地下水位下降（精选3篇）
地下水位下降 篇1
李新[1]等在塔里木河上游通过50多年的实测资料研究表明,大规模引用地表水灌溉新开垦荒地,对地下水位影响很大。 杨海昌[2]等“干旱区大面积膜下滴灌对灌区地下水位及流场的影响”研究表明,采用大规模膜下滴灌节水模式能够显著降低灌区地下水位。聂相田[3]等建立的井渠结合灌区水资源多目标优化配置模型计算表明,应用此模型指导井渠结合灌区的水资源配置可实现真正意义上的地表水和地下水联合运用,提高水资源利用效率。陈皓锐[4]等指出,灌溉用水效率尺度效应并非由单一因素决定,应兼顾水 循环伴生 过程的尺 度效应。目前,系统地研究区域内地下水变化与农业引水量、农业开采量及灌溉制度变化的多元耦合关系研究仍薄弱,急需加强研究。
焉耆盆地是新疆典型的山间内陆盆地和大规模开垦荒地大规模推广膜下滴灌高效节水技术致使地下水位下降典型区, 因此探讨该区地下水位下降和灌溉农业变化之间的关系,对焉耆盆地适度开垦荒地,合理推广高效节水,科学利用地表水、地下水具有重要意义,对干旱区山间内陆盆地合理进行水土开发具有参考作用。本文应用相关分析法、RS及MapGis空间特征分析技术,探讨了焉耆盆地21世纪以来地下水位下降与耕地面积增大、大规模推广高效节水的多元耦合关系与响应机制。
1研究区概况
焉耆盆地位于天山中段南麓新疆巴音郭楞蒙古自治州境内,面积约13 612km2。四周环山,呈菱形,地势从西北向东南倾斜,从周边山岭向盆地中心 - 博斯腾湖倾斜。博斯腾湖[5,6]是我国最大的内陆淡水湖,分为大、小两个湖区,大湖区是湖体的主要部分,东西长约55km,南北平均宽约20km,湖面海拔为1 048.75m时,水域面积达1 002.4km2,体积为88亿m3, 平均水深7.38m,多年平均降水量64.7mm,多年平均蒸发量2 194.7mm,属于典型的大陆性干旱气候。
研究区指焉耆盆地绿洲区,面积约4 120km2,区内河流来源于南天 山冰雪融 水和降水,多年平均 总径流量42.15亿m3/a,主要河流有开都河、黄水河和 清水河,多年平均 径流量[7,8]分别为34.82、2.89和1.05亿m3/a。区内地下水主要赋存于第四系松散堆积物中,补给来源 有河流、渠系渗漏,山区河谷和基岩地下径流,大气降水入渗,田间灌溉水渗漏。排泄归纳起来有3种形式:一是潜水蒸发,二是通过农排渠排泄及向河流湖泊泄流,三是人工开采。研究区地下水资源8.91亿m3/a,其中开都河区地下水资源量为6.71亿m3/a,和静北部 诸小河区地下水资源量为1.055亿m3/a,和硕独立 小河区地 下水资源量为1.217亿m3/a,不引起地 表生态环 境退化的 地下水可持续开采量[9]为3.8亿m3/a。
2地下水位演变特征
2.1初始特征
研究区天然状态下地下水流场的流向是自西北向东南运动,在2000年,区内湖泊 湿地面积1 695.6km2,占研究区 的30.13% ;地下水位 埋深小于5 m的分布区 面积为2 930.4 km2,占52.07%,大于5 m的埋深区 面积1 002.1km2,占17.81%。
2.2现状特征
根据2011年水文地质测绘表明,研究区内湖泊湿 地面积1 392.7km2,占研究区的25.65% ;地下水位埋深小于5m的分布区面积为2 407.1km2,占44.34%,大于5m的埋深区面积1 629.5km2,占30.01%。
2.3演变特征
