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关键词:渗水 外墙
在去年的雨季,因雨水较大,某小区多层砖混结构地下室出现不同程度渗水现象。地下室外墙均为砖混结构的挡土外墙,一般来讲,北方地区可按照房屋结构的设计只对地下室外墙进行防潮处理就能达到施工要求,但因为其防潮处理措施不当,时有发生外墙向室内渗水的问题,无法保证工程质量。
1 常见的渗水部位
一些特殊部位常出现渗水问题,降水较多的雨季室外管道堵塞或路面排水不畅时出现。经过细致的调查研究,我们发现以下几个部位是渗水问题多发的部位:
①外墙的墙根部位;②在地下室变形缝两侧的墙体部位;③穿越地下室外墙的下水管道;④穿越地下室外墙的暖气管道;⑤散水与外墙的交接处;⑥砌筑不密实的个别墙面。
2 对地下室外墙渗水的原因分析
施工质量、建筑物周围外界等诸多因素都会导致地下室外墙出现渗水问题,针对渗水现象出现的根源,我们作了如下分析:
2.1 外因方面:若无法及时将建筑物的雨水、生活用水等地表水排掉,使其渗入地下和地下管道,建筑物地下室外墙会因此长期受水而出现渗水问题。
2.2 工程方面:①墙根处渗水。主要是内外墙抹灰过程中没有对墙根部位进行彻底的清理,造成该部位抹灰不密实,而且外墙防水砂浆无法抹到底部,地面面层和内墙抹灰连接的部位存在缝隙,导致该部位渗水,如果地下室室内地面标高过于挨近墙根,就更容易发生渗水现象。②变形缝处渗水。未严格按施工要求对变形缝进行防水处理,室外地下水极易从变形缝两侧的墙体渗进地下室。③穿越外墙处的管道渗水。若未按操作要求封堵管道预留孔洞,碰上管道漏水或雨水多的情况,地下水就可能从管道壁外表面渗进地下室。④外墙散水处漏水。是由于外墙外侧的防水砂浆与室外踢脚接槎部位和散水部位平齐或比散水部位低,而又不能不保证接槎处的连接质量,若不采用油膏填补散水和勒脚之间的缝隙或出现散水开裂的情况,一旦碰上大雨天气,就会发生渗水事故。⑤个别墙面漏水。是由于在墙体砌筑时砂浆不饱满,砌体间形成通缝,雨水从缝隙渗入。
3.1 墙根处渗水的处理办法:①砌筑地下室墙体的过程中,为避免砖缝漏水,用于砌筑的砌体砂浆必须是饱满的;②先彻底清理墙体的根部,再开始外墙内外侧抹灰,以确保墙根处的抹灰满足设计要求,墙外侧和基础交接的阴角处也可以处理成八字角;③要确保地下室室内标高高于墙外侧防水砂浆的底部标高,铺贴外墙的柔性防水层的过程中,也可特别处理墙根部位,但要确保铺贴密实。
3.2 对变形缝处:常用泡沫板填塞渗水缝隙,然后采用沥青麻丝封堵,再用油膏在外侧进行二布三涂的措施,确保了变形缝的变形量,也不会对防水效果造成影响,防水层外必须砌筑保护墙,保护墙要比防水层的侧边宽120,并将保护墙的防水层之间的缝隙用水泥砂浆填实,以免基坑回填时破坏防水层。
3.3 管道穿越地下室的穿墙洞,装设好管道后,用干硬性水泥砂浆或素水泥将其四周砸实,将防水砂浆涂抹在外侧,干燥后,在大于管道外径35mm的范围内涂刷两层聚氨脂防水涂膜。
3.4 暖气管从地下室的穿墙洞穿过时,应注意管道存在热胀冷缩的问题,装设好管道后,采用沥青麻丝砸实墙洞,将水泥砂浆涂刷在墙外侧,然后照上述方法涂刷两层聚氨酷防水膜。
3.5 散水处若发生渗水问题,为避免散水部位的防潮层断开,外墙防水砂浆应比散水部位高出约150mm或做到勒脚顶侧,然后按施工要求用油膏填补散水部位和勒脚处的缝隙;同时为确保防潮效果,防止地下室渗水,一定要采用水泥砂浆来砌筑地下室墙体,且灰缝要饱满。
3.6 墙面通缝渗水,砌筑前,先用水将砖表面湿润,再铺砂浆;砌筑时确保灰缝砂浆密实饱满,灰缝应勾缝;外墙抹灰前应先检查灰缝,若有不密实处再加强补缝。
3.7 为避免地表水或地下水对地下室的影响,还应在墙体外侧做柔性防水层一道,外侧再做隔水层,隔水层一般用2:8灰土做成,其断面为倒梯形,下部至少宽500mm,上部比散水宽500mm,外墙上若设置了水平防潮层,则隔水层底部标高必须比水平防潮层标高低150~200mm;外墙若未设置水平防潮层,则隔水层底部应比地下室室内标高低约150~200mm。
3.8 外因方面:若想确保室外地面能顺利排水,而且室外地面至少低于散水最低的部位20mm,应该随时检查室外排水管道,保证其能正常排水,防止出现漏水现象;同时,暖气沟内的积水要及时排掉,严格按相关要求管理室外渗水水源,从根本上杜绝渗水问题的发生,防止地下室渗水。
4 结束语
总的来说,我们应该正确看待地下室渗水现象,同时采取设计、施工、物业管理等多种手段进行严格的管理,对已发生的渗水现象进行细致的分析,及时查明原因,并采取有力的措施加以整治,从根本上杜绝这种问题的出现。
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
关键词: 地下水 污染 农药
1前言
水是人类生存环境中的重要组成部分, 以气、液、固三种状态而存在,遍布于海洋,地面的江河湖泊,地下浅层和深层的水,高山积雪与寒冷地区的冰雪、大气中的水蒸气等等之中。水在自然界循环中形成海洋、河流、湖泊、地下水层等天然水体。同时,在自然界循环中,几乎每个环节都有杂质混入,使水质发生变化,形成不同水质的水。人类社会为了满足生活和生产的需要,从天然水体中取用大量水作为生活用水和生产用水,在使用过程中随时都有杂质混入,使水受到不同程度的污染,变成了相应的生活污水和工业废水,排入到天然水体,构成了水的社会循环。
2 地下水污染源分析
按照污染物产生的行业类型,可以将地下水污染源分为工业污染源、农业污染源、生活污染源和自然污染源 。
2.1 工业污染源
