導(dǎo)語：如何才能寫好一篇地下水應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】地質(zhì)雷達；探測技術(shù)；管道異常

0.引言

地質(zhì)雷達作為一種集合了目前較高科技的檢測設(shè)備，可以實現(xiàn)對待探測物體的定位以及相關(guān)信息的搜集，最重要的是還可以在探測的同時實現(xiàn)對目標物的位置和形態(tài)的圖像生成，這是目前其他的探測設(shè)備所不具備的。由于其在應(yīng)用中有著諸多的使用優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于礦產(chǎn)、水利、電力以及鐵路工程的相關(guān)研究和探測活動中。尤其是隨著我國城市化進程的進一步加快，我國的各種市政工程建設(shè)也突飛猛進，這種情況下要想實現(xiàn)對公路橋梁以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施工程的優(yōu)質(zhì)建設(shè)，就必須要對現(xiàn)有的地質(zhì)情況進行準確的分析和定位，尤其是潛藏于地下的地下水資源的流向和流量問題，如果處理不當不僅會影響施工的進度，還會影響工程的施工質(zhì)量以及后續(xù)使用過程中的排水問題。地質(zhì)雷達作為一種新型的地質(zhì)情況的探測設(shè)備，在對水文情況的檢測過程中，會通過電磁波的傳輸和反射情況來識別地下水的分布情況，并且可以根據(jù)信號的不同波長和強度，來推測地下水的位置和流量。

地質(zhì)雷達歸根結(jié)底是一種地球物理方法，具有地球物理方法的共同特征，但是在實際的操作過程中，又同其他的地球物理方法有所區(qū)別，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：①地質(zhì)雷達具有較其他探測設(shè)備更高的分辨率和識別率，可以更加準確的定位和繪制待測物體。②地質(zhì)雷達具有較強的無損性特點，也就是說在使用和探測的過程中可以不對待測物體和周圍的地質(zhì)環(huán)境造成損害。③地質(zhì)雷達的探測效率高，也就是說這種方式同以往的探測方式相比，可以實現(xiàn)更加簡便的操作，一點程度上提高了工作效率。④ 地質(zhì)雷達可以再探測后形成直觀的探測結(jié)果，也就是說它說獨具的圖像顯示功能，可以更加直觀的反應(yīng)待測物體。⑤技術(shù)難度大。也就是說由于地質(zhì)雷達的作用原理是通過電磁波的傳輸來實現(xiàn)的，所以在實際的操作過程中需要較為嚴格的實施環(huán)境，因而也就一定程度上加大了施工難度。

1.國內(nèi)外地質(zhì)雷達的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

國際上對于地質(zhì)雷達這種新技術(shù)的研究和實驗一直都在進行，并且經(jīng)歷了近 “聯(lián)合”、“移植”和“借鑒”等幾個階段，雖然經(jīng)過長期的研究得到了一定的發(fā)展成果，但是還存在一些未解決的技術(shù)問題。

地質(zhì)雷達工作原理與特點：

地質(zhì)雷達的主要工作原理是通過對電磁波的傳輸和信號反饋來實現(xiàn)對周圍地質(zhì)情況的分析的一種探測技術(shù)，其應(yīng)用的主要原理是傳播介質(zhì)的不同導(dǎo)致的電磁波信號的差異規(guī)律，操作過程中使用的是高頻電磁波，在信號接收的過程中使用的是R天線。

地質(zhì)雷達相較于傳統(tǒng)的地質(zhì)探測技術(shù)具有這樣幾個方面的應(yīng)用優(yōu)勢：①地質(zhì)雷達可以實現(xiàn)更加安全和高效的施工，減少了施工探測過程中的繁瑣勞動，節(jié)約了人力。②地質(zhì)雷達技術(shù)可以實現(xiàn)更強的抗干擾能力，也就是說操作過程中只受到電磁波傳輸信號的好壞影響，而不會受到天氣以及環(huán)境的限制。③地質(zhì)雷達技術(shù)可以實現(xiàn)直觀的成像，并且可以提供較高分辨率的圖像供探測結(jié)果分析。④地質(zhì)雷達探測技術(shù)可以實現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)采集，簡便易行。

2.工程案例

某居民住宅區(qū)內(nèi)的一個地下排水管被施工過程中的樁基擊穿，這種情況下不僅導(dǎo)致了污水的大量外泄，還形成了地表的下陷，為了更好的進行維修和施工，必須要對管道的排水管的漏水情況進行探測，下面就采用地質(zhì)雷達方式進行施工探測。

2.1探測技術(shù)

由于地下存在水喝巖石，砂石等幾種物質(zhì)，要想較快的區(qū)分出水的位置和流量，就必須要從水的特殊屬性入手，因為水的導(dǎo)電率明顯的高于其他兩種物質(zhì)，所以在探測過程中，可以采用電流探測的方式。①可以根據(jù)地質(zhì)雷達的電磁波的反射情況，確定出電流較大位置為水。②根據(jù)電磁波的變化情況，確定水的流向問題。

在對本次地質(zhì)情況進行探測的過程中，施工人員通過對塌陷位置的布設(shè)剖面來實現(xiàn)，總共的布設(shè)長度為十二米，其中打點的間隔為一米，總共布設(shè)的測量點為七十個。

2.2探測資料解釋與分析

在本次探測中，混凝土管道的周邊情況為探測的重點環(huán)節(jié)，所以為了確定混凝土管道周圍是否存在異常的水流破壞情況，必須要采用多種方式對其進行定位和繪制圖像以及頻譜分析。

2.2.1富含水異常

在發(fā)射電磁波的過程中發(fā)現(xiàn)，電磁波進入傳播介質(zhì)的速度較快，而反射回來的速度較慢，這種情況顯示管道內(nèi)存有較多的地下水。又因為在管道中產(chǎn)生了連續(xù)負波，所以表面該區(qū)域的能量較弱，水含量較高。

2.2.2管道異常

在測量活動開展前，一定要對周圍的環(huán)境進行處理，要保證測量場地的平整，避免由于地形和地勢影響測量的結(jié)果。

通過對該區(qū)域的探測和圖譜的繪制可以發(fā)現(xiàn)，管道周圍的區(qū)域為低能量區(qū)，而右側(cè)不遠位置有一個較為明顯的高能量區(qū)，并且呈現(xiàn)出圓弧形。這也就表示圓形的封閉區(qū)內(nèi)存在著水流的異常。進一步通過對高頻波的發(fā)射和回收我們可以發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)存有大量的污水，所以導(dǎo)致了其呈現(xiàn)出一個特定形狀的波頻。

2.2.3其他各典型測線的解釋

測線6與1附近管道異常特征存在明顯差別，差別在于圓形異常區(qū)內(nèi)高能量高頻率的信號基本不存在，推斷管內(nèi)的污水排出較多；7線管道異常特征極不明顯，其他測線上的圓形異常區(qū)在該測線上基本不存在，推斷該區(qū)域的排污管被管樁打碎，推斷管內(nèi)的污水排出多、且有較多泥沙流入，因為泥沙的成分和含量決定了具有較低的導(dǎo)電率，所以如果波頻的變化不明顯，就應(yīng)該判斷為此處的地下水已經(jīng)排出；8 線管道異常顯示為“云狀”，也就是說還存在較大面積的污水和泥沙的混合區(qū)域，所以可以推斷該處排污管雖然未被管樁擊穿、但已經(jīng)嚴重變形，泥沙流入相對較少、管內(nèi)的污水排出慢。所以要求工程施工人員在制定施工方案時要充分的考慮這些因素，避免造成二次傷害。

2.3探測結(jié)果

通過對探測結(jié)果的分析可以得出本次地質(zhì)雷達探測大深度管道有效，采用頻譜分析技術(shù)效果好。 根據(jù)地質(zhì)雷達資料分析，排污管被擊穿的位置處在地面可見塌坑一側(cè)。在排污管被擊穿一側(cè)的地質(zhì)雷達成果資料普遍存在低頻低能量區(qū)域。雖無明顯的空洞異常特征，但可以推斷該區(qū)域的土體嚴重松散且含水量較大。

3.結(jié)束語

綜上所述，地質(zhì)雷達探測技術(shù)是一種新型的地質(zhì)探測方式，由于地質(zhì)雷達檢測技術(shù)（GPR）應(yīng)用范圍廣、穿透深度大、非接觸連續(xù)測量、快速簡便、結(jié)果直觀等優(yōu)點，其用于地下水探測以及地下環(huán)境監(jiān)測已成為水利和物探行業(yè)研究的熱點。由于地下水對于各種市政工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的施工都有著非常重要的影響，所以地下水的檢測和探測技術(shù)也就值得有關(guān)部門關(guān)注。這種情況下，如何更好的應(yīng)用地質(zhì)雷達技術(shù)實現(xiàn)準確的地下水的探測，更好的為我國的工程施工服務(wù)，就成為了有關(guān)工程技術(shù)部門要面對和解決的又一難題。 [科]

【參考文獻】

[1]胡少偉，陸俊，牛志國.高速地質(zhì)雷達在引水隧洞混凝土襯砌質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J].水利水運工程學(xué)報，2010（2）：1-6.

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[關(guān)鍵詞]水城盆地 地下水監(jiān)測 巖溶塌陷

[中圖分類號]F407.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-7-131-2

0前言

地下水動態(tài)監(jiān)測的主要目的是為了進一步查明和研究區(qū)域水文地質(zhì)條件，特別是地下水的補給、徑流、排泄條件，掌握地下水動態(tài)規(guī)律。但事實上地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的用途遠遠不止如此，許多研究者[1]認為氣候變化與人類活動對地下水水質(zhì)、水量的影響只有從監(jiān)測網(wǎng)所獲取的信息來進行評價；區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計主要是基于歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析擬合[2]。

水城盆地工業(yè)發(fā)達、用水量大，巖溶塌陷發(fā)育，且地下水監(jiān)測工作發(fā)展時間長，累積數(shù)據(jù)量大；本文是通過對水城盆地歷史地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分析，應(yīng)用于水城盆地巖溶塌陷的防治和水文地質(zhì)鉆孔定位，探討地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)新的應(yīng)用方向，具有較大的實際應(yīng)用價值。

1水城盆地概況

水城盆地位于貴州西部六盤水市，東西長22.5km，南北寬5.5--9km，總面積約208km2。研究區(qū)屬于亞熱帶高原型溫涼季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.3℃，多年平均降雨量為1231.1mm。盆地內(nèi)主要構(gòu)造有威水復(fù)背斜和法子沖渦輪構(gòu)造，主構(gòu)造線方向與盆地長軸方向一致，呈NW--SE帶狀展布。區(qū)內(nèi)主要含水巖組有石炭下統(tǒng)擺左組（C1b）、石炭下統(tǒng)上司組（C1s）。和石炭中統(tǒng)馬平組（C2m）、滑石板組（C2sh）；主要隔水巖組為二疊下統(tǒng)梁山組（P1l）、石炭下統(tǒng)舊司組（C1j）以及上覆的第四系粘土層。P1l、C1j和第四系粘土層分別為盆地的隔水邊界和隔水頂?shù)装?，使水城盆地成為一個完整的水文地質(zhì)單元。大氣降雨是盆地唯一的補給來源；盆地四周為峰叢地貌，巖溶發(fā)育，沒有地表水系，大氣降水全部人滲補給地下水，并在盆地邊緣出露成泉，發(fā)育成盆地唯一水系--響水河；因存在隔水邊界和隔水底板，盆地地表水、地下水均由盆地東部邊緣的缺口（金竹林出口）排泄，多年平均排泄量為8.6×107m3/a。