由图1可以看出环绕博斯腾湖由外到内,地下水位埋深呈现出由深变浅的特征。通过对图1(a)与图1(b)对比可知,经过11年时间演变,研究区内地下水位埋深>10m区域明显增大,其范围由近山区向近湖区逼近,主要分布在盆地西侧和东北侧;在内陆中心区域,地下水位埋深2~3m区域面积有所增加;博斯腾湖面积呈现出减少的趋势,在湖的西北岸和东北岸较为明显。
2000年研究区 内湖泊湿 地面积达1 695.6 km2,占30.13%,埋深0~3m区域2 311.5km2,占41.07%,埋深3~ 5m区域618.9km2,占11%,埋深>5m区域1 002.1km2,占17.81%;2007年湖泊湿 地面积缩 小至1 488.7 km2,占26.44%,埋深 >5 m的分布区 面积扩大 至1 317.1km2,占23.39%;进入2011年,湖泊湿地 面积进一 步缩小至24.73%,埋深0~3m区域缩小至1 585.8km2,占28.16%,埋深3~5 m区域扩大到822.93km2,占14.61%,埋深>5m区域继续扩大,达到1 829.5km2,占32.49%(见表1)。
以定边界区域内陆地地下水位以上土体厚度来衡量研究区内总体地下水位埋深情况,由于盆地内陆地面积相对整个盆地面积而言波动幅度小于6%,因此可以如此定义,该厚度值越大则表明盆地内总体地下水位埋深越大,该值越小则表明盆地内总体地下水位埋深越小。地下水位以上土体厚度计算公式如下:
式中:hi为第i年不同地下水位埋深值;Ai为第i年不同hi对应的面积值;为第t年定边界区域内平均地下水位埋深。
取0~1m埋深值为0.5m、1~2m埋深值为1.5m、2~3 m埋深值为2.5m、3~5m埋深值为4m、5~10m埋深值为7.5 m、>10 m埋深值为15 m,经过计算 得
由此可知11年来,盆地内地 下水位一 直在下降,20002007年期间,平均每年下降0.096m;2007-2011年期间,平均每年下降0.303m,下降速度翻了3倍以上。
3耕地面积和灌溉方式变化特征
3.1耕地面积变化
为掌握研究区不同 时期土地 利用类型 的变化情 况,利用RS与MapGis空间特征 分析技术,对研究区2000、2007及2011年的遥感数据基于Mapgis平台进行人机交互式解译,将盆地内的土地利用类型分为水域、湿地、盐碱地、耕地、沙地、建设用地、未利用地和林草地等8大类,针对研究区域不同时期的土地利用类型变化情况进行分析,得出研究区内11年来耕地的演变过程。
通过图2(a)与图2(b)对比可知,近11年来,焉耆盆地绿洲区耕地面积明显增加,2000年耕地外围大面积未利用地到2011年时转变为 耕地。2007年耕地面 积比2000年增长了428.63km2,增长率达61.23km2/a;2007-2011年4a时间里增长了6.07%,增长率达85.46km2/a;11a的时间里 盆地内耕地面积增加了13.66%。
水域面积自2000-2011年一直处于减少阶段,第一阶段2000-2007年减少了3.31%,第二阶段减少了0.85%;未利用地面积一直处于高速缩减状态,第一阶段缩减2.48%,第二阶段缩减2.4%;林草地也是大规模减少,第一阶段减少了2.6%, 第二阶段减少了0.76%。通过对比我们可 以看出,在20002007年期间,耕地面积的增加主要由水域面积、未利用地和林草地面积的缩小演变而来;在2007-2011年这4年里,耕地面积增加了341.08km2,其中未利用地面积大量转换为耕地,4年即转换了135.04km2,剩余200km2由水域、湿地、沙地、林草地和盐碱地转变而来,这其中,高效节水技术的推广,在一定程度上节约了部分 水资源,利用这部 分水资源 加速了荒 地的开垦。
3.2灌溉方式变化