工业污染源主要是指工业“三废”(废水、废气、废渣)。工业废水如电镀废水、酸洗废水、轻工业废水(如纺织印染废水)、冶炼工业废水、石油化工有机废水等有毒有害废水,若直接流入或渗人地下水体,都是导致地下水化学污染的主要原因。工业废气如SO 、H S、CO、CO 、氮氧化物等随降雨落到地面,通过地表径流下渗对地下水造成二次污染。工业废渣如高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、选矿场尾矿、污水处理厂的污泥等,由于露天堆放或者地下填埋防渗防漏措施不合理,风雨淋滤后其中的有毒有害物质直接或间接污染地下水。
2.2 农业污染源
农业污染源主要包括剩余农药、化肥以及不合理的污水灌溉。中国农业面源污染日趋严重,据不完全统计,中国有机氯农药年施用量为86.23×10 t,有机磷农药24.26×10 t,平均施用强度10.8 kg/hm 。灌水与降水等淋溶作用造成地下水大面积农药与化肥污染。另外,中国有污水灌溉农田近133×10 hm ,农灌污水大部分未经处理,约有70% ~80% 的污水不符合农灌水质要求。每年由于污水灌溉渗漏的大量污水,直接造成污染地下水,使污灌区75%左右的地下水遭受污染 。
2.3 生活污染源
生活污染源主要是生活垃圾和生活污水。一方面,目前生活垃圾主要采取填埋的方式,随着日晒雨淋及地表径流的冲刷,其溶出物会慢慢渗入地下,污染地下水;另一方面,生活污水不能有效处置后排放,特别是广大农村地区,生活污水有的直接排入附近水体,有的通过化粪池直接渗漏,对地表水和地下水均产生影响。
2.4 自然污染源
在有些地区,由于特殊的自然环境与地质环境,地下水天然背景不良,有毒有害成分超标。根据中国地质环境监测院调查统计,中国部分地区分布有高砷水、高氟水、低碘水等。
3 解决方法和技术
(一)物理法
1.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。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等。适合在地下水初期用作一种临时性的控制方法。
2.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收集起来,或将受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效。
(二)水动力控制法
水动力控制法是利用井群系统通过抽水或向含水层注水,人为地区别地下水的水力梯度,从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同,水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。水动力法不能保证从地下环境中完全、永久地去除污染物,被用作一种临时性的控制方法,一般在地下水污染治理的初期用于防止污染物的蔓延。
(三)抽出一处理法
抽出一处理法是最早使用、应用最广的经典方法,根据污染物类型和处理费用分为物理法、化学法和生物法三类。在受污染地下水的处理中,井群系统的建立是关键,井群系统要控制整个受污染水体的流动。处理地下水的去向主要有两个,一是直接使用,另一个则是多用于回灌。后者为主要去向,用于回灌多一些的原因是回灌一方面可以稀释受污染水体,冲洗含水层;另一方面可以加速地下水的循环流动,从而缩短地下水的修复时间。此方法能去除有机污染物中的轻非水相液体,而对重非水相液体的治理效果甚微。此外,地下水系统的复杂性和污染物在地下的复杂行为常常干扰此方法的有效性。
(四)原位处理法
1.加药法
通过井群系统向受污染水体灌注药剂,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物形成沉淀等。
2.渗透性处理床
适用于较薄、较浅含水层,一般用于渗滤液的无害化处理。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黏土层,然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质,受污染地下水流人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。
3.土壤改性法
利用土壤中的黏土层,通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质,使土壤中的黏土转变为有机黏土。经改性后形成的有机黏土能有效地吸附地下水中的有机污染。
4.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份会随空气在上升过程中,污染物的挥发性组份随空气一起溢出,再用集气系统进行收集处理。
5.生物处理法
原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化,它是通过采取人为措施,包括添加氧和营养物等刺激原生微生物的生长,从而强化污染物的自然生物降解过程。另外,强化措施还可以从微生物的角度人手。在地表设施中对微生物进行选择性的培养,然后通过注射井注入到受污染区域。一般情况下,原位生物修复要与井群系统配合进行,即通过抽水机与注水井的配合,以加速地下水的流动及氧和营养物的扩散,从而缩短处理时间。
4 结束语
综上所述,目前地下水污染形势严峻,地下水污染防治工作迫在眉睫。各级政府和有关部门,应高度重视,加大地下污染监管和治理力度,发动全社会参与,确保地下水资源的可持续利用。
参考文献
[1] 高远至.斩断污染地下转移的黑手[J].半月谈,2OlO,8:13.
