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关键字:水文地质; 地质调查; 调查
【 abstract 】 : hydrogeology work is the study of hydrogeological conditions of main means, its purpose is to find out the formation and distribution of groundwater, and on this basis to groundwater resources to make water and water quality evaluation, so hydrogeologic work of the construction of the follow-up work has a very important role, but often in engineering survey and design and construction process, hydrological geological problems often neglected to bring many difficulties and inconvenience construction, and even caused serious engineering disaster. This article from the previous engineering investigation in hydrogeology problem is ignored analysis of the causes, and put forward some measures to deal with.
Keyword: hydrogeology; Geology survey; survey
中图分类号: P641.71 文献标识码: A 文章编号:
随着我国工程建设的快速发展,越来越重视开展水文地质工作。但目前我国在工程勘察、设计以及施工方面,没有足够的认识到水文地质工作的重要性,从而导致水文地质调查的投入的资金和力度不足而造成施工灾难。事实证明水文地质的问题是一个极其重要但又易于忽略的问题。因此,为了能准确的了解水文地质工作的重要性,必须要重视基础地质调查中的水文地质工作,并认识忽略水文地质工作会对工程勘察造成哪些影响,又会对建设工程带来哪些方面的危害。
一、水文地质条件变化引起的危害分析
1、地下岩层的水资源会对工程造成一定的水文地质危害,主要以下两个方面的影响因素:一、是由于地下水的水位上升或下降而造成的;二、是由于地下水的压力变化而造成的。
2、地下水的水位上升或下降对工程所造成的危害主要有三种:第一,地下水水位上升可能会导致沼泽化、土壤盐碱化,从而加大了对工程的腐蚀性;对于土质比较疏松的地区,较容易发生如山体滑坡和崩塌等自然灾害;还会容易对工程的场地造成砂土液化、流砂或管涌等情况,或者造成工程地基上浮以及工程失稳等严重危害。第二、地下水的水位下降较大,往往会容易导致工程地面下沉、坍塌以及地面裂开等灾害,而且还有可能会污染地下水或水源干枯等严重问题,从而给周边的居民的生活以及整个自然环境带来极大的不良影响。第三、地下水水位不规则升降。地下岩层具有伸缩的特性,地下水水位的频繁而不规则的升降会造成工程的地基缺乏稳定性,随着工程使用时间的增长,工程建筑会发生变形甚至严重损坏。而地下水的压力变化而造成的水文地质危害主要是人为因素而导致地下水的流动压力的平衡遭到破坏,在遭到破坏后,工程的场地会时常发生基地凹窝处突涌,管涌以及流砂等严重的水文地质危害。
水文地质工作中基础地质的调查内容分析
建设工程的基础地质的调查方面主要包括有:水文地质、地形地貌、地质现象、地下及地面岩层的物理特征等方面。水文工作的主要内容地质勘查,是对区域内的水环境进行调查,了解地下水的补给、径流、排泄特征,工作手段主要是抽水试验、长期观测及示踪法等,水文地质工作主要是为了减少在建设工程中地质结构对施工的影响,主要包含了以下几个方面的内容:
1、水文地质工作的内容中必须包括:地下水资源的种类、地下水的的埋藏深度以及详细的位置分布、流动方向、水力坡度、标准水位以及可能的涌水量和地下岩层的物理特征等;地下水分布在地下岩层的各个层次,那么,必须调查各个水层间的联系情况以及与地表水资源间的联系情况;地下水资源的补给、径流、排泄情况;水文地质的相关参数和数据,主要有给水度、膨胀率、渗透系数以及软化系数等;地下水的水位在不同的季节的变化情况等。
2、合理评价工作区域的水文地质状况以及地下岩层的特点,重点分析水文地质条件变化会对建设工程与环境有什么作用以及会造成哪方面的危害和影响,并合理的推测出可能引发的环境危害以及地质危害,从而制定出相应的防范措施。
3、水文地质工作应与工程中的基础地基的特点紧密结合,并结合工程的实际情况进行深入的水文地质工作,从而为工程的设计提供准确的参数和资料。在进行水文地质工作过程中,不但要勘查出地下岩层水资源的分布状态,而且还要科学的预测人为的哪些因素会影响地下水,并详细分析影响地下岩层以及水资源和建筑工程的人为因素。大型工程的建设,应针对缺少基础地质环境资料的区域,派遣专业的调查人员对该区域有针对性的进行水文地质调查。
4、分析地下水水位高低对工程产生各种影响。根据相应的基础地质条件,进行相应的、有针对性的分析并制定出相应的防范措施,如场地基础的斥力,抗强风化岩能力等等,应重点分析地下水的运动对地下岩层的作用,是否会造成岩层软化、崩解或者胀缩等情况。必须把标准水位以上和以下的水位特殊对待,并对所遇到的具体问题进行具体分析。
三、避免水文地质危害的有效措施
了解了水位地质工作的基本内容和地质中可能存在的对施工的危害,要及时的采取科学的方法和措施来解决这些问题:
1、重视岩土水理性质的测试和研究。要采用科学的方法与仪器对岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质进行测试,并认真的进行分析。重视地下水对土体作用及其影响,要认真分析边坡稳定性、沙土的震动液化、流沙现象进行分析。要重视地下水水位上升、地下水位下降地下水频繁升降对工程造成的危害。
2、在分析的方法和理念上,要及时更新。不能使用一成不变的理论,要结合现代的地质理念和特点。要加大对地质勘查设备的投入,使用先进的、科学的分析设备仪器,使用先进的管理方法和统计方法对地质灾害进行分析和统计。
3、运用地球物理勘查方法,对水文地质与环境的各方面进行深入调查。重点调查地面的基础地质,有效的结合物探的高密度电法和激发极化法,从而确保基础地质调查的深度与分辨率。在基础地质的调查中还可结合使用瞬变电磁法和高密度电发,可更进一步的勘查地下岩层深处的地质结构。要重视必须重视野外和室内工作的密切结合,利用种资料,进行综合分析研究印证充实直接观察的地质问题。
4、重视施工中的保护,建立先进的排水系统设计方案,建设支护与隔水设计支护结构。要加强对施工人员的危险意识培养,发现地质问题及时上报,保证施工的安全性,加大对被动保护的力度,增加施工中被动保护措施。
