅴ类水时,以现状水质作为保护目标。
水量标准:年均开采量不大于可采量。
⑶水位标准:开采地下水期间,不会造成地下水水位持续下降,不引起地下水系统和地面生态系统退化,不诱发环境地质灾害。
六、 深层地下水利用与保护方案
近期规划水平年(2010年),控制深层承压水严重超采区的年均开采量小于年均允许开采量,提出超采区的压采量。
中期规划水平年(2020年),深层承压水严重超采区禁止开采,控制深层承压水一般超采区的年均开采量小于年均允许开采量。
远期规划水平年(2030年),深层承压水超采区禁止开采;尚未开发利用深层承压水的地区,原则上作为保留区在规划期不进行大规模的开采。
七、地下水利用与保护修复措施
浅层地下水以地下水二级功能区界线与水资源三级区套地级行政区界线相切割,作为地下水规划的基本规划单元。深层承压水以县级行政区为基本规划单元。
7.1 工程措施
2010年在南华建地下水治理工程一件,估算投资200万元,2020年在县城建地下水治理工程一件,估算投资300万元,2030年县城建管理维护工程一件,估算投资200万元,共计投资800万元。
永胜县浅层地下水永北镇分散式利用开发区利用与保护规划工程估算总投资3600万元。
7.2 非工程措施
7.2.1 地下水监测
地下水监测站包括水位(头)监测站、水量监测站和水质监测站。根据集中式地下水供水水源区的要求,中型和小型集中式地下水供水水源区,要求每1km2至少保证有1个监测站。保护区中的各地下水二级功能区,地下水水位(头)、水量和水质监测站的布设密度,要求每100km2不少于1个。我市3个集中式地下水供水水源区均属泉水型水源地, 这三个区在中远期共设监测站9个。生态脆弱区设立地下水监测站7个,诸备区1个,地下水涵养区设立58个。
7.2.2 管理措施
⑴建立健全地下水管理法规体系。制定地下水功能区管理办法,完善《丽江市地下水资源管理办法》,对事关城乡人民饮用水安全的区域,严禁开采地下水,对划定为保护区和保留区的地方,严格控制开采量;对出现生态恶化的区域,禁止开采,对已开采的予以封填。
⑵完善地下水管理制度。根据浅层地下水的功能区划,确定水功能区水质保护目标,核定水域纳污能力和总量;完善《丽江市突发性水污染事件应急预案》,加强对城市饮用水水源地的保护,建立相应的保护管理办法,做好确界立碑工作。
⑶加强取水许可、水资源论证和水资源有偿使用制度。建立地下水取水许可总量控制目标,全面贯彻实施《云南省用水定额》,加强水资源费的征收力度,深入推进水资源论证制度,推广节水技术改造、节水新技术、节水新产品,促进废、污水的处理和回用。
⑷建立合理的水价形成机制。一是调整水价要与改革水价计价方式相结合,对居民用水实行阶梯式计量水价,对非居民用水实行计划用水和定额用水管理及超计划、超定额累进加价办法;二是制定合理的水价来促进景观用水的可持续利用。不同水景观的水价应分类设定。从黑龙潭调水,可采用较优惠的价格;从清溪水库和拉市海调水,水价必须反映供水成本,应执行水利工程供水价;三是合理确定回用水价格与自来水价格的比价关系,建立鼓励使用回用水替代自然水源和自来水的价格机制。同时,要加大污水处理费征收力度,逐步提高水资源费征收标准;四是在城市自来水管网覆盖区、城市规划区和自然保护区范围内禁止新开采地下水,已开采的潜水井,实行地下水资源费与城市供水综合水价执行同一标准。
⑸加快城乡水务一体化改革。针对目前我市存在的“多龙管水、多龙治水”的弊端,成立丽江市水务局,对全市防洪、供水、排水、节水、水资源保护,地下水、地表水管理,水土保持等涉水事务实行统一管理,变多部门的分散管理为水行政主管部门统一管理,变城乡分割管理为城乡统一管理。建立新形势下水利工程建设投融资新模式,组建丽江市供排水有限公司,负责城市供排水设施、融资建设及经营管理。
⑹加强水政监察执法队伍建设。注重人才的选拔,加强学历教育和继续教育,全面提高执法人员素质;保障执法经费,完善执法装备。
【关键词】水污染现状;防治对策;防治成效
水是人类赖以生存和发展的最重要的资源之一,然而随着人口的增长和经济的发展,水资源紧缺和水污染已经成了全世界需要共同面对的问题,特别是水污染问题,已经严重威胁到了人类的健康和生存。我国近年来由于经济的快速发展及水资源的短缺,致水污染问题日益严重,已经成为制约发展的主要因素之一。
水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失,污染环境的水。污水中的酸、碱、氧化剂,以及铜、镉、汞、砷等化合物,苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物,会毒死水生生物,影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧,影响水生生物的生命,水中溶解氧耗尽后,有机物进行厌氧分解,产生硫化氢、硫醇等难闻气体,使水质进一步恶化。
一、陕西省水污染现状与防治对策
陕西省位于中国西北地区东部的黄河中游,东隔黄河与山西相望,西连甘肃、宁夏,邻内蒙古,南连四川、重庆,东南与河南、湖北接壤。全省地域南北长、东西窄,南北长约880公里,东西宽约160~490公里,面积19万多平方千米。按地理方位划分属于西北地区,北部地区位于黄土高坡,南部有关中平原,渭河谷地,属于温带季风气候,夏季高温,冬季寒冷干燥,全年降水比较少。
西北地区黄河干流水质污染相当严重,而内蒙古段是黄河干流污染最严重的一段。黄河经内蒙古出境进入陕西、山西的界河段,由于沿岸,由于没有大的排污口汇入,水质基本能达到Ⅲ类。黄河干流兰州段,延河入黄断面石油污染严重,超标均在7倍以上。渭河干流污染严重,生态功能已经丧失。渭河上游大量引水,致使渭河径流量大为减少,水环境容量丧失殆尽。渭河2000年19个有监测数据的水质断面中,仅有1个断面达到Ⅳ类,其它断面均为Ⅴ类和劣于Ⅴ类,已经丧失了水生态功能,城市附近河段普遍污染严重,部分城镇河段已经变成了排污沟。
2013年3月18日至4月17日,陕西省环保执法局对新河、皂河、Y河流域及西咸新区范围内排污企业进行了专项执法检查。据称,新河、皂河、Y河是关中汇入渭河中,污染最严重的三条河流。在检查的176家企业中,执法人员发现有146家企业存在环境违法问题。