2水城盆地監(jiān)測現(xiàn)狀

貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站六盤水監(jiān)測站成立于1988年，成立以來長期承擔六盤水市水城盆地地下水環(huán)境監(jiān)測任務(wù)；水城盆地監(jiān)測控制面積為282.1KM2，監(jiān)測點總數(shù)為38個，其中國家級監(jiān)測點4個，省級監(jiān)測點34個；按監(jiān)測項目水位、水質(zhì)、水溫、水量監(jiān)測點數(shù)分別為22、38、30和28個。通過二十多年的監(jiān)測，六盤水監(jiān)測站獲取了大量水城盆地地下水動態(tài)變化及水質(zhì)變化數(shù)據(jù)，提交了多份地質(zhì)環(huán)境年度監(jiān)測報告，為六盤水市科學(xué)制定環(huán)境保護、地下水開采方案和城市建設(shè)規(guī)劃提供了技術(shù)支撐。

3水城盆地地下水水位年際變化

選取了以下三個具有代表意義的典型長觀點：六盤水鐘山區(qū)鳳凰辦事處馬鞍山長觀點、六盤水鐘山區(qū)下鐘山市供電局東長觀點及六盤水鐘山區(qū)頭塘長觀點，并篩選出監(jiān)測數(shù)據(jù)充足的年份進行對比分析。其中馬鞍山長觀點位于水城盆地工業(yè)集中區(qū)域，抽水量大、水位埋深值大；供電局東長觀點距馬鞍山長觀點不遠，但水位埋深僅5米左右，具有較強的對比意義；而頭塘長觀點已接近盆地邊緣，屬于地下水排泄區(qū)域，水位埋深小，變化幅度小。

三個典型長觀點的水位變化數(shù)據(jù)均具有類似規(guī)律（圖1）：（1）2001年4月水城盆地水位值均為監(jiān)測點建成以來最低值；（2）2008、2009年水城盆地各監(jiān)測點水位均為二十年最高值；（3）2009年上半年水城盆地水位基本與2008年同時期持平，但下半年水位值均低于2008年同期水位。

對比水城盆地歷年抽水量（1984年為2784.95×104m3/a；1991年為3409.28×104m3/a；1995年為3910.88×104m3/a；2000年為3980.23× 104m3/a[3]），發(fā)現(xiàn)2000年左右抽水量達到最大值，使得該年旱季水位為歷史最低點；而經(jīng)過六盤水市對地下水資源的管理保護，限制開發(fā)，現(xiàn)已經(jīng)取得顯著成效，各監(jiān)測點水位均不斷回升，2008年地下水水位已超過90年代初期地下水水位；再次因受到2009-2010年西南大旱影響，水城盆地降雨量驟減，使得水城盆地地下水水位從2009年8月開始水位值低于前年同期水平。

4水城盆地區(qū)域水位埋深變化

根據(jù)水城盆地地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)情況，選取了1992年、2001年及2009年數(shù)據(jù)所有水位監(jiān)測點數(shù)據(jù)，根據(jù)各監(jiān)測井井口標高換算成埋深數(shù)據(jù)，利用Mapgis軟件DTM分析功能成圖。具體方法如下：將監(jiān)測點展布到地形圖中，提取各監(jiān)測點不同年份的埋深數(shù)據(jù)，并結(jié)合區(qū)域水位地質(zhì)特征進行克里格插值，再進行離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理，最后將區(qū)域埋深劃分為小于5m、5-10m、10-20m、大于20m四個區(qū)間成圖（圖2）。

結(jié)果顯示，水城盆地大部分地區(qū)水文埋深都在5-10m之間，盆地邊緣水位埋深較淺，德塢、八家寨水位埋深大，為盆地主要降落漏斗發(fā)育區(qū)，也是盆地地下水水位降深較大區(qū)域；二十年間盆地整體水位埋深變化幅度不大，抽水降落漏斗位置沒有發(fā)生改變，僅漏斗面積有所增減，值得注意的是2001年頭塘附近出現(xiàn)有降深大于10m的降落漏斗，且該年整個盆地的水位埋深均較大，這也與2000年左右盆地抽水量達到最高峰相頭塘至關(guān)；而2009年盆地地下水水位埋深均較淺，大于20埋深的區(qū)域僅馬鞍山周邊極小快，盆地東南部水位埋深都已經(jīng)在5米以內(nèi)；此外通過埋深對比圖還發(fā)現(xiàn)盆地埋深變化最頻繁的區(qū)域主要為八家寨周邊以及頭塘至花魚井一帶。

5水城盆地地下水水質(zhì)現(xiàn)狀

水城盆地是以巖溶峰叢、洼地為主的巖溶地貌區(qū)，廣泛分布著及半型可溶性灰?guī)r，地下水的補給、徑流、排泄均在灰?guī)r的巖溶溶隙、管道中進行。地下水的主要化學(xué)組分受可溶性灰?guī)r組分的制約較為明顯，其水質(zhì)類型為單一的HCO3---Ca2+型水，PH值在6.9--7.6之間。但由于受到人類活動的影響，部分地下水化學(xué)組分已經(jīng)發(fā)生變化并加入了新的化學(xué)組分。

利用盆地內(nèi)2009年度地下水水質(zhì)監(jiān)測資料，繪制水城盆地地下水質(zhì)量分布圖（圖3）。如圖所示盆地地下水質(zhì)量總體分布情況如下：分水嶺兩翼及盆地邊緣地帶的水質(zhì)好于盆地內(nèi)人口密集區(qū)及工業(yè)排污地帶；黃土坡以東沿響水河河段至頭塘地帶污染最為嚴重。將水質(zhì)級別劃分為優(yōu)良、良好、較好、較差、極差，各級別涵蓋面積分別為120.36 Km2、49.45 Km2、29.05 Km2、14.5 Km2、0.4Km2；其中優(yōu)良區(qū)面積占總面積的67%。

主要超標組分為NH4+、NO2-、Cd2+、COD、Mn2+等，其中NO2-的年超標率最高為22.4%，其次為NH4+和Cd2+。即引起地下水污染主要原因為生活污水，其次為工業(yè)污水。

6水城盆地巖溶塌陷特征

水城盆地為巖溶塌陷多發(fā)地帶，有文獻顯示[4]自上世紀八十年代至今水城盆地產(chǎn)生塌陷坑約1800余個。巖溶塌陷的主要危害有：毀壞農(nóng)田、造成房屋倒塌，造成直接經(jīng)濟損失；破壞交通，折斷水管和電線桿，嚴重影響居民生活工作；甚至于塌陷發(fā)生后，地表污水沿塌陷點注入地下水系，直接污染了地下水，造成更大程度的經(jīng)濟和生態(tài)損失。

水城盆地巖溶塌陷的研究歷來是地質(zhì)災(zāi)害方面的熱點，尤其是塌陷形成機理的研究，多位學(xué)者[5.6]認為巖溶塌陷主要是長期過量開采地下水所引發(fā)。另外還有多份文獻[6.7]總結(jié)了巖溶塌陷的分布規(guī)律，即巖溶塌陷多發(fā)生在節(jié)理發(fā)育、巖溶發(fā)育強度大的河流階地兩岸；多發(fā)生在地下水埋深淺、降深大、地下水位波動頻繁地段；鉆孔抽水影響半徑（600m）以內(nèi)，為巖溶塌陷高發(fā)區(qū)；地下水質(zhì)量較差區(qū)域也容易發(fā)生巖溶塌陷。

對比本文3-5節(jié)水城盆地地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可知從德塢至頭塘響水河沿線均為巖溶塌陷的重點防治區(qū)域。

7水城盆地巖溶塌陷防治建議

鑒于巖溶塌陷主要是長期過量開采地下水所引發(fā)，因此水城盆地的巖溶塌陷防治應(yīng)該著重從從盆地地下水開發(fā)利用入手。首先是水文地質(zhì)鉆孔的定為應(yīng)充分避開巖溶塌陷高發(fā)區(qū)域，且盡可能直接安排在型巖溶區(qū)域；其次應(yīng)盡量避免開采淺層巖溶水，轉(zhuǎn)入較深部取水能有效的降低巖溶塌陷發(fā)生幾率；控制抽水強度，控制水位降深，并盡可能保存均勻速度抽取地下水；繼續(xù)進行地下水動態(tài)觀測和研究，深入探討地下水動態(tài)變化與塌陷產(chǎn)生的內(nèi)在聯(lián)系，以期達到預(yù)知預(yù)防巖溶塌陷的目的。

參考文獻

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[關(guān)鍵詞]高密度電法 溫納裝置 電阻率 等值線圖

[中圖分類號] P631 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-2-170-2

0前言

物探方法找水已有很長歷史了，以前通常用電測深方法或聯(lián)合剖面法找水，電測深方法是通過測深曲線的直接特征找水，效果很好。但電測深方法工作量很大，一個或幾個小時才能完成一個測點，幾天才能完成一個剖面。聯(lián)剖的正交點對低阻構(gòu)造的反映也有很好的效果，但聯(lián)合剖面法的無窮遠極也很難選到合適的位置。如今高密度電法集中了這兩者的有點，工作效率高，反映的地電信息量大、工作成本低、測量簡便等突出優(yōu)勢，在工程勘查領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在水文、工程及環(huán)境地質(zhì)工作中更受人們歡迎。

1高密度電法運用原理

高密度電法實際上是集中了電剖面法和電測深法，其原理與普通電阻率法相同。測量系統(tǒng)由多功能直流電法儀和多路電極轉(zhuǎn)換器組成，基于常規(guī)電阻率法勘探原理并利用多路轉(zhuǎn)換器的供電，測量電極的自動轉(zhuǎn)換，配合常規(guī)電阻率的測量方法及電阻率成像（CT）等高新技術(shù)來進行高分辯、高效率電法勘探。尤其溫納裝置在高密度測量分辨率相對較高。

高密度電法野外測量時將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機工程電測儀便可實現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動采集。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法具以下優(yōu)點：（1）電極布置一次性完成，不僅減少了因電極設(shè)置引起的故障和干擾，并且提高了效率；（2）能夠選用多種電極排列方式進行測量，可以獲得豐富的有關(guān)地電斷面信息；（3）野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化和半自動化，提高了數(shù)據(jù)采集速度，避免了手工誤操作。此外，隨著地球物理反演方法的發(fā)展，高密度電法資料的電阻率成像技術(shù)也從一維和二維發(fā)展到三維，極大的提高了地電資料的解釋精度。

高密度電法的溫納裝置是不同深度對稱的四極剖面裝置，電極間距為5m根據(jù)場地上覆地層厚度選擇不同的電極數(shù)和采集剖面層數(shù)。設(shè)備允許的最大隔離系數(shù)為32。數(shù)據(jù)處理工作采用G3RTomo5.0軟件完成，先進行突變點剔除工作，再根據(jù)需要，進行數(shù)據(jù)圓滑處理和地形改正，最后通過剖面反演，繪制出視電阻率斷面等值線圖。

2高密度電法找水應(yīng)用的實例

（1）受燈塔鎮(zhèn)高車村村民委員會委托，確定在燈塔鎮(zhèn)高車村開展高密度電法找水測量工作。實施本次高密度電法找水測量工作采用DUK-2A高密度電法測量系統(tǒng)溫納裝置。設(shè)備是不同深度的對稱四極剖面裝置，允許的最大隔離系數(shù)為32，點距可根據(jù)勘探深度和密度需要自由選取，本次野外操作點距選取5m。

