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地下水應用范文1
[關鍵字] 物探方法 地下水勘察 效果分析
[中圖分類號] P641.72 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-2-214-1
近年來，由于自然因素以及人類社會活動的諸多影響，經濟發展與水資源的持續利用之間的矛盾日益凸顯，并且，水資源匱乏已經成為束縛工業以及人民生活的重要因素之一。因此，對地下水的勘察工作就顯得更為重要了。在這方面，利用多種物探方法進行地下水的勘察工作已經成為找水的重要手段。
1 水文地質物探方法
水文地質物探主要是根據地下巖層的物理特性差異，利用專業的物探儀器，對其物理場的分布及其發展規律進行測量以及分析的一種水文地質勘探手段。例如：很多巖漿巖和石灰巖的視電阻率一般可以達到n×（102-103）歐姆·米；而泥巖、粘土的視電阻率值只有十到幾十Ω·m。
2 物探方法在水文地質調查中的方法分類以及應用
2.1 地面物探法
地面物探法已經被廣泛應用于地下水的尋找工作以及水文地質特征的判定。其實，大部分物探方法并非對地下水的物理性質進行直接測定，而是利用巖石以及空洞的物理特性對地下水的蘊含情況進行判斷。下面介紹幾種比較有效的地面物探法。
（1）自然電場法。這種方法是利用地下存在的天然電場場源。天然電場的形成與地下水流經巖石縫隙時產生的滲透作用以及水中離子的吸附與擴散是分不開的。所有，地下水儲存以及分布情況的勘察可以借助地面上測量到的電場變化情況進行判定。由于該方法只能在埋藏較淺、水力坡度比較大的地方才能起到良好的效果。所以該方法主要應用在被掩埋的古老河道以及基巖中含水的破碎帶，或者是水庫以及堤壩的滲透通道。
（2）激發極化法。該方法主要是利用供電極斷電后，巖石和地下水在電化學作用下產生的放電電場的衰減特性進行地下水的勘察工作。同電阻率法類似，其也包括剖面法、測井法以及測深法。其中測深法是比較常見的。由于該方法產生的二次場值比較小，對于覆蓋層較厚或者工業游散電流較強區域的測量效果不是很理想。因此，其主要用在層狀分布的地下水或者比較大的溶洞含水帶。
（3）交變電磁場法。該方法主要是利用巖石或者地下水的導電性以及介電性差異，并對這些特性的空間以及時間上的分布特征進行研究，從而達到地下水的勘察目的。這類方法主要包括：頻率測深法、地質雷達法以及甚低頻法等。其中，甚低頻法主要應用在地質斷裂帶以及含水裂隙帶等。而地質雷達法由于分辨率較高，常常被用來測定地下物體的大小、形狀以及空間位置。
（4）放射性探測法。適用于尋找基巖地下水，這是基于以下原因：①不同類型巖石，由于其放射性元素含量不同，其放射性強度常有差異；②巖石中斷裂帶和裂隙發育帶，常是放射性氣體運移和聚積的場所，故可形成放射性異常帶；③在地下水流動過程中（特別是在出露地段），由于水文地球化學條件的突然改變，可導致水中某些放射性元素的沉淀或富集，從而形成放射性異常。
2.2 地球物理測井方法
地球物理測井方法在同鉆探取芯等配合時，可以對鉆孔剖面的巖性分層以及含水層等參數進行確定。物探測井方法相對于前面提到的物探方法在水文地質解釋精度上要高出很多。能夠有效地對出水裂隙段位置進行精確測量。
（1）電法測井。主要包括：普通視電阻率測井、井液電阻率測井以及自然電位測井。其中普通視電阻率測井除劃分鉆孔地層剖面外，主要用于確定含水層的位置及厚度，測定巖石電阻率參數和巖石孔隙度；井液電阻率測井，其中的擴散法，能可靠的確定鉆孔中含水層（出水段）的位置和厚度，比較含水層的富水性，求地下水的滲透速度和間接計算滲透系數；自然電位測井，可確定地下水的礦化度和咸淡水界面，估計地層的含泥量。
（2）放射性測井。包括：伽瑪一伽瑪測井、中子測井、放射性同位素測井。伽瑪一伽瑪測井，可按密度區分巖性、劃分剖面，確定含水層和巖石的孔隙度；中子測井，用于劃分巖性，查明含水層，確定孔隙度和測定含水量；放射性同位素測井，同位素示蹤法是目前測定地下水流向、流速、滲透系數和水動力彌散系數的主要方法，還可用于確定井內出水和套管破裂位置，檢查井管外封堵質量和尋找水庫（壩下）滲漏通道。
（3）聲波測井。主要用于測定巖石的孔隙度，也用于劃分巖性，作地層對比，劃分含水破裂帶等。
（4）熱測井。測地溫梯度，測定井內進（漏）水位置。
3.3 流速（流量）測井
屬于水文法測井，而非地球物理方法。此法能直接測量出鉆孔中各個含水層（或含水段）的厚度、流速和出水量，并能計算出各含水層（段）的滲透系數，確定鉆孔中各個含水層之間的補排關系，還可檢查鉆孔止水效果和確定過濾器有效長度。我國冶金部武漢勘察研究院生產的RM-2型地下水流速儀，可測流速范圍為0.2-80cm/s。
3 結論
物探方法在地下水勘探中的廣泛應用，有效地解決了水資源勘探中的眾多問題，本文重點介紹幾種物探方法在水資源勘察中的應用，希望能夠為有關的水利工作人員提供一些幫助。
參考文獻
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[3]張進國，夏訓銀，王洪生，王身龍，張麗，畢遠偉.巖溶塌陷區綜合物探方法的應用效果[J].勘察科學技術.2011（01）.