在2000年之前,焉耆盆地一直以常规灌溉为主,常规灌溉包括沟畦灌和冬灌的大水漫灌。自2000年以来焉耆盆地开始试点膜下滴灌高效节水技术,最开始只是在棉花、辣椒、葡萄等作物上试验,由于其节水能力大,增产效果明显,后来大面积推广到小麦、甜菜等作物。
由表3可知,在2000年研究区 内高效节 水面积仅1.61 km2,占实际灌溉面积的0.09%;经过7年的发展,到2007年达到128.7km2,占5.83%;2008年之后,伴随着政府对高效节水技术的大力支持,盆地内膜 下滴灌开 始大规模 迅速推广 开来,到2011年规模达到844.55km2,占当年实 际灌溉面 积的31.55%。
农业综合毛用水定额包括作物生长期内灌溉和冬灌两项, 在焉耆盆地,常规灌溉地和高效节水灌溉地冬灌均采用大水漫灌,定额在2 700m3/hm2左右,通过对常规灌溉与高效节水灌溉对比(见表4)可知,高效节水灌溉的灌溉水利用系数比常规灌溉大0.35以上,节水3 000m3/hm2以上,其中常规灌溉渠系水利用 系数比高 效节水灌 溉小0.3以上,渠系渗漏 损失2000、2007、2011年分别为3 519、3 028、2 718m3/hm2,而对应的高效节水渠系渗漏 损失仅为241、180、101 m3/hm2,由此可见常规灌溉渠系渗漏对地下水的补给是很大的,滴灌的渠系渗漏对地下水的补给微乎其微。
4地下水位下降与灌溉农业关系
区域单元内地下水位不断下降是由于排泄量大于补给量, 针对焉耆盆地灌溉农业区地下水位不断下降可划分为两个阶段(见图3),阶段一:2007年之前,即大规模开垦荒地实施常规灌溉阶段,在这一阶段,研究区内部分林草地转换为耕地,引水量不断增大,渠系渗漏增大致使补给量有所增加,局部地区地下水位在灌溉期有所升高,同时,盆地东北部和西部原本靠汲取地下水生长的自然植被和未利用地转为依赖灌溉收成的农作物,在增大潜水蒸散发的同时又增大了当地地下水开采量, 东北部和西部地下水位降低,总体上排泄量大于补给量,区内地下水位有所下降;阶段二:2007年之后,在盆地的中心区域, 高效节水技术实施推广,渠系渗漏补给量有所减少,地下水开采量有所加大,在盆地的 东北部和 西部开垦 荒地规模 继续加大,地下水开采量和潜水蒸散发量继续加大,排泄量和补给量均减小,从而致使地下水位迅速下降。
2007年之前,虽然地下水开采使得地下水位下降,但常规灌溉入渗补给地下水量较大,因此,随耕地面积增大,地下水位下降的幅度较小,耕地面积每增加100km2,研究区地下水位全区平均降幅0.15m。在2007-2011年4a时间里,区内部分常规灌溉转变为膜下滴灌,致使地下水开采量加大,另外新开垦荒地也增大了地下水开采量,高效节水灌溉面积每增加100 km2,焉耆盆地地下水位平均降幅0.25m,相对2007年之前地下水位降幅增大66.67%。
从农业开采井数和地下水开采量来佐证上述研究结果(见图4)。在2000年,研究区开采机井数仅683眼,至2007年,开采井数增加至1 243眼,2011年达到3 216眼,分别增加了2.6倍和4.7倍。年开采从2000年最初的1.25亿m3/a,增大为2007年2.57亿m3/a和2011年的6.92亿m3/a,分别增大2.1倍和5.5倍。11年来累计开采地下水35.97亿m3,超采地下水6.02亿m3(对应多年可持续开采量3.8亿m3/a),平均超采模数达到14.61万m3/km2。该超采量除以盆地内浅层含水层综合给出度0.085(盆地内浅层地下水含水层地下水给出度介于0.05~0.12),对应地下水位的降幅为1.72m,与近11年来研究区内实 际地下水 位降幅相 差0.16 m,误差8.5% 小于10%,认为累计降幅基本一致。