數(shù)據(jù)處理工作采用專門的G3RTomo5.0軟件完成，先進行突變點剔除工作，再根據(jù)需要，進行數(shù)據(jù)圓滑處理和地形改正，最后通過剖面反演，繪制出視電阻率斷面等值線圖。測線長度為300m，物理測量點數(shù)552個，檢查測量點數(shù)552個，層數(shù)16層，測量控制深度80m。

從圖3斷面等值線圖中，在37號點至54號點下方10m～40m范圍出現(xiàn)較大范圍的低視電阻率區(qū)域，視電阻率值0～100Ω.m，規(guī)模較大，連續(xù)性較好，區(qū)域中心45號點和50號點處于山脊處，在測線47號點處布設(shè)鉆孔ZK02，設(shè)計深度40m，詳見圖3，淺層電阻率普遍較低，且分布不均勻，推測淺部溶蝕裂隙較發(fā)育，并且含水；推斷有兩種可能，一是該低視電阻率區(qū)為賦水區(qū)，補給水源可能來地表水；二是該低視電阻率區(qū)域是一條構(gòu)造破碎帶，由構(gòu)造破碎帶中金屬礦體引起的。后經(jīng)鉆探測試，0～30m為全強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，鉆進較快，鉆到45m時有大量水涌出，經(jīng)抽水試驗，日出水量大于200T，說明高密度電法勘探結(jié)果與實際位置吻合較好。

（2）格林村附近地表往下為弱風(fēng)化砂巖，其下部為石灰?guī)r，泥炭質(zhì)。之前在這附近打過3個鉆孔，每孔70多米深，穿過砂巖進入灰?guī)r20～40m不等，但均未見水，石灰層巖心完整。受村委委托，今年初在此村使用高密度電法找水。本次物探電法找水測量采用高密度溫納裝置，測線長度為600m，物理測量點數(shù)2256個，層數(shù)32層，測量控制深度160m。測量結(jié)果見圖4高密度溫納裝置視電阻率斷面等值線圖，視電阻率幅值、形態(tài)等特征與地層產(chǎn)狀基本一致，較低視電阻率與高視電阻率相間分布，該地區(qū)視電阻率普遍較低，連續(xù)性較好，推斷較低視電阻率可能是層間少量賦水引起。從圖4可見低視電阻率區(qū)分布較集中，64號測點至76號測點下方50m～100m范圍出現(xiàn)一低視電阻率區(qū)域，視電阻率值0～100Ω.m，規(guī)模較大，連續(xù)性較好，推斷為賦水區(qū)，補給水源可能來自北邊的河流及深部的層間水。

綜合分析圖4測線高密度溫納裝置視電阻率斷面等值線圖成果，為達本次場地內(nèi)地下找水目的，建議在測線距中心點O1點東方向50m處，即第70號測點處布設(shè)鉆孔，設(shè)計深度100m。后經(jīng)鉆探測試，0～75m為全強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，鉆進較快，巖心呈半邊溶蝕現(xiàn)象；在98m時有水涌出，經(jīng)抽水試驗，日出水量大于130T。

3小結(jié)

高密度電法雖然在某些勘探領(lǐng)域取得了較好的成功，根據(jù)高密度電法勘探在多個區(qū)的應(yīng)用，可以得出如下結(jié)論：

（1）高密度電阻率法對基巖面的探測和定位是有效可行的；

（2）高密度電阻率反演斷面圖直觀顯示了底下的電性分布，并且結(jié)合對各種巖性電阻率的一般研究，可以推斷出覆蓋層的含水性，劃分富水帶，在工程勘探、施工中需要重點防范的不良地質(zhì)構(gòu)造。

應(yīng)用物探方法尋找地下水是行之有效的，充分發(fā)揮各種物探手段本身的優(yōu)勢，合理應(yīng)用，可以產(chǎn)生較好的效果。但在高密度電法中，由于極距小，地電信息豐富，人工解釋的方法往往會造成誤解。在MHLOKE的二維反演軟件中，層厚有時也會由使用者的設(shè)置而改變。該方法在數(shù)據(jù)采集和資料處理與解釋上。仍然有較大的提升空間。相信隨著物探技術(shù)及其它方法的不斷發(fā)展，物探找水一定會有更加廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

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篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)值模擬；地下水；環(huán)境影響評價

中圖分類號：X820.3

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，人們對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高[1]，而同時，我國的環(huán)境污染問題，尤其是地下水環(huán)境污染的問題越來越嚴重。作為重要的環(huán)境因子，地下水已經(jīng)成為城市和工農(nóng)業(yè)用水的主要水源[2]。在經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的前提下，防治地下水環(huán)境污染已引起人們的重視，全面、準確地評價建設(shè)項目對地下水環(huán)境的影響對于保護地下水資源意義重大[3]。環(huán)保部2011年6月了《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則―地下水環(huán)境》（HJ610-2011）[4]（以下簡稱《導(dǎo)則》）正式作為我國建設(shè)項目地下水環(huán)境影響評價工作的規(guī)范和指導(dǎo)，這就對地下水環(huán)境影響評價提出了更高的要求。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值法越來越成為解決地下水問題的重要方法，數(shù)值模擬技術(shù)以其方便、靈活和高效的特點在水文地質(zhì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5-7]。而《導(dǎo)則》要求，對于地下水環(huán)境影響一級評價，必須采用數(shù)值法進行預(yù)測和評價，對于地下水環(huán)境影響二級評價，可選擇采用數(shù)值法或者解析法進行預(yù)測和評價?？梢?，數(shù)值法在地下水環(huán)境影響評價中占有重要地位。然而，由于自《導(dǎo)則》開始實施以來的時間較短，數(shù)值模擬在地下水環(huán)境影響評價中的應(yīng)用還存在諸多方面的問題。本文擬通過建立某電廠廠址區(qū)域的地下水數(shù)值模型，利用Visual Modflow軟件模擬事故工況下污染物在地下水中的遷移規(guī)律，進而就本工程對該區(qū)域地下水環(huán)境的影響進行預(yù)測和評價。在此基礎(chǔ)上，對數(shù)值模擬在地下水環(huán)境影響評價應(yīng)用中的一些問題進行分析，并給出應(yīng)用中應(yīng)注意的事項。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于桂林市西南部，屬于低山丘陵地貌，位于低山丘陵沖積扇的中部和下部，地形北高南低，緊鄰相思江。研究區(qū)的東、北部連綿土丘形成的孤形地下水和地表水分水嶺，與西部大溪河，南部相思江一起形成一個典型的水文地質(zhì)單元區(qū)。區(qū)內(nèi)由第四系殘坡積物及沖積層形成潛水含水系統(tǒng)，是可能受到工程污染的主要含水層。該層底板埋深一般在10～33m，在靠近丘陵地帶為由粉質(zhì)粘土混角礫組成的殘坡積物，在靠近相思江和大溪河部分主要淤泥、砂礫及粉質(zhì)粘土組成的沖積層。

研究區(qū)的計算面積為3.41km2，區(qū)內(nèi)，潛水含水層分布廣、厚度大，在常溫常壓下符合達西定律。地下水系統(tǒng)的輸入和輸出隨時間、空間變化，故地下水為非穩(wěn)定流；參數(shù)隨空間的變化體現(xiàn)了系統(tǒng)的非均質(zhì)性，同時具有明顯的方向性，所以參數(shù)概化成各向異性。

2 地下水污染數(shù)值模型

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

2.3 地下水源匯項

模型源匯項包括補給項和排泄項。補給項主要包括降雨入滲量，排泄項主要為向河流排泄量和蒸發(fā)量。

2.4 定解條件的設(shè)定

研究區(qū)潛水流向由北向南，垂向上頂部潛水面接受大氣降雨的補給，為一補給邊界，同時地下水又通過其蒸發(fā)，是一排泄邊界，將其概化為自由面邊界。側(cè)向上，研究區(qū)北部分為水嶺邊，可作為隔水邊界；接受地下水排泄的相思江及西北部溪流伸出分水嶺外，與地下水聯(lián)系密切，水位變動不大，可概化為定水頭邊界。底部下伏泥頁巖硅質(zhì)巖，導(dǎo)水性弱，將其概化為隔水邊界。

初始水位以豐水期（2012年5月）統(tǒng)測的地下水水位進行計算。以枯水期（2012年12月）統(tǒng)測的地下水流場作為模擬流場。

3 模型識別與校正及參數(shù)選取

參數(shù)確定是建立數(shù)值模型的關(guān)鍵[11]。水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)原則主要參考地層和鉆孔抽水試驗資料，按含水介質(zhì)的特征并考慮初始流場滲流特征進行劃分。模型中水文地質(zhì)參數(shù)主要為滲透系數(shù)K和給水度μ值，各水文地質(zhì)參數(shù)按研究區(qū)內(nèi)進行的水文地質(zhì)試驗的結(jié)果給出，并結(jié)合巖性特征和經(jīng)驗值給定初始值，通過模型模擬校正，最終獲得模擬所需的水文地質(zhì)參數(shù)。

經(jīng)識別、驗證，各含水層水文地質(zhì)等效參數(shù)分區(qū)見圖2，各區(qū)參數(shù)值見表1，觀測值和計算值擬合程度見圖3。

根據(jù)當?shù)囟嗵庍M行的彌散試驗，彌散系數(shù)基本跟滲透系數(shù)成正比，推測評價區(qū)的縱向彌散系數(shù)為2.50 m2/d，橫向彌散系數(shù)為0.25 m2/d，垂向彌散系數(shù)為0.025 m2/d。同時設(shè)定有效孔隙度為0.4～0.5。

4 污染物源強的確定

本文考慮廠址區(qū)可能出現(xiàn)的污染事故點對地下水造成污染的因素較復(fù)雜，在設(shè)計可能出現(xiàn)的事故情景時，重點考慮發(fā)生污染危險可能性較大的工況以及由不同污染物遷移對周圍地下水環(huán)境產(chǎn)生影響的排泄點。為了便于模擬分析污染物對地下水產(chǎn)生的影響，本文選取電廠柴油點火系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)泄漏的情形進行模擬分析。

該情形假設(shè)柴油儲罐發(fā)生爆炸，破壞地下防滲層，導(dǎo)致柴油污染地下水，對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響。

5 模擬結(jié)果分析及地下水影響評價

在事故工況下，柴油點火系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)泄漏，對地下水污染進行預(yù)測。分別選取柴油泄漏100天、10年、30年、61年的預(yù)測結(jié)果，預(yù)測結(jié)果如圖4。從圖中可以看出，在柴油泄露初期，柴油的污染羽垂直于泄露處等水位線向東北方向擴散（如圖4a）；柴油泄露10年后，污染羽到達平行于相思江的等水位線區(qū)域，開始向相思江擴散（如圖4b）；柴油泄露30年后，污染羽整體形狀已經(jīng)垂直于相思江，并逐步接近相思江（如圖4c）；在柴油泄露61年后，污染物已經(jīng)滲入相思江（如圖4d）。整個預(yù)測期間，污染物整體向相思江擴散，而沒有向敏感目標風(fēng)水塘村和彭莊運移。事故工況下柴油對潛水含水層的具體影響狀況參見表3。