参考文献
四平市地处战略要地,是东北重要交通枢纽,是吉林省重要的工业城市。随着四平市“一核三带”的经济发展战略的提出,工农业发展迅速,城市需水量、开采量逐年增加。水源不足,供需矛盾突出,严重的影响工农业发展和居民生活用水。为解决四平市水源不足问题,满足城市工农业发展和生活用水的需要,寻找有集中开采价值的地下水供水水源地日趋迫切。地下水供水水源地是指水质好、分布广、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高而被人们广泛开发利用的地下水水源地。
1、技术路线与工作方法
技术路线参照水源地普查阶段的工作模式。首先在全面收集与分析气象、水文、区域性水文地质研究成果及专题性水源地评价资料的基础上,进行水文地质测绘,初步查明区内主要含水层的水文地质特征,圈定地下水可能富水地段。然后进行水文地质钻探和抽水试验。最后,在资料综合分析研究的基础上,对地下水资源潜力、开采的技术经济条件及可能出现的环境地质问题进行初步评价,对研究区做为应急供水源地勘查的可行性做出评估,划出进一步勘查的重点靶区。
采用的工作方法主要有水文地质地面调查、地下水位动态观测与统测、水文地质钻探、物探测井、抽水试验、水土样分析、综合研究等。
2、调查工作部署原则
调查工作量部署主要遵循如下原则:
(1)已有资料二次开发与野外地质调查相结合的原则。在搜集以往勘查工作的原始资料及研究成果的基础上,充分收集、消化、吸收已有资料,针对任务书要求,开展野外水文地质调查,灵活布置实物工作量。主要资料有1986年吉林省地质矿产据编著的《四平市供水水文地质勘察报告》等。
(2)加强计算机技术、GPS定位、同位素等技术方法的应用,体现综合研究与信息系统密切结合、传统技术与新技术新方法结合的原则。
(3)以折马背—河夹信子—小塔子的白垩系泉头组粗砂岩作为本次供水水源地的主要调查层位。该层段初步分析水文地质条件优越,同时可避免应急开采时对现状开采层产生较大影响。
3、总体工作部署
(1)水文地质地面调查:比例尺1:1万,调查总面积20km2,包括四平市铁东区折马背—河夹信子—小塔子沿线丘陵地区与平原地区的过渡带。调查研究开采条件下水文地质条件,圈定出地下水供水水源地的富水地段与目的层,为勘查孔的确定选定靶区。调查内容主要有地层岩性、岩相,含水层分布、埋藏状况、富水性;地下水开采利用现状及历史;地下水水位、水质、水温及动态特征,地表水与地下水联系;气象、水文、地形地貌、社会经济、土地利用、地表水及地下水污染等。另外还要调查地裂缝、地面沉降、地下水水质变化等环境地质问题。
(2)地下水动态观测与统测:工作目的在于掌握工作期内不同地下水类型、不同埋深地下水位动态特征及流场特征;了解不同地区、不同地层层位地下水的水力联系,为正确分析水文地质条件及地下水资源评价提供基础资料。建立地下水动态长期观测9点,观测期1年,每月6次。
(3)水文地质钻探:为了了解调查区供水水源地主要靶区含水层的埋藏深度、厚度、岩性、水位、水质状况,了解主要供水目的层的富水程度及水文地质参数,划定应急供水水源地的靶区,拟在调查区内粗砂岩较厚的地区施工水文地质勘探孔一眼,深度150m,取水段40-100m。孔位初步定在折马背—河夹信子一带,该区基岩埋深约在5-7m,初步分析粗砂岩层较厚,由于北西向构造影响,加大了含水介质的贮水空间,上覆有较丰富的潜水补给,补给条件较好,矿化度小,集中开采时产生的环境地质问题小,供水水文地质条件优越,有较好的应急供水前景。
(4)物探测井:配合水文地质钻探进行。测井目的是为了弥补岩芯采取率的不足,在钻孔中取得更多的地质、水文地质资料,指导成井。包括电阻率、视电阻率梯度(顶部、底部梯度)和自然电位。另外,为了查明地层中,特别是底砾层中的泥质含量,进行自然γ测井。全孔测量,长度各为150m。
(5)抽水试验:开展水文地质试验的目的,是为了测定供水目的层的富水性及水文地质参数,深入研究地层条件并为地下水资源评价提供基础数据。进行2个井点的抽水试验,拟为稳定流抽水试验,但为了求取更多的水文地质参数,应尽量创造条件采用多孔非稳定流抽水试验。
(6)水土样试验:为了研究工作区地下水化学场的分布特征,划分地下水的水化学分类,分析地下水超标组分的空间分布,了解开采条件下水文地球化学条件的变化特点,进行综合水质评价,布置地下水采样工作。水质样品在勘探孔及调查区水井中采取,在已有水质资料分析的基础上,分区、分层采样,总计10件,均为全分析样。对于本次施工的水文地质勘探孔水样按《生活饮用水卫生标准》规定的项目进行测试。
环境同位素是研究地下水的起源、形成过程、水循环条件的有效手段,故本次工作中布置同位素(氘、氚、氧-18)取样工作,共取9组,取样点分不同层位沿同一剖面线布设。
为了准确的掌握地层岩性状况,钻探过程中采取岩土测试样,进行物理性质指标测量。为了研究粗砂岩的渗透性,采取粗砂岩岩芯10件,进行渗透试验分析。
(7)数据库建设:对项目进行过程中,搜集及调查的所有基础数据、成果数据进行入库,形成统一数据库,为地下水供水水源地的研究和今后水文地质工作提供第一手资料。
关键词:地质灾害;岩溶塌陷;灾情预测;防治措施
一、前言
地质灾害是由不良的地质作用引发的事件,可能造成重大人员伤亡、重大经济损失和环境改变。随着国民经济的飞速发展,工程地质作用对人类生存环境及工程环境本身的影响与致灾性越来越明显。地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件(包括地形地貌、地质构造格局和新构造运动的强度与方式,岩土体工程地质类型、水文地质条件等)、气象水文及植被条件,人类经济工程活动及其强度等有着极为密切的关系。
自然因素和人为因素都可能引起地表塌陷,例如地下空间开挖活动、矿产资源开发、地下工程施工、古溶洞、隐蔽工程、含水层中地下水流失、地层液化、建筑物自重、冲积层中含水量变化、化学物侵蚀作用、地壳移动、古窑老采区、地层滑移、地下水超量开采、陷落柱及淤泥地带等因素。
由于特殊的地质演化过程,岩溶地区相对于其他地区往往更频繁地发生地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,其中地质灾害最多表现形式为岩溶地面塌陷。
二、岩溶塌陷的概念及产生原因
岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体,在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏,其结果多形成圆锥形塌陷坑。
岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型,多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外,往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关,而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区,其形成受到环境和人类活动的双重影响。
1. 可溶岩及岩溶发育程度