5结语
灌溉农业迅速发展的焉耆盆地,地下水位下降的幅度与区内耕地面积扩大和灌溉方式变化密切相关(见图5)。
2000年以来,常规灌溉耕地面积每增加100km2,地下水位平均降幅0.15 m,膜下滴灌 高效节水 耕地面积 每增加100 km2,地下水位平均降幅0.25m。2000年研究区平均地下水位埋深4.98m,到2007和2011年分别下降到5.65和6.86m, 截止2013年12月全区平均地下水位已下降至7.93m,远低于盆地内地下水生态安全水位[10]3.5~5.0m, 由此带来一系列环境问题。天然植被衰败,活植株盖度降低,随处可见枯死的灌木丛,具有极强抗旱能力的胡杨、怪柳仅断断续续生长在河床两边数百米范围内。博斯腾大湖水位由2002年达到的 史上最高 水平1 049.39 m降到2013年12月的1 045.06m,接近最低控制水位1 045m,大湖面积由1 230.2km2萎缩至912.31km2;在湖水位下降、湖面积不断萎缩的过程中,博斯腾湖区域生态环境持续退化,小湖区,原来草盛木青的湿地草甸现已是植被稀疏,主产业芦苇面积缩小、长势衰退;大湖区,有机质污染日益严重,湖水矿化度增加,水质不断恶化,鱼类种数和产量减少,直接影响到区域经济可持续发展。
因此,适度开垦荒地,优化灌溉农业布局结构,理性推广膜下滴灌高效节水技术,对于缓解焉耆盆地地下水位逐年下降十分必要。□
摘要：2000年,焉耆盆地内平均地下水位埋深4.98m,耕地面积1 656.26km2,高效节水灌溉面积1.61km2;盆地内灌溉农业经过11年由常规灌溉向高效节水灌溉的转型发展,到2011年,平均地下水位埋深下降至6.86m,耕地面积增加至2 426.73km2,高效节水灌溉面积增加至844.55km2。针对这一问题,基于大量实测资料和RS及MapGis技术与相关分析方法,通过近10年来区内耕地面积和灌溉方式变化特征对地下水位下降响应机制研究。结果表明:2000年以来常规灌溉耕地面积每增加100km2或高效节水灌溉面积每增加100km2,研究区地下水位下降幅度为0.15和0.25m。
关键词：焉耆盆地,地下水位下降,耕地面积,灌溉方式
月牙泉水位下降应急治理工程监理 篇2
关键词：月牙泉,应急治理工程,质量隐患
0 引言
月牙泉位于敦煌市南约10km处, 是国务院确定的国家重点风景名胜区, 也是敦煌市具有世界影响的两大旅游资源之一。从上个世纪七十年代开始, 由于党河水库的修建, 渠道渗漏量的减少, 地下水开采量的增加, 造成地下水补、排失衡和区域性地下水位大幅度下降, 同时导致月牙泉湖水位的下降。近年来遇到干旱年份, 月牙泉湖底部分露出水面, 严重影响“沙泉共生”的观赏价值, 从而对当地旅游业的发展造成了极大损失。
1 工程概况
根据地质部门多年研究成果, 月牙泉湖水位下降应急治理工程设计采用了地表水与地下水结合的综合人工回灌渗水治理设计方案, 即通过形成人工回灌入渗补给月牙泉湖的地下水局部水流系统, 确保月牙泉湖仍以地下水自然溢流方式出现, 水位保持在湖底面以上。本工程主要分为供水工程、输水工程、水处理工程及渗水工程四大系统。
2 工程特点及质量控制要点、难点
2.1 工程特点
(1) 施工场地复杂, 施工交通困难。月牙泉水位下降应急治理工程的地下水源地位于人工造林区, 输水管线穿越农田、村庄、公路、沙漠、供水干渠及市政管路, 水处理工厂周围为农田, 渗水场紧挨月牙泉湖边。大型、重型设备进出施工区困难, 有效施工时间受到限制;而工程设计的土石方开挖量约4.0×105m3, 渗水场回填砾料约2.0×105m3, 施工进度计划受到严重影响。