焦作市的地表水贫乏且污染比较严重,随着工农业生产的发展及城市人口增长对水需求量也越来越大。工业“三废”的大量排放使地下水污染呈扩展趋势。焦作市环境监测站监测结果表明,焦作市地下水在1996年各项指标均未超标,但已有超标趋势。在随后的几年内,部分污染物已经超标,尤其在工业区,由于企业废水,废渣的无组织排放或处理不当,使其中的污染物经过大气降水或地表水的淋溶作用渗透入地下造成地下水污染,导致部分地区地下水中重金属严重超标[2]。
铬属于铁族元素,是一种有毒的重金属元素,其毒性对人体及环境产生极大的危害。因此,预防Cr6+对地下水的污染以及处理已经被污染了的地下水,是现阶段一个亟待解决的问题,也是本论文讨论研究的主要目的和意义。
1处理Cr6+污染地下水的技术综述
对于已经被Cr6+污染的地下水,目前国内外常采用的治理方法按照治理方式分主要有传统的抽出处理法和原位修复法。下面对这两种方法做一个简单的介绍。
1.1抽出处理法
顾名思义,抽出处理法是通过被污染地下水的下游的抽水机,把已经污染的地下水抽出,通过地面处理设施和方法,将废水中的污染物去除掉,达到了处理的标准,然后再排入自然界或者直接利用。
目前,国内外对受铬离子污染地下水的抽出处理法主要有如下几种:药剂还原法、离子交换法、活性炭吸附、反渗透法。
1.2原位处理法[3]
原位处理法即可渗透反应格栅。反应格栅法就是在地下水污染源的下游,在隔水层和地面之间的含水层中间,修筑一道一定厚度的可渗透格栅,中间填满生物或者化学介质,当受到Cr6+污染的地下水渗透流过格栅时,其中的介质和水中的Cr6+反应,生成无害的或者沉淀物质。这样就解决了Cr6+污染地下水的水质处理问题。
1.3受Cr6+污染的地下水处理方法综合分析和比较
活性炭吸附法,处理容量大,可去除各种金属离子和酸根离子。其优点是工艺简单,操作方便,处理效果好。缺点是再生效率低,使用寿命短,处理费用高,耗酸、耗碱等。而离子交换法,在我国现阶段只适用于处理含铬(Cr6+)漂洗废水,尽管基建费用高,工艺复杂,但可将有毒的六价铬回收为较纯的铬酸并可直接回镀槽使用,净化后的水可回到生产系统重复使用,从而达到综合利用的目的。因而,这两种抽出处理方法完全用于受重金属铬污染的地下水处理而言不合适。
原位处理法,工程量相对较小,处理过程简单,持续处理周期比较长。具有很大的发展前途。缺点是:设计要根据当地的地质条件进行,还要考虑地下水运动方面的问题,所选的介质也要根据水质分析及处理结果要求有所限制。
2实验方法过程以及数据处理
2.1实验装置简
1.水样;2.可控水速导管;3.玻璃管;4.介质;5.漏斗;6.出水水样
该实验模拟污染地下水原位处理的渗透格栅的原理,采用淋滤的方法,将Cr6+浓度达到0.203毫克/升的自配受污染水样,通过Ф15mm×40cm的玻璃管制成吸附柱;水样在上端用可控水速的导管引出,以固定的速度流过玻璃管,其内装质量比为1:1的铁屑+粉煤灰共5g;水样在玻璃管中经反应后流出,玻璃管下端用纱布处理。实验装置如上图1
2.2实验过程技术数据统计及处理
①实验过程。根据对比设计的研究结果,设计试验时间为4天。实验时间从吸附管的下端开始出水计时;开始出水的时刻为7月13日的中午12:05分,然后每隔4个小时取一次水样,保存在事先准备好的干净的水瓶中,贴好标签及日期。试验中所得的数据主要包括出水的体积,水样的PH值,Cr6+的浓度(在实验中表现为水样在分光光度计540μm下的分光光度),在最后的一天时间内,由于出水速度变得比较慢,因此把取水样的间隔时间改为了8小时。
②数据处理。首先测量每次经过处理的出水的体积,并且作出体积随时间变化图(见图2),然后利用pH计测出每个出水水样的PH值,并做出pH值随时间变化图(见图3),最后对每个出水水样,根据分光光度法绘制标准曲线,先作出标准曲线,然后分析计算出水样的Cr6+浓度,可得图4。
3试验结果分析及存在问题
3.1结果分析
分析以上数据及图表,本次试验的结果可以表明:
在实验刚出水阶段,由于介质中的间隙比较大,水流速度较快,出水水样中的Cr6+浓度也比较大,达到了0.038mg/L,随后,Cr6+的浓度逐渐降低,但是可以看到,其浓度变化并不稳定,始终没有达到超标的0.05mg/L,而且在随后的4天时间内,一直没有出现有规律的变化情况。
通过PH值随时变化图可以看到,本试验的出水水样的PH值随着时间的变化有着很明显的变化,从刚开始12.04逐渐递减到了7.7左右,然后趋向与稳定。
而出水水样的体积变化规律及结果是,在刚开始的时候出水量大一些,而后逐渐的减少,最后趋于一个稳定的体积范围。本次试验共配制水样5L。实验用水1171ml。
3.2试验结论
地下水原位处理法的处理装置应该考虑,流经渗透处理隔筛后的出水量,也就是地下水渗流速度,以及铬、pH值的处理后数据。根据实验数据以及分析,可以看出此次实验结果比较理想。根据《地下水质量标准》GB/T14848-93,经过模拟实验后,可以看出地下水处理后pH值在8.0以下,符合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地下水标准(标准范围6.5~8.5)。
铬离子浓度在处理阶段的最初36小时,处理效果呈显著下降趋势,随后出现反弹,随着时间推移,铬离子浓度的下降和反弹没有固定规律,但是,总体来说铬离子的浓度完全低于0.05mg/L,符合Ⅲ类地下水标准,适用于集中式生活饮用水水源。
针对Cr6+浓度处理下降幅度平缓且有回复的原因,认为有以下一些方面的问题:
①试验期间实验室中的温度变化范围比较大,这也会对实验造成一定的影响。②在用分光光度法测定Cr6+的浓度的时候,所用的显色剂二苯碳酰二肼溶液不是当天配制,这样可能对测定水样的分光度造成影响。③由于在最后进行的测定实验中,所要加入的药品的量都比较小;小小的误差就有可能造成实验结果的偏差。
关键词:暗挖隧道地下水危害治理
中图分类号: U45 文献标识码:A
引言
目前,无论是在隧道建设过程中,还是在建成后运营维护阶段,地下水的治理一直是一个老大难问题。如何查明地下水分布规律、经济、合理的处理好地下水问题,往往关系到隧道工程的成败。
1、地下水对隧道工程的作用
地下水不但影响隧道工程的施工,对隧道结构产生危害,降低衬砌结构的可靠性,导致衬砌失稳破坏,而且还会引起其他隧道病害,影响隧道正常使用是的安全。当隧道通过松散岩土,岩溶裂隙发育或断层破碎带时,往往与区域地下水和地表水有一定的水力联系。
2、地下水的危害
就隧道事故而言,地下水在隧道工程地质问题的发生过程中起到至关重要的作业,地下水活动和作用往往是形成隧道事故的主要因素,大量的灾(难)害性事故的发生,大都是由于地下水作用触发和诱发的。地下水对工程的危害主要包含以下几项:
2.1地下水对于工程安全的危害
(1)降低围岩的稳定性,对软弱质围岩、松散破碎围岩影响尤大;
(2)降低围岩的承载力,导致结构变形失稳;
(3)高承压力增加结构的外部承载力,导致结构变形失稳;
(4)地下水若与地表、地下水体水系联通,可导致隧道结构大面积受淹,导致人员伤害、机械损坏、结构成品破坏;
(5)开挖初支过程失水导致围岩失水固结,引起地表及建筑物沉降,失水过程如带出泥砂,极有可能导致坍塌等重大安全事故;
(6)运营期间隧道结构尤其是拱部渗漏水滴至机车牵引接触网会导致列车运行安全事故。
2.2地下水对于地下工程质量的危害
