雙環(huán)滲水試驗(yàn)在地下水環(huán)評(píng)中的運(yùn)用及其成果分析

王廣華　李亞美　李　堯

（河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南　鄭州　450053）

雙環(huán)滲水試驗(yàn)在地下水環(huán)評(píng)中的運(yùn)用及其成果分析

王廣華李亞美李堯

（河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南鄭州450053）

自2016年1月7日環(huán)境保護(hù)部實(shí)施《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011），越來越多的建設(shè)項(xiàng)目都要對(duì)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)做專項(xiàng)調(diào)查報(bào)告，而野外雙環(huán)滲水試驗(yàn)測(cè)定包氣帶巖層的垂向滲透系數(shù)又是必不可少的。基于此，以“河南新安XX電廠新建工程地下水專項(xiàng)調(diào)查項(xiàng)目”的野外滲水試驗(yàn)為依據(jù)，確定了包氣帶巖性的垂向滲透系數(shù)，為新建工程場(chǎng)地污染防滲分區(qū)和防滲技術(shù)措施提供了參數(shù)依據(jù)，對(duì)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)具有實(shí)際意義。

雙環(huán)滲水試驗(yàn)；地下水環(huán)評(píng)；滲透系數(shù)；防滲區(qū)

隨著《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011）的實(shí)施，國(guó)家對(duì)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)保要求的提高，使得越來越多的項(xiàng)目都要對(duì)地下水做環(huán)評(píng)專題報(bào)告［1］，這對(duì)地質(zhì)勘察資料的深度和廣度提出了更高要求，特別是工程場(chǎng)地包氣帶防污性能方面，表層土的滲透系數(shù)對(duì)于地下水環(huán)評(píng)防滲分區(qū)的判定、地下水污染預(yù)測(cè)模型參數(shù)的選取和地下水污染防止措施的設(shè)計(jì)具有重要意義。因此，如何提供更為合理的地質(zhì)參數(shù)，是地質(zhì)技術(shù)人員著重考慮的實(shí)際問題。

雙環(huán)滲水試驗(yàn)是水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察中評(píng)價(jià)淺表部土層垂向入滲能力的常用方法。其優(yōu)點(diǎn)是能夠完全保持巖（土）的天然結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)精度高，設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉和效果好［2］。本文以河南省已審批過的新安XX電廠工程場(chǎng)地的野外滲水試驗(yàn)為依據(jù)，為地下水環(huán)評(píng)提供合理的地質(zhì)建議值。

1　水文地質(zhì)條件

擬建工程場(chǎng)地位于澗河河谷平原區(qū)，地表被第四系沖積層所覆蓋，地表巖性為粉土、粉質(zhì)黏土，地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。0.0～21.2m以粉質(zhì)黏土為主，局部夾粉土薄層；21.2～46.2m以卵礫石為主，局部夾有粉土、粉質(zhì)黏土透鏡體；46.2～60.0m為粉質(zhì)黏土；60.0m以下為新近系泥巖。淺層地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層巖性為卵礫石，水位埋深為28.73～36.69m（枯水期）/27.07～31.50m枯水期，年變幅1.66～5.19m。地下水流向?yàn)樽晕飨驏|徑流，主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給、汛期澗河側(cè)滲補(bǔ)給和地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄方式有人工開采和徑流排泄。單位涌水量1 000～3 000m3/d，富水性好。

2　野外雙環(huán)滲水試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)原理

在野外一定的水文地質(zhì)邊界內(nèi)，挖一試坑，并在坑底部同心壓入直徑不同的試環(huán)；然后，在內(nèi)環(huán)及內(nèi)、外環(huán)之間的環(huán)形空間同時(shí)注水，并保持兩處水層在同一高度，如圖1所示。這樣即可認(rèn)為，內(nèi)外環(huán)之間滲入的水主要消耗在側(cè)向擴(kuò)散上，而內(nèi)環(huán)滲入的水主要消耗在垂向滲透上，視為準(zhǔn)垂向一維滲流［3］。待滲流穩(wěn)定后并延續(xù)2～4 h，根據(jù)內(nèi)環(huán)取得的資料，利用達(dá)西定律求取試驗(yàn)地層的滲透系數(shù)。