從圖4結(jié)合以上分析可以看出，在模擬期內(nèi)柴油對含水層造成污染，并且存在超標現(xiàn)象。泄漏的柴油在預(yù)測期間對楓水塘村和彭莊沒有造成影響。柴油泄漏61年后污染范圍到達廠區(qū)邊界及相思江并進入相思江，但污染物滲入相思江緩慢，且由于相思江多年平均流量較大，為1.53×106m3/d，相思江水對污染物的稀釋作用使得江水受影響很小。

6 相關(guān)問題探討

采用數(shù)值模擬的方法對地下水進行預(yù)測和評價，其關(guān)鍵是能夠建立正確的水文地質(zhì)概念模型及其相應(yīng)的數(shù)值模型。水文地質(zhì)概念模型是把含水層實際的邊界性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滲透性質(zhì)、水力特征和補給排泄等條件進行概化，便于進行數(shù)學(xué)與物理模擬[15]。

水文地質(zhì)條件的概化是基于評價范圍的確定，在確定評價范圍時，不能拘泥于《導(dǎo)則》規(guī)定的評價范圍大小，而應(yīng)更多的考慮工程所在完整水文地質(zhì)單元的范圍和大小。本文選取的評價范圍，即是完整的水文地質(zhì)單元，這不僅有助于明確評價區(qū)地下水的補給、徑流、排泄的條件，而且使得評價區(qū)邊界條件的概化更加方便和準確。對于沒有明顯完整水文地質(zhì)單元或者所在水文地質(zhì)單元過大的評價區(qū)，應(yīng)根據(jù)《導(dǎo)則》規(guī)定的評價范圍大小、地下水流向確定評價范圍的大小及形狀，盡可能使評價區(qū)形狀規(guī)則且有盡可能多的邊平行于地下水流方向。

各水文地質(zhì)參數(shù)的確定是模型預(yù)測準確與否的另一關(guān)鍵因素。對于滲透系數(shù)、給水度、有效孔隙度等參數(shù)，一般通過野外試驗或室內(nèi)試驗就能較準確的獲取。而彌散度由于其典型的尺度效應(yīng)，室內(nèi)試驗獲取的結(jié)果與野外試驗相差達4～5個數(shù)量級，而野外彌散試驗一般周期較長，單次精度差，所以應(yīng)盡可能結(jié)合當?shù)匾延袕浬⒃囼炠Y料確定彌散度；對于沒有條件做野外彌散試驗的，可參考李國敏、陳崇希等[16]綜合世界范圍內(nèi)百余個水質(zhì)模型中所使用的縱向彌散度與空間尺度的關(guān)系，根據(jù)評價范圍的尺度大小來確定彌散度。進而根據(jù)彌散度和水流速度確定彌散系數(shù)大小。

本次數(shù)值模擬采用的軟件是由加拿Waterloo水文地質(zhì)公司在原MODFLOW 軟件和MT3D軟件的基礎(chǔ)上應(yīng)用現(xiàn)代可視化技術(shù)開發(fā)研制的Visual Modflow軟件，其他類似的地下水數(shù)值模擬軟件包括美國Brigham Young University環(huán)境模型研究實驗室和美國軍隊排水工程試驗工作站在綜合已有地下水模型而開發(fā)的可視化三維地下水模擬軟件包GMS，以及同樣由加拿大Waterloo水文地質(zhì)公司開發(fā)的地下數(shù)據(jù)和地下水模擬結(jié)果三維可視化與動畫軟件Visual Groundwater等。在進行地下水環(huán)境影響評價時，可以根據(jù)需要選擇這些軟件。

7 結(jié)論

本文利用數(shù)值方法建立了某電廠廠址區(qū)域的地下水數(shù)值模型，利用Visual Modflow軟件模擬了事故工況下輕質(zhì)柴油在地下水中的遷移規(guī)律，進而對該區(qū)域地下水環(huán)境的影響進行預(yù)測和評價，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)值模擬在地下水環(huán)境影響評價應(yīng)用中的一些問題進行分析，結(jié)果顯示：

（1）模擬期內(nèi)柴油對含水層造成污染，并且存在超標現(xiàn)象；柴油的泄漏在預(yù)測期間對楓水塘村和彭莊沒有影響；柴油泄漏61年后污染范圍到達廠區(qū)邊界及相思江，但流量較大的相思江水對污染物的稀釋作用使得江水所受影響很小。

（2）在確定地下水評價范圍時，為了建立模型的方便和準確，應(yīng)盡可能選取完整的水文地質(zhì)單元作為計算區(qū)；彌散度的選取盡可能結(jié)合以往當?shù)貜浬⒃囼炃闆r進行野外試驗，如確實沒有條件，可參考前人經(jīng)驗選取彌散度，進而確定彌散系數(shù)。

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篇5

（天津濟潤石油海運服務(wù)有限公司，中國 天津 300456）

【摘要】廣西地下水水量豐富，其中地下水中的巖溶水所占比重較大。數(shù)值模擬方法是評價地下水資源量、模擬自然界一些水文地質(zhì)過程發(fā)生和發(fā)展的主要方法和手段之一。結(jié)合地下水數(shù)值模擬，將其在廣西巖溶地區(qū)的應(yīng)用加以說明，及其研究的必要性。

關(guān)鍵詞 地下水流；數(shù)值模擬；巖溶地區(qū)；應(yīng)用

1廣西地下水概況

廣西陸地區(qū)域面積23.67萬km2，其中山地53.1%、丘陵21.7%、平原22.4%、水域2.8%。地勢總特點是西北高、東南低，沿海地帶低平，地形復(fù)雜。由于區(qū)內(nèi)四周山嶺連綿、層巒疊嶂，形成周高中低之勢，固有廣西盆地之稱。

廣西地下水類型可分為孔隙水、巖溶水和裂隙水等3種，含水巖類劃分為松散巖類、紅層鈣質(zhì)礫巖類等8類。

廣西盆地邊緣為中低山地貌，在這些邊緣山區(qū)，溝谷切割強烈，地形坡度大，在基巖裂隙水分布去，其富水性往往與構(gòu)造裂隙發(fā)育程度呈正相關(guān)，分布不均勻，呈網(wǎng)狀及條帶狀分布。桂北、桂東、桂南中地下水相對豐富，桂西、桂中的丘陵、盤地邊緣區(qū)地下水相對匱乏，盤地中心地段，多為巖溶峰從谷地，峰林平原，由于地勢低平，地表水流緩慢，有利于降水和地表水入滲，該類型地貌中的碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育相對均勻，具有良好的儲水空間，特別是具有降水和側(cè)向基巖裂隙水的暗中補給，地下水埋藏較淺，水量豐富。

2地下水流數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀

20多年來,隨著電子計算機和數(shù)值方法的發(fā)展,數(shù)值模擬逐漸取代傳統(tǒng)的模擬技術(shù),成為研究地下水運動規(guī)律和定量評價地下水資源的主要手段,而且其發(fā)展趨勢已遠遠超出作為一種計算手段的原有范疇,成為模擬一些水文地質(zhì)過程發(fā)生、發(fā)展的主要手段。

無論從理論上還是實踐上,對于多孔介質(zhì)飽和帶中地下水流運動機理的認識是明確的,模擬飽和帶地下水流的模型是成熟的,應(yīng)用也是最廣泛的。已有許多使用靈活的計算機軟件可供使用。近年來對于飽和帶地下水流模擬的研究主要集中在:三維流模型開發(fā)；流速場與流線的計算方法；非均質(zhì)參數(shù)的區(qū)域概化；繁雜數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理。

目前進行區(qū)域三維地下水流的分析的主要軟件有HST3D(Kipp 1987), SWIFT (Granwell 和Reeves,1981)以及目前世界上最流行的軟件Visual MODFLOW (Mc Donald 和Harbangh,1994 )。

Visual MODFLOW 用于地下水流模擬,具有以下幾個主要的功能: 其一是水質(zhì)點的向前、向后示蹤流線模擬研究。根據(jù)地下水穩(wěn)定流數(shù)據(jù)模擬結(jié)果,Modpath可方便地計算出三維流線分布和任意時間水質(zhì)點的移動位置;其二是任意水均衡域的水均衡項的研究,Zone Budge是用于計算任意水均衡域均衡要素的專門模塊。用戶根據(jù)自己的研究目的和需要,可在模擬區(qū)域任意選定水均衡計算的均衡區(qū),通過執(zhí)行Zone Budge模塊,可方便地得到所選定均衡域和整個模型區(qū)的所有水均衡信息。該功能可幫助地下水資源研究者直接確定研究區(qū)的均衡項及其數(shù)值的大小。此外,它的另一個重要用途就是通過斷裂構(gòu)造所在均衡域的水均衡計算, 預(yù)測斷裂的水通量；其三是允許用戶直接接受地理信息系統(tǒng)( GIS) 的輸出數(shù)據(jù)文件和各種圖形文件,這個功能對于充分發(fā)揮具有強大空間信息處理與分析功能的GIS技術(shù)在數(shù)值模擬中的作用意義重大,也為開發(fā)研制地下水三維數(shù)值模擬與GIS耦合評價奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3地下水數(shù)值模擬研究在廣西巖溶地區(qū)應(yīng)用的必要性

通過對地下水數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀進行分析，可知其可用于研究廣西的地下水資源，通過對其進行實體的模擬，綜合利用廣西的地下水資源。

地下河作為一種集中水流有著許多值得關(guān)注的優(yōu)越性：第一，在大中型地下河天窗中抽水或者機井打中地下河管道，一個取水點一天就可以抽取數(shù)千噸至一萬噸以上的水量，可以作為大型干旱片或者城鎮(zhèn)供水的主要水源。第二，在地表水嚴重干旱又缺乏飲用水的桂西巖溶山區(qū)正巧是地下河最發(fā)育的地區(qū)或者說是大中型地下河的集中分布區(qū)。第三，地下河是地下水的一種特殊水流形式，他的開發(fā)能給人們帶來多方面的效益，特別是堵截地下河，建成地下水庫，蓄水于地下巖溶洞穴空間，不淹沒耕地，同樣能夠起到存儲水資源、調(diào)節(jié)洪水流量、飲水、發(fā)電、灌溉等綜合效益，同時還能大大改善峰叢洼地區(qū)的取水條件，增大取水量。還因為在較大面積內(nèi)抬高石山區(qū)地下水位，有利于石漠化的治理和石山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與重建。第四，廣西用水最困難、貧困人口最集中的桂西北峰叢洼地區(qū)和桂西南峰叢谷地共有地下河153條，占廣西地下河總條數(shù)的42%，其枯季流量合計達108.7m3/s,占廣西地下河流量的62%，可見大型地下河主要分布于最缺水的地區(qū)。既是上述區(qū)域只有五分之一的地下河具備堵截建庫條件，其可供利用的最枯流量22m3/s,將能夠解決66萬畝農(nóng)田灌溉用水和70萬人飲用水困難。如果考慮地下水水庫調(diào)節(jié)水量的利用，則至少可以灌溉140萬畝耕地和解決150萬人飲水困難，加上個地下河流域內(nèi)天窗提水、引堤結(jié)合、飲水出洞等多傳給你形式的取水，其效益可再增大2被，足可解決上述地區(qū)的用水困難。

4結(jié)論

篇6

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；傳統(tǒng)采暖方式；能源消耗；地下水源熱泵；節(jié)約能源