(1)地下水发育导致初支喷射砼、商品砼质量降低,隧道结构强度降低;
(2)强、中风化地层初支与基岩不密贴时地下积水可导致隧道结构上浮;
(3)地下水如果对砼、钢筋有腐蚀性将降低甚至破坏隧道结构的质量;
(4)结构渗漏水的治理一直是南方地区地下工程施工的重点和难点。
2.3地下水对于地下工程施工进度
(1)对于地下水发育的地段必须增加预注浆或预降水等措施,一般都会增加施工工期;
(2)地下水的存在直接降低开挖、初支、二衬施工的工效;
(3)结构完工后渗漏水治理将影响隧道的竣工交验。
2.4地下水对于地下工程文明施工的危害
(1)如地下水未得到有组织引排,将导致隧道内积水泛滥成灾、泥泞不堪;
(2)初支、二衬渗漏水导致隧道内作业环境变差。
2.5地下水对于地下工程建设成本、运营成本的危害
(1)开挖初支过程增加地下水处理费用;
(2)二衬结构完成后增加渗漏水治理费用,且该笔费用往往很难预控,占工程后期缺陷处理投入的90%以上;
(3)地下工程渗漏水治理是一个长期、反复的过程,即使到了运营阶段也难以避免,甚至有些运营10余年,治水还在继续,治水是一项艰巨、成本不可控的工作。
3、地下水的治理
地下水的治理方法有很多种,主要有:堵水、排水、截水、降水、冻水等方法,有时是单独使用,有时结合使用。隧道施工地下水治理方法应综合的考虑地层岩性、隧道埋深、地区岩溶情况等因素,必须结合隧道穿越地区实际情况合理选择。
3.1 堵水
使用的情况:工程承包合同、设计文件要求堵水,隧道周边对沉降控制要求高且不允许排水、富水地层地质自稳性必须注浆加固兼堵水。
堵水的方法:洞内全断面深孔注浆、上断面深孔注浆、长管棚周边注浆、袖阀管注浆、超前小导管注浆、TSS小导管注浆、地面旋喷桩、搅拌桩施工、钢花管注浆等。
3.2 排水
使用情况:工程承包合同、设计文件无明确要求、周边环境对沉降要求不高、为保证施工安全质量要求临时性排水,地下排水应有组织引排、按计划引排。
排水的方法:隧道两侧设置排水沟,如隧道开挖方向为下坡,在掌子面5~10m处设置临时集水坑,将掌子面围岩含水及后方结构渗漏水引至集水坑后,用自动潜污泵及时排至洞外;如隧道开挖为上坡,直接通过排水沟排至隧道最低点,再用潜水泵排至洞外,地下水应有组织引排,尤其在掌子面附近的地下水要避免排水沟靠近拱脚,避免地下水长时间浸泡初支基岩。
3.3 降水
使用情况:周边环境条件允许降水,地表和洞内有降水施工作业条件。(如图一所示)
降水的方法:一般地表轻型井点降水、井点降水、洞内井点降水,降水成败与井点布置、井点大小、降水井的保护密切相关,降水井深度一般较隧道开挖面深5~10m,降水深度应低至隧道开挖面以下0.5~1m,降水井布置一般沿线路中线、隧道两侧各布置一排,采用小孔径、低密度降水效果会更好。降水过程必须加强周边管线及建筑物的监测,如发现异常必须立即停止降水,并在靠近建筑物及管线一侧增设回灌井。
图一 PVC管外包裹过滤
3.4 隔水
使用情况:地表不具备全范围注浆堵水、全范围堵水成本太高、受影响的建(构)筑物在隧道一侧,可采用止水帷幕进行隔水处理,以减少失水漏斗范围。
隔水的方法:搅拌桩、摆喷桩、旋喷桩(单管旋喷、双管旋喷、三管旋喷)、钢花管注浆、袖阀管注浆等,在隧道开挖周边形成隔水帷幕,隔水桩可设计为2~3排咬合桩,隔水桩深度一般较隧道开挖底面深5~10m。
3.5 冻水
使用情况:采用冷冻法临时固结地下水及增强临时性增加围岩自承能力,在部分软弱富水地层采用注浆效果较差时,可采用冻结法阻水,或冻结法与压注法结合使用,冻结法成本较高,安全风险较大。
4、暗挖隧道受地下水危害的工程案例
深圳地铁某暗挖隧道区间因受地下水影响,在隧道开挖过程中造成掌子面失稳,引起地面坍塌。
4.1工程地质
隧道拱顶埋深25.4m,拱顶以上覆盖层从下往上依次为:微风化~中风化粗粒花岗岩、砂土状强风化、硬塑状砾质粘性土、透水性强的砂质粘性土、粘土、粉砂、粘土、淤泥、填砂等,各地层分布不均。
4.2水文情况
该段设计地下水为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。隧道内易形成较多积水。局部地段裂隙水较丰富,工程地质条件较差。地表水主要受临近河流及潮汐影响。地下水补给主要来源于降水,并接受海水侧向补给,地下水与海水具有密切的水力联系。
4.3原因分析
4.3.1造成隧道掌子面坍塌的主要原因是:
(1)地层含水丰富,隧道开挖过程失水较多,隧道初支成型后基面仍有较多渗漏水点,围岩失水固结是造成掌子面坍塌的主要原因,且由于隧道上覆土无隔水层,主要为透水性强的砂质粘性土;
(2)该段隧道拱顶基岩呈减薄趋势,虽然设计地勘文件显示拱顶以上微风化花岗岩埋深3.7m,但实际该区域地质差、情况复杂,基岩起伏变化大,潜在施工风险很大。
(3)地质差异较大,地勘确定为Ⅲ级围岩,微风化,基岩拱顶覆盖3.7m,现场实际约1m,地质资料与实际存在较大差异。
4.3.2处理措施
(1)清理距离掌子面30~50m的积水和淤泥,再利用木板、砂袋铺设施工道路,延伸至掌子面塌方体处。
(2)堆码砂袋初步封堵掌子面,然后再挂设钢筋网片、填塞格栅、喷射砼全封闭掌子面50~80cm厚,保证其刚度和稳定性。并在拱顶塌方处埋设注浆钢管,用于后续对拱顶以上土体进行注浆加固。
(3)对靠近掌子面10m范围的初支进行复喷。
(4)掌子面封堵稳定后,从预埋的注浆管(需要时重新钻孔)进行双液浆回填压密注浆加固。
(5)处理过程中对隧道拱顶、收敛加密监测,洞内地表安排专人进行巡视。
(6)对掌子面前方地质进行补勘,根据补勘和详勘资料,研究确定此段隧道下一步支护措施。
5、总结及思考
5.1施工前,要通过钻孔勘探,准确预报施工前方的工程地质和地下水情况,在围岩发生变化时,及时调整施工措施。
5.2根据设计要求和超前地质预报结果,并以“堵截为主,排引为辅”的原则,对富水软弱破碎围岩隧道采用深孔注浆工艺进行注浆止水,或者通过其他工艺方法减少地下水对隧道施工的影响。
5.3软弱围岩隧道开挖支护施工中严格遵循“二十一字原则”,即按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”组织施工。
5.4 有针对性的编写暗挖隧道施工应急预案,并储备足量应急物资。
6、结束语
近年以来采用暗挖法修建地下工程越来越多,如何处理好隧道建设与地下水的关系是可持续发展的需要,也是工程建设发展的需要。为有效缓解因受地下水影响产生不良反应,在工程建设地下水处理过程中必须遵循“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的方针,结合施工环境的承受能力和施工成本等诸多方面的因素,预先控制隧道涌水量,保持地下水环境的相对平衡。
参考文献
关键词:地下水,基坑,安全
Abstract: Groundwater management must be taken into account in foundation pit design and construction. The paper briefly describes the main types of groundwater, the common management measures, and the accidents led by mismanagement,and analyzes the causes of accidents.