地下水應用范文2
關鍵詞：瞬變電磁法；淺層地下水；視電阻率；順層切片
中圖分類號：P641 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）36-0066-02
宿州市欄桿鎮蒼山村地處石灰巖山區，由于長期缺水，嚴重影響了村民的正常生活，制約了當地的經濟發展；政府決定在該區進行電法勘探來尋找地下
水源。
瞬變電磁法近年來得到廣泛的應用，這種方法觀測的是二次場，可在近區進行觀測（可采用重疊回線裝置），具有對低阻含水體特別靈敏、體積效應小、縱橫向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高等優點，在尋找地下水勘探中有較大應用價值。
一、瞬變電磁法原理
瞬變電磁法屬于時間域電磁感應法，它利用不接地回線向地下發送一次脈沖場，在一次脈沖場間歇期間利用回線接收感應二次場，該二次場是由地下良導地質體受激勵引起的渦流所產生的非穩電磁場，通過對觀測到的隨時間變化的二次場信號的變化，就可以判斷出地下地層的電性變化及不均勻地質體的分布
情況。
二、地球物理特征
（一）區內地質概況
本區大部為寒武系（∈）地層地區，局部有0～3m的第四系(Q)地層覆蓋，其中東部和中部有寒武系深灰色灰巖出露，西部為寒武系紫紅色泥巖出露。本區地層傾向為北西西向，地層傾角約為30º，區內斷層較發育。
（二）測區地層電性特征
干燥的巖石的電阻率為無窮大，但實際上巖石孔隙、裂隙總是含水的，并且隨著巖石的濕度或者含水飽和度的增加，電阻率急劇下降，即富水性的不均勻程度在瞬變電磁圖件上反映為電阻率的高低變化；當巖層完整時其電阻率較高，受構造運動或地下水作用的影響，部分地段巖層破碎或裂隙發育，破碎程度及其含水的飽和度越大，巖石的導電性會顯著增強，地層電阻率明會顯降低，斷面圖上會有明顯的低
帶反映。
依據本區實際地質情況和地層結構特征，該區有兩個大的電性層段，第一個電性層段是第四系，覆蓋厚度為0～3m，視電阻率較低，一般為5～20歐姆米；第二個電性層段為寒武系地層，一般情況下其寒武系灰巖視電阻率大于100歐姆米。當寒武系灰巖中含有地下水時視電阻率值相對較小，約為15～100歐姆米之間。
（三）工作方法的選擇
由于本次勘探目的層較淺、區內有建筑物，所以施工要采用大電流、高覆蓋次數、且勘探盲區要小。經研究決定使用加拿大生產的protem57-Ⅱ瞬變電磁儀，采用大定源回線裝置進行工作，線圈選用100m×100m小線圈，工作頻率25Hz，供電電流8A，采集時間60s。采集點網距為10m×10m(線距10m，點距10m )。本次勘探共完成測線17條，物理點308個；采集質量良好為進一步的解釋提供良好的依據。具體如圖3所示。
三、數據處理及資料解釋
（一）數據處理
瞬變電磁法觀測數據是各測點各個時窗（測道）的瞬變感應電壓，需換算成視電阻率、視深度等參數，才能對資料進行下一步解釋。處理步驟主要分為三步：
1．濾波：由于測區內人文活動頻繁，存在有電磁干擾，故在資料處理前首先要對采集到的數據進行濾波，消除干擾，對資料進行去偽存真。
2．時深轉換：瞬變電磁儀器野外觀測到的是二次場電位隨時間的變化，為便于對資料的認識，需要將這些數據變換成電阻率隨深度的變化，本次資料處理主要采用美國INTERPEX公司的TEMIXXL v4進行一維層狀反演解釋。
3．繪制各種參數圖件：首先從全區采集的數據中選出每條測線的數據，利用surfer軟件繪制各測線視電阻率斷面圖，即沿每條測線電性隨深度的變化情況；然后，依據地質勘探、鉆探、三維地震勘探等已知地質成果，提取目的層的埋深，據此深度地層電阻率，繪制順層切片圖。