1 概述

對于夏熱冬冷地區(qū)來說，冬季供熱問題對居民生活質(zhì)量的高低具有決定性的影響，農(nóng)村住宅相對分散，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱技術(shù)受到限制，采暖普遍存在高能耗低品質(zhì)問題，并且溫度不恒定，室內(nèi)空氣污染嚴重[1]。近年來，隨著生活水平的提高，北方農(nóng)村冬季采暖生活用能呈大幅增長態(tài)勢，煤炭能源消耗量越來越大并對大氣造成嚴重污染。所以急需要高新技術(shù)改變農(nóng)村的采暖狀況，在提高農(nóng)戶生活質(zhì)量的同時節(jié)約大量煤炭資源。地下水源熱泵空調(diào)技術(shù)以其節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的突出優(yōu)點，成為供暖空調(diào)工程優(yōu)先選擇的方案之一。

2 農(nóng)村采暖現(xiàn)狀

目前，我國農(nóng)村地區(qū)的供暖方式仍以傳統(tǒng)的分戶采暖方式為主，包括火爐、火炕以及土制采暖爐（土暖氣），部分家庭輔以空調(diào)及電暖氣。這些傳統(tǒng)的采暖方式均以燃煤為主，熱效率低，室內(nèi)空氣質(zhì)量差，若通風(fēng)排煙不當，一氧化碳積聚室內(nèi)，存在安全隱患，并且污染環(huán)境。

天津大學(xué)建筑學(xué)院于2005年2月對北京市門頭溝區(qū)9戶分散采暖居民住宅進行了采暖能耗熱量及室內(nèi)溫度監(jiān)測[2]。監(jiān)測結(jié)果顯示，一個采暖季平均耗煤量為北京市節(jié)能建筑標準煤耗量的4.12倍，而室內(nèi)平均溫度僅為13.12℃，低于國家規(guī)定居民住宅采暖溫度下限16℃。清華大學(xué)2006、2007年組織了800多人次的學(xué)生志愿者對我國24個省市自治區(qū)的200多個縣市的典型村典型戶進行了深入的調(diào)查和分析，統(tǒng)計結(jié)果表明，北方農(nóng)村室溫僅為10℃左右，遠低于城市建筑，但耗煤量卻為城市的1.5～2倍[1]。

3 地下水源熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

地下水源熱泵系統(tǒng)是地源熱泵系統(tǒng)的一個分支，最早應(yīng)用于1948年美國俄勒岡州波特蘭市聯(lián)邦大廈（Commonwealth Building）[3]。在其后的幾十年中，地下水源熱泵系統(tǒng)得到了更為廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)近幾年，在山東、河南、湖北、遼寧、黑龍江、北京和河北等地已有100多個地下水熱泵工程項目，供熱、空調(diào)面積超過100萬平方米[4]。國內(nèi)一些企業(yè)也紛紛涉足到該領(lǐng)域。清華同方、山東富爾達、美國特靈等公司已先后在國內(nèi)建成數(shù)個示范工程。沈陽地區(qū)的地源熱泵技術(shù)應(yīng)用始于1997年，2006年10月，沈陽市被國家建設(shè)部列為全國實施熱泵系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的試點城市之一[5]。甘州區(qū)從2009年整體推動新農(nóng)村建設(shè)，先后有15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)65個行政村規(guī)劃采用地下水源熱泵技術(shù)進行冬季供熱和夏季制冷[6]。我們可以以這些試點工程為例，吸取其中的經(jīng)驗，分析研究水源熱泵技術(shù)在農(nóng)村推廣應(yīng)用中的問題。

4 地下水源熱泵在農(nóng)村的應(yīng)用前景

地下水源熱泵系統(tǒng)在整個采暖和制冷過程中，只向水源中吸熱或者排熱，并不消耗水量，地下水溫不受外界氣候變化的影響，與空氣及其他冷熱源相比，水的比熱容最大，故其傳熱性能也最好。無需鍋爐及冷卻塔裝置，大大減少了對周圍環(huán)境的污染且節(jié)省占地面積，具有顯著的節(jié)能環(huán)保特性。由于系統(tǒng)運行期間并沒有能量形式的轉(zhuǎn)換，故能源利用率高運行成本較低，加上其本身系統(tǒng)較簡單操作也較方便等眾多優(yōu)勢，將使得這一技術(shù)成為21世紀新農(nóng)村建設(shè)中最具潛力的綠色空調(diào)技術(shù)。

我國北方農(nóng)村地區(qū)淺層地溫資源豐富，為地下水源熱泵的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。我國需要采暖的北方農(nóng)村，地域遼闊、人口眾多。以北京農(nóng)村為例，2006年，北京市科委在北京市十個遠郊區(qū)縣開展了能源調(diào)研工作，得出農(nóng)村家庭采暖平均年用煤2.3噸，占家庭總能源消耗的70%之多，采暖負擔過重，且采暖溫度不理想，農(nóng)村居民對于改進采暖現(xiàn)狀愿望強烈。調(diào)研還顯示，一戶建筑面積為100m2的農(nóng)家小院，土制采暖爐初裝費用在3000元左右，2007-2008年度冬季的燃煤費為2000元左右，隨著煤炭價格的上漲，這一數(shù)字會逐漸加大，且室內(nèi)溫度僅在15℃左右。若采用地下水源熱泵系統(tǒng)，以0.5元/kW?h的電費價格水平計算，冬季采暖費用可控制在18元/m2，且采暖溫度能達到居民熱舒適要求。從安全性來說，傳統(tǒng)采暖方式若燃燒不充分，通風(fēng)不暢，易導(dǎo)致人體CO中毒，存在嚴重安全隱患，且對大氣污染嚴重。地下水源熱泵以地下水為熱源，安全性能高，綠色環(huán)保。從經(jīng)濟性、舒適性及安全性來說，地下水源熱泵在農(nóng)村具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 問題分析

5.1 技術(shù)本身存在的問題

通過多年來地下水源熱泵應(yīng)用技術(shù)的研究以及已建成的水源熱泵系統(tǒng)運行情況看，系統(tǒng)主要存在以下問題：（1）地下水回灌問題。地下水回灌技術(shù)是地下水源熱泵的關(guān)鍵技術(shù)，如果所采用的回灌方法和技術(shù)不當，會對水井和地層結(jié)構(gòu)造成不同程度的損壞，將帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題。（2）水質(zhì)問題?，F(xiàn)在國內(nèi)地下水源熱泵的地下水回路都不是嚴格意義上的密封系統(tǒng)，回灌過程中的回揚、回路中產(chǎn)生的負壓和沉砂池，都會使外界的空氣與地下水接觸，導(dǎo)致地下水氧化。（3）運行管理問題。目前的地下水源熱泵系統(tǒng)，缺乏必要的對地下水環(huán)境的監(jiān)測工作，不能對取水量、回水量、回灌水質(zhì)進行實時監(jiān)測，不能滿足水資源管理、水環(huán)境保護等方面的需要，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃。

5.2 在農(nóng)村推廣應(yīng)用的問題

通過現(xiàn)有新農(nóng)村建設(shè)中應(yīng)用地下水源熱泵的項目的分析，發(fā)現(xiàn)在農(nóng)村中推廣水源熱泵的應(yīng)用主要有以下問題：（1）初投資較高，農(nóng)村目前經(jīng)濟水平有限，這限制了地下水源熱泵系統(tǒng)大范圍推廣。（2）農(nóng)村建筑物普遍是自建房，保溫措施不好，造成熱損失大，使得采暖負荷大，運行費用偏高。（3）應(yīng)用過程中，普通居民對地下水源熱泵系統(tǒng)缺乏了解，技術(shù)掌握不精，使用過程中易出現(xiàn)失誤，損壞系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

地下水源熱泵系統(tǒng)在農(nóng)村推廣使用應(yīng)做好以下工作：（1）前期應(yīng)做好水文地質(zhì)勘察工作，進行可行性研究分析，根據(jù)地下水補給來源、補給量、水文地質(zhì)條件合理確定水源熱泵系統(tǒng)的取水、回灌的各項指標。（2）做好分區(qū)規(guī)劃，由于農(nóng)村住宅具有分散性，要對其合理規(guī)劃分區(qū)，和理布置取水井與回灌水井。（3）確?；毓?，做好水質(zhì)水量監(jiān)測，嚴禁取水退水對環(huán)境造成影響。（4）加強管理，建立合理的水質(zhì)水量監(jiān)測系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全運行。節(jié)約和保護水資源。（5）政府從政策上、生產(chǎn)廠家從技術(shù)上提供更多支持。

參考文獻

[1]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2012[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]楊天麟，朱能.北方地區(qū)部分小城鎮(zhèn)住宅建筑能耗狀況調(diào)查與分析[A].全國暖通空調(diào)制冷2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C].2006：18-25.

[3]M.J.Hatten.Groundwater heat pumping：lessons learned in 43 yeara at one buiding[J].ASHRAE Transactions，1992，Vol.98（1）：1031-1037.

[4]張群力，王晉.地源熱泵和地下水源熱泵的研發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用過程中的問題分析[J].流體機械，2003，5：50-54.

篇7

關(guān)鍵詞：富水層；地下水；基坑工程；降水；加壓回灌

0 引言

在地鐵以及地下空間的開發(fā)過程中，為保證基坑土方開挖及基礎(chǔ)施工處于干施工狀態(tài)，常采用降水方法將坑內(nèi)地下水位降低至開挖面以下，地鐵建設(shè)尤為如此。地鐵周邊建筑物一般較密集，同時地鐵基坑開挖深度較深；施工工期較長，在此期間為保證基坑開挖、地基基礎(chǔ)及底板施工的干作業(yè)，以及頂板覆土之前主體結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定，一般都需要進行長時間的坑內(nèi)降水。但在可壓縮性土體中，隨著地下水位的降低，地層中原地下水位以下土體的有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致地基土體固結(jié)，進而造成降水區(qū)域內(nèi)的地面沉降，建筑物產(chǎn)生不均勻沉降并導(dǎo)致傾斜、開裂等，嚴重時可能危及其正常使用和安全。

為了減少坑內(nèi)降水期間周邊地層大范圍失水造成的地層沉降、建筑不均勻傾斜、開裂等環(huán)境問題，基坑工程多采用設(shè)置止水帷幕，阻斷坑內(nèi)水與坑外水的水力聯(lián)系，從而達到只降基坑內(nèi)部水位，維持基坑外部地下水位基本不變的目的，進而達到控制周邊地層失水，減少環(huán)境影響的目的。

由于基坑等地下工程高度依賴所處場地的工程及水文地質(zhì)，而一般工程地質(zhì)勘察有限的地質(zhì)鉆孔還不能完整的反應(yīng)整個場地的工程及水文地質(zhì)情況。同時對某些場地，由于工程水文地質(zhì)的復(fù)雜性，止水帷幕的設(shè)置往往面臨著施工難度大、造價高、止水效果一般等特性。本文以廣州地鐵某基坑工程地下水加壓回灌為例，探討地下水回灌技術(shù)在控制基坑周邊地層沉降，減少建筑物不均勻沉降、傾斜中的作用。

1 工程概況

1.1 基坑工程概況

本工程位于新塘大道西路上，為地鐵隧道中間風(fēng)井，同時兼做盾構(gòu)始發(fā)井。該風(fēng)井基坑開挖深度27.4m，標準開挖深度26.3，長度為56.1m，寬度為24.9m?；幽稀⒈眱蓚?cè)為3～7層的框架結(jié)構(gòu)居民樓，居民樓基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，其中基坑距離南側(cè)居民樓9.5m，距離北側(cè)居民樓10.9m。中間風(fēng)井基坑與南北側(cè)居民樓的平面關(guān)系見圖1。