圖1　雙環(huán)滲水試驗(yàn)裝置示意圖

2.2試驗(yàn)位置

滲水試驗(yàn)?zāi)康脑谟诜治霭鼩鈳У奶烊环罎B性能，為地下水污染預(yù)測(cè)模型提供參數(shù)和地下水污染防止措施的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。故試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)選取在擬建廠區(qū)運(yùn)行過程中易產(chǎn)生污染物或易泄露污染物而引起地下水污染的地點(diǎn)，即生活污水處理站、事故油坑、空冷塔、液氨區(qū)及事故廢水池處。

2.3試驗(yàn)步驟

①試驗(yàn)前，首先挖至試驗(yàn)?zāi)康膶樱⒃诰嘣囼?yàn)點(diǎn)1.0m處先用洛陽鏟探明表層3.0m厚包氣帶的巖性特征。

②在試驗(yàn)點(diǎn)開挖至試驗(yàn)?zāi)康膶油梁笤傧峦谝粋€(gè)30cm的滲水試坑，清平坑底，將直徑分別為25cm和50cm 的2個(gè)試環(huán)按同心圓狀壓入坑底，深約5～8cm，確保試環(huán)周邊不漏水；然后在內(nèi)環(huán)及內(nèi)、外環(huán)之間鋪2cm厚的粒徑5～8mm的粒料作緩沖層。

③同時(shí)向內(nèi)環(huán)和內(nèi)外環(huán)之間注水，保持環(huán)內(nèi)水柱高度均在10cm處，開始進(jìn)行內(nèi)環(huán)注入流量量測(cè)。

④開始每隔5min測(cè)量一次滲水量，連續(xù)測(cè)量5次；之后每隔15min測(cè)量一次，連續(xù)測(cè)量2次；以后每隔30min測(cè)量一次并持續(xù)測(cè)量多次；第n次和第n-1次滲水量之差小于第n+1次滲水量的10%，試驗(yàn)結(jié)束；取最后一次注入量作為計(jì)算值。

⑤用洛陽鏟探明滲水試驗(yàn)的滲入深度。

2.4試驗(yàn)儀器

直徑25cm和50cm的鐵環(huán)各1個(gè)，水桶，1/萬流量表，球形閥門，鐵鍬，洛陽鏟，軟管，尺子，秒表等。

2.5計(jì)算方法及成果

試坑雙環(huán)滲水試驗(yàn)按公式（1）計(jì)算試驗(yàn)層的滲透系數(shù)［4］，計(jì)算成果見表1。

式（1）中，K為試驗(yàn)土層滲透系數(shù)，cm/s；Q為內(nèi)環(huán)最后一次滲水量，L/min；F為內(nèi)環(huán)底面積，cm2；H為試驗(yàn)水頭，cm；Ha為試驗(yàn)土層毛細(xì)上升高度，cm，取經(jīng)驗(yàn)值；Z為滲水實(shí)驗(yàn)的滲入深度，cm。

根據(jù)場(chǎng)地工程勘察結(jié)果，場(chǎng)地包氣帶巖性為粉質(zhì)粘土，厚度為16.70～21.12m，場(chǎng)地內(nèi)分布連續(xù)、穩(wěn)定；根據(jù)雙環(huán)滲水試驗(yàn)成果，包氣帶垂直滲透系數(shù)為1.96× 10-5～7.92×10-5cm/s。依據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610-2016）可知，場(chǎng)地包氣帶包氣帶防污性能為“中”。

3　工程應(yīng)用

3.1防滲分區(qū)

根據(jù)天然包氣帶防污性能，結(jié)合生成工藝中污染控制的難易程度和和污染物特性，對(duì)廠址各生產(chǎn)、生活功能單元可能產(chǎn)生污染的地區(qū)，劃分為重點(diǎn)污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)，見表2。