(2) 气候条件恶劣。月牙泉区域属典型的大陆性干旱沙漠气候区, 冬季漫长寒冷 (最低气温﹣30℃) , 夏季干旱炎热 (最高气温41℃) , 根据气象部门的实测统计资料, 区内多年平均降水量仅为36mm, 多年平均蒸发量高达2563mm, 多年平均气温9.6℃。同时该区素有“世界风库”之称, 大风和沙暴频繁, 常年多东风和西北风, 4～9月以东风为主, 10～3月西北风频繁 (最大风力可达10～12级) 。
(3) 施工质量要求高。根据月牙泉湖水位下降治理总体方案, 应遵循以“治本为主、治表为辅”的原则进行。提出应急治理工程的目标保持月牙泉湖水深0.3～1.0m, 设计年限20年。
(4) 工期紧、施工干扰因素大。由于应急治理恢复工程的实施不能影响月牙泉景区正常的旅游运营, 所以主要工程的施工期只能选择在旅游淡季的秋末、隆冬、初春期, 无形中成倍增加了施工监理难度。
(5) 施工战线长, 点多面广。由于本工程中地下水源地、水处理厂、渗水场等前后相距达30km, 同时还有10km的输水管道, 管线穿越公路、村庄、农田、林场、沙丘, 施工作业面多而复杂。
(6) 专业类型复杂, 施工参建单位多。本工程中的涉及的主要专业有市政工程、水利工程、水文地质工程、建筑工程等, 涉及4家施工单位, 同时还有专业分包单位。由于每个单项工程专业类型不一, 参建单位多, 质量控制难度大。
2.2 质量控制要点与难点
由于本项目为地方自筹资金建设, 施工招标是按照水利工程进行的, 而本工程的实质性质为环境恢复治理工程, 不同于一般的水利工程。为确保月牙泉水位下降应急治理取得实际效果, 根据环境恢复治理工程实施的特点, 项目监理部质量控制基本原则为“地下水源地及水处理厂提供合格、足量的水, 经管道输送至渗水场, 通过渗水场及时、足量渗入设定的地层”。围绕质量控制基本原则, 根据四个单项工程专业功能, 分别制定了其主要的质量控制要点与难点, 具体为:
(1) 地下水源地工程:管井水质 (含砂量、物理性质、化学成份) 、出水量 (不得低于设计值) 。
(2) 输水管道工程:输水管管径、管道公称压力 (密封性) 、填埋冻土层厚度 (≮1, 7m) 、线路坡降比 (≮6:1000)
(3) 水处理厂工程:平流式沉淀池 (出水泥沙含量≯2000mg/l) 、全水力自控净水器 (净化水指标符合出厂标准) 。
(4) 渗水场工程:渗水槽开挖、砾料回填、隔离膜铺设、渗水井参数。
(5) 建筑工程:水处理厂、水渠、泵房的土建工程 (地基承载力、水池防渗层、各类隐蔽工程等) 。
3 质量控制方法及内容
3.1 做好“预控”工作, 避免可能产生质量隐患的因素
“预控”即事前控制, 是环境恢复治理工程质量控制的基础。监理工程师通过对施工单位资质的审查、设计文件及施工图纸的研究、施工前各项准备工作和施工条件的检查督促以及质量保证措施的制定等进行控制, 从而使可能产生质量隐患的各种因素消灭在萌芽之中。具体来讲, “预控”阶段项目监理部主要进行了以下工作:
(1) 组织好设计技术交底会, 要求参建各方 (包括建设单位、监理单位、设计单位、施工单位) 加强月牙泉水位下降应急治理工程性质和影响的再认识, 明确了本工程的质量控制基本原则为“地下水源地及水处理厂提供合格、足量的水, 经管道输送至渗水场, 通过渗水场及时、足量的渗入设定的地层”。