圖1 中間風(fēng)井基坑與南北側(cè)居民樓的平面關(guān)系圖

1.2 工程地質(zhì)概況

場地土層從上至下依次為：填土，厚度2～3m；中粗砂（局部粉細砂），厚度3～4m；淤泥質(zhì)土（局部淤泥），厚度6～10m；粉細砂（局部中粗砂），厚度0～4m，西端1/3風(fēng)井段分布；砂質(zhì)粘性土，厚度2.5～3.5m；全風(fēng)化混合花崗巖，厚度2～4m；中風(fēng)化混合花崗巖中，厚度大于3m，風(fēng)井西端局部未揭示，該處為強風(fēng)化混合花崗巖；微風(fēng)化混合花崗巖，風(fēng)井東端局部分布。開挖前，場地地下水穩(wěn)定水位埋深約1.5m。

根據(jù)地層情況，圍護結(jié)構(gòu)采用1000mm厚C30混凝土地下連續(xù)墻+四道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護，連續(xù)墻進入中風(fēng)化巖層不小于3m，巖土材料參數(shù)如表1所示。

2 基坑施工期間坑內(nèi)涌水情況及分析

2.1 基坑施工期間坑內(nèi)涌水情況

基坑開挖按照明挖順作法施工，分層開挖并依次架設(shè)第1～4道支撐，開挖前的超聲波檢測表明地下連續(xù)墻完整連續(xù)，開挖過程中連續(xù)墻無滲漏，現(xiàn)有止水帷幕施工是成功的。

基坑開挖期間（未至基底），坑內(nèi)降水井的日抽水量約150m3，開挖至基底時，基底北側(cè)中間位置出現(xiàn)一涌水點，涌水量較大，整個基坑日抽水量達到800m3。為澆筑底板，在基底設(shè)有濾水碎石盲溝，底板施工完成后，日抽水量仍然達到600m3。大量涌水12天后，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示基坑北側(cè)兩個水位觀測孔H5、H6累計水位變化量分別為-1197mm、-772mm，南側(cè)的兩個水位觀測孔H2、H3累計水位變化量分別為-399、-292mm，北側(cè)水位下降明顯，且北側(cè)房屋沉降監(jiān)測量也偏大，最大測點累計沉降值達到27.3mm，最大沉降速率0.3mm/d，最大傾斜0.0025。最大累計沉降量、最大傾斜均接近允許值【2】?；颖眰?cè)房屋沉降較大點、水位觀測孔、回灌井位置如圖2所示：

注：H為水位觀測孔編號；負數(shù)為房屋角點累計沉降量；

圖2北側(cè)房屋沉降較大點、水位觀測孔、回灌井位置平面圖

2.2 基坑施工期間坑內(nèi)涌水情況分析

在、淤泥層下，井的西端1/3范圍分布著厚度0～4m的、砂層等富水層，為主要的地下水含水層。砂層下土層為殘積砂質(zhì)粘土，有一定的孔隙比，具有一定的滲透性。下臥基巖為花崗混合巖的全、強、中分化帶，裂隙較發(fā)育，滲透性較強，故在基坑開挖到底前，每天的涌水量都達150方，有一定的涌水量。

基坑開挖到基底以后，由于基底上部砂質(zhì)粘土層清除，基底的、裂隙被開挖暴露，失去了相對隔水層的反壓，同時基巖的個別裂隙得到貫通，形成繞墻址的一個涌水通道，大量涌水，每日高達800多方?；子克c位置如圖2所示。

3 基坑安全分析及環(huán)境保護對策

3.1 基坑本身安全分析

基坑開挖及大量涌水期間的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，連續(xù)墻頂部水平位移、支撐軸力、連續(xù)墻變形都較小，均在限值以內(nèi)，可見圍護結(jié)構(gòu)本身是安全的。同時坑內(nèi)涌水為清水，未帶泥夾砂，故不會發(fā)生大量突泥涌砂造成基坑流土破壞。由此可見，基坑工程本身是安全的。

3.2 環(huán)境保護對策

隨著砂層等地層的大量失水，砂層被擠密，淤泥質(zhì)土與砂質(zhì)粘土層失水固結(jié)，進而造成降水區(qū)域內(nèi)的地面沉降，引起房屋不均勻沉降、開裂、傾斜。為減少地面沉降，可采取以下措施：

（1）進一步加深現(xiàn)有止水帷幕深度，深層帷幕注漿，封閉深層巖石裂隙，封堵滲水裂隙通道，達到止水的目的。

但巖層裂隙是以不規(guī)則的形式存在的，深層帷幕注漿前無法了解巖層裂隙存在的具置，因此在注漿的時候存在一定的盲目性，無法保證基坑底的巖層裂隙全部填充，同時大量的注漿的造價也較高。

（2）對建筑物的基礎(chǔ)進行注漿加固，由于地層失水引起了較大范圍內(nèi)的地面以及房屋沉降，通過在房屋周邊打斜孔注漿，僅僅對房屋的加固不能起到阻止整個地層下降的作用，且注漿效果難以保證，容易引起對房屋的二次擾動。

（3）地下水加壓回灌，在防滲堵漏以及房屋注漿加固均存在預(yù)期效果不理想、造價相對較高且存在二次擾動等環(huán)境破壞的條件下，建立一種局部的地下水補給與排泄的動態(tài)平衡系統(tǒng)就非常必要，通過有效補給回灌，可以減少地層中地下水的流失，達到控制砂層失水，減少土層失水固結(jié)的作用。

4 地下水加壓回灌

4.1 回灌井的設(shè)置與施工

根據(jù)地面較大沉降值的范圍，在風(fēng)井的北側(cè)圍護結(jié)構(gòu)外布置了6個回灌井，井與地下連續(xù)墻凈距1m，井間距5米，分別編號為1～6#回灌井，回灌井鉆孔深度到達巖面線，主要回灌層為砂層、砂質(zhì)粘土層等地層，施工工序如下：

（1）鉆孔：孔徑35cm，孔間距5米，鉆孔深度應(yīng)比PVC井管底深0.5m，以利沉砂。

（2）制管：采用8寸PVC管，在主要回灌層深度范圍內(nèi)，管壁鉆注水孔，孔徑10mm@100×100mm。

（3）下管：下管前，管外包一層濾網(wǎng)。

（4）填砂：在孔壁與PVC管壁之間填入粗砂，填砂厚度從地面算起不少于5米。

（5）洗管：沖洗井點管（用自來水或空壓機）直至清水外翻。

（6）連接密封：用連接管將井點管與注水總管和水泵連接，形成完整系統(tǒng)。

4.2 回灌措施及相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測

回灌基本要求與措施：

（1）回灌采取等量回灌的原則，回灌的水量基本與基坑每天的涌水量相等；

（2）每個回灌井進水管上安裝壓力表及流量表，灌水量與壓力要由小到大，逐步調(diào)節(jié)到適宜壓力；

（3）回灌井口要求密封，確保回灌時不漏水，同時回灌壓力不宜過大，當回灌流量不明顯增加時，回灌壓力最好不要增加，否則回灌井周圍易產(chǎn)生突涌，從而破壞回灌井結(jié)構(gòu)；

（4）回灌水體必須干凈，不能是污染水體，否則會污染地下水；

（5）回灌水體內(nèi)不能有固體物質(zhì)（如砂、土及其它雜質(zhì)等），否則會堵塞滲水通道，影響回灌效果。

回灌作業(yè)中，通過對前8天的水位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，回灌井附近20米內(nèi)的水位孔H1、H5對回灌水開關(guān)反應(yīng)較敏感，當達到一定時間，水位孔H8、H9對回灌水開關(guān)也有響應(yīng)，并最終四個水位監(jiān)測孔與回灌井回灌水開啟與關(guān)閉形成了聯(lián)動關(guān)系，停止回灌水時，各個水位出現(xiàn)下降；重啟回灌水時，各個水位出現(xiàn)上升，到達一定高度后并趨于穩(wěn)定。觀測孔水位變化與回灌開關(guān)時間關(guān)系如圖3所示。

圖3 觀測孔水位變化與回灌開關(guān)時間關(guān)系圖

在進行回灌作業(yè)后，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，地面及房屋沉降累計值增加較慢，增加速率小于0.1mm/d，該范圍的房屋沉降在回灌作業(yè)后得到很好的控制，沉降速率減慢。

5 綜合分析及結(jié)論

本文通過地鐵中間風(fēng)井基坑工程開挖過程中周邊地面及建筑物沉降這一現(xiàn)象，以工程地質(zhì)和水文地質(zhì)分析入手，判明地下水的主要富水層和運動機理，同時結(jié)合基坑工程本身變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷出地面及建筑沉降主要是由于地層失水引起的，基坑工程本身是安全的這一正確判斷。在此基礎(chǔ)上，探討了穩(wěn)定地面沉降的措施，比較了深層帷幕注漿止水、直接注漿加固建筑物和地下水加壓回灌這三種處理措施，從施工難度、處理效果、工程造價、二次擾動等方面分析了這三種處理方式的優(yōu)劣，最后選用了地下水加壓回灌這一方法，建立了基坑坑內(nèi)降水、坑外加壓回灌這一地下水排泄與補給的微循環(huán)系統(tǒng)，通過分析地面沉降范圍，合理布置回灌井，解決了地層失水問題，有效的控制了建筑物沉降。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：地下水動力學(xué) 數(shù)值模擬 教學(xué)研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）07（a）-0071-03

“地下水動力學(xué)”是水文與水資源工程、地下水科學(xué)與工程、地質(zhì)工程、水文地質(zhì)工程等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)本課程的目的在于掌握地下水運動的基本理論，能初步運用這些基本理論分析地下水運動問題，進而解決實際的水文地質(zhì)問題，并能建立相應(yīng)的數(shù)值模型和提出適當?shù)挠嬎惴椒ɑ蚰M方法，對地下水進行定量評價[1～2]。本課程內(nèi)容當中，利用地下水運動基本方程式（二維或三維）的求解問題是一個重點和難點問題，由于有關(guān)內(nèi)容的抽象性和復(fù)雜性，加之計算量較大且求解相對苦難，課堂教學(xué)難于獲得較好的效果。高等學(xué)校實施以創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質(zhì)教育，其關(guān)鍵是要求改變教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。創(chuàng)造性教學(xué)目標的實現(xiàn)離不開創(chuàng)新性學(xué)習(xí)方法的正確運用[3]。地下水動力學(xué)課程要求學(xué)生具備一定的構(gòu)建數(shù)值模型以及求解問題的能力。在以往的教學(xué)研究中，已不斷嘗試將數(shù)值模擬（計算）引入到水文專業(yè)有關(guān)課程的教學(xué)[4～5]，探索創(chuàng)新性教學(xué)方法。本文基于以往將數(shù)值模擬引入到水文專業(yè)課程的教學(xué)研究結(jié)果，將數(shù)值計算方法應(yīng)用于地下水動力學(xué)課程中的利用高階微分方程求解的教學(xué)實踐，以對區(qū)域性地下水實際問題的求解過程為例，在教學(xué)時將地下水動力學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)公式、數(shù)值模擬、以及實際問題求解的整體過程進行系統(tǒng)地講授，使知識結(jié)構(gòu)的講解與學(xué)生接受知識的邏輯思維更容易統(tǒng)一。以數(shù)值模擬為手段對抽象的地下水流況及水位進行數(shù)字化圖示，提升課堂表現(xiàn)力，增強教學(xué)效果，探索數(shù)值模擬與教學(xué)實踐更好結(jié)合的新方法，以期為水文水資源專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)改革的深入進行提供參考和借鑒。