可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物质基础,而岩溶洞穴的存在则为地面塌陷提供了必要的空间条件。大量塌陷事件表明,塌陷主要发生在覆盖型岩溶和型岩溶分布区,部分发育在埋藏型岩溶分布区。
溶穴的发育和分布受岩溶发育条件的制约,一般主要沿构造断裂破碎带、褶皱轴部张裂隙发育带、质纯层厚的可溶岩分布地段、与非可溶岩接触地带分布。一般情况下,岩溶越发育,溶穴的开启性越好,洞穴的规模越大,则岩溶地面塌陷也越严重。
2. 覆盖层厚度、结构和性质
松散破碎的盖层是塌陷体的主要组成部分,由基岩构造成的塌陷体在重力作用下沿溶洞、管道顶板陷落而成的塌陷为基岩塌陷。塌陷体物质主要为第四系松散沉积物所形成的塌陷叫土层塌陷。据南方十省区统计,土层塌陷占塌陷总数的96.7%。
3. 地下水运动
地下水运动是塌陷产生的动力条件――主要动力。地下水的流动及其水动力条件的改变是岩溶塌陷形成的最重要动力因素,地下水径流集中和强烈的地带,最易产生塌陷,这些地带有:
(1)岩溶地下水的主径流带;
(2)岩溶地下水的(集中)排泄带;
(3)地下水位埋藏浅、变幅大的地带(地段);
(4)地下水位在基岩面上下频繁波动的地段;
(5)双层(上为孔隙、下为岩溶)含水介质分布的地段,或地下水位急剧变化的地段;
(6)地下水与地表水转移密切的地段。
地下水位急剧变化带是塌陷产生的敏感区,水动力条件的改变是产生塌陷的主要触发因素。
水动力条件发生急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏、严重干旱、矿井排水、强烈抽水等。
此外,地震、附加荷载、人为排放的酸碱废液对可溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷。
三、岩溶塌陷勘查及预报
(一)勘查工作内容的一般要求
(1) 查明岩溶塌陷的发育现状、历史过程及其危害性。
(2) 确定岩溶塌陷的成因、类型、形成条件和地质模式,研究其分布规律。
(3) 确定岩溶塌陷发育的动力因素,研究其动态特征及其与塌陷的相关关系。
(4) 确定岩塌陷的机制及其临界条件。
(5) 研究岩溶塌陷综合评价预测和信息管理系统,评价其稳定性。
(6) 确定岩溶榻陷的前兆现象与监测预报方法,研究预警措施。
(7) 研究岩溶塌陷的防治工程方案和措施。
(二)勘查区岩溶环境调查研究
目的是了解勘查区所处的岩溶工程地质环境的特征及其组成要素的分布规律,以保证勘查工作的质量。调查研究方法主要是综合分析研究已有助各种资料,必要时进行补充的路线调查。调查研究范围以达到上述目的为原则,一般应包括一个完整的水文地质单元。调查研究的主要内:
1. 地形地貌
调查研究山川形态与走势,地形切割起伏特征,地表水文网的配置格局,夷平面和阶地的发育特征和分布高程,地貌成因类型与形态特征。着重调查岩溶地貌形态的成因类型和形态组合类型及其分布。
2. 气象与水文
(1) 气象要素中着重调查降水特征,包括多年长周期丰、贫水年变化特征,多年平均降水量,年降水量分布特征,单次最大降水量及持续时间,最大降水强度(以小时计)等。
(2) 水文要素包括地表汇流面积,径流特征,河、湖及其它地表水体(包括季节性淹没的洼地)的流量和水位动态,包括最高洪水位和最低估水位及出现日期和持续时间,汛期洪水频率及变幅等。
3.地层
调查研究组成地质环境的地层层序及时代、成因类型、岩性岩相特征与接触关系及其工程地质特征。其中,侧重对碳酸盐岩及其它可溶岩和第四系松散沉积物的调查研究,
(1) 对碳酸盐岩及其它可溶岩,调杏研究其岩石成分和结构构造,非可溶岩夹层的岩性、厚度与分布,划分岩溶层组类型。
(2) 对第四系松散沉积物,调查研究其岩性结构、沉积年代和成因类型及其厚度与分布。注意调查红粘土、软土及其它特殊土类的岩性成分、结构、厚度及埋藏分布条件。
4.地质构造
调查研究区域构造格架与构造线方向,主要构造的形态特征、产状、性质、规模与分布,其形成时期与组合关系。着重调查断裂构造、其规模、产状、力学性质、组合与交切关系,以及破碎带的性状与特征。
5.新构造运动与地震
(1) 调查研究新构造运动的性质与特征。根据地震活动性、地形变特征、地貌差异及水热活动等迹象判定活动性断裂,注意调查其产状规模和破碎带特征,切割的最新地层及最新充填情况,判明其活动时期、活动特点及强度。着重调查构造现今活动迹象,根据地形变资料,分析现今活动特征。
(2) 搜集历史地震资料,了解震中位置与震级,分析评价地震活动水平。
6.岩溶发育特征
(1) 调查研究岩溶的形态、规模、组合特征及其分布,统计分析不同条件下岩溶发育密度。分析研究岩溶发育与岩溶层组类型、构造、地貌及地下水动力条件的关系,了解岩溶发育与分布规律。
(2) 以岩溶层组类型及岩溶地貌特征为基础,结合地表岩溶形态、岩溶率及蓄水性等指标,评价岩溶的发育程度,一般可划分为强、中、弱三级。
(3) 对覆盖岩溶区、着重调查研究浅层岩溶洞隙的发育特征,包括其形态、规模、组合特征、连通情况及充填状况,分析研究强岩溶发育带在平面上的分布和剖面上的发育深度。注意调查研究隐伏于松散覆盖层之下的岩溶形态及其分布特征.如漏斗、洼地、槽谷等,分析研究其与浅层岩溶发育的关系
7.岩溶水文地质条件
(1) 调查研究岩溶地下水的类型及其特征
岩溶地下水总体上具有赋存状态复杂(集中管道状或分散网络状),动态变化迅猛,径流通畅,流态多变的特点。这些特征在不同的地区,由于其补、径、排条件的不同又有明显的差异。影响补、径、排条件的因素除了地质构造外,主要是受地貌所控制,不同的地貌类型具有不同岩溶地下水特征。据此可将岩溶地下水划分为三种类型:岩溶山地(棵露型岩溶)的岩溶地下水,岩溶平原、盆地、谷地(覆盖型岩溶)的岩溶地下水和河湖近岸地带的岩溶地下水。
(2) 调查研究岩溶水文地质结构
调查研究各岩溶含水层组的层位、岩性、含水介质类型、富水性及水化学特征,其埋藏和分布条件,其相互间的水力联系及与第四系孔隙水和地表水体的关系,分析研究岩溶水文地质结构的类型及特征。
(3) 调查研究岩溶水系统的组成与分布特征
调查研究岩溶泉和地下河的发育与分布特征,结合岩溶水文地质结构,分析研究岩溶水系统的组成和分布特征,其补给、径流、排泄的水动力条件及其水位、流量的动态变化持征。
(4) 调查研究覆盖岩溶区的地下水流场特征。
着重调查研究岩溶水的流场特征和水位(水头)埋深与基岩面的关系及其动态变化。岩溶水主径流带的分布与水动力特征。近河(湖)地段注意调查研究岩溶地下水、上覆土层水与地表水之间的补排关系、洪水涨落过程所引起的它们之间的水位(头)差及水力坡降的变化,以及洪水倒灌的影响范围。
(三)岩溶塌陷监测
岩溶塌陷研究中,要监测地面、建筑物的变形和井泉或水库水量、水位变化,地下洞穴发展动态,及时发现塌陷前兆现象,对预防、减轻塌陷灾害损失非常重要。在地面塌陷频繁发生地区或潜在地面塌陷区内,可采取以下监测和预报措施:
(1) 在具备地面塌陷的三个基本条件(即塌陷动力、塌陷物质、储运条件)与岩溶低洼地形地区,在抽排地下水的井孔附近,应对地面变形(开裂、沉降)进行监测。
(2) 进行宏观水文监测,当出现地表积水或突然干枯,放水灌溉及雨季前期降雨都可视为可能发生塌陷的前兆。
