建筑施工現(xiàn)場(chǎng)地下水循環(huán)利用研究

詹述琦 （福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 永安 366000）

0 前言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展及社會(huì)文明的不斷進(jìn)步、文化的日益繁榮及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，中國(guó)三分之一的國(guó)土已經(jīng)被酸雨污染，主要水系的五分之二已經(jīng)成為劣五類水，三億多農(nóng)村人口飲用水質(zhì)堪憂。我國(guó)的水環(huán)境當(dāng)前更是面臨著嚴(yán)峻的問(wèn)題，不僅影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，更是威脅人民群眾的身體健康。在日益嚴(yán)重的水污染中，建筑施工過(guò)程所產(chǎn)生的危害無(wú)疑成為重要的成員，其中產(chǎn)生的生活污水（含有大量的COD、NH3-N、SS和TP，水體富營(yíng)養(yǎng)的成因）、建筑施工廢水（泥砂含量80～120g/L，伴有廢機(jī)油等有機(jī)污染物）。國(guó)家十三五規(guī)劃、供給側(cè)改革政策等均明確提出了我國(guó)節(jié)能減排的任務(wù)，全球水資源日益匱乏，各地紛紛提出水資源的合理利用，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

1 水文概況

1.1 地質(zhì)條件

本項(xiàng)目工程現(xiàn)場(chǎng)附近場(chǎng)地第四系土層屬淤積—沖積—洪積成因，基層為燕山期花崗巖類深成侵入巖。經(jīng)過(guò)鉆孔揭示，場(chǎng)地巖土層情況如表1所示。

1.2 地下水的埋藏

根據(jù)勘察的實(shí)際結(jié)果，場(chǎng)地初見(jiàn)水位埋深1.40～3.00m，水位標(biāo)高3.95～6.37m，地下水穩(wěn)定水位埋深為0.95～3.00m，水位標(biāo)高3.58～6.27m。該水位為混合水位，主要為上部填土層中的層滯水或上部砂層中潛水位。場(chǎng)地中部的含水層主要有中細(xì)砂、細(xì)中砂(夾淤泥質(zhì)土)、細(xì)中砂、圓角礫、碎卵石等，為中等～強(qiáng)透水性地層，該幾層含水層相通，地下水類型為空隙型潛水層（水位較高時(shí)，局部可以轉(zhuǎn)為承壓水）。勘察期間，分層水位量測(cè)含水層水頭埋深4.20～8.70m，水位標(biāo)高-1.20～2.47m，含水層與南部閩江水的水力聯(lián)系緊密，接受閩江水的側(cè)向補(bǔ)給，并在閩江低潮水位時(shí)，向閩江排泄。

巖土層情況 表1

2 計(jì)算地下水量

為了調(diào)查本工程這些含水層埋藏的相關(guān)條件，滲透性和涌水量大小，特意在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)1#孔、2#孔進(jìn)行分層抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)采用非完整井單孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)法來(lái)進(jìn)行。抽水設(shè)備采用深井泵抽水，流量觀測(cè)采用水表量測(cè)，水位降深采用電測(cè)水位儀量測(cè)。有關(guān)計(jì)算公式如下：

有效含水層厚度 Ha：Ha=1.3（s+1）

式中：R——影響半徑，m；

Q——孔的穩(wěn)定流量，m3/d；

r——抽水孔半徑，m；

Ha——有效含水層厚度,m；

抽水試驗(yàn)成果表 表2

l——有效的過(guò)濾器長(zhǎng)度，m；

s——穩(wěn)定水位降深，m；

H——靜止水位埋深，m；

K——滲透系數(shù)，m/d；

ha——孔外壁的水位，m；

抽水試驗(yàn)成果如表2所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，場(chǎng)地中的中砂、中砂夾薄層淤泥等地層的滲透系數(shù)較大，實(shí)測(cè)在11.113～14.934 m/d，平均12.98m/d,即K=12.98 m/d，為強(qiáng)透水性水層，水量豐富。實(shí)測(cè)影響半徑在 26.63～77.27m，平均58.192m，即影響半徑R=58.192m。抽水孔半徑r=0.08m，現(xiàn)場(chǎng)勘查的含水層厚度大約為m=21.23m，平均水位降落值S0=1.5m。

綜上所述可知道：K=12.98 m/d，m=21.23m，

S0=1.5m，R=58.192m，r=0.08m

依據(jù)承壓含水層完整井計(jì)算式：

如右圖所示本工程共有45個(gè)孔進(jìn)行降水，故此總水量Q'=45×1.2×0.8=43.2L/s可利用的水量大約為43.2L/s。經(jīng)過(guò)專業(yè)的水質(zhì)檢測(cè)和評(píng)估，本工程的地下水質(zhì)良好，除了飲用外，其它用水均可以采用。

3 建筑現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用水量

在任何一個(gè)工地施工過(guò)程中都涉及著水大量的消耗，建筑臨時(shí)用水主要包括生產(chǎn)用水、生活用水、消防用水。生產(chǎn)用水包括施工用水和施工機(jī)械用水；生活用水包括施工現(xiàn)場(chǎng)生活用水和生活區(qū)生活用水，此次僅考慮本項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)生活用水。