Key words: groundwater; foundation pit; safety
中图分类号:TV551.4文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1 引 言
在深基坑工程中,地下水的治理是必须考虑的问题。据唐业清教授]对全国160余起基坑事故的分析,在所有的失事基坑中,由于设计和施工中对地下水处理不当而造成基坑失事的比例达到60%。目前,对基坑工程中地下水治理的研究已作了大量的工作,取得了不少成果。本文希望能在前人研究成果的基础上,对基坑中地下水的类型、在施工中遇到的问题以及处理方法、基坑设计和施工中需要注意的问题对现有研究成果作简单归纳和分析。
2 地下水的基本类型及对基坑的影响
在我国许多地区,地层呈现典型的二元结构,即上部的粘土层和下部的砂砾层,存在于粘土层中的为上层滞水和潜水,存在于砂砾层中的为承压水。本文主要讨论上层滞水和承压水对基坑安全的影响。
2.1 地下水的基本类型
(1)上层滞水
上层滞水一般分布于上部松散地层的包气带中,属于深基坑中地下水的第一含水层,微透水至弱透水,无统一水面,水位随季节变化,不同场地不同季节的地下水位各不相同;涌水量小,且随季节和含水层性质的变化而有较大变化;与区域地下水无水力联系,与邻近地表水体一般无水力联系。
上层滞水主要靠降雨、周边供水管道漏水、周边电(光)缆沟或废弃箱涵中的废水补给。
(2)承压水
承压水一般埋藏于场地下部含水层中,具有承压性,水头随场地位置而变化;一般不受当地气候因素的影响;场地内的水头保持相对稳定;水量由含水层或含水构造的性质、渗透性等决定;承压水
由于其埋深大、水头高、水量大等原因,对深基坑施工和地下室施工危害较大,治理因难;与附近的河流或湖泊可能有水力联系。
2.2 地下水治理的基本原则
在基坑设计过程中,治理地下水的基本原则是疏堵结合。疏是指将基坑范围内的地表水与地下水排除,如采用明沟排水、井点降水等,该方法施工简便,成本低,操作技术易于掌握,已广泛应用各类基坑施工中;堵是指通过有效手段在基坑周围形成止水帐幕,将地下水止于基坑之外,如粉(浆)喷桩帷幕、高压旋喷桩、沉井法、花管注浆、灌浆法以及地下连续墙等。止水法相对成本较高,施工难度较大。
2.3 地下水治理方案的选择
在基坑设计过程中,地下水的治理方案与基坑开挖深度和土质情况有密切关系。
对开挖深度不超过6m的基坑,通常采用土钉支护、锚喷支护、重力式挡墙等,上层滞水一般采用埋管引流的方法,支护结构后土层的水经排水管汇集到坑底排水沟,最后由集水井排至地面;
对开挖深度超过6m的基坑,土质较差存在深厚软土层时,多采用桩排支护、板桩支护、地下连续墙支护等。深基坑开挖时,对基坑底部隆起和突涌防护也很重要,由于本基坑地下水位较高,若不降水则会造成突涌,所以必须对地下水进行治理,方案主要有“全封”方案、“半封半降”方案和“全降”方案。
“全封”隔渗(包括水平封底隔渗和落底式竖向隔渗),是指在基坑周边及坑底用人工方法设置一定厚度的隔水帷幕,来阻止场地内承压水向基坑内运动,这类隔渗通常采用高压旋喷灌浆工艺,该方法施工周期长,工程造价太大,尤其施工质量难以保证,往往出现全封底之后又出现到处涌水的现象,而后又必须重新采用降水井来救险。
“半封半降”,采用封降结合,它是武汉市地下水处理技术的创新,它是将隔渗帷幕厚度变薄,辅以深井减压降水,尽可能减少抽水量,主要用于降水对周边环境影响较大而不宜采用“全降”地区的基坑,曾在武汉阳光大厦深基坑成功地应用,但是其工程造价仍较大,要高出“全降”方案数倍,本工程亦不宜采用。
“全降”,在基坑周边及坑内优化布置一定数量的降水井,通过降水井抽排承压水,使基坑内承压水头降低至不会引起坑底突涌、流砂的高度,从而保证地下室的安全施工。这种方法施工周期短,施工质量易于控制,工种造价低。其缺点是可能引起基坑周边一定范围内少量地面沉降,但只要设计得当,科学管理,是可以将其缺点控制在最小范围内。
基坑侧壁滞水易引起支护桩间涌水流土,严重时造成周边土体沉陷,其治理措施一般采用封堵、疏导相结合方式,即在支护桩外侧利用粉喷桩帷幕进行挡土,并埋设排水管用来排水。
2.4 地下水对基坑的影响分析
在基坑工程中,若对地下水处理不当,也可能导致基坑出现险情甚至事故。主要有:①地下水渗透引起的基坑开裂坍塌;②基坑突涌导致基坑底土开裂出现管涌;③暴雨袭击中基坑长期受雨水浸泡引起地基土强度降低;④基坑周围水管破裂漏水及生活用水渗入基坑,引起岩土力学性质发生变化;⑤降低地下水位引起地面沉降及周围建筑物倾斜开裂。
引起的事故原因主要包括有设计和施工两个方面:一是设计人员不熟悉水文地质原理,未掌握地下水的埋藏、补给径流和排泄条件、开挖前后水文地质的变化及地下水运动规律,因而造成止水措施不切合实际,出现桩间距过大、止水帷幕设计深度、厚度不够,降水深度不足等;二是施工单位偷工减料,不按设计要求施工,出现止水帷幕施工质量差达不到止水效果、注浆工艺不完整、压力不够,使桩与桩之间不能连接密封等。
基坑的管涌问题是设计止水措施不力,未对基坑底面加固,使地下水向上的渗流力大于基坑底土的浮重力,造成管涌、流砂,这类事故虽然不多,但造成事故的危害相当大.也较难处理。水管和生活用水渗人基坑引起事故,在基坑事故中占有一定比例,如果说基坑其它事故有一些天灾或认识与经验不足的技术问题的话,这类事故可以说完全是人
为造成的。
3 结语
在深基坑设计和施工过程中,上层滞水和承压水对基坑的施工和地下室施工都有显著的影响,若处理不当,容易引发工程事故,在设计和施工时都必须要引起足够的重视,需要注意一下几点:
(1)地下水的治理要遵循疏堵结合的方法,强行封堵或听之任之都是不可取的;