(3) 监视井泉内、坑道与水库渗漏点的地下水位降深是否超过设计允许值,地下水位升降速度有否骤然变化,渗漏水中泥沙含量是否高。。
四、岩溶塌陷的灾情评估
(一)岩溶塌陷等级划分
岩溶塌陷应查明:塌陷的位置、范围及面积;塌陷量;塌陷区的环境水文地质条件;塌陷原因以及发展趋势。依据塌陷面积进行等级划分(表1)。
表1岩溶塌陷灾变等级划分表
(据张梁等著《地质灾害灾情评估理论与实践》1998, P28)
(二)岩溶塌陷的灾情预测
预测步骤包括以下三个:
1. 查明研究区的地质、水文地质条件。
2. 调查已有塌陷点的塌陷特征、分布规律及形成条件,确定出现塌陷的综合判断指标。
3. 考虑塌陷发展趋势和对环境的影响程度,对研究区进行塌陷预测分区,提出地表各种重要设施的保护方案和预防措施。
目前国内岩溶塌陷灾情评估的方法,主要采用经验公式法、多元统计分析法,也可根据岩溶类型、岩溶发育程度、覆盖层厚度和覆盖层结构,进行岩溶塌陷活动程度判定(表2)。
表2岩溶塌陷活动程度判定表
五、岩溶塌陷的防治措施
我国对岩溶塌陷的防治工作开始于60年代,目前已有一套比较宪整和成熟的方法,即采取以早期预测、预防为主,治理为辅、防治相结合的办法。
塌陷前的预防措施主要有:合理安排厂矿企业建设总体布局;河流改道引流,避开塌陷区;修筑特厚防洪堤;控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以减少塌陷的发生;建造防渗帷幕,避免或减少预测塌陷区的地下水位下降,防止产生地面塌陷;建立地面塌陷监测网。
塌陷后的治理措施主要有:塌洞回填;河流局部改道与河槽防渗;综合治理。
一般来说,岩溶塌陷的防治措施包括工程加固措施、控水措施和非工程性的防治措施。
(一)工程加固措施
1. 清除填堵法:用于相对较浅的塌坑、土洞。
2. 跨越法:用于较深大的塌坑、土洞。
3. 强夯法:用于消除土体厚度小,地形平坦的土洞;
4. 钻孔充气法:设置通风调压装置,破坏岩溶封闭条件,减小冲爆塌陷发生的机会。
5. 灌注填充法:用于埋深较深的溶洞。
6. 深基础法:用于深度较大,不易跨越的土洞,常用桩基工程。
(二)控水措施
1. 地表水防水措施
清理疏通河道,加速泄流,减少渗漏;对漏水的河、库、塘铺底防漏或人工改道,严重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填实。
2. 地下水控水措施
根据水资源条件,规划地下水开采层位、开采强度、开采时间,合理开采地下水,加强动态监测。危险地段对岩溶通道进行局部注浆或帷幕灌浆处理。
(三)非工程性的防治措施
1. 开展岩溶地面塌陷的风险评价。
2. 开展岩溶地面塌陷的试验研究,找出临界条件。
3. 增强防灾减灾意识,建立防灾减灾体系。
参考文献:
[1] 张梁 ,等 地质灾害灾情评估理论与实践 , 地质出版社1998
[2] 贺跃光、王江,等岩溶地貌矿山地质灾害的特征及防治措施 ,工业安全与环保2007
[关键字]地下水 水质 检测方法
[中图分类号] X523 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-175-1
近年来,随着水资源缺乏的现象日趋严重[1],地下水资源已经成为人们生活生产的最好选择。然而,近年来,随着大气污染、土壤污染、河流污染等环境污染问题越来越严重,地下水污染的问题也随之出现。地下水的污染不仅严重地影响到当地居民的身体健康、生命安全而且也会进一步对生态环境、地层环境等造成影响。因而,对地下水水质的检测显得尤为重要,只有通过合理科学的地下水水质监测方法,及早地了解地下水水质情况,才能为地下水的合理开发利用和地下水污染治理提供有效可行的指导,才能有效地保护利用好地下水资源,进一步保证居民的身体健康,保护生态环境不受严重污染。
1 我国地下水的特点及现状
1.1 地下水位下降迅速
受我国特殊复杂的地理地质条件限制,我国的地下水资源分布极其不均匀,加之,受近年来较大气候变化和人类活动的影响,我国的地下水资源形势面临着严峻的考验。目前,我国大部分地区已经出现地下水资源明显减少[2],地下水水位明显下降。而当地政府和相关部门又为了不影响社会和经济的发展,不顾地下水位的快速下降,进一步开采深层地下水,导致我国的地下水资源进一步减少。据相关部门调查显示,在1980年到2012年间,我国地下水供水量由647亿m3增加至2039亿m3,年增长率达到3.91%。此外,在南方一些地表水丰富的地区,由于近年来地表水污染严重,转而开采地下水,这样,又有部分没必要的地下水资源被开采利用,进一步增加了地下水资源的严峻局势。
这些严重的地下水超采问题引发了许多生态环境问题。据统计,全国地下水超采量已经由上世纪80年代的100亿m3/a,增加至目前的300亿m3/a,地下水超采面积由5.6万k㎡扩展到18万k㎡。
1.2 部分地区污染严重
除了地下水水位下降迅速之外,我国的地下水还面临着污染严重的严峻局势。根据全国水资源综合规划调查评价成果显示的数据,目前,我国有近60%的城市地下水水质在不断地恶化,受到各种有机、无机以及一些工业操作和工业废料产生的放射性有毒物质等污染,严重威胁着当地城市居民的身体健康。此外,地下水的污染(尤其是放射性物质污染)还将进一步扩散至对周围的农田的污染,从而影响着我国农作物和粮食的健康安全程度。地下水的污染当然还会影响着当地的生态环境平衡和潜在的地质地层安全。因此,在新形势下,我们更要注重地下水的保护,不仅要在用量上实现地下水的可持续发展,而且还要在质量上保证地下水的清洁干净。
2 地下水水质的检测方法
目前,地下水水质监测的方法主要有滴定法、离子选择电极法、极谱法、气相或液相色谱法:
2.1 滴定法
通过滴定法对水质检验的方法应用非常广发,主要是利用化学反应生成沉淀、有颜色的新物质或是生成的新物质可以与另一种指示性物质发生化学反应呈现出颜色变化的原理,而在样品中滴入某种特定物质,直到样品产生沉淀或颜色变化才停止滴入,最后通过目测滴入物质的量的变化而计算出样品中某种或某些特定物质的含量的一种水质监测的方法。目前,实验室常常采用的滴定方法是人工滴定法,这种方法因操作简单、实用性强、检测代价小而被广泛应用。应用滴定法可主要检测出地下水中的Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 、Cu2+等离子物质和其它一些胶体物质。
2.2 离子选择电极法
氟是一种极其活跃的非金属元素,在自然界的分布非常广泛,且多以氟化物(包括金属氟化物和氟化氢等)形式存在。氟化物是一种对动植物和人类健康有着严重危害的物质,广泛地存在于钢铁厂、磷肥厂、电解铝厂、玻璃陶瓷厂及氟塑料生产厂附近的水和空气中,对环境和水源造成严重的污染。
目前对于地下水中氟化物含量检测最有效和最常用的方法是离子选择电极法。其原理是:将氟化镧单晶封在塑料管的一端,管内装特定浓度的NaF和NaCl溶液,并以Ag-AgCl电极为参比电极,构成氟离子选择电极。实际操作中,用氟离子选择电极测定水样中氟化物的含量时,指示电极用氟离子选择电极来充当,而参比电极则需用饱和甘汞电极。研究发现,电极电动势与样品中的氟离子活度的对数成正相关关系,从而可以利用能斯特方程式来计算并测定水样中的氟化物含量。