(2) 由于项目设计工作已于2002年完成, 到应急工程实施时, 工程周围地形地貌都发生了较大变化, 有些单项工程的位置、走向、参数要做相应的设计变更, 所以要求设计单位在工程施工现场派驻现场代表, 工程设计负责人定期深入施工现场, 以便施工中随时解决有关设计变更问题, 确保变更的设计符合质量控制基本原则。
(3) 对本工程中的最主要单项工程 (渗水场) 的回填砾料数量巨大 (达2.0×105m3) , 其质量的好坏直接决定了本工程实施的效果, 但质量控制难度大。为保证渗水场施工质量标准, 由建设单位、监理单位、设计单位、施工单位在砾料生产现场共同确认了标准, 并明确了验收程序和抽检方案。
(4) 督促施工单位建立和健全质量保证体系, 并对其进行认真审查, 特别是“三检制”的建立及其相关人员的资质是重点审查对象, 以确保施工管理有序进行。对施工单位提交的施工方案、施工组织设计严格把关, 严格审批, 保证技术切实可行, 措施适当得力。
(5) 对施工单位选择的分包商的资质和分包范围进行审查, 杜绝不合格分包商进入工程施工;同时防止分包商将主要 (或关键) 工程项目 (如地下水源地管井施工、水处理厂全水力自控净水器设备制造、渗水场砾料回填等) 进行分包或变相转包, 消除质量隐患。
(6) 对施工单位试验室或委托试验室的资质进行审查, 未经认证的试验室不得承担试验任务;对施工单位提交的测量实施报告 (包括测量人员资质、测量仪器鉴定书、实施方案和控制点的保护等) 进行审查, 并对加密测量网点进行复测;对施工单位提交的材料配比试验、工艺试验、确定各项施工参数的试验及其相应的施工质量保证措施进行审查, 从而保证工程施工所使用的基础资料的准确性。
(7) 对施工单位进场的主要原材料的质量证书进行审查并进行抽样检测试验, 对施工单位进场的施工机械 (包括型号、数量、配套情况及完好率等) 进行检查, 对施工单位制造的永久性设备进行审查和验收, 避免由于原材料和设备的缺陷造成的工程质量隐患。
(8) 对工程施工前的其它准备工作 (包括水、电、砂石料、临时道路、施工组织及环境影响因素等) 进行全面检查和落实, 以避免可能产生施工质量的因素发生。
3.2 做好“程控”工作, 使质量得到落实和执行
“程控”是指施工过程中的质量控制, 是环境恢复治理工程质量控制工作的最重要的工作阶段, 监理工程师通过对施工环境条件的督促管理、施工方法和施工工艺的检查、各工序检查签证、隐蔽工程和重要工序的跟踪和适当旁站监理等进行控制, 从而确保工程质量符合施工承包合同的要求。以渗水场工程施工为例, 监理工程师重点要抓好以下工作。
(1) 回填砾料生产的质量控制, 从料源上把好质量关。根据地质部门前期研究论证结果, 施工单位将回填砾料生产场设在党河河滩上, 党河河滩砂石料储量丰富, 易于开采, 其储量和质量技术指标中除含泥量偏高外, 其余均满足设计要求。施工单位在料场附近钻凿了一眼水井, 对过筛后的砾料进行冲洗。现场监理工程师控制的主要内容是砾料的过筛和冲洗, 定期或不定期对检测砾料的含泥量及粒径, 防止含泥量超标或掺入粒径过小的砾石。
(2) 渗水场基坑的开挖, 慎重确定和审批开挖尺寸。渗水场基坑是人工回灌渗水治理设计方案的重点工程措施, 其开挖尺寸的确定是能否保证渗水质量的关键, 为此, 根据开挖进程, 监理单位组织业主、设计、施工对开挖的尺寸进行研究讨论 (即在保证渗水面积满足设计的要求下, 尽可能使工程费增加符合业主的预期) , 重点参考设计单位的意见, 并督促设计单位及时出具设计变更单, 通过监理单位审批后得以实施。