(2)上层滞水的补给水源较多,包括暴雨、久雨、废弃箱涵中贮存的污水、电(光)缆沟中的废水、供水管道破裂等,所以,设计时应对基坑周边进行调查,提出具体措施;
(3)承压水的治理多采用深井降水+半落地止水帏幕的方案,设计时要防止坑壁侧涌和坑底管涌;
关键词 地下水资源管理;新技术新方法;水位调节;技术
中图分类号:P6 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)17-0154-01
随着经济的发展和城市化进程的加快,地下水的开采受到严重不良影响,不合理的开采、废弃物的污染都造成了水资源的管理问题日益严峻,引起社会各界的广泛关注。尽管水资源管理部门已经采取一些措施加以管理,但面对水资源管理基础薄弱的问题,作用依然不明显。目前,科技的进步为水资源管理带来了各项新技术与新方法,结合计算机技术、遥感技术和通信技术、地理信息技术、定位系统等为水资源管理提供更多的便捷方式,极大提高了管理质量。
1 地下水资源调查分析技术与方法
1)地理信息系统的管理应用。地理信息系统具备极强的空间数据处理功能,以及地图的可视化,因此被广泛应用于环境监控和能源勘探方面。在水资源防污染性能评价方面,地理信息技术的应用首先进行浅层地下水防污染因素的提取,对主要因素进行多次对比,权衡轻重,选取最关键因素。其次,对收集到的数据进行整理,绘制成图,并对各因素进行量化[1];利用相关软件将图层栅格化;最后使用地理信息系统进行空间分析,对地下水层防污染性能进行具体分区。
2)同位素技术的管理应用。地下水循环系统是极为重要的水资源研究内容,包括地下水循环深度等,通过研究地下水的补给、径流、排水量三方面的具体特点,进而反映该地区地下水的自动更新能力。当前,对于地下水循环深度的主要研究技术有同位素水文地质学方法和水动力学法,同位素水文地质学主要通过同位素标志性和计时性对水文进行研究。地下水动力学方法的应用所需数据量大,涉及的参数较多,对地下水文有详细的资料。在城市人动较密集的地区可以有效利用该技术,但往往在一些缺乏基础资料、地处偏远、人口稀少的环境就不适合使用,存在一定局限性。同位素水文地质学的应用时间早,至今使用也比较成熟,主要用于水体的起源、水体年龄和水径流途径方面。对于水的主要成分氢和氧,同位素水文地质学可对之进行浅层地下水的追踪[2],达到理想的研究效果。
2 地下水资源管理软件
国外有专家在20世纪70年代就已经提出对地下水的水流模型和先进的技术相整合,形成一个地下水管理模式进行科学管理。目前为止,国外的地下水资源管理模式已经得到成熟的发展与应用,各种管理软件的设计为水资源管理提供了有效服务,对于解决水资源的难题也得到相应开发和利用。随着科技的不断进步,地下水的研究得到更多的重视,管理方式也日新月异,例如应用较普遍的地理信息技术,地下水资源管理遗传算法,地下水动态预测小波随机耦合模型,地表水与地下水资源管理模型等等较为先进的管理软件。各具特色的管理软件的发展,是计算机技术的发展和地下水数学模型相结合的产物。模型与模拟软件关系紧密,不可缺少,模型是软件的核心成分,模拟软件则是模型实现的关键方式,模型的发展会带动模拟软件的适用范围更加广泛,并有效提高模拟的准确率,提高管理的质量和效益,实现良好的现代化水平。在发达国家,已经研制出叫成功的管理软件,并发展成为世界标准水平。如美国的MODFLOW软件[3]。
20世纪80年代已经发展得火热的人工神经网络模型ANN,是一种对人脑或者自然的神经网络的基本特征进行模拟,是一种抽象的非线性动力学研究系统。该系统拥有极强的对信息的处理能力,能大规模并行处理以及储存各类复杂信息,功能强大,系统自身具有良好的适应性、组织性和学习能力,对事物的联想、错荣和对干扰物的抵抗能力,对一些模糊性的问题有分析内在规律的能力,系统先进性极强。该系统使用在地下水资源的研究方面,对于地下水环境的分析评价也可以通过该功能进行,将研究问题看做一个模式来识别问题。目前,使用得较广泛的人工神经网络模型为BP网络,可以有效地对相关数据进行分析,对函数的传递十分有效,网络包括三层:传递层、隐含层、输出层。
3 新技术与新方法
1)水污染修复技术。近几年,经济的发展使工业废料的排放量逐渐增加,导致土壤和地下水都受到严重影响。地下水的污染情况越来越严重,有相关数据显示,对全国200个城市地下水质量进行调查,发现有65%的城市地下水已经受到重度污染,35%的城市轻度污染,只有5%的小城市基本没有污染。可见,经济的发展导致了水土的污染,而水土的污染又会阻碍经济的更好发展,也会对人类身体健康造成威胁。因此,研制一门针对水污染修复技术十分有必要。针对地下水的污染源来看,主要有铅污染、石油烃污染和硝酸盐污染,根据不同污染源设计不同的修复技术和处理方法。首先,针对铅污染,主要处理方式有物理屏蔽技术、原位修复技术以及抽出处理技术。三项技术中以原位修复技术为主,是研究的重点技术,该技术包含的项目有生物修复技术、物理化学修复技术和可渗透反应墙等,根据水污染情况采取相应措施。其次,地下水硝酸盐氮的修复技术主要包括的内容有化学修复技术、生物修复技术和物理化学修复技术。国外有相关调查表明,地下水在受到石油烃污染后,在很长时间内都无法恢复原样,几十年甚至几百年都处于污染状态,因此,对该类状况进行经济适用的去污处理已经成为各国水文研究专家探讨的热点话题,对原位修复技术的研究也越来越受到重视。原位修复技术主要研究技术包括原位化学氧、原位电动修复、环境同位素技术、渗透反应格栅技术以及土壤气抽出技术等主要内容。