2.3 极谱法
在电解过程中,常常可以得到的极化电极的电流-电位(或电位-时间)曲线,极谱法就是利用这条曲线并结合数学计算来确定溶液中被测物质浓度的一类电化学分析方法。它是捷克化学家J.海洛夫斯基在1922年首次提出,应用非常广泛,并有着明显的检测优势。这种方法可用来检测地下水样中Cu、Pb、Cd、Zn、W、Mo、V、Se、Te等金属离子和包括羰基、亚硝基、有机卤化物等在内的有机物,而且可测定的组分含量范围宽,准确度高,重现性好,选择性好,并可实现连续测定。
2.4 气相或液相色谱法
色谱法又称色层法或层析法,是一种物理化学分析方法。它是利用样品中不同溶质与样品中固定相和流动相之间的包括分配力、吸附力、离子交换在内的作用力之间差别,使样品中各个溶质相互分离的一种物理化学方法。在色谱法中,由于流动相可以是气体,也可以是液体,因而根据流动相分为气相色谱法(GC)和液相色谱法(LC)。在利用色谱法检验地下水水质时,通常是在各溶质相互分离后,测得各溶质的含量。这种方法因高速高效、灵敏度高和准确性好而被广泛应用。
3 结束语
地下水水质检验对于安全、科学、合理地可持续利用地下水有着重要的意义。当然在实际情况中,一定要根据需要和当地水况合理地选用检验方法,既要做到准确可靠,又要保证快捷高效。
参考文献
[关键词]工程地质 地质勘察 水文地质
[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-10-100-2
1水文地质的工程地质勘察分类
1.1综合状况水文地质勘察
为了能够促进经济与社会的发展进程,水文地质勘察属于一项基本形式的水文地质性质调研工作,提交相应的地区水文地质调研报告与综合情况水文地质图。其相应的具体任务为有效确认地区地下水的实际类型、分布状况、埋藏情况、地下水相应的化学成分、动态性质与地下水资源等各个方面[1]。
1.2供水状况水文地质勘察
供水状况水文地质勘察作为一种进行勘察地下区域水源的勘察性质工作,其具体包含了城市供水勘察、矿山、港湾、机场、站点、村落与市镇等各个方面[]。特殊形式的水文地质工作环节中,通过测绘、物探、钻探、测试与监测等各种具体方法确定相应的含水层分布状况,埋藏条件、地下水相应的构成条件、水质状况与动态变化状况等方面。
1.3工程状况水文地质勘察
为了能够避免地下水对于工程项目建设的实际性危害与水文地质相应的具体勘察工作。比如进行地下水的引流状况调查,可以避免进行地下水相应的渗漏勘察,从而可以有效降低地下水相应的水位探测,在实际操作处理过程中通常是包含了具体的岩土工程勘察类。
1.4特殊项目水文地质调查
为了能够有效预防与治疗流行性疾病等进行相应的具体水文地质调查,使用地下水相应成分与各种元素进行水文地质勘察,为了能够实现含水层储的合理使用,使用冷库对于地下水污染状况进行控制的水文地质调查。
2水文地质的工程地质勘察问题
2.1地下水类型
依据特殊性质,地下水相应的赋存介质分为松散形式岩类状孔隙水、碎屑岩形式裂隙相应的孔隙水、碳酸盐形式岩裂相应的隙喀斯特水、火山岩形式相应的裂隙孔隙水与基岩形式相应的裂隙水等各种类型[2]。
2.2静水位与变化程度
天然形式的地基承载力相应的设计值可以计算出砂土的地震液化程度,进行膨胀土相应的胀缩深度、基础深度与边坡稳定程度的确定性评价。基坑位置相应的侧土压力主要用于计算基坑相应的降水量与地下工程规模,涌水量计算,计算相应的深基坑,地下室底板相应的抗浮计算,判断岩石渗透变形等方面的一系列具体问题,应当需要静水位相应的地下水资料。
地下水位相应的地形、气象、水文与人等各方面的因素与变化,集中收集地区相应的水文地质数据,数据相应的邻近区域或者经过长期观察与调查,查明分析地下水相应的水位变化特征。通常情况下随着季节改变而改变,随着潮汐海岸的作用,河流与湖泊岸边洪水的直接影响,人工排水区与抽水等有关影响。
2.3地下水相应的径流、补给、排泄
依据地形、气象、水文、地质结构、含水层分布情况等各种因素,研究并分析地下水相应的流动与动态特性。地下分布的相应水流量,依据水位线图的有关因素进行确定。
2.4建筑材料腐蚀评价
需要为腐蚀性评价实现分析,应当对饮用水进行适宜性的评价分析。评价腐蚀相应的二级或者三环境评价,依据地层相应的渗透性评价,弱透水层定义为以粉砂与粘土,强透水层定义沙质土壤。
2.5测定水文地质参数
依据实际的工程要求,经过抽水试验、渗透试验、注水试验与水压试验等形式测定地下水相应的流速,测定并进行长期观测从而分析渗透系数、影响半径、导水系数、水供应、释水因子、吸收率、地下水实际流速流量与孔隙水压力等各方面实际参数。
对于一般形式的工程实际测量过程当中,通常只需要做到简单形式的抽水实验,应当提供相应的渗透系数。关键性的重要项目应当需要实行两次以上相应的降水抽水实验,至少应当需要有一个观察孔的具体安排,最大程度的下降方法相对应工程设计应当需要达到降水设计相应的降深的一半程度[3]。
3水文地质的工程地质勘察工作建议
3.1地下水水质污染状况调查
对于我国目前阶段的水质出现严重污染的实际状况,所以应当发展的全面充分调查地下水的水质情况,当作一项主要工程来把控执行。在具体的工作部署上为大流域或者经济发展相应的重点地区、城市群地区与农牧业重点开发地区不断发展。建议这项具体工作实行进地下水和环境地质实际调查项目环节中单独分离出来,成为一个单独形式的具体项目。
3.2建设区域性国家级示范基地
第一个实行联合构建生态系统实现综合评价相应地下水资源的实际目的,在若干年后以评估潜在形式的地下水资源作为关键点,能够符合国家的战略转移发展目标,进行能源基地的大力建设。
3.3提升地下水均衡实验基地建设水平
需要强化水文地质标准参数,为各个不同区域相应的地下水科学实验基地,发展与地下水有关的具体科学实验项目。西北区域除了需要测试地下水相应的蒸发蒸腾相关性研究,应当充分结合各种不同的实际地貌类型,研究各种不同介质水和相应的入渗机理,东部区域应当依据各种不同区域,研究相应的包气带水分运移土壤水分与盐分的水,充分合理地运用内容的变革化研究。
3.4充分实行地下水监测具体性项目规划
全面实行地下水相应的监测网络建设,引入数据采集系统与自动传输系统,同时提升一部分具有代表性意义的实际监测点。由我国开始实行实际监测措施以来,不可以直接反映出真实状况的数据,应当需要一部分新型的监测孔,这作为实行国土资源部对于地下水监测,为了能够防止地下水出现过度开采污染的现象[4]。
3.5积极落实新兴理论、新型技术与新颖方法的研究与应用
遥感技术、同位素技术、数值模拟技术与信息技术等各种实用技术是提升水文地质特征的主要技术方法。目前阶段所研究的相应服务不断得到扩大,有利于降低相应的实际工作量,为相应的决策与分析提供一定程度的技术支持和管理。地下水相应的系统理论在水文地质中的实际应用,地下水运动与分析相应的水资源评价具有相应的基本理论,需要充分结合中国的实际情况,实现进一步完善与提高的目的。
3.6强化区域性综合研究与专题研究