表1　試坑雙環(huán)滲水試驗(yàn)成果計(jì)算表

3.2防滲技術(shù)措施

針對(duì)不同防滲區(qū)域的不同要求，在滿足防滲標(biāo)準(zhǔn)要求前提下采用經(jīng)濟(jì)合理防滲有效的措施。

3.2.1重點(diǎn)防滲區(qū)。坑池、儲(chǔ)庫(kù)采用抗?jié)B等級(jí)不小于P6的防水混凝土整體澆筑，再增設(shè)兩道其他防水層提高抗?jié)B性能：水泥基滲透結(jié)晶型無機(jī)防水涂料用于結(jié)構(gòu)主體的背水面，反應(yīng)型、水乳型、聚合物水泥等有機(jī)防水涂料用于主體結(jié)構(gòu)的迎水面。施工縫澆筑混凝土前，應(yīng)將其表面清理干凈，再涂刷混凝土界面處理劑或水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，并應(yīng)及時(shí)澆筑混凝土。防水混凝土和防水層的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)符合《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008），整體滲透系數(shù)不大于1.0×10-10cm/s。酸堿罐、油罐、脫硫廢水罐采用高位布置，圍堰、圍堰內(nèi)的地坪和基礎(chǔ)外表面貼耐強(qiáng)酸堿花崗巖，地下溝道底面、側(cè)面采用花崗巖貼面，貼面時(shí)采用環(huán)氧漿粘砌、耐酸堿樹脂勾縫，并對(duì)頂板（蓋板）底面噴涂防腐（防滲）涂料。

表2　廠址區(qū)地下水污染防滲分區(qū)結(jié)果表

3.2.2一般防滲區(qū)。鋪設(shè)抗?jié)B等級(jí)不小于P6的防水混凝土，表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防滲涂料，整體滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s。

4　結(jié)論

①雙環(huán)滲水試驗(yàn)法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易、精度高、費(fèi)用低和效果好的優(yōu)點(diǎn)，便宜野外快速、準(zhǔn)確地求得包氣帶垂向滲透系數(shù)。

②在地下水環(huán)評(píng)中，包氣帶垂向滲透系數(shù)的求取是天然包氣帶防污性能判定的重要依據(jù)。

③包氣帶垂向滲透系數(shù)的求取，對(duì)于場(chǎng)地防滲分區(qū)的劃分以及防滲措施的制定具有指導(dǎo)意義。

［1］HJ610-2016.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境［S］.

［2］中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.水文地質(zhì)手冊(cè)［M］.2版.北京：地質(zhì)出版社，2012.

［3］戴長(zhǎng)雷，遲寶明等.原位滲水試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理探討［J］.吉林水利，2003（6）：1-5.

［4］SL345-2007.水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程［S］.

Application and Result Analysis about Bicyclic Permeability in the Groundwater Environmental

Wang GuanghuaLi YameiLi Yao
（NO.2 Institute of Geo-Environment Survey of Henan，Zhengzhou Henan 450053）

Since technical guidelines for environmental impact assessment-groundwater environment is implemented by the ministry of environmental protection，more and more construction projects should do a special report about groundwater environmental.However，bicyclic seepage test is essential in the vertical hydraulic conductivity of vadose zone formation.Based on seepage test of Groundwater special survey about the new construction XX plant in Henan Xinan，this paper determined the vertical hydraulic conductivity of the vadose zone，to provide referential basis for impermeable partition of polluted sites and the measures of seepage control technique in the new construction site.Therefore，the vertical hydraulic conductivity of the vadose zone has practical significance for environmental impact assessment of groundwater.

bicyclic seepage test；groundwater environment；permeability coefficient；impervious area

X131.3

A

1003-5168（2016）05-0156-03

2016-04-15

王廣華（1986-），碩士，助理工程師，技術(shù)員，研究方向：水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究。