科技部在“九五”期间,组织实施了“西北地区水资源的开发利用与生态环境研究”项目。该项目深入开展了西北地区的水资源现状调查,摸清了水资源的家底,进行了水资源合理配置的方案研究,并通过计算当地水资源的承载能力,提出了必须保障水资源总量的三分之一作为生态用水,发展节水型生态经济的总体战略,为西北地区在西部大开发中实现经济社会的可持续发展,解决经济建设和水资源紧缺的矛盾打下了坚实的基础。
全省地下水污染防治规划实施方案(2012-2020年)我省将总体规划实施期为2012-2020年,分两个阶段实施。到2015年前,我省全面掌握地下水污染状况,启动地下水污染修复示范项目,初步遏制地下水水质恶化趋势,初步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得到基本保障。到2020年,全省地下水环境质量明显改善,乡镇地下水饮用水水源水质安全得到基本保障,开展农村分散式水源的保护,建立农村地区地下水饮用水水源安全保障体系。对典型地下水污染源实现全面监控,全省地下水污染防治监管和风险防范体系基本建成。
我省将严格控制地下水饮用水水源补给区农业面源污染。通过工程技术、生态补偿等综合措施,在水源补给区内科学合理使用化肥和农药,积极发展生态及有机农业。
针对地下水污染物来源复杂、有机污染日益凸显、污染总体状况不清的现状,开展全省地下水污染状况调查。在国土、水利及环保等部门已有的地下水监测工作基础上,整合并优化地下水环境监测布设点位,完善地下水环境监测网络,实现地下水环境监测信息共享。
目前,我省共有74个城镇集中式地下水饮用水水源地,我省将优先保障地下水饮用水水源环境安全,建立地下水饮用水水源风险评估和防范机制。未经稳定化处理且含水率超过60%的城镇污水厂污泥不得进入生活垃圾填埋场填埋,我省将完成未划分集中式地下水饮用水水源保护区划分审批工作,并推进饮用水水源保护区内的退耕还林还草,开展农业面源污染地下水监控试点示范。
二、陕西渭河流域水污染防治成效
2015年5月6日,陕西省人民政府新闻办举行会,陕西省环保厅总工程师郝彦伟介绍了渭河流域水污染防治三年行动方案的实施情况。
省委、省政府从2012年开始,每年将渭河水质改善情况纳入省市目标责任考核体系。三年来,在省委、省政府的坚强领导以及人大、省政协的监督支持下,渭河流域水污染治理工作顺利进行,渭河流域水质基本达到预期目标。
三年行动实施以来,干流主要污染物平均浓度大幅度下降。2014年,干流化学需氧量平均浓度较2011年下降32.9%,氨氮下降45.2%。其中化学需氧量浓度全程达到了III类水质。渭河干流水质综合评价由2011年的重度污染、2013年的中度污染变为2014年第四季度的轻度污染。
三年行动方案对4条污染严重的渭河支流:小韦河(宝鸡)、皂河(西安)、新河(源于西安经咸阳入渭)、尤河(渭南)效果明显。新河、尤河、小韦河水质目标提前半年(即2014年7月起)达到水质目标,皂河2014年底实现水质目标。17条主要支流化学需氧量平均浓度较2011年下降48.9%,氨氮下降37.9%。沣河、涝河、临河、灞河等支流达到IV类水质。其它支流基本达到水功能区划标准。
沿渭河各市(区)水质目标完成情况如下:宝鸡市、杨凌示范区:渭河干流出境断面达到III类水质。咸阳市、西安市:渭河干流出境断面基本达到IV类水质。渭南市:渭河干流华县以上断面基本达到IV类水质。铜川市:石川河出市境断面水质达到地表水标准。
关键词:地下水资源管理 教学 改革 调整
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)02(a)-0125-02
《地下水资源管理》是地下水科学与工程及水文水资源工程的一门重要的专业教育课。它的授课任务是通过该门课程的学习,使学生系统的掌握地下水资源管理相关基础知识、初步掌握线性规划、动态规划等在地下水优化管理等方面的应用,能够解决实际复杂工程问题。
从课程的特点出发,结合笔者在教学工作中的一些经验体会,该文针对《地下水资源管理》教学中存在的问题展开研究,提出具体的改革措施,力图提高该课程的教学效果。
1 《地下水资源管理》教学存在的问题
1.1 内容滞后
该门课程的主要参考书为陈爱光等主编的《地下水资源管理》[1],该书是1991年出版的原有五大地质类院校统编教材。该书内容难易适中,但是内容较老。在2000年之后,再无地下水资源管理方面的教材出版。近年来,随着国民经济的增长,地下水资源开发利用逐渐增长,带来了一些新的问题;同时,随着国家乃至国际上对地下水资源管理问题的日益重视,也涌现出很多新理论、新方法、新技术和新规范。但教学上还是以传统的地下水资源管理理论与问题去讲授,而对于地下水资源开发利用中出现的新问题(防止海水入侵管理,人工回灌管理,污染地下水的修复方案优选,地下水污染源的识别等)以及涌现出的新理论和新方法(替代模型法等)介绍很少,造成学生掌握的知识滞后于学科发展[2]。
1.2 学生主动学习的愿望低
在实际教学中发现学生主动学习的愿望低,多数学生是为了应付期末考试而去学习[3]。学生只是去机械性的死记硬背一些基本的原理和方法,大多是灌输性的学习,而不是针对具体的地下水资源管理问题,去主动寻求解决方法。这就使得学生在考试之后就忘记了所学的内容,并且自主发现问题和解决问题的能力不高。
1.3 授课内容与实际结合不够高
《地下水资源管理》的授课过程中,大多是结合例题去讲授如何建立地下水资源管理模型,如何进行求解,与实际有一定的结合。但是结合度仍然有待进一步提高。由于课堂时间有限,大多例题都是经过简化之后的小规模问题,运用解析法来进行求解。而实际的地下水资源管理问题经常是大规模的问题,不可能只是剖分成两三个网格。该课程的授课对象是大四的本科生,面临着马上就业和进行实际工作的问题。如何针对一个实际的地下水资源管理问题,让同学们建模求解,是一个有待改善的问题。
2 《地下水资源管理》教学调整与改革
2.1 教学内容的调整与改革
2.1.1 编写新教材、讲授新方法、新技术、关注国家相关政策法规
针对现有教材内容陈旧、并且已不再版的问题,应结合近年来地下水资源开发利用中存在的问题、以及涌现出的新方法、新技术出版新教材。在授课的过程中,要使学生积极关注地下水资源管理领域相关的国家政策和法律法规、讲授地下水资源管理领域的新方法、新技术。