1 教學(xué)流程

數(shù)值模擬是以計算機為手段，通過計算和圖像顯示的方法，達到對工程問題、物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。在科學(xué)技術(shù)和社會生活的各個領(lǐng)域中抽象出來的許多數(shù)學(xué)問題可以應(yīng)用計算機計算求解，注重算法思想及與工程實際相結(jié)合[6]。數(shù)值模擬來源于對實際問題計算的需要，在建立算法和求解過程中發(fā)展、并面向?qū)嵺`，與計算機的使用密切結(jié)合[7～8]。數(shù)值模擬被廣泛地應(yīng)用于水科學(xué)與工程科學(xué)研究領(lǐng)域。本文針對地下水動力學(xué)課程中利用高解微分方程式的求解問題，將科研活動中區(qū)域性地下水數(shù)值模擬的實例引入到教學(xué)當中，其教學(xué)流程如圖1所示。

2 數(shù)值模擬方法引入

2.1 地下水運動的基本微分方程

用于數(shù)值模擬的基礎(chǔ)方程式為二維（準三維）地下水運動的基本微分方程，準三維系指在考慮地下水平面二維運動的基礎(chǔ)上（沿x、y方向），同時，考慮垂向的水收支成分和過程，但數(shù)值計算時，只對x、y方向?qū)λ囊剡M行差分，在垂向（z向）不進行差分。潛水（非承壓水）和承壓水運動的基本微分方程式如式（1）及式（2）。

潛水運動基本微分方程式：

（1）

承壓水運動基本微分方程式：

（2）

式中，t為時間因子，其單位步長為0.01 h；x為空間尺度因子，其水流方向上的步長為Δx=Δy=50 m；h為對應(yīng)于不同含水層的水深，（m）；H為水位，（m）；kx、ky為x、y方向的滲透系數(shù)，（m?s-1）；λ為有效孔隙率；r為雨水滲透速度，（m?s-1）；q為潛水的向下入滲速度，（m?s-1）；S為貯水系數(shù)；Tx、Ty分別為x、y方向的導(dǎo)水系數(shù)，Tx=kx?B、Ty=ky?B（其中B為層厚，m），（m2?s-1）；R越流因子，（m?s-1）；Q取水因子，（m?s-1）。

2.2 數(shù)值模型構(gòu)建

2.2.1 有限差分

（3）

（4）

式中，n為計算時間的次序編號；i，j為柵格編號。

2.2.2 計算條件

（1）工程實例。選取某流域下游入?？谇暗臎_積平原為區(qū)域性地下水計算對象，該區(qū)域東西長10 km、南北12 km（圖2）。據(jù)對該區(qū)地理條件的調(diào)查結(jié)果，在土壤縱剖面上存在3個含水層分別為潛水層、第1承壓含水層、第2承壓含水層。對第2承壓含水層的地下水的觀測進行了觀測，觀測點有8個（圖2中標號①～⑧）。

（2）邊界條件。計算區(qū)域內(nèi)的主要水體主要有3條河，下游有一個小型湖泊和海岸，3條河流分別標記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（圖2橢圓形括弧內(nèi)），湖泊和海標記為Ⅳ。據(jù)對該區(qū)水文地質(zhì)條件的實際調(diào)查，計算采用第一類邊界條件，即給定邊界的初始水頭（水位）。

（3）參數(shù)率定及編程。計算需用到各不透水層的水力學(xué)參數(shù)以及含水層的初始水位等參數(shù)，各含水層計算初始狀態(tài)如圖3所示，需要用計算機語言進行編程，開發(fā)用于計算的程序，相應(yīng)內(nèi)容較為復(fù)雜，在此略去。

篇9

關(guān)鍵詞：地下室；井點降水；施工技術(shù)

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A 文章編號：

1 工程概況

該工程為上海閔行區(qū)一寫字樓。建筑占地面積3600平方米,主體建筑總面積28000平方米,其中地上25900平方米,地下2100 平方米。主樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)16層(局部17層),主體16層,裙房5層,地下1層;建筑高度60.600米(裙房高度20.900米)。建筑分類1類。設(shè)計使用年限50年。耐火等級一級，抗震烈度6度,抗震設(shè)防烈度7度,地下室1層建筑面積2800平方米,結(jié)構(gòu)標高為-5.80米,本工程地下水位在0.6至3米左右,同時隨季節(jié)的變化對水位也有較大影響。地下室結(jié)構(gòu)標高為-5.80米,局部電梯井標高-8.30米,-7.30米,-6.80米,底板厚度500豪米?；A(chǔ)土方開挖深度最深達10 米左右,基坑開挖時,將有大量水涌進基坑,故采用井點降水方案。在局部電梯井處采用二級井點降水方案。井點降水法即施工中先把水降下來,降到設(shè)計標高以下500,在施工中無水。其優(yōu)點:開挖時無水,施工方便;不會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象;減少挖土量。

2 工程水文地質(zhì)

擬建場地勢較為平坦,交通便利,現(xiàn)大部分為空地,該場地地面標高地面高程在2.35米至3.03米(黃海高程)。本工程地基土層自上而下依次為:素填土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、黏土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粘質(zhì)粉土、粉砂、粘質(zhì)粉土、粉砂。天然地面標高為-0.30米,地面至-3.00米為雜填土,-0.30米至 -9.50米為粉砂層(滲透系數(shù)K= 4米/晝夜),-9.50米以下為黏土層(不透水),地下水離地面1.70米。

3 井點降水計算

3.1 井點管埋深計算

總管直徑選用100毫米,布置于天然地面上,基坑上口尺寸58.45 米×24.9米,井點管距離坑壁為1.0米,則總管長度為2×[(58.45+2×1.0)+(24.9+2×1.0)]=174.7米。

井點管長度選用6.0米,直徑50毫米,濾管長度1.2米,井點管露出地面0.2米,基坑中心要求的降水深度S=5.20-0.30-1.70+0.50=3.7米。

井點管所需的埋置深度H=5.20-0.30+0.50+26.9A2×1/10=6.745>6-0.2=5.8米,將總管埋于地面下1.0米處,即先挖1.0米深的溝槽,然后在槽底鋪設(shè)總管,此時井點管所需長度為6.745-1.0+0.20=5.945米

3.2 基坑涌水量計算

按無壓非完整井考慮,含水層有效厚度H0計算: H0=1.85(5.045+1.2)=11.6>9.5-2.0=7.5 米。

取H0=7.5 米抽水影響半徑: R=1.95×3.7×7.5×4=39.52 米。

環(huán)形井點的假想半徑X:X=60.45×26.9P=22.76 米。

基坑涌水量Q:

Q=1.366×4×(2×7.5-3.7)×3.7lg39.52-lg22.76=953.5 m³/d。

3.3 井點管數(shù)量與間距計算

單根井點管出水量q:q=65×P×0.05×1.0×34=16.2 m³/d。n=1.1×953.5/16.2=65根,井點管間距D=174.7/65=2.69 米,取D=2 米。

n=174.7/2=88根。

3.4 抽水設(shè)備選用

1)選擇真空泵。根據(jù)每套機組所帶的總管長度為174.7/2=87.35 米,選用W5型干式真空泵。真空泵所需的最低真空度按公式求出:H=10×(6.0+1.0)=70 Pa。

2)選擇水泵。水泵所需的流量Q:

Q=1.1×953.5/2=524.43 m³/d=21.85 m³/h。

水泵的吸水揚程H:

H=6.0+1.2=7.2 米。

由于本工程出水高度低,只要吸水揚程滿足要求,則不必考慮總揚程。根據(jù)水泵所需的流量與揚程,選擇3BA-9型離子泵即可滿足要求。

4 井點降水施工

（1)井點降水,沿基坑周圍布置井點降水系統(tǒng)。井點沿基坑周圍環(huán)狀布置。井點管距離坑壁一般不小于0.7米至1米,以防局部漏氣。井點管間距應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)、降水深度等在施工前計算,一般不超過2米,在總管拐彎處或靠近河流處,井點管間距應(yīng)適當減小,以保證降水效果。井點管平面布置示意圖如圖1所示。

（2)安裝程序:先埋設(shè)總管(挖地槽,坡度1/1 000至1/800)—埋設(shè)井點管—彎聯(lián)管連接總管與井點管—安裝抽水設(shè)備—抽水試驗(解決漏氣—井口到地面下0.5米至1米深度范圍內(nèi),用黏土填塞封孔)。

（3)在井點系統(tǒng)使用時,應(yīng)連續(xù)抽水(特別是開始階段),若時抽時停,濾管易堵塞,也容易抽出土粒,使出水渾濁,嚴重時會引起附近建筑物沉降開裂。同時,由于中途停抽,地下水回升,會引起邊坡坍塌或地下室地板上浮等事故。

（4)施工順序:井孔成孔—灌0.5米砂—井點就位—灌砂1.6米—黏土封口—布總管—用彎聯(lián)管連接井點與總管—安裝水泵—試抽水。

（5)井點的埋設(shè)水沖成孔法:在井點管底部裝上沖水裝置(射水式井點管)進行沖孔,沖孔直徑為300毫米,沖孔深度比濾管深0.5米,隨即拔出沖管,插入井點管,井點管與孔壁之間立即填土、粗砂至濾管以上1.0米,上部用黏土搗實封口,確保其密封性,防止漏氣。

（6)死井0出現(xiàn)的原因為濾管被泥砂堵塞。如出現(xiàn)死井0,處理方法采用高壓水反向沖洗或拔出重新埋設(shè)。

（7)井點管的拆除:±0.000以下驗收結(jié)束,土方回填前拆除。

5 邊坡護坡及土方開挖

（1)為防止基坑滑塌及下雨沖刷而產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象,影響工程施工進度和質(zhì)量,采用以下方法對邊坡進行護坡處理,其護坡做法為:基坑開挖后在坡面上鋪6×200雙向鋼筋網(wǎng)片,然后噴筑100 毫米厚C20細石混凝土,表面抹光。

（2)待降水5分鐘至7鐘后,進行土方試開挖,觀察降水是否滿足要求,確認后再進行大面積挖土。根據(jù)標高控制,應(yīng)嚴格分層開挖。每層開挖厚度不大于1 米,開挖時不超挖,一般預(yù)留300毫米,待底板施工前一次開挖修理完畢,原則上以不擾動原狀土為宜,產(chǎn)生超挖情況用C15素混凝土墊層材料墊平。

6井點設(shè)置與使用階段的注意事項

(1)如果套管采用的是鋼筋籠外包的尼龍網(wǎng)，那么井底尼龍網(wǎng)與鋼筋籠周圍尼龍網(wǎng)必須要建立可靠的連接，來防止砂土顆粒進入鋼筋籠；施工中，套管與土壁間的填充濾料應(yīng)該采用豆粒砂，而不應(yīng)該采用棱角狀石碴料或風(fēng)化料，并且嚴禁用粘土巖、泥灰?guī)r等軟質(zhì)巖石。

(2)在洗井時可以通過空壓機進行自上而下的清洗直至水清以及井底不存在泥砂。洗井后安裝的水泵井需要進行單井的試抽測試，試抽水量要大于設(shè)計的水量，并做好水位和抽水量的相關(guān)記錄。因為基坑的排水量較大，井點施工及排水工作必須提前進行，且需保證保持連續(xù)的供電抽水，降水周期在以不影響地下室施工時終止。