2)水源补给技术。对地下水实行人工补给,可以有效调节地下水的补给量。人工补给的实质就是利用相关工程设备,将地表水自流或用压力引入地下含水层内,以此丰富地下水的自我补给量,使地下水水位常年保持稳定,并进一步对地下水资源进行季节或年度的调节,确保地下水的长期充足。国外对该技术已经发展得较成熟,已经普遍运用于小规模的地下水补给利用。
4 结束语
综上所述,地下水资源的管理技术和方法已经越来越多,对于先进技术的使用应根据各地区污染源的具体情况进行合理运用。政府部门也应在积极的引导下加强水资源的管理,使人们充分认识到水资源危机,促进社会经济的合理发展和实现可持续发展,构建生态文明。
参考文献
[1]唐克旺,唐蕴,等.地下水功能区划体系及其应用[J].水利学报,2012,21(11):110-111.
在天然状态环境下,地下水都会具有一定的自净能力,含水层的离子交换作用和吸附作用有助于降低水中的污染物浓度。人类活动排放大量的废弃物与地质环境的相互作用,使自然平衡遭到一定的破坏,改变了地下水的物理、化学和生物性质,使地下水污染物的浓度超过规定的指标。根据地下水污染的成因,地下水污染可以分为农牧业污染、工业污染、生活污染等类别。
1.1来自农牧业的污染
1.1.1农药和化肥的污染20世纪40年代中期,人类开始使用化工合成的农药来消灭病虫害,然而这些农药大约只有12%左右被作物吸收,还有一部分汽化进入大气层中,其余全部进入土壤及地表附属物中,这部分未被吸收的农药随着地表径流渗入地下蓄水层造成污染。化肥的大量使用,大大提高了土地的生产力因素,但只有42%左右被作物吸收利用,其余的都溶于灌溉水及雨水,使化肥中的元素渗入地下,使地下水受到氮、磷等元素的污染,导致地下水中总硬度、硝酸盐和氨氮的提高。
1.1.2牲畜产生的有机废物污染
关中地区农村饲养牲畜的家庭很多,这些动物产生的大量有机废物,久而久之会对地下水构成一定的污染。
1.2来自工业的污染
1.2.1工业垃圾和污水的污染
工业生产会产生大量的含有各种化学物质的垃圾,这些垃圾一般是露天堆置或简单填埋,垃圾中的有害物质经地表径流及雨水的冲淋而渗入地下,尤其严重的是一些工业生产过程排出大量含有各种有毒有害元素的废水,很多都没有经过物理和化学处理就排入下水道、江河或直接排到水沟。
1.2.2矿业生产和石油污染
关中地区(铜川、渭南)是陕西省采矿业的集中地之一,采矿后堆积的矸石经雨水淋滤后,极易形成地下水污染,而矿区废弃的巷道与钻孔在雨水或地表水体的影响下,恰好可能成为地下水污染的通道。同时,采矿排出的矿坑水(如采煤排水)通常pH值很低,这种酸性水渗入地下后可导致某些盐类进入含水层,由此产生的盐效应促使土体中方解石、白云石溶解,使钙镁离子溶入水中,地下水的总硬度升高。另外石油及其化工产品使用及管理上的漏洞,使柴油、汽油、苯系物及其他含苯环的碳水化合物等都极易造成地下含水层的污染。
1.3人类生活对地下水造成的污染
随着人口的增加,会产生大量的生活垃圾和污水,这些垃圾很多直接用埋填法处理,污水直接排放到下水道。而这些被填埋于城市周围的垃圾,其溶出物会慢慢渗入地下,污染地下蓄水层,另外还有居民区的粪池也是造成有机物污染的主要途径。
2防止地下水污染的措施
2.1加大宣传力度,提高公众环境意识
应严格贯彻执行我国的《水法》、《水污染防治法》等法规,政府及相关部门应加大治理的力度,各级部门要高度重视起来,严格执法,不姑息,不懈怠,对污染地下水资源的企业或个人严惩不贷。其次,各个单位还应开展广泛的宣传工作,可通过电视、广播、报纸等信息媒体,提高全社会对地下水污染危害的认识,增强全民环境意识,从自身做起,节约用水,节约能源,通过重复利用和旧物修理等各种有效方式以减少垃圾排放,从点滴入手保护有限的地下水。
2.2控制污染源的排放,对生活、生产垃圾进行分类处理
在工业体系中应采取“预防为主,防治结合”的方针,从控制源头开始,加大预防工作的人力、物力和财力投入,积极倡导企业进行技术改革和清洁生产,对重污染企业进行限期整改,对整改后仍不达标排放的必须关停。在农业体系中应该使用高效的灌溉技术及科学的耕作农作物的方式,尽量少施农药、少施化肥,尤其少施合成农药;将传统的漫灌方式改为喷灌方式,不仅节约用水,还能减少灌溉用水对地下水的污染。另外对生活生产垃圾还应进行分类处理,合理回收再利用,对不可回收的垃圾运用先进技术进行处理,积极开发研究垃圾渗滤液的防渗技术,尽量减少因垃圾掩埋等不良方法造成的地下水污染。
2.3加强水文基础工作,合理开发利用水资源
水文(地表水、地下水监测)事业及研究工作,是科学开发利用水资源的前提,必须加大这方面的投资,要深入开展诸如地下水人工补给的试验研究、水污染治理、水资源现代化管理、水资源开发利用对生态环境影响等的研究,为各级政府进行决策提供科学依据。欧洲、北美和澳大利亚等地区,在地下水污染防治工作中采取的一个重要措施即是进行地下水环境脆弱性评价,并编制评价图册,这种方法值得我国借鉴。另外要加强对地下水监测网络建设和污染防治技术攻关,对地下水水质进行监控并预断它的未来发展趋势,开展地下水动态监测和分析研究工作,使用先进的技术成果开发利用水资源。
3结束语
“人口、资源、环境”三大问题,都与地下水密切相关,地下水源的可持续利用如何融入到资源、经济与环境的协调发展中是目前社会的热点问题,面对我国日益严峻的地下水污染形势,地下水污染防治迫在眉睫。所以必须要进一步加强地下水污染防治的制度建设,加大对地下水污染防治的投入,将地下水的开发利用与保护协调起来。地下水污染是关系到每一个人切身利益的问题,地下水污染的防治需从人人做起,需要社会各部门的共同协作、配合,才能起到有效防治的作用。
参考文献:
[1]李志,曹明明.关中地区水资源问题及对策研究[J].水土保持学报.2003年9月.