2.1.2 引入科研实例进行教学
将科研中实际的地下水资源管理问题引入教学中,使学生能够融会贯通的应用预测模型、优化模型以及预测模型与优化模型的耦合集成技术完成实际地下水资源管理模型的构建,并求解,得到具体的管理决策方案,并能够结合实际情况对决策方案进行评价。通过实际问题的引入,提高学生解决工程实际问题的能力,并且使学生了解地下水资源管理在实际工作中的重要意义。
2.1.3 注重与其他课程的衔接,使大四学生在毕业后能够融会贯通各门课程
应该注重与本专业其它相关课程的衔接。《地下水资源管理》是在学习了《水文地质学基础》《地下水动力学》《专门水文地质学》《地下水数值模拟》《环境地质学基础》等专业课程的基础上来学习的。因此课程设置上,要充分考虑学生对上述专业课程的理解,同时要考虑为后续将要进行的毕业设计等实践环节奠定基础。
2.2 教学方法上的调整与改革
2.2.1 演绎式的教学方法
在教学内容的安排上,先从基础开始,再深入到应用,逐步演绎推理,使学生充分掌握知识点的来龙去脉。
教学过程中,积极揣摩学生的思路,随时与学生沟通,解答他们的疑问,课堂上层层推进、环环相扣,调动学生的兴趣和思维。例如:从地下水资源开发利用中存在的地下水超采严重、地下水污染严重以及导致的一系列环境地质问题入手,引导学生了解地下水资源管理的重要意义,再通过地下水资源管理模型的建立步骤,使同学们能够运用运筹学等理论方法解决地下水资源管理问题。通过类似演绎式的教学方法,使同学们了解地下水资源管理的意义、建模步骤及求解方法,了解整个来龙去脉。
2.2.2 增加实验教学的多样性
在实验教学环节,不仅讲授EXCEL规划求解方法来解决地下水资源管理问题。增加应用MATLAB求解来解决地下水资源管理问题。MATLAB(矩阵实验室)是一款由美国The MathWorks公司出品的一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的商业数学软件,对于矩阵运算等数学计算求解过程非常便捷。使同学能够运用多种现代化工具来求解地下水资源管理问题。
2.2.3 增加讨论互动,调动学习积极性
在教学过程中,根据教学内容提前设计一些话题,让学生利用课余时间先进行预习、并查阅相关文献。然后在课堂上分组进行讨论,每组派出代表进行讲解汇报,其他同学可以有针对性的进行提问和讨论,最后教师进行总结、归纳、点评。通过这种方法充分调动学生学习的积极性。
2.2.4 教学手段多样化
计算机的迅猛发展给课堂教学带来了巨大的便利和活力[3-4]。在教学过程中,应充分利用多媒体教学设施,对于一些抽象难懂的理论知识,应用形象具体的动画、图片与文本组合来帮助同学们理解;对于一些地下水资源开发利用中引起的环境地质问题,应用动画和图片的形式来加深同学们的直观印象。在地下水资源管理模型的求解过程中,充分发挥计算机的计算能力,使同学们体会到计算机对于地下水资源管理求解问题的巨大帮助。
3 结语
笔者根据《地下水资源管理》实际教学过程中的经验和体会,提出了《地下水资源管理》课程教学过程中存在的一些问题,并针对这些问题提出了具体的调整与改革方法。通过教学内容以及教学方法的调整改革,提高《地下水资源管理》课程的教学效果,提高学生应用地下水资源管理知识解决实际问题的能力。
参考文献
[1] 陈爱光,李慈君,曹剑锋.地下水资源管理[M].北京:地质出版社,1991.
[2] 窦明,左其亭,李桂秋.水资源规划与管理课程建设与教学研究[J].高等建筑教育,2009,18(6):91-94.
1、编制项目实施方案。按照省、市工作安排,我们及早安排项目规划设计,组织专业技术人员和具有资质的勘测单位、设计单位,于今年3月份第开始对项目区进行实地勘察、测量,7月底完成项目实施方案编制,实施方案经过初审、专家复审后于8月底通过财政评审,衡水市财政局、水务局联合行文批复了项目实施方案。
2、确定招投标机构。根据河北省发改委、河北省监察厅关于印发《河北省国有投资工程建设项目招标机构比选指导意见》和《河北省国有投资建设项目招标机构比选文件示范文本》(冀发改招标〔2011〕1355号),按照法定程序依法组织招投标机构比选工作,8月7日完成,确定了5个招投标机构。
3、依法进行招投标。根据《中华人民共和国招标投标法》、《中华人民共和国招标投标法实施条例》和《河北省实施<中华人民共和国招标投标法>办法》,严格招投标程序,依法、依规进行招投标,招投标时纪检、财政、发改、检察等部门全程参与监督。地表水代替地下水工程的5个单体项目共分为73个施工标5个监理标,分别于9月21、22、23日、29日和10月10日开标,73个施工标中有11个流标,第二次招标前磨头第8标段无单位报名,其他10个标段已完成招标。
4、严格资金管理。财政部门负责地下水超采综合治理项目资金的使用管理,严格按照省地下水超采综合治理试点资金管理办法和衡水市地下水超采综合治理专项资金管理办法,实行专帐核算、专人管理,资金拨付严格按照合同及拨付程序执行。
5、加强项目建设“七公开”。按照__市纪委、监察局关于印发《在全市政府投资项目建设中推行“七公开”实施办法》,加强地下水超采综合治理水利工程项目“七公开”工作,各施工单位进行了项目公示,确保项目在阳光下运作。
6、加强工程质量监督管理。一是对项目工程质量实行终身制,确定施工单位是第一责任人,各标段监理人员在施工时必须到场,与项目单位共同把好工程质量关。二是在每个涉及项目村各推选2名群众义务监督员全程参与工程建设,积极配合工程监理人员、工程技术人员做好施工质量、施工进度和施工安全等监督工作。三是在项目施工过程中,项目单位对原材料进场前要进行抽检,对达不到设计要求的全部清退出场;监理单位在混凝土开仓前进行检查、混凝土浇筑现场留取试验试块,对不符合要求的混凝土禁止使用;同时,对启闭机、闸门等金属结构,按照对生产单位相关资质的相关要求、生产厂家相关资料及技术参数在监理单位和建设单位备案,验收时备查。
7、加快施工进度。在确保工程质量的前提下,抓住施工有利时机,严格按照施工合同要求,科学安排施工时序,加强施工管理和调度,增上人力、机械,增加作业面,努力加快施工进度。