(3) 渗水场渗水井的施工, 注重对施工工艺的监督检查。渗水场布设得水井具有渗水、清洗回填砾料的二重作用, 监理人员必须加强对其成井工艺的检查, 使其设备安装、泥浆质量、井管安装、砾料及止水、抽水试验等符合工序符合设计和有关规范的要求与规定。尤其对井管安装、抽水试验两个工序要进行全程旁站监督, 并做好记录, 同时在渗水场基坑开挖过程中, 对露出坑面以上的井管进行实际检查, 对不符合要求的内容必须整改。
(4) 渗水场砾料回填过程的控制。巡检与旁站监督制度相结合, 确保砾料回填质量。由于砾料回填正是在隆冬季节进行, 本着以人为本的原则, 对砾料验收、回填等工序采用巡检方式, 而对渗水井花管出露位置、针刺土工布、防渗土工布的密封连接等关键部位采用旁站监督方式。
3.3 做好“终控”工作, 对工程质量问题采取补救措施
“终控”是完工后的总体质量控制阶段, 是对发现质量问题或缺陷采取补救措施。
(1) 组织并主持定期或不定期的质量分析会, 通报施工质量情况, 协调有关单位的施工活动, 以消除影响质量的各种外部干扰因素。
(2) 全面系统的查阅有关质量方面的资料, 对有疑点的部位或漏检部位进行复检或补检。审查施工单位提交的施工质量自检成果, 看其手续是否齐全、标准是否统一、数据是否有误以及质量评定结果是否符合规定;检查核实施工单位的原始纪录, 对有怀疑的部位进行复检。
3 质量控制效果
经过上述监理“三阶段”的控制, 特别是整个工程实行巡检与旁站监督相结合的监理方案, 月牙泉水位下降应急治理工程施工质量得到了有效控制, 环境恢复治理取得了明显效果。工程实施完3个月后, 月牙泉湖水位上升0.5～1.0m, 并在其东侧又渗出一个小泉, 出现了“二泉相映”的景观, 中央电视台《新闻联播》节目对此也进行了报道。
参考文献
[1]甘肃省地质环境监测院.敦煌市月牙泉应急治理工程初步设计报告[R].2002.
[2]GB50319-2000.建设工程监理规范.
用轻型井点降低地下水位 篇3
例如:某工程紧邻江岸, 水文地质勘测报告表明:自然地面以下1m为亚粘土, 其下8m厚为细沙层, 再下为不透水层, 地下水位于地面下1.5m左右。该工程拟开挖的基坑长12m、宽8m、深4.5m, 根据降水深度及土质情况选用轻型井点法降低地下水位。
1 轻型井点设备
1.1 轻型井点设备的组成
由管路系统和抽水设备组成。管路系统由滤管、井点管、弯联管和总管组成。抽水设备常用的是真空泵。
井点管采用管径为65mm的无缝钢管, 长6m, 上端用弯联管与总管连接, 下端配有1m的滤管, 滤管的管壁上钻有19mm直径的小圆孔, 外包两层滤网, 管壁与滤网之间用铁丝绕成螺旋形隔开, 滤网的外面用粗铁丝网保护。总管由管径100mm的无缝钢管分节连接而成, 每节长4m。
1.2 轻型井点设备工作原理
轻型井点是利用真空原理提升地下水的。由于真空泵不断抽吸, 井点管内产生真空 (负压) , 于是地下水在大气压力作用下从土壤孔隙内向压力较低的孔隙内流动, 一直流到压力最低的井点管里, 经过过滤箱, 分离出水中细砂, 再被提升到水气分离器, 地下水由水泵排走, 空气集中在上部由真空泵排出。当水多来不及排出时, 水分离器内的浮筒靠水的浮力托举向上, 将通向真空泵的通路关闭, 防止水进入真空泵。
2 井点布置
轻型井点的布置要根据基坑平面形状及尺寸、基坑深度、土质、地下水位高低及流向, 降水深度要求等因素确定。
2.1 平面布置
根据土质情况, 选定边坡坡度为1:0.5。基上坑口尺寸为12m×16m, 基坑宽度较大, 作平面布置为环状井点, 为防止局部漏气, 井点管路基坑壁1m, 总管长L= (12+2+16) ×2=60m。
2.2 高程布置