(3)降水過程中應(yīng)通過定期取樣來測試含砂量，并且保證含砂量不大于百分之零點五。對降水井需進行保護，開挖基坑時不可以受到損壞，井中不可以掉入雜物，否則會影響降水效果。同時需要加強對地下水位和基坑支護的嚴密監(jiān)測工作，來確保基坑處于干燥狀態(tài)，邊坡支護處于穩(wěn)固狀態(tài)。

結(jié)束語

建筑工程項目的地下室施工中,設(shè)計施工部門在制定降水方案時不僅要了解當?shù)氐牡刭|(zhì)情況和地下室施工圖紙要求,還需要相應(yīng)的了解樁基施工記錄。通常在樁基超送較多區(qū)域,應(yīng)該盡可能的布設(shè)密集點降水井。在制定降水方案后,試抽測試必不可少 ,看看是否需要及時調(diào)整降水方案,以免造成不必要的損失。深井井點降水法在該建筑工程和其他工程中均得到了較為成功的應(yīng)用。

參考文獻：

[1] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

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關(guān)鍵詞：建筑地下室；防水技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TU57 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

地下建筑由于可以有效的節(jié)約土地資源，擴展使用空間，因此地下室的建筑還是有著非常重要的作用。從整個建筑的建造質(zhì)量和使用壽命、使用安全等方面考慮，對嚴格要求建筑工程地下室防水技術(shù)水平，對滲漏進行有效防治有著重要的意義。

一、建筑地下室防水原則在進行建筑地下室防水工程施工的時候，要重視對工程前期的控制，尤其要把防水工程的質(zhì)量控制貫穿在整個施工過程當中，這樣才能從本質(zhì)上做好地下室防水工程的質(zhì)量工作。同時，在高層建筑地下室防水中一定要遵循以下原則：1、預(yù)防為先在對高層建筑地下室防水工程進行施工的過程中，要做到預(yù)防為主，積極的對防水工程進行嚴格監(jiān)督，對施工的每一階段進行合理的評價，如果在工程施工前期或者是施工過程中發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時反映，盡早解決所遇到的問題，保證高層地下室防水工程施工的質(zhì)量。2、精細為要在對建筑地下室防水工程進行施工時，一定要做到精細化的管理，精密化的施工，對施工中的每一個構(gòu)造，每一個設(shè)備都要做到精益求精，保證施工過程中對防水細部施工的精細化，保證建筑地下室的防水工程的每一個步驟、每一個環(huán)節(jié)都能以精細為主要原則進行施工。3、靈活為范在建筑地下室防水工程施工中，要做到靈活運用，遇到不同的問題要靈活處理，保證施工的靈活性。摒棄那些盲目守舊的按照圖紙死板的進行施工的作法，要根據(jù)不同建筑物的具體情況，對建筑地下室的防水工作采用靈活的原則進行施工。

二、建筑地下室防水施工技術(shù)

1、做好施工前的準備工作根據(jù)具體的情況，結(jié)合建筑工程的具體要求進行防水設(shè)計，做到防水排水的有機統(tǒng)一，剛性防水與柔性防水結(jié)合，并設(shè)置多層的防水層與復(fù)合防水層，這樣才能為工程的施工起到好的參考價值。方案圖紙的質(zhì)量要過硬。好的施工圖紙能夠指導(dǎo)我們工作開展，所以，在施工圖紙中不僅要有科學(xué)的防水抗?jié)B結(jié)構(gòu)，還要對施工中使用的防水材料及方法提出具體的要求。此外，做好施工圖的審計工作，這樣才能夠有效地保證施工圖紙的質(zhì)量。選擇技術(shù)水平較高的施工隊伍，對于施工隊伍的要求首先是技術(shù)過硬，其次是素質(zhì)要好，針對目前施工隊伍素質(zhì)參差不一的情況，這一措施尤為重要。做好這一工作能夠有效地在事前、事中、事后起到控制質(zhì)量的作用。

2、地下建筑的卷材防水施工技術(shù)對于地下建筑的卷材防水施工技術(shù)，通常采用外包防水的方法。如果以卷材的施工順序的先后來進行區(qū)分，可分為外貼法和內(nèi)貼發(fā)。通常在工期和施工條件允許的情況下，多采用外貼法。在進行卷材防水施工中，卷材的直接的連接搭橋處要根據(jù)長短邊留下足夠的搭接長度。一般長邊要在10cm以上，短板在15cm以上，同時還要在連接處進行附加增強的施工處理。對于改性瀝青累的防水卷材材料，在施工中要注意在各面的接縫處都要錯開足夠的幅寬，對于卷材的上下層直接不能直接垂直的進行貼鋪。注意接縫處的平整度控制，避免出現(xiàn)褶皺和氣泡。在拐角處的卷材鋪貼，要注意對于平面和立面直接的拐角接縫要鋪貼在平面上，最好離立面有6cm以上的距離，同時注意增設(shè)附加層。對于外貼法的卷材鋪貼順序要按照先底面后立面，內(nèi)貼法的鋪貼順序與之正好相反。

3、防水混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

（1）混凝土的材料和配比

防水混凝土中水泥宜采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，在滿足混凝土抗?jié)B等級、強度等級和耐久性條件下，水泥用量不宜小于260kg／m3。膠凝材料用量應(yīng)根據(jù)混凝土的抗?jié)B等級和強度等級等選用，其總用量不宜小于320kg／m3 ；當強度要求較高或地下水有腐蝕性時，膠凝材料用量可通過試驗調(diào)整。砂率宜為35％～40％，泵送時可增至45％?；疑氨纫藶?：1．5～1：2．5。水膠比不得大于0．50，有侵蝕性介質(zhì)時水膠比不宜大于0．45。防水混凝土采用預(yù)拌混凝土?xí)r，入泵坍落度宜控制在120~160mm，坍落度每小時損失值不應(yīng)大于20mm，坍落度總損失值不應(yīng)大于40mm。摻加引氣劑或引氣型減水劑時，混凝土含氣量應(yīng)控制在3％～5％。

（2）混凝土澆筑

地下室防水底板、擋土墻抗?jié)B混凝土澆筑，以變形縫、施工縫及后澆帶劃分施工區(qū)段進行混凝土澆筑。底板、側(cè)墻設(shè)計為抗?jié)B混凝土，采用現(xiàn)場攪拌站澆筑混凝土，保證連續(xù)施工，不留冷縫。施工時采用先澆混凝土底板，底板混凝土分區(qū)由底到高施工完成后，澆注側(cè)墻，連續(xù)澆筑混凝土的施工方案。底板混凝土“之字”走向澆筑，側(cè)墻混凝土分層循環(huán)澆筑。澆筑前應(yīng)清除模板內(nèi)的雜物、積水，鋼筋表面應(yīng)干凈，無油污。檢查預(yù)埋件、預(yù)留洞、管、止水膠條，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。澆筑混凝土的自由下落高度不超過2米，以防產(chǎn)生石子堆積，影響質(zhì)量。底板混凝土施工：底板混凝土施工采用“二次振搗，多次抹壓”施工工藝，可保證混凝土自密性及抗?jié)B等級。側(cè)墻混凝土分層循環(huán)澆筑，兩個班組同時進行； 混凝土分層厚度400mm，相鄰兩層混凝土澆筑間隔不超過2小時；振搗棒以插入下層混凝土內(nèi)50㎜為宜。擋土墻壁鋼筋、模板、混凝土的施工應(yīng)待底板混凝土達到設(shè)計強度40%以上時進行?；炷琳駬v棒嚴禁碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件等。澆筑過程中及時觀察模板、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留洞的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施處理。施工縫上澆注混凝土前，應(yīng)將混凝土表面鑿毛，清除雜物，保持潔凈濕潤再鋪一層20-30mm厚1：1水泥砂漿，然后進行分層澆注，應(yīng)用機械振搗，保證混凝土密實，不得過振或漏振。

（3）施工縫處理

穿墻管道、伸縮縫防水處理：在管道穿過防水混凝土結(jié)構(gòu)處，預(yù)埋套管，套管上加焊止水環(huán)，要滿焊嚴密。安裝穿管時，先將管道穿過預(yù)埋套管，并將位置找準，作臨時固定。然后端用封口鋼板將套管焊牢，再將另一端套管間隙用防水密封膏填嚴密，并用封口鋼板封堵嚴密。伸縮縫防水處理，1：2水泥砂漿找平層，JS涂膜防水在伸縮縫二側(cè)做附加層，每側(cè)不小于300mm，加設(shè)一道丙綸布。

（4）成品保護在交叉作業(yè)時，嚴禁操作人員用重物沖擊模板，不允許在梁或樓梯踏步模板吊幫上蹬踩，保護模板的牢固和嚴密。拆模時，對各部位模板要輕拿輕放，注意鋼管或撬棍不要劃傷混凝土表面及棱角，不要使用錘子或其他工具劇烈敲打模板面。用塔吊吊裝模板靠近墻、柱時，要緩慢移動位置，避免模板撞擊混凝土墻、柱。已拆除模板及其支架的結(jié)構(gòu)，應(yīng)在混凝土達到設(shè)計強度后，才允許承受全部計算荷載。施工中不得超載使用，嚴禁堆放過量建筑材料。當承受施工荷載大于計算荷載時，必須經(jīng)過核算加設(shè)臨時支撐。

4、應(yīng)多道設(shè)防目前較為普遍的做法就是，在工程圍護結(jié)構(gòu)的迎水面上粘貼防水卷材或涂刷涂料防水層，然后做保護層，再做好回填土和地面防水，達到多道設(shè)防，剛?cè)嵯酀脑瓌t。常用的防水卷材有：合成高分子防水卷材和高聚物改性瀝青防水卷材二大類。施工中我們主要把握以下幾個關(guān)鍵點：（1）嚴把材料關(guān)，俗話說”材料是基礎(chǔ)”對材料要保證以下幾點，材料的品種必須符合設(shè)計要求，材料的質(zhì)量抽檢必須合格而且有出廠合格證和準用證。（2）精必施工，施工包括管理和操作兩個方面。施工管理主面應(yīng)做好交底，跟蹤檢查要旁站監(jiān)督及時抽查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正和返工。操作方面要按交底的要求和施工順序進行，注意找平層要清刷干凈，基層處理劑應(yīng)涂刷均勻，使用的防水卷材道數(shù)、厚度應(yīng)符合標準，鋪貼卷材應(yīng)平整、順直，搭接尺寸不應(yīng)小于100mm相鄰兩幅應(yīng)錯開1/3幅寬，不得有扭曲和褶皺。收口和細部處理應(yīng)符合要求，完工后檢查合格應(yīng)及時做保護層和回填土。

結(jié)束語

目前在我國城市的基本建設(shè)飛速發(fā)展過程中，隨著建設(shè)用地的緊張及進一步充分發(fā)揮土地的綜合利用率，高層建筑正在日益成為城市建設(shè)的主體，地下工程的數(shù)量及面積較以前有了明顯的增加，地下室作為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的一部分，在保證整個建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)耐久性中發(fā)揮著重要作用,?？茖W(xué)合理的建設(shè)建筑防水工程，不僅可以保證建筑的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)免受水的侵襲，還能夠確保建筑工程的質(zhì)量、性能和使用壽命,因此對現(xiàn)代建筑工程中的必須要加大對建筑防水工程的研究力度，從而才能夠使建筑工程質(zhì)量得到有效的保障。

參考文獻

[1] 盧德強：《地下室防水工程施工技術(shù)探討》，《中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)》，2011年09期