8、体制机制建设。积极探索体制机制的创新,在每个乡镇选择1~2个试点,通过完善以农村用水合作组织为主体的农村用水管理体系,建立渠道管护主体和管理机构,制订管理制度和费用管理办法,明确支渠和斗农渠及配套设施产权归属,实现渠道的农民用、农民管,确保水利工程的长期使用。
1、地表水代替地下水工程。总投资4.66亿元,共分为5个单体项目,涉及我市11个乡镇146个村,治理渠道总长142.21万米,复灌改造灌溉面积38.37万亩,年节水压采地下水3155.3万立方米。目前,完成渠道整治衬砌77.6万米,新建桥闸涵1217座,完成总工程的54%,涉及灌溉面积20.4万亩。
2、井灌区高效节水改造工程。总投资1224.79万元,实施面积8302亩,涉及穆村乡穆村村、__村8125亩的果树小管出流和榆科镇东杏园村177亩树莓滴灌,年实现节水压采67万立方米。目前已完成1826亩,占总工程的22%。
1、加强组织领导。市政府成立了以市长任组长、四套班子相关领导为副组长、各乡镇区长和市直有关部门为成员的“__市地下水超采综合治理暨水生态修复工作领导小组”(深办字[__]18号),领导小组下设办公室,办公室设在水务局,切实加强了我市地下水超采综合治理工作的组织领导。
2、落实责任分工。成立了“__市推进__年地下水超采综合治理水利项目专项工作小组”(深治水[__]1号),分为清表工作、招标工作、工程质量监督、资金管理与拨付、乡村义务监督、工程验收6个专项小组,县级领导任组长,明确了分包方案和工作职
责。3、健全规章制度。市政府出台了《__市地下水超采综合治理水利项目建设配套管理暂行办法》([__]57号),对项目方案编制、建设管理作出了明确规定。
4、细化工作举措。设立“__市地下水超采综合治理水利工程项目建设管理处”为项目法人机构,明确工作职责和任务,确保项目顺利实施。设立“__市水利工程质量监督站”,负责加强项目建设的质量、安全管理工作,确保工程质量。水务局成立了6个地下水超采综合治理项目监督管理小组和1个档案资料管理小组,从工程建设开始,坚持每天深入现场指导施工作业,协调解决存在问题。
5、加强协调调度。市委__书记主持召开了市委常委会议;刘继承市长主持召开了市政府常务会议,主要领导多次主持召开地下超采综合治理工作调度会,并深入项目区协调解决存在困难。水务局和有关乡镇区政府按照市委、市政府安排部署,密切配合、上下联动,有力推动了工作开展。
坚持开源与节水并举,建设与管理并重,治理与保护同步,按照因地制宜、科学治理,分类指导、有序推进,集中连片、便于管理,持续可靠、成效明显的要求,本着有替代水源,易操作实施,能迅速见效,可整体推进及投资少效益高的原则,坚持把节水放在核心位置,集中在基础条件好、前期工作充分的乡镇区建设节水压采项目,保障粮食安全、生态安全和饮水安全,确保有效促进经济社会持续发展。
在__年度地下水超采综合治理渠灌区38万亩基础上,__年复灌、提升灌溉面积25万亩,节水压采地下水2500万立方米;清淤、扩挖坑塘800亩,蓄水480万立方米,估计总投资7.9亿元。
1、辰时分干复灌改造工程。新建分干渠渠道2.3万米,支斗渠5.3万米,控制面积12万亩,涉及__镇、辰时镇、北溪村乡,估计总投资2.8亿元,节水压采地下水1110万立方米。
2、渠灌区渠道改造提升工程。改造提升支斗渠49万米,控制面积13万亩,涉及9个乡镇,估计总投资2.6亿元,节水压采地下水1200万立方米。
3、坑塘清淤蓄水工程。城区坑塘占地800亩,涉及__镇4个村,清淤扩容后蓄水能力达到480万立方米,作为蓄水水源通过渠道连通辰时分干灌渠,可保障__镇东部和辰时镇东部2万亩耕地农业灌溉用水,估计总投资2.5亿元。
随着我国经济的迅猛发展,可开发的建筑用地日益减少,而高层建筑由于使用年限长、容积率大,解决周边群众住房问题,日益受到各级领导的重视。因此。高层建筑成为目前房地产开发的大势所趋。由于高层建筑施工周期长,周边建筑受施工影响普遍出现房屋裂缝的问题,本文针对此问题进行分析。
由于新建建筑物多为高层建筑,在基坑开挖施工过程中,周边建筑物经常受此影响产生墙面、地面裂缝。就此裂缝的产生而言,主要有以下几方面的原因:
1、基坑边距离建筑物太近。由于高层建筑建筑物密集,相邻地块开发时间不同,造成部分建筑物离基坑的距离太近,而高层建筑项目很多受到施工场地限制,只能垂直开挖,在开挖过程中势必影响附近的建筑物。当开挖基坑土体含水量大而不稳定,或基坑较深,或受到周围场地限制而需用较陡的边坡或直立开挖而土质较差时,应采用临时性支撑加固。挖土时土壁要求平直,挖好一层,支一层支撑。开挖宽度较大的基坑,当在局部地段无法放坡,或下部土方受到基坑尺寸限制不能放较大坡度时,应在下部坡脚采取加固措施,如采用短桩与横隔板支撑或砌砖、毛石、或用编织袋、草袋装土堆砌临时矮挡土墙。以减少对周围建筑物的影响。
2、基坑支护进度与锚固措施的影响。在基坑支护过程中,必须采用分层开挖,及时支护的措施,才能确保基坑的安全。如果土方开挖后不及时支护,容易造成土方塌落,产生周边建筑基础下沉、墙地面开裂等严重后果。深基坑土方开挖,当施工现场不具备放坡条件,放坡无法保证施工安全,通过放坡及加设临时支撑已经不能满足施工需要时,一般采用支护结构进行临时支档,以保证基坑的土壁稳定。支护结构的选型有排桩或地下连续墙、水泥土墙、或采用上序形式的组合等
3、深基坑的土方开挖
在深基坑土方开挖前,要制定土方工程专项方案并通过专家论证;要对支护结构、地下水位及周围环境进行必要的监测和保护。深基坑工程的挖土方案,主要有放坡挖土、中心岛式挖土、盆式挖土、和逆做法挖土。前者无支护结构,后三种皆有支护结构。
4、地下降水的影响。由于基础施工过程中必须保证基坑内无水作业,因此施工中要采取连续降水措施,这势必造成大面积地下水位下降。而高层建筑周边建筑均为天然基础,承载能力差,容易引起不均匀沉降,从而产生裂缝。这是导致高层建筑周边建筑裂缝的最主要的原因。在软土地区基坑开挖深度超过3米,一般就要用井点降水。开挖深度浅时,亦可边开挖边用排水沟和集水井进行积水明排。根据土层情况、降水深度、周围环境、支护结构种类等综合考虑后优选控制地下水技术方案。当因降水而危及基坑周边环境安全时,宜采用截水或回灌技术。当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,应进行坑底突涌验算,必要时可采取水平封底 隔渗或钻孔减压措施,保证坑底土层稳定;否则,一旦发生突涌,将给施工带来极大麻烦。