我国相应地域广阔,相应的自然地理与地质条件显得十分复杂,地质条件相对比较复杂,我国地下水相应的分布与演化存在着重要影响作用。中国相应的地质调查局已经确定地区性研究院,是一家具体性质的转型研究机构,也作为区域性管理中心,培训相互的水文地质专家的相应理论与结合实际应用的实际专家,不断大力提升我国的水文地质研究进程。
文献标识码: A
1水文地质工作中的勘察类型
1.1综合水文地质勘察
在水文地质勘察中一般使用1:50000~1:200000中小规模,主要以测绘,提交区域水文地质调查报告和综合水文地质图,其任务是确定区域地下水的类型,分布和埋藏条件,含水层,地下水的化学成分,径流,动态特性和地下水资源;为经济和社会发展规划,进一步的水文地质工作提供基本的水文地质信息。
1.2供水水文地质勘察
供水水文地质勘察是一项勘察地下水源的勘察工作。包括城市供水勘察,矿山,港口,机场,车站,村庄和城镇等。特殊的水文地质工作中,一般采用1:5000~1:50000的规模,测绘,物探,钻探,测试,监测等手段确定含水层分布,埋藏条件和地下水的形成条件,水质,动态变化,补充。为可收回金额和集水面积和开采过程中,地下水保护措旋,提供基础,地下水的开采。调查的过程中可设置钻井称为“探采结合”;在水文地质条件很简单,也可以打水井获得必要的信息,称为“组合采矿和勘探”。 1.3工程的水文地质勘察
为防止地下水对工程建设的危害和水文地质勘察工作。如引流地下水调查,防止地下水渗漏勘察,降低地下水水位探测,实际操作中往往是包括在岩土工程勘察与管理类。
2水文地质工作中勘察的基本手段和方法2.1 水文地质测绘水文地质测绘是水文地质勘察工作的基础与先行工作,是认识和掌握区域地质构造、地貌、 水文地质条件的重要调查研究方法。水文地质测绘的目的在于通过对地质、地貌、第四纪地质、新构造运动,地下水点的调查和填绘水文地质图等,查明勘察区内地下水形成与分布的基本规律,在此基础上作出初步的开发利用远景评价,并对区内存的环境水文、地质问题等提出防治措施进行论证。2.2物探工作
岩层有不同的物理性质,如导电性、弹性、磁性、放射性和密度等。利用专门仪器测定岩层物理参数,通过分析地球物理场的异常特征,再结合地质资料,便可了解地下深处地质体的情况。工程地质勘察中常用的是电法勘探和弹性波勘探。电法勘探是利用仪器测定人工或天然电场中岩土导电性的差异来识别地下地质情况的一组物探方法。电法勘探以岩石的电学性质为基础,不同岩石电性差异的大小、相同岩石的孔隙大小以及富水程度的强弱等,对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合一定数量的试坑或钻孔进行校验,才能较准确地判别资料的可靠性。电法勘探受地形条件限制较大,要求工作范围内地形起伏差小,所以在平原和河谷区使用较普遍。 2.3钻探工作
钻探是利用一定的设备和工具,在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石,形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直观地确定地层岩性、地质构造、岩体风华特征等。从钻孔中取出岩样、水样可进行室内试验,利用钻孔可进行工程地质、水文地质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。与物探相比,钻探的优点是可以在各种环境下进行,能直接观察岩芯和取样,勘探精度高。 2.4野外试验 野外试验在水文地质工程中是一项经常进行的重要勘察方法,是获得工程地质水文地质问题定量评价、工程设计、施工和认识区域水文地质条件评价地下水资源所需参数的主要手段。根据工程要求,通过抽水试验,渗透试验,注水试验,水压试验测定地下水流速,孔隙水压力,测定长期观测和室内试验,渗透系数,影响半径,提供导水系数,水供应,释水因子,吸收率,地下水实际流速流量,孔隙水压力等参数。一般工程测量中,经常只做简单的抽水试验,提供粗略的渗透系数。重要的项目要做2次以上的降水抽水试验,至少要有1个观察孔的安排,最大下降方法的工程设计需要缩编水平或达到降水设计降深的一半。2.5 长期观测长期观测工作在工程地质水文地质勘察中是一项很重要的工作。有些动力地质现象及地质营力随时间推移将不断地发生变化,尤其在工程活动影响下的某些因素和现象将发生显著变化,影响工程的安全、稳定和正常运用。这时就需要进行长期观测工作。长期观测的主要任务是检验测绘、勘探对工程地质和水文地质条件评价的正确性,查明动力地质作用及其影响因素随时间的变化规律,准确预测工程地质问题,为防止不良地质作用所采取的措施提供可靠的工程地质依据,检查为防治不良地质作用而采取的处理措施的效果。3水文地质勘察工作中应注意的问题水文地质勘察要应密切结合建筑物地基基础类型,查明与该地基基础类型有关的水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。不仅要查明地下水的天然赋存状态和天然条件下的变化规律,更重要的是分析和预测今后在人为工程活动影响下地下水的变化情况,及其对岩土体和建筑物的不良作用。此外,地下水位的高低对各种建筑物都很重要,在分析工程地质问题时,地下水位以上和以下要分别对待。4对水文地质勘察工作的建议
4.1加强地下水均衡试验基地建设
论加强水文地质参数,为不同地区(代表不同的水文地质类型)地下水科学实验基地,发展和地下水科学实验。除了测试地下水蒸发蒸腾的研究,还应结合不同的地貌类型。
4.2全面实施地下水监测项目规划
根据示范多个地区,全面建设地下水监测网络,数据采集系统和自动传输系统,一批有代表性的监测点。自从我国开始实施监测以来,不能反映真实的数据,急需一批新的监测孔,这是实施国土资源部对地下水监测,防止地下水的过度开采污染和重大举措。
4.3积极实施新理论、新技术和新方法的研究和推广
应用遥感技术,同位素技术,数值模拟技术,信息技术是提高水文地质特征和机制的重要技术方法。目前研究的服务继续扩大,以准确的水文地质参数,降低身体的工作量,为决策分析提供技术支持与管理。地下水系统理论,系统理论在水文地质中的应用,地下水运动和分析的水资源评价的基本理论,要结合中国的实践,进一步完善和提高。
4.4加强区域综合研究和专题研究
我国地域辽阔,自然地理和地质条件复杂,地质条件极其复杂,我国地下水的分布和演化具有深刻影响。地下水的形成理论,平均价值的地下水运动,水文学与地球化学作用,人为干扰的影响下条件的变化,需要进行深入的研究。中国地质调查局已明确区域研究院,是一家专业研究机构,也是区域管理中心,中国地质环境监测研究所与各大专院校,更应成为跨学科研究中心,培训水文地质专家的理论和实际应用的专家,并不断的提高我们的水文地质研究。
5 结束语
随着社会的发展,水文地质勘查技术可以查明工程场地的水文地质情况,防范水文地质问题对工程的危害。水文地质勘查技术对工程建设的意义非常重大,在一些水文地质条件较复杂的地区,由于对场地水文地质问题不重视,从而导致建设工程在施工过程因地下水引发的各种岩土工程危害问题。在施工前进行水文地质勘查,得出地下水的流向与地势分布情况,并根据勘查得出的情况进行建设施工设计,从而在施工前就把水文地质问题进行有效的防治。
参考文献:
[1]吴波.工程地质勘察中水文地质测试与研究[J].中国新技术新产品,2009第2l期.