为降低井点管的埋置面, 将总管埋设在地面下0.5m处, 需要先开挖深0.5m的沟槽, 在槽底铺设总管。基坑中心降水深S=4.5-1.5+0.5=3.5m。
采用一级轻型井点, 井点管的埋设深度H (不包括滤管) 用下式计算:
H≥H1+h+IL
式中H1为井点管埋置面至基坑底面的距离;
h为基坑底面至降低后的地下水位线的距离;
I为水力坡度;
L为井点管至基坑中心的水平距离。
H=4.5-0.5+0.5+1/10×14/2=5.2m
选用直径为50mm, 长6m的井点管, 以及直径为50mm, 长1m的滤管, 埋入土层中5.8m处 (井点管露出地面0.2m) 。
3 轻型井点计算
3.1 基坑涌水量
井点管和滤管全长为7m, 滤管下端距不透水层1.7m, 基坑长宽比小于5, 为无压非完整井轻型井点。另外现场实测土壤的渗透系数为5m/d。
无压非完整井基坑涌水量按下式计算
式中Q为无压非完整井轻型井点总涌水量;K为渗透系数;H0为抽水影响深度;S为水位降低值;R为抽水影响半径;X0为环状轻型井点的假想半径。经计算H0=10.73m;R=41.79m;x0=8.95m;Q=410m3/d。
3.2 井点管数量计算与井距确定
井点管数量按下式确定
式中n为井点管数量;d为滤管直径;为滤管长度。
故n=26;井距D=2.46m。确定井点管数量为26根, 井距为2.4m。
3.3 抽水设备的选择
总管长度为64m, 选用W5型干式真空泵抽水设备。最低真空度为hk=70k Pa;水泵所需的流量Q=451m3/d=18.8m3/h;水泵的吸水扬程Hs≥7m。
根据水泵的流量与扬程, 选择2B19型离心泵, 其流量11~25m3/h, 吸水扬程6~8m, 满足要求。
4 井点施工与运行
4.1 井点安装
施工顺序是:先排放总管, 再埋设井点管, 然后用弯联管将井点管与总管连接, 最后安装抽水设备。
(1) 井点管的冲孔
采用冲孔法成孔, 冲管直径70mm, 冲管长度7m, 下端装有圆锥冲嘴, 在冲嘴的圆锥面上钻有3个喷水小孔, 各孔之间焊有三角形立翼, 以辅助水冲时扰动土层, 便于冲管更快下沉。冲管上用胶皮管与高压水泵连接, 利用起重设备将冲管吊起插在井点的位置, 利用高压水将士冲松, 冲管边冲边沉, 冲孔时应使孔洞垂直, 上下孔径一致, 冲孔直径为300mm, 直至比滤管深度低0.5m时为止, 关闭水枪后拔出。
(2) 井点管的埋置
井孔冲成后, 拔出冲管, 立即插入井点管, 并在井点管与孔壁之间填灌厚度80mm的粗砂滤层, 充填高度达到滤管顶以上1m, 然后用粘土封闭。
4.2 井点运行
井点管沉没完毕即可接通总管和抽水设备, 然后进行试抽。要全面检查管路接头的质量, 井点出水状况和抽水机械运转情况等, 如发现漏气和死井 (井点管淤塞) 要及时处理, 检查合格后, 井点孔口到地面下0.5~1m的深度内应用粘土填塞, 以防漏气。
轻型井点运行时应连续抽水。否则滤网易堵塞, 也易抽出泥砂和使出水混浊, 并可能引发附近建筑地面沉降。抽水过程应调节离心泵的出水阀, 控制出水量, 使抽水保持均匀。降水过程中应按时观测流量、真空度和井内的水位变化, 并做好记录。
5 结论
通过井点管抽出地下水, 2d以后通过观测孔发现地下水位降至坑底以下, 形成了稳定的水位曲线, 由于在开挖及基础工程施工过程中利用该轻型井点设备连续稳定地降低了地下水位, 使所挖土体始终保持干燥状态, 从根本上解决了地下水涌入坑内的问题, 保证了工程质量和施工安全。
参考文献
[1]廖代广.建筑施工技术[M].武汉:武汉工业大学出版社.