高层建筑施工引发的周边建筑出现裂缝属于变形裂缝。变形裂缝一般有三个阶段,一是潜伏期,二是发展期,三是稳定期。此种裂缝的修复一定要掌握时机,当裂缝进入稳定期不再发展时,一次性修复,不会再裂。如何处理基础沉降造成的裂缝?解决的方法应要做好各项观测工作,包括观测裂缝发展、基坑的沉降、移位等,待沉降及而已趋于稳定后,进行一次性修复。具体的来说,应该从一下几方面着手:
1、在施工过程中要加强观测。在基坑开挖、桩基施工、地下室结构施工期间,观测基坑的沉降及位移是首要工作。特别是在基坑开挖过程中,每开挖一层必须观测一次,而且每层开挖的深度应控制在1.5米以内,根据不同的土质情况可适当调整。当沉降或位移值超过规范允许范围时,应立即采取相应措施处理。
2、采取随挖随支护的分层开挖支护措施。特别是靠近建筑物的部位,施工单位应该重点突出,随挖随支护,不宜让开挖层暴露时间过长。
3、合理选用桩型,减少桩基施工时振动的影响。对于高层建筑项目基础桩型,应谨慎考虑,并对各种桩型作技术经济比较。尽量采用钢筋混凝土灌注桩或cfg桩。避免使用带来震动的锤击沉桩法,以减少对周围建筑物的影响
4、加快基础工程施工。降水是造成周边建筑裂缝的主要原因,由于降水造成周围地下水位下降,地下水位下降后产生周围地基的不均匀沉降,因此,尽早停止降水是阻止周围建筑物裂缝发展的有效措施。只有基础工程(即地下室)完工后,降水作业停止,基坑得以回填,沉降及位移将趋于稳定,裂缝也不再发展。
关键词: 桥梁;桩基;检测;加固
1工程地质概况
某拟建大桥场地位于江河面,南岸为一级阶地,北岸为二级阶地,地势抬高较快。其中弱风化砂质泥灰岩为盐渍岩,一般呈灰褐~黑褐色夹白色条纹或白色团块状,中厚层状,节理裂隙发育,岩石较破碎,岩石中含有大量的钙硭硝、硬石膏及岩盐等,局部甚至为纯芒硝、硬石膏及绿化钠晶体。岩石中水平层理较发育,顺层理面泥质含量较高,易击断。全风化层岩性很软,岩芯呈可塑~硬塑粘土夹碎石状,厚0.00~7.60m。强风化层岩性较软,岩芯呈泥夹碎石或碎块状,厚0.00~5.90 m。场地内地下水主要是孔隙水(略有承压性)和基岩裂隙水,水量不大,稳定水位为地表下2.35~3.92m。据所取水样水质分析结果及附近建筑经验,可知该地下水对混凝土具弱腐蚀性,为硫酸盐氯化钠型侵蚀性。
2 桩基础工程质量复合检测
2.1 桩基础类型的选择
2.2 桩基工程质量复合检测
(1) 桩基工程动测试验
(2) 桩静载荷试验
(3) 桩身抽芯检测
2.3 桩基工程事故分析
分析动测、静载试验和抽芯3种复合检测的结果,结合现场施工记录和地质报告的实际情况,认为造成这2根桩的工程质量事故的主要原因如下:
(1) 2-1#桩在荷载加至7560kN 时,沉降量骤增,荷载无法稳定,Q-s 曲线为陡降形,动测结果判断其桩身在9.00m处存在断裂缺陷。沉降量骤增的原因可能是由于清孔时间过短或孔口泥浆比重没有测量准确(泥浆比重应小1.15),造成孔底沉渣过厚(大大超过规范值50.00mm);另一个重要的原因是与桩底基岩为白云灰质岩有关,在桩端部位遇到灰岩溶洞时,其桩端沉渣很可能为溶洞积淤涌入造成。
(3) 地下水位高、且丰富,导致场地内地下水压高,孔隙水压力不易消散,易使混凝土离析和胶结不良。另外在施工2-1#和11-4#桩基础过程中,浇筑混凝土到9.00m和11.00m左右处突然停电,施工启动备用发电机,浇灌过程中出现问题,最终导致浇筑被迫停止。致使隔水层凝固形成一层硬壳,后续混凝土无法灌入,导致该处有断裂缺陷。
3 缺陷桩加固方案及处理效果
为了保证桩基工程质量,根据设计技术要求,对存在质量问题的2根桩进行技术处理,经过分析比较这2根桩的质量事故的类型,决定对2-1#桩先采用高压旋转喷射清除孔底沉渣,再补灌细石混凝土,将桩底充填密实以满足沉降要求,之后采用高压喷射注浆来处理混凝土离析或断裂部位。对11-4#桩采用高压喷射注浆方案处理桩的缺陷部位。
3.1 桩底沉渣清除及混凝土的回灌
3.2 高压喷射注浆法处理桩基缺陷部位
(1) 材料选用与配比
① 主材料为525#普通硅酸盐水泥,外检合格;
② 掺入化学剂:为了提高处理段的混凝土强度,在水泥中加入2%的NaCl;
③ 水灰比:0.4。
(2) 施工注意事项
① 桩上钻孔应穿过缺陷段进入完整段1.5~2.0m,施工中注意孔内水量的消耗情况;
② 孔口用水泥封固预埋一根长1.2m、直径73mm的岩芯管,高出桩顶0.4m,且带接箍,养护一周到一定强度后方可使用;
③ 插入注浆管至距孔底10~15cm,并在预埋管口连接部位安装一个变接头;
④ 注浆管上部与高压泵车接通。
3.3 缺陷桩处理效果
对缺陷桩加固的技术指标要求是:断桩破碎带压浆处理后强度要大于15MPa,而桩底沉渣段处理后强度也应达到15MPa 以上。
对2根缺陷桩进行处理后,仍采用低应变法检验加固后的桩身质量,检测结果显示2-1#桩的动刚度(740×107N/m)较大,根据平均波速(C =4350m/s)计算出桩长26.02m,与实际长度一致,可以判断桩身缺陷已修复。由检测数据计算11-4#桩的桩长为28.07m,也与实际桩长一致,表明桩身修复后完整性较好。再对这2根桩进行第2次静载荷试验,测得2-1#桩极限承载力为8150kN,比第1次静载试验的极限承载力提高22.2%,累计沉降值为21.2mm。测得11-4#桩极限承载力为8120 kN,承载力提高4%。这表明桩底沉渣的清除及回灌混凝土法和对桩身缺陷段采用高压注浆的方法是合理有效的。
4 结 论
(1) 利用静载、动测和抽芯试验等方法复合检测桩的工程质量是可行的,但是静载试验应当结合场地内地质资料、施工记录以及设计要求,有目的地抽选试桩,做到有的放矢。
(2) 钻孔灌注桩在钻孔完毕后要及时清孔,务必清理孔底沉渣至符合桩基规范要求。
1化学农药使用对环境的污染途径和特征