关键词:地下水动力学 数值模拟 教学研究
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)07(a)-0071-03
“地下水动力学”是水文与水资源工程、地下水科学与工程、地质工程、水文地质工程等专业的一门重要的专业基础课。学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论,能初步运用这些基本理论分析地下水运动问题,进而解决实际的水文地质问题,并能建立相应的数值模型和提出适当的计算方法或模拟方法,对地下水进行定量评价[1~2]。本课程内容当中,利用地下水运动基本方程式(二维或三维)的求解问题是一个重点和难点问题,由于有关内容的抽象性和复杂性,加之计算量较大且求解相对苦难,课堂教学难于获得较好的效果。高等学校实施以创新精神和实践能力为重点的素质教育,其关键是要求改变教师的教学方式和学生的学习方式。创造性教学目标的实现离不开创新性学习方法的正确运用[3]。地下水动力学课程要求学生具备一定的构建数值模型以及求解问题的能力。在以往的教学研究中,已不断尝试将数值模拟(计算)引入到水文专业有关课程的教学[4~5],探索创新性教学方法。本文基于以往将数值模拟引入到水文专业课程的教学研究结果,将数值计算方法应用于地下水动力学课程中的利用高阶微分方程求解的教学实践,以对区域性地下水实际问题的求解过程为例,在教学时将地下水动力学的基本概念、基础公式、数值模拟、以及实际问题求解的整体过程进行系统地讲授,使知识结构的讲解与学生接受知识的逻辑思维更容易统一。以数值模拟为手段对抽象的地下水流况及水位进行数字化图示,提升课堂表现力,增强教学效果,探索数值模拟与教学实践更好结合的新方法,以期为水文水资源专业相关课程教学改革的深入进行提供参考和借鉴。
1 教学流程
数值模拟是以计算机为手段,通过计算和图像显示的方法,达到对工程问题、物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。在科学技术和社会生活的各个领域中抽象出来的许多数学问题可以应用计算机计算求解,注重算法思想及与工程实际相结合[6]。数值模拟来源于对实际问题计算的需要,在建立算法和求解过程中发展、并面向实践,与计算机的使用密切结合[7~8]。数值模拟被广泛地应用于水科学与工程科学研究领域。本文针对地下水动力学课程中利用高解微分方程式的求解问题,将科研活动中区域性地下水数值模拟的实例引入到教学当中,其教学流程如图1所示。
2 数值模拟方法引入
2.1 地下水运动的基本微分方程
用于数值模拟的基础方程式为二维(准三维)地下水运动的基本微分方程,准三维系指在考虑地下水平面二维运动的基础上(沿x、y方向),同时,考虑垂向的水收支成分和过程,但数值计算时,只对x、y方向对水文要素进行差分,在垂向(z向)不进行差分。潜水(非承压水)和承压水运动的基本微分方程式如式(1)及式(2)。
潜水运动基本微分方程式:
(1)
承压水运动基本微分方程式:
(2)
式中,t为时间因子,其单位步长为0.01 h;x为空间尺度因子,其水流方向上的步长为Δx=Δy=50 m;h为对应于不同含水层的水深,(m);H为水位,(m);kx、ky为x、y方向的渗透系数,(m・s-1);λ为有效孔隙率;r为雨水渗透速度,(m・s-1);q为潜水的向下入渗速度,(m・s-1);S为贮水系数;Tx、Ty分别为x、y方向的导水系数,Tx=kx・B、Ty=ky・B(其中B为层厚,m),(m2・s-1);R越流因子,(m・s-1);Q取水因子,(m・s-1)。
2.2 数值模型构建
2.2.1 有限差分
(3)
(4)
式中,n为计算时间的次序编号;i,j为栅格编号。
2.2.2 计算条件
(1)工程实例。选取某流域下游入海口前的冲积平原为区域性地下水计算对象,该区域东西长10 km、南北12 km(图2)。据对该区地理条件的调查结果,在土壤纵剖面上存在3个含水层分别为潜水层、第1承压含水层、第2承压含水层。对第2承压含水层的地下水的观测进行了观测,观测点有8个(图2中标号①~⑧)。
(2)边界条件。计算区域内的主要水体主要有3条河,下游有一个小型湖泊和海岸,3条河流分别标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(图2椭圆形括弧内),湖泊和海标记为Ⅳ。据对该区水文地质条件的实际调查,计算采用第一类边界条件,即给定边界的初始水头(水位)。
(3)参数率定及编程。计算需用到各不透水层的水力学参数以及含水层的初始水位等参数,各含水层计算初始状态如图3所示,需要用计算机语言进行编程,开发用于计算的程序,相应内容较为复杂,在此略去。
由于岩土工程的特殊性,需要做好工程计算。只有充分掌握工程的地质条件,才能尽可能还原实测的结果,为工程的顺利进行,打下一个良好的基础。地下水是岩土体中的重要组成部分,属于基础的建筑环境,直接关系着建筑本身的稳定性、安全性和耐久性。但在实际的工程建设中,地下水的因素往往被忽略,主要是由于工程前期的水文地质调查没有充分做到位,水文地质资料太过简单,准确率也较低,很多都是定性的分析,没有发挥出应有的作用。
二、水文地质勘察评价的主要内容
对各种岩土工程进行准确的危害预测,对可能出现的水文地质问题进行预测,这需要我们做好对建筑地基实际类型的勘察工作,了解地基的水文地质状况。对于一些处于水环境的建筑体,其稳固性受到软质岩石、残积土、风化岩的影响,对地下水可能会对建筑产生的影响进行客观的评价。
对岩土水理性质进行测试和研究。岩土在地下很容易受到地下水的影响,对岩土的特性产生较大的影响,其成为岩土的水理性质。该性质主要包括透水性、给水性、溶水性等,它们对岩石结构的影响往往较大。岩石在水中存在的形式往往较多,比较典型的有承压水、上层滞水、岩溶水和孔隙水。不仅岩土的水理性质会受到地下水存在形式的影响,岩土本身的特性也有很大的影响。为了做好建筑工程地下水位的观测,需要对岩土的水理性质进行准确的测试。建筑地基的稳固性会受到水理性质的影响,岩土本身的一些性质也会对建筑地基的特性造成很大的影响。【2】
三、地下水文对岩土工程产生的影响
在岩土工程的实际施工过程中,需要我们有效掌握地下水文的情况,如果有地下水的存在,则建筑基础的深度一定要超过地下水位线,还要根据地下水位的实际情况,采取一定的降水措施。在施工的过程中,还应该考虑到水压的影响,防止基坑防护壁被水冲破的情况。如果地基状况不好,就需要对地基进行进一步的处理,防止发生地基沉降的现象,提高工程的施工质量。此外,地下水还会对土体的挖掘产生较大的影响。
一个高质量的建筑工程往往对地基的要求较高,如果地基受到了地下水的影响,就会对建筑安全产生很大的影响,产生地下室潮湿、建筑盐碱腐蚀等情况。因此,在实际的施工前,需要对地下水文可能对建筑施工造成的影响开展科学的评价。
随着城市化的不断发展,城市建筑的高度越来越高,受到施工场地的影响,需要采取垂直施工的方法。在基坑开挖的过程中,需要对地下水进行抽取,这会对土体的侧向压力产生影响,很容易导致土体的变形情况,需要做好地层水文的勘察工作,分析抽水对土体产生的影响,对施工工艺进行优化,降低由于地下水位降低可能会产生的影响。
虽然在通常的情况下,地下水环境动压力受施工的影响较小,但如果没有对施工方法进行合理的选择,就有可能对自然环境造成破坏,对地下水的动压力平衡造成影响,严重时会造成管涌情况的发生,造成施工事故的发生。
四、岩土工程勘察中水文地质调查的应用
在岩土工程施工的过程中,影响其施工安全和稳定性的水文地质因素主要有地下水文的类型、地下水位、地下水位的变动幅度等,为了保证施工的质量,将水文地质条件对施工的影响降低到合理的范围,需要我们在岩土勘察工作中加入水文地质调查工作。