[2]罗兰.我国地下水污染现状与防治对策研究[J].中国地质大学学报.2008年3月.
[3]王任超,凌璐璐.浅议地下水污染的原因及治理[J].黑龙江科技信息.2009年2月
关键词:地下水污染 生态环境 影响
0 引言
今年3.22世界水日提出的口号是:“地下水——看不见的资源。”地下水一旦由于开发和保护不当而遭受污染,不但其自净能力极弱,而且会对生态环境造成严重影响,直接对人类及其活动造成危害。因此加强对珍贵的地下水资源保护具有非常重要的意义。
1 地下水污染的途径
我国地下水的污染,在城市中主要来源于无下水道区域的化粪池、厕所、污废水排放渗坑、渗井、排污沟以及垃圾堆置场、不完善的氧化塘或污水库的渗漏;在郊区和农村地区,利用原生城市污水和工业废水的不合理灌溉、大量地施用化肥和农药等活动,也会导致地下水受到污染。污染物质进入地下含水层,首先引起潜水水质日益恶化,潜水温度自然上升。在超采承压水地区,由于承压水水位大幅下降,造成上部污染了的潜水越流补给承压水,使承压水也受到污染,同时含水层疏干变为饱气带,改变了地层的物化条件,由还原环境变成了氧化环境,使下渗水饱气带中溶解了更多的物质成份,加速了地下水的污染。
2 地下水污染对人体健康的影响
当地下水遭受污染后,往往引起水中“三氮含量的变化。如果饮用水中硝酸盐或亚硝酸盐含量过高,就会对人体尤其是婴儿造成危害,引发硝酸盐急性中毒即正铁血红肮症。硝酸、盐氮、亚硝酸盐氮在人体定条件下还会转化成致癌物——亚硝胺。此外,地下水受污染后硬度过高,作为饮用水源不仅苦涩难饮,而且会引起人体胃肠功能紊乱,出现呕吐、腹泻、胀气等症状。地下水源如果受到严重的有机污染甚至重金属污染,那么对人体健康将造成更大的危害。沈阳市修建的东工地下水源地由于电镀废水污染,铬含量超标31倍,仅使用9个月就被报废,不仅损害了群众的身体健康,而且造成了很大经济损失。
3 地下水污染对工业生产的影响
天然地下水的硬度,不同自然地理条件相差较大,但从时间上看变化较小,因此地下水硬度迅速上升一般系人为污染所引起。地下水中钙镁含量升高一般不是直接来自污水,污水中的硬度通常很低,而是由污水和地表组成物质发生化学作用所致。在我国尤其是北方地区,工业生产用水中地下水占很大比重。地下水的污染将严重影响工业生产。首先地下水硬度增高,会使工业锅炉的炉内和管道上结垢,直接影响炉寿命甚至引起爆炸。同时锅炉内结lmm厚的水垢,大约要多消耗4%左右的燃料。就纺织印染行业面言用高硬度浆洗产品,不仅会大量消耗洗剂,而且会产生次品或废品。此外,高硬度地下水还会对化工、制药、酿酒、发电、造纸等许多行业造成危害。由于受污染的地下水硬度过高,就迫使一引起行业必须对硬水进行软化和纯化处理,从而增大了工业生产的成本。
4 地下水污染对农业生产的影响
地下水污染对农业生产的危害也是显而易见的。首先长期用pH值过高的井水灌溉农田,会改变土壤结构,使土壤板结,无法耕作。灌溉水中的硝酸盐含量过高,会减弱农作物的抗病力,降低作物的质量、等级。粮食作物吸收过量的硝酸盐会降低粮食中蛋白质的含量,营养价值下降;蔬菜作物则易腐烂,无法贮存和运输。另外如果受污染的井水中硫酸盐、氯离子含量过高,还会抑制农作物的生长,造成大面积减产,并且使农作物的质量大大降低。
总之,人类在开发利用地下水资源的同时,如果不积极加以保护,将会恶化人类赖以生存的生态环境,造成无法弥补的损失。
5 地下水污染防治对策
5.1 贯彻执行国家水污染防治法和其它有关水源保护法规。对重要地下水源应划分保护区并制定管理办法,健全水资源管理机构,科学合理地开发利用地下水资源。
5.2 兴建地下水库,大力提倡节约用水。过量开发地下水,使地下水位下降,是造成地下水污染的重要原因之一,因此提倡一水多用,以地表水或浅层地下水代替优质地下水用于工农业用水或园林绿化等方法。同时将暂不利用的地表水;较优质的工业冷却水及大气降水引渗回灌到地下含层中。