1.1化学农药使用对土壤的污染化学农药使用对土壤的污染来源和途径有:①以防治地下病害为目的直接在土壤中施用的农药;②喷雾施用时滴落到土壤中的农药;③随大气沉降、灌溉或施肥等方式进入土壤中的农药。进入土壤的农药被粘土矿物或有机质吸附,其中有机质吸附的农药约占土壤总吸附量的70%~90%,成为导致土壤酸化、有机质含量下降等土壤质量恶化的重要因素。据测算,我国受化学农药污染的土壤面积高达667万hm2,占可耕地面积的6.39%,农田土壤中农药残留检出率较高,如上海地区2413个土壤样点中农药滴滴涕的检出率高达98.12%,其中176个样点的滴滴涕含量甚至超过国家土壤环境标准中的I级标准。农药进入土壤后会发生物理、化学和生化等各种反应,除了土壤有机质含量、pH、湿度、温度、光照和微生物等环境因素对农药降解有影响,农药的类型、化学结构也是影响其土壤降解的重要因素,如有机氯类杀虫剂“滴滴涕”、“六六六”等则可在土壤中残留多年,而有机磷杀虫剂“敌敌畏”、“丁烯磷”等在土壤中的半衰期则只有几天,甚至更短。不同类型农药在土壤中的降解半衰期通常为含重金属农药>有机氯类农药>取代脲类、均三氮苯和大部分磺酰脲类除草剂>拟除虫菊酯类农药>氨基甲酸酯类农药、有机磷类农药;农药的化学结构、功能团类型等对农药土壤残留半衰期的影响规律一般是-NO2(>60d)>-HSO3(16d)>-OCH3(8d)>-NH2(4d)>-COOH,-OH(1d),在苯环上带有两个取代基的农药,其降解半衰期则与取代基的种类和位置相关。
1.2化学农药使用对地表水和地下水的污染化学农药使用对地表水和地下水的污染来源和途径有:①大气中随降水进入水体的农药;②土壤残留农药随地表径流或农田排水进入地表水体;或向下淋溶进入地下水;③直接用于水体的农药,或在水体中清洗施药器械;④农药厂向水体中排放的废水。农药在水中的降解也受到环境因子(水质、水温、pH、光照和微生物等)和农药行为特性(水溶性、吸附性、水解和光解等)的综合影响。研究显示,目前我国地表水中化学农药残留状况的特征为,单一农药残留浓度较低,但残留农药品种多、检出频率高,部分水体中复合存在的残留农药已对水生生态系统产生危害。农药在地下水中的残留状况也不容忽视,河北省卢龙县地下水农药残留状况数据显示,100个地下水样品中涕灭威(及其代谢物涕灭威砜)、甲拌磷和特丁硫磷的检出率分别达到12%、11%和4%。相对地表水中的农药残留状况研究而言,我国对地下水中农药残留的数据资料较少,然而由于地下水在我国总供水量中占到两成,特别是在北方缺水地区地下水甚至占到供水量的一半以上,因此必须高度重视农药对地下水的污染控制管理,尤其是在降水丰富、地下水层较浅的地区要避免使用水溶性强,吸附性弱,降解半衰期长的农药品种。
1.3化学农药使用对农作物的污染化学农药使用对农作物的污染来源和途径有:①直接施用在农作物上的农药通过植株表皮吸收进入作物体内;②作物通过根系将残留于土壤中的农药吸收,经过体内的迁移、转化后将农药分配在整个植物体内;③作物植株通过呼吸作用吸收的大气中农药;④大棚作物使用的农药熏蒸剂,或农产品贮存时使用的保鲜喷药等。我国农作物和食品中化学农药残留问题严重,农业部曾对全国50多个蔬菜品种、1293个样品进行检测,结果显示蔬菜中农药残留合格率不到80%,甚至卫生部、农业部明文规定禁止使用的高毒农药都有相当比例的检出。
1.4化学农药使用对环境生物的污染化学农药对环境非靶标生物的污染和暴露途径有:①施药过程中,通过经口或经皮途径对非靶生物的暴露;②施药后污染非靶生物栖息地,生物通过摄取受污染的食物、饮水,或接触到受污染的空气、土壤、水;③生物将颗粒型农药误认为是粗砂或种子而食入等;④食物链的传递,难降解、生物富集性强的农药可以在不同的生物体内逐级传递、浓缩。例如某水体中小于0.02μg/L的滴滴涕经吸附作用与食物链的生物富集作用,浓度在底泥中可达390μg/L,在虎斑鱼脂肪中达到5000μg/L,而在食物链顶端生物鳄鱼的脂肪中则可高达34200μg/L,通过食物链传递,生活在该地区的野生生物都暴露在“滴滴涕”农药的危害风险之下。
2化学农药使用过程中存在的问题
2.1农药环境管理职责不清晰,监管不力1997年国务院《农药管理条例》,标志着我国农药管理工作进入法制化轨道,形成以“农药生产和经营中实施农药登记制度、农药生产许可证制度、农药产品质量检验合格证制度和农药经营许可证制度”为核心的“四证”制度,“四证”制度是农药管理法制化和规范化的重要标志。然而,我国农药管理偏重化学农药的生产和经营管理方面,而农药使用的安全监管则相对薄弱。《农药管理条例》第五条规定“县级以上各级人民政府其他有关部门在各自的职责范围内负责有关的农药监督管理工作”,其中“其他有关部门”在“各自的职责范围内”负责有关的农药监督管理工作,存在部门分工不明确,职责含义模糊的缺陷。条例的第二十七条“使用农药应当注意保护环境、有益生物和珍稀物种”中,既没有规定明确的监管主体和对象,也没有提出明确的保护制度和措施。农药环境监管职责不明确成为农药环境管理工作难以推动的主要根源。
2.2农药废弃物环境管理中存在盲点农药废弃物环境管理是当前我国农药环境管理中的薄弱之处。农药废弃物包括被禁止使用但仍有库存的农药、过期失效的农药、假劣农药、农药施用后剩余的残液、盛装农药容器的冲洗液、农药包装物(瓶、桶、袋)、被农药污染的外包装物或其他物品等。我国每年废弃的农药包装物约有32亿多个,包装废弃物重量超过10万t,而包装中残留的农药量占总重量的2%~5%,约占我国农药年平均使用量1%。然而农业部数据显示,抽样调查地区80%农户的随意丢弃、倾倒农药包装物和剩余农药,农药废弃物已成为环境中农药污染的主要来源。凡是生产和使用农药,就会产生农药废弃物,为此美国、加拿大、德国、比利时和巴西等发达和发展中国家分别建立了符合本国特色的农药废弃物管理模式。我国《农药管理条例》中虽然也指明了农药包装废弃物的环境危害,但规定内容笼统,没有制定具体的实施细则,加之农药销售收益与回收处置责任不对等,农药生产销售企业多未对包装物进行充分回收和利用,成为农药环境安全管理中的盲点。