自然地理条件的勘查。岩土勘查工作主要是为了岩土工程的顺利进行,提供各种岩土数据,展开必要的水文地质调查,可以进一步保障施工的安全性和提升工程的施工质量。水文地质调查的技术内容往往较多,一般都要包括自然地理条件的勘察,自然地理的勘察主要包括的内容有地下水文特征、地形地貌。水文地质特征主要是指工程建筑区域的气候、湿度、热量等,而地貌特征主要指的是施工区域的水系、平原的特征,需要我们对地形的实际开阔程度和地貌的侵蚀状况进行调查。
地质条件的勘察。在各种岩土工程中,施工会受到地质条件的影响,如果没有根据施工条件,采取对应的施工方法,就难以把握施工质量,影响建筑地基的稳定性,需要做好对地质条件的勘察工作。在岩土工程水文地质调查的主要作用,是对工程建筑所在区域的地质构造特征、基底构造、地层岩性、构造运动进行勘测,为制定规范、合理的施工计划,打下一个良好的基础。
在岩土工程的施工过程中,地下水位会对地基施工和建筑物的安全性带来较大的影响,严重时会带来建筑物和地基的沉降,在施工前,需要我们及时了解地下水位的情况,这对后期的施工具有很强的指导意义。在对地下水位的勘测过程中,应该及时收集当地最近5年的地下水位状况。还要对掌握地下水的实际排泄条件、地表水和地下水的补水关系等,对地下水位对实际施工产生的影响进行有效的评估。地下水位不仅影响到工程的施工还会影响到工程的质量,因此在岩土工程得到勘察中,对地下水位的勘察是重点中的重点。
隔水层和含水层的勘察。在岩土工程勘测过程中,往往水文地质调查的内容较多,除了我们已经介绍到的内容外,还需要对隔水层、含水层的情?r进行勘察。隔水层和含水层的地下水类型、地下水流向、水位和变化幅度等,都需要进行勘察,重点进行水层厚度、深度、分布的勘察。为了制定更加合理的施工方案,需要进一步掌握施工地层的渗透系数。此外,通过对地下隔水层、含水层进行勘察,对未来地下水对建筑可能产生的腐蚀问题进行科学的预测。
五、岩土工程勘察中的各种基础地质技术
(一)钻探技术。该技术是岩土工程勘察中经常采用的技术,通过对使用地点岩土的钻探,来了解地下的情况。我们应该根据勘察需求和具体的地质情况,来对钻探技术进行选择,如振动钻探、回旋钻探、冲洗钻探等技术。在技术的应用过程中,应该做好钻头和钻探工艺的选择。通过钻探技术的应用,不仅可以了解地质的实际情况,还可以对地下水位的情况进行了解。
(二)槽探技术。由于施工地点的地质条件往往比较复杂,很多地区都无法使用钻探技术进行勘测,这就需要我们使用槽探技术,在险道众多、陡坡、卡斯特地貌地区,探槽技术的应用就十分有效,勘察人员可以对工程内部,对施工区域的勘测对象进行直接的观测和取样,能够更加可靠了解当地的地质资料和勘测结果,为施工的进一步进行,打下一个良好的基础。
关键词:地下水 环境影响 评价 污染
随着人类开发建设项目规模的迅速发展,开发建设活动对周围环境的影响也越来越大,除了直接对地表各种环境的影响外,对地下水水环境影响也越来越大。为了防止地下水的恶化,就必须开展地下水环境影响评价工作,合理开采地下水,改善地下水环境,这对促进国民经济持续、稳定、繁荣的发展具有重要意义。
1 地下水环境影响评价准备工作
1.1 收集项目所在地水文地质资料
收集项目所在地水文地质资料的目的就是利用水文地质资料,从水文地质条件方面必须阐述明确下列问题,以使参阅者能建立起工程建设地区的水文地质概念模型及对地下水应用功能重要性的认识。
(1)地表岩性情况;
(2)地下水类型;
(3)含水层的基本情况;
(4)地下水的补给、迳流、排泄条件;
(5)水质概况;
(6)地下水的开发利用。
1.2 调查地下水环境敏感目标
敏感目标如集中式供水水源抽水井、温泉旅游区等,管理部门都有相关水质监测、水量统计、水井或泉的基本情况等资料。若涉及大规模的地下水取用工程,开发单位还应具有专门性的水文地质勘查报告。此类报告应包括水位调查、水文地质勘察、非饱和带渗水试验、含水率和水份特征曲线测定等工作,对区域岩性特征、含水层分布情况和地下水动态等均有较为详实的分析,基本揭示了评价区水文地质条件,为不同情景下的地下水动态评价和预测提供了数据资料和水文地质参数条件,基本可满足一级或二级地下水环境影响评价模型建模与识别的要求。
1.3 了解调查项目所在区域存在的地下水污染源
地下水污染源主要包括工业污染源、生活污染源、农业污染源。调点主要包括废水排放口、渗坑、渗井、污水池、排污渠、污灌区、已被污染的河流、湖泊、水库和固体废物堆放(填埋)场等。
2 污染源分析
对于建设项目而言,可能存在的地下水污染源包括储存装置和运输管道的渗漏、固体废物堆放(填埋)场渗滤液下渗等。
对储存装置和运输管道应调查其结构和功能,测定其蓄水面积与容积,了解其储存物质的组成和地层岩性以及与地下水的补排关系,进水来源、出水去向和用途、进出水量和水质及其动态变化情况,池(库)内水位标高与其周围地下水的水位差,池(库)底的防渗设施和渗漏情况,以及渗漏水对周边地下水质的污染影响。
对工业固体废物堆放(填埋)场,应测定其位置、堆积面积、堆积高度、堆积量等,并了解其底部、侧部渗透性能及防渗情况,同时采取有代表性的样品进行浸溶试验、土柱淋滤试验,了解废物的有害成份、可浸出量、雨后淋滤水中污染物种类、浓度和入渗情况
3 地下水环境影响分析或预测评价
此项工作应首先分析建设工程所在地段是否处于敏感地区和地下水环境条件的敏感地段,分析地下水的环境质量和用途,宏观确定建设项目选址的可行性。
然后分析建设工程所在地的包气带类型、岩性结构、渗透性能等,分析污染物可能的污染途径及形成污染的难易程度。在根据建设工程所在区域的地形地貌、地质构造、水文地质单元,建立区域地下水补、迳、排概念,借此预测地下水可能的污染方式、途径、影响范围和污染发展方向。建设项目地下水环境影响预测应遵循导则中确定的原则进行。最后综合分析工程所在地的环境水文地质条件,地下水的环境功能,就其敏感性、重要性做出结论。
4 提出污染防治措施
(1)源头控制措施
主要包括提出实施清洁生产及各类废物循环利用的具体方案,减少污染物的排放量;提出工艺、管道、设备、污水储存及处理构筑物应采取的控制措施,防止污染物的跑、冒、滴、漏,将污染物泄漏的环境风险事故降到最低限度。
(2)分区防治措施
结合建设项目各生产设备、管廊或管线、贮存与运输装置、污染物贮存与处理装置、事故应急装置等的布局,根据可能进入地下水环境的各种有毒有害原辅材料、中间物料和产品的泄漏量及其他各类污染物的性质、产生量和排放量,划分污染防治区,提出不同区域的地面防渗方案,给出具体的防渗材料及防渗标准要求,建立防渗设施的检漏系统。
(3)地下水污染监控
建立场地区地下水环境监控体系,包括建立地下水污染监控制度和环境管理体系、制定监测计划、配备先进的检测仪器和设备,以便及时发现问题,及时采取措施。地下水监测计划应包括监测孔位置、孔深、监测井结构、监测层位、监测项目、监测频率等。
(4)风险事故应急响应
制定地下水风险事故应急响应预案,明确风险事故状态下应采取的封闭、截流等措施,提出防止受污染的地下水扩散和对受污染的地下水进行治理的具体方案。
5 结语
地下水环境影响评价是具体拟建的工程项目或活动可能对地下水造成的影响做出评价,并提出具体地下水污染防治措施和建议,但由于地下水系统的复杂性、非线性、多尺度性、突变性和随机性等本质属性的存在,使得对地下水环境影响评价预测变得复杂。
在我国,地下水资源分布不均匀且地下水水质又不断恶化,导致地下水资源短缺问题日益严重,加剧了人口、资源和环境之间的紧张关系,以致于危害到社会经济的安全。所以加强对地下水环境的研究与评价,是必要的、迫切的。
参考文献
[1]环境保护部.环境影响评价技术导则地下水环境(HJ610-2011)[S].北京:中国环境科学出版社,2011.