3.1 工程用水量計(jì)算

工地施工工程用水計(jì)算公式：

降水井平面布置圖

式中：q1——施工工程用水量，L/s；

K1——未預(yù)見(jiàn)的施工用水系數(shù)，取1.1；

Q1——年度工程量，取值如表3；

K2——用水不均勻系數(shù)，取1.5；

N1——施工用水定額，取值如表3；

T1——年度有效工作日，取200；

b——每天工作班數(shù)，取2。

工程用水定額表 表3

經(jīng)計(jì)算得到：q1=12.4L/s

3.2 工程用水量計(jì)算

施工機(jī)械用水計(jì)算公式：

式中：q2——施工機(jī)械用水量，L/s；

K1——未預(yù)見(jiàn)的施工用水系數(shù)，取1.1；

Q2——同一種機(jī)械臺(tái)數(shù)，取值如表4；

K3——用水不均勻系數(shù)，取1.5；

N2——施工機(jī)械臺(tái)班用水定額，取值如表4。

施工機(jī)械用水定額表 表4

經(jīng)計(jì)算得到：q1=0.02L/s

3.3 工地生活用水量計(jì)算

本項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)主要的生活用水在于沖廁、洗車，由于沖廁采用的是每時(shí)每刻沖水，由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)用水量知道q3=7.58L/s

3.4 現(xiàn)場(chǎng)工地消防用水量計(jì)算

根據(jù)消防規(guī)范，可知道本工程消防用水量q4=10.0L/s

3.5 工地總用水量計(jì)算

經(jīng)過(guò)上面計(jì)算施工計(jì)算的總用水量Q2=q1+q2+q3+q4=12.4+0.02+7.58+10.0=20 L/s。計(jì)算的總水量還應(yīng)該增加10%，以補(bǔ)償不可避免的水管漏失，即Q=22 L/s。

4 現(xiàn)場(chǎng)工地排水

在日益嚴(yán)重的水污染和匱乏的水資源，如何妥善處理建筑工地上的建筑污水、多余的地下水，變得越來(lái)越重要。本工程工地排水主要分為兩大部分，施工工地產(chǎn)生的污水、廢水，地下室直接抽上來(lái)的水。

4.1 施工工地污廢水處理

4.1.1 生活污水

施工工地生活主要為沖廁污水，依據(jù)《排水工程》廢水計(jì)算公式：Q沖廁廢=0.9Q沖廁=0.9×7=6.3 L/s；在施工場(chǎng)地就近廁所位置建化糞池，化糞池容積計(jì)算公式：

式中：V——化糞池容積（m3）；

V1——污水容積（m3）；

V2——污泥容積（m3）；

Q——生活污水量（L/s）；

K——污泥發(fā)酵后的體積縮減系數(shù)，取0.8；

b——新鮮污泥的含水率，取0.95；

t——化糞池水力停留時(shí)間，取4h；

c——發(fā)酵濃縮后污泥量含水率，取0.9；

T——污泥清掏周期：90d；

a——每天每人污泥量，取0.4；

N——化糞池實(shí)際使用人數(shù)，取1000。

經(jīng)過(guò)計(jì)算化糞池容積：V=108m3，按照?qǐng)D集設(shè)計(jì)成:長(zhǎng)12m×寬6m×高3m，化糞池施工過(guò)程嚴(yán)格按照要求施工，特別防水工序做好，防止污染周圍的地下水。

4.1.2 生產(chǎn)廢水

建筑工地生產(chǎn)廢水主要包括施工廢水和施工機(jī)械廢水，而其中的施工機(jī)械量基本上可以不考慮。依據(jù)《排水工程》廢水計(jì)算公式：Q生產(chǎn)廢水=0.9Q生產(chǎn)用水=0.9×12.4 L/s=11.16L/s,在建筑主體周圍設(shè)計(jì)排水溝，收集生產(chǎn)廢水至集水坑，經(jīng)初步處理后通過(guò)地面直接滲入發(fā)對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)充，構(gòu)成水力循環(huán)。

4.2 多余地下水處理

依據(jù)上面的計(jì)算可以知道，Q地下水剩余量=43.2-22=21.2 L/s，這部分多余的水水質(zhì)良好，可供綠化、景觀等非飲用途徑。周圍的高樓大廈綠化、景觀用水需求量大，由計(jì)算公式，用400mm的管接入周圍同系統(tǒng)的管網(wǎng)，使水資源得到有效的循環(huán)利用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以建筑施工實(shí)際項(xiàng)目，進(jìn)行了地質(zhì)勘察、用水情況的計(jì)算及分析，提出地下水資源循環(huán)利用的相應(yīng)措施，通過(guò)本工地現(xiàn)場(chǎng)檢查效果來(lái)看，得到了較好的效益，既減少了對(duì)水環(huán)境的危害與避免資源的浪費(fèi)，又降低施工現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部的成本（為建筑工地現(xiàn)場(chǎng)用水費(fèi)用節(jié)省3000元/月），取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。水是寶貴的資源，要促進(jìn)各行業(yè)節(jié)約用水，有效保護(hù)水環(huán)境。針對(duì)建筑工地現(xiàn)場(chǎng)地下水的有效循環(huán)利用，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提出有效的措施，做出積極的貢獻(xiàn)。