2.3农药环境污染监测能力落后为使农业环境监测走向制度化、规范化和科学化,早在1991年农业部就曾建立农业环境监测报告制度、农业环境污染事故报告制度及农业环境监测年报制度,但这些制度未能在农药环境安全监管中充分发挥作用。究其原因,一是农药环境监测能力不足,基层环保机构人员水平、专业设备较低,无力开展农药环境监测工作,导致我国农药环境污染整体状况不明,很难采取针对性强的农药环境污染防治措施。二是农药环境质量标准严重不足,农药活性成分多达有700余种,我国常用的农药活性成分也超过200种,但土壤环境质量标准(GB15618-1995)、地表水环境质量标准(GB3838-2002)中分别只规定了2种和13种农药的污染值,远远不能满足农药环境监测需求。
2.4农药随意使用现象普遍我国农业生产还是以家庭为单位的小规模、分散型为主,许多农民知识水平低,缺乏科学用药知识,常常根据经验选择农药品种,随意用药的现象非常普遍。很多农民甚至包括基层农业管理人员都忽略了农药是毒性物质的属性,只把它作为重要的农业生产资料,不按规定配兑农药、任意加大用量和增加施用次数的现象十分普遍。农业部对全国21个省的23个县市1099个农户进行了抽样调查,结果显示,90%的农户选购农药时首先考虑防治效果,而不考虑农药毒性;90%农户施药时不采取安全防护措施;70%农户不知道农药超标对人体的危害;大多数农户不按照规定的农药安全间隔期施药和采收农产品。另外由于农药经营者、使用者仅承担农药购买成本、施药时的劳动成本,不承担农药使用后的环境成本、社会成本,也是导致不合理、不科学使用农药的重要原因。
2.5农药环境污染修复技术存在局限在现代农业环境中,农药的累积速率要远远高于环境介质的自净能力,为加快土壤、地下水、地表水等中的农药降解速度,消减环境中的残留农药,科研人员已开发了物理、化学、生物等不同类型的修复技术。物理修复技术包括客土法、低温热解吸法、蒸气浸提法、焚烧法等,化学修复法包括淋洗法、溶剂浸提法、脱氯法、电化学法等。物理和化学修复法能够在较短时间内有效的去除介质中的污染物,但是物理和化学修复方法却普遍存在工程量大、处理成本高,处理过程可能产生二次污染,甚至对土壤结构也有一定破坏的缺陷,因此并不适用于农药面源污染的环境治理。生物修复技术被认为是近年来最具有发展前途的面源污染治理技术,主要包括微生物修复法、植物修复法、酶修复法和堆肥修复法等。生物修复技术成本低,对土壤原有结构破坏小,不会造成环境的二次污染,适用于农药使用引起的面源污染治理。然而,生物修复技术也存在修复周期长、外界环境条件影响较大等限制因素,很多技术还处在实验室或小规模野外试验阶段,在大规模的实际应用中处理效果不稳定,仍有待深入研发。
3化学农药使用环境污染防治管理对策建议
3.1明确农药环境污染防治管理职责,加强各流程监管建议进一步明确农业、环保、工信等部门在农药的生产、经营、运输、贮存、使用和废弃物处置等不同环节中的监管职责,根据职责范围分别制定农药环境监管制度,相互衔接、充分协调,有效地落实农药监管职能。特别针对农药使用环节,尽快明确监管主体和对象,制定具体的农药使用环境安全监管实施细则和方案,对重点关注农药品种实行跟踪评估管理,将登记后可能造成环境危害的农药品种列入定期的环境监测项目,如有监测数据表明某种农药对生态环境有危害,则要对其进行再评审,一旦确定其危害即禁用或限用该农药。对于农药的生产、流通和销售等环节建立完善的产品追溯体系,对于已经禁用或限制使用的农药,严格限制其在市场中的流通。
3.2健全农药废弃物环境管理制度,实现农药废弃物统一回收处理建议建立针对农药废弃物管理的专门条例、法规,开展农药废弃物回收和处置管理制度和配套研究,通过学习其他国家的管理模式、处置技术,结合现有农药废弃物管理试点经验,制定和建立出符合实际、便于操作的农药废弃物管理实施细则和配套技术,使农药废弃物回收和处置有章可循、有法可治。在我国目前的农业生产条件下,建议由政府引导或组织,建立农药包装物回收点,通过回收补贴等方式收集农药废弃物,为工业化处置废弃物提供基本条件,解决现有农药废弃物的环境污染问题。另外,开展农药废弃物合理降解利用的相关研究,提出可用于生产的利用转化途径,逐步建立完善的农药废弃物回收利用产业链条。
3.3提升农药环境污染监测能力,开展农药环境污染状况综合评估提升农药环境污染监管能力,一是要提高基层环境监测机构人员的技术能力,改善设备条件,提升监测能力;二是开展农药环境质量标准基础研究,制定土壤、水等环境介质中不同农药污染控制阈值,为监测评估提供评判依据。同时建议农业和环保部门联合组织开展系统的、全面的农药环境污染监测计划和综合评估,由于农药自身的特性和环境条件等多方面因素,不同种类农药在不同环境中残留水平差异显著,因此取得土壤、水、空气和生物样本中农药残留的基础数据非常重要,可为确定优先控制农药品种提供科学依据。在对整体状况综合评估的基础上,针对污染严重程度,制定相适宜的治理利用方案并在相关责任部门监督下落实执行,逐步改善农业环境。
3.4推广农药科学使用技术,树立农民的环保意识建立高效的农药使用技术推广体系是防控农药环境污染的重要措施。通过借鉴他国先进经验,结合我国实际情况,建立由农业管理部门、农业协会、科研院所等共同参与的农药使用技术推广平台,可由农业管理部门制定农药使用技术推广规划和项目,农业协会负责推广项目的具体组织和实施工作,科研院所则承担推广项目的技术研发和示范,形成优势互补的良好农药使用技术推广体系。通过有序的组织体系,利用基础教育、技术示范、专家入户等多种方式,推广新方法、新技术、新产品,不仅要提高农药使用者的技术水平,更要树立其科学、环保的用药意识,从终端用户防控农药滥用。同时还可以运用市场供求的杠杆功能,加强对农产品农药残留的检测和监管,增加农民使用高毒或高残留农药的成本及风险,使农民被动的合理使用低毒低残留农药,保障农产品质量安全。
3.5加大农药环境面源污染修复技术开发农药环境面源污染具有农药污染物复杂、覆盖面积大、修复工程量大的特点,针对农药面源污染特点,开发适合于原位、快速、高效,不易产生二次污染的修复技术是保障农业清洁生产和食品安全的基本前提。根据修复地点,生物修复技术分为原位修复和离位修复两大类型,原位修复是在污染场地直接开展的污染治理技术,主要包括微生物降解、植物富集或降解、生物通风等;离位修复是将污染土壤转移后,在生物反应器、修复滤塔中进行处理,以上技术都具有较好的应用前景。值得注意的是,由于农药种类、品种不同,特定的生物只能修复特定的农药,同时修复环境的营养物质、温度、湿度和pH等都影响生物活性的发挥,各种生物修复技术也都有其局限性或适用范围。研究人员应根据修复场地的环境、生态和用途等各方面因素,综合应用各类技术方法,突破单项修复技术的应用瓶颈,开发建立农药环境污染综合治理技术,实现农药污染环境的高效、安全治理。生物修复技术的开发是环境化学、生物学、毒理学等学科的综合应用,随着化学、分子生物学等基础学科理论和技术的发展,也必将促进生物修复技术的蓬勃发展。
4结语
【关键词】基坑围护;土方开挖;施工部署
引言
近年来,深基坑工程呈现“大、深、紧、近”等特点,受环境和规划选线的限制,许多高层建筑和地铁车站的深基坑工程场地紧凑。由于技术、经济和管理方面的原因,在深基坑工程施工中出现了不少事故,轻则造成邻近建筑物开裂、倾斜,道路沉陷、开裂,地下管线错位,重则造成邻近建筑物倒塌和人员伤亡,不但延误了工期,而且产生了不良的社会影响。因此,如何加强基坑围护及土方开挖的施工部署,就成为一个被关注的话题。
1 基坑围护以及土方开挖的常见问题
1.1挖土顺序与土层厚度
基坑的挖土顺序是非常重要的,设计师一定要根据事前的土质测量来制定严格的挖掘顺序,否则将会给土层造成严重的危害,从而导致地下结构的安全隐患问题的发生。所以,挖掘的顺序一定要事先由设计师根据各自前期的勘测结果来制定,并由工程人员严格遵守。
1.2支护结构稳定性
基坑的挖掘过程中难免会有各种坡体的滑落,小范围的滑落不会影响坡体的质量,但是过大范围的滑落就要引起我们的注意,因为会导致严重的基坑问题,甚至会将挖好的基坑掩埋。
1.3地质条件
在基坑的挖掘前以及设计地下工程的之初,一定要确定地质条件的稳定性,要确认该土质和该地区是否适合开展工程。因为一些脆弱的土质,即使勉强将工程完成,也会造成地质的严重损害,进而造成严重的安全隐患,工程施工的目的是为了便民利民,但是一旦出现安全事故,就得不偿失了。
1.4地下水情况
基坑开挖时,一定要制定一个合理的地下水的引流的计划和方案,将地下水引导至工程的施工范围以外,否则不仅会侵蚀土壤,还会给机械的运行造成不便,一些大型的机械的导电也会受到影响。
2施工部署应对措施
2.1严把施工设计关口
在开挖时,首先要深入了解工程周围的地质、水文地质特征、基坑周围建筑物情况,并根据搜集到的资料,精心设计基坑支护方案,因为设计阶段是各个工程问题的解决和预防的最佳阶段,所以我们要重视方案的设计,并针对预测到可能出现的变化和问题做好防范措施。
2.2结合基坑特点施工
因为基坑作为工程的施工对象和目标,是影响挖掘的主要因素。为了通过支撑将应力相互抵消,我们可以采取对称开挖的形式。这种形式有三种方法:从两边同时开挖、由中心向两边开挖、由中心向四周开挖。而开挖层厚度的合理选择在于剥离层的分配。如若选择合适,可分散释放掉主动土的压力。这些措施能够保证整体受力均匀,从而保护基坑的整体稳定性。
2.3合理选择支护结构
基坑开挖时,为了防止地下水及基坑外侧土土质对坑壁的破坏,基坑支护结构要加强防渗、截渗功能和自身结构强度。支护结构的类型有很多种,我们要根据具体的工程状况和施工进度选择合适的支护结构。其中加固型是主要出现在人们视野的,常用的几种有水泥搅拌桩、高压施喷桩、注浆加固等,另外排桩、地下连续墙、沉井等支挡型也常被选用。根据之前设计的支护方案,选用适合的型号,可以有效的降低工程的成本。
3案例分析
3.1工程概况
杭州热电厂综合体R21-03地块农转非居民拆迁安置房工程位于杭州市拱墅区北大桥西北侧,西南角紧临月亮路,东北角距莫干山路约500米。总建筑面积192263.1㎡(其中地下室建筑面积:45306㎡),地下一层,地上由5幢24层、2幢28层和7幢33层高层住宅和2~3层配套公建组成。高层住宅为框架剪力墙结构,标准层层高2.8 m,建筑物最高高度99 m。
本工程地下室面积大:地下室面积45306㎡,周长约1250米,总挖土方量约30万方。基坑四周施工场地较小,土方开挖第一阶段利用桩基工程施工期间布置的施工便道进行修复后重复利用,挖土第二阶段根据开挖后土质情况采用在基坑内铺设300~500厚建筑垃圾作为施工便道,自卸汽车直接进入坑内进行土方装运;本基坑开挖深度大,属于深基坑,该基坑四周均有建筑物、构筑物、道路、地下管线较多等,且距离近,如支护结构破坏,土体失稳或变形过大对基坑周围建(构)筑物地下结构影响很严重,属一级安全等级,重要性系数γ0=1.10。由于本基坑需要降水,水位降深约10m,必须采取合理的降水方式,以便较好地控制基坑周边建筑物的沉降及变形,满足基坑和周边建(构)筑物的安全要求。
3.2总体部署
针对本基坑工程的施工特点,挖土阶段将地下室按后浇带划分为: A区、B区、C区、D区四个施工区域,各个区域在不同阶段又细分为若干个块。根据各区域、各块合理安排施工顺序、组织劳动力,遵循“分层、分块尽早形成支撑和底板”的原则进行开挖,分块内按“先边角,后中间,先远后近”的原则进行分段开挖,每段长度控制在24m~34m之间,当天挖出的工作面当天完成砼护壁,尽可能减少基坑壁的暴露时间,做到统筹安排,合理施工,确保施工安全和目标工期。
3.3围护工程总体施工工期安排
本基坑水泥搅拌桩止水帷幕及被动区水泥搅拌桩加固共计达8002颗,拟定五台SJB-I型水泥搅拌桩机进行水泥搅拌桩止水帷幕及被动区水泥搅拌桩加固施工,计划工期48天;围护桩共计1492根,计划工期65天,拟定安排在施工现场的GPS-10型钻机前期6台,后期增加到11台参与钻孔灌注排桩施工,施工工期70天。
4 结论
基坑围护及土方开挖工程事故可分为两类:一类是设计、施工、管理及其它原因引起的支护体系的自身破坏另一类是支护体系的自身破坏,从而导致相邻建构筑物及市政设施破坏或深基坑土方开挖引起支护体系变形过大,以及降低地下水位造成基坑四周地面产生过大沉降和水平位移,导致影响相邻建构筑物及市政管线的正常使用,甚至破坏。因此,如何通过合理的施工部署来使得复杂城区环境条件下深基坑工程更加安全可靠与经济合理,尽可能地减小深基坑工程施工中的事故和灾害损失,就成为了一个迫切需要重视的课题。
参考文献
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