（二）資料解釋
圖2為本次勘探中的100線視電阻率斷面圖，橫坐標為點號，縱坐標為水平深度；顏色由紅至藍，反映地層視電阻率的由高到低的變化。從圖可看出紅色虛線圈定的為一低阻異常區。該區域視電阻率值為20～30歐姆/米，控制點較多，異常很可靠。判斷該區域裂隙較發育，含地下水可能性較大。確定01孔在此處施工，鉆進至23m處出水，水量約40m3/d。出水井深于電法資料中25m處的低阻異常區吻合較好，說明電阻率成像結果可靠。證明了運用瞬變電磁法尋找淺部地下水是可行的。
四、結語
瞬變電磁法具有對底阻體反映靈敏、分辨率較高，施工方便，效率高成本低，對地形、地物要求小等優點。經過本次勘探得知：通過使用小線圈的大定源裝置，通過增大工作頻率、壓制干擾、增加覆蓋次數，可以減少采集中的盲區。用于尋找淺部基巖地下水的探測具有其他物探方法不可比擬的優點。隨著實踐經驗的不斷累積和科技的不斷發展，瞬變電磁勘探定會為尋找地下水源提供更廣泛、更準確的服務。
參考文獻
[1] 牛之璉．時間域電磁法原理[M]．長沙：中南大學出版社，1992．
地下水應用范文3
關鍵詞：高地下水位 基坑 管井降水
中圖分類號：TV551.4文獻標識碼： A 文章編號：
1、工程概況
青榮城際鐵路雙林前特大橋位于膠東半島,地貌主要為沖洪積平原、剝蝕平原、濱海平原、丘陵低山區等。橋址區表覆第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl ）粉質粘土、粉、細、中、粗砂，下伏基巖為晚元古代晉寧期片麻狀含斑二長花崗巖（ηγ23）。地下水類型主要為第四系孔隙潛水，一般不具承壓性，砂層為主要含水層，受大氣降水補給。地下水位埋深0.6～6m，水位季節性變幅1.0～3.0m。
本橋共有22個承臺，承臺開挖深度3.5～4.0m。本橋地下水位較高、水量較大，承臺開挖流砂現象嚴重開挖難度大，需采取井點降水等輔助施工措施。
2、降水方案選擇
人工降低地下水，常用的方法有輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點等。根據本橋段土層性質、滲透系數、工程特點等，對各種方法進行綜合對比分析后確定選用管井降水的方案。
管井井點適用于滲透系數大的砂礫層，地下水豐富的地層，以及輕型井點不易解決的場合。每口管井出水流量可達到到50m3/h～100m3/h，土的滲透系數在20m/d～200m/d范圍內。降低地下水位深度約3.0～5.0m。這種方法一般用于潛水層降水。
3、管井降水設計
以雙林前特大橋12#承臺為例，承臺尺寸10.4×4.8×2.2m，承臺底埋深3.0m，現場試挖地下水埋深0.6m。根據地質資料顯示自上而下依次為：①細砂厚3.0m；②粉質粘土厚2.0m；③細砂厚6.6m；④片麻狀花崗巖。
（1）降水井深度H：
H≥H1+h+iL+L1+L2
式中：H――管井的埋置深度,m;
H1――井點管埋設面距至坑底面距離，取H1=3.0m;
h――基坑中央最深挖掘面至降水曲線最高點的安全距離，h=0.5m;
L――井點管中心至基坑中心的短邊距離，取6.2m;
i――降水曲線坡度，取0.1；
L1――濾管有效長度，取1.0m；
L2――井托高度，取0.2m；
計算得出：H=5.32m，取6.0m。
（2）基坑涌水量計算
式中：K――土的滲透系數（m/d），根據附近工地經驗K=8m/d；
H――含水層厚度（m）取11m；
S――基坑中心水位降低值（m），取3.4m；
R――抽水影響半徑（m），=63.8m；
r0 ――基坑等效半徑（m），=5.0m。
計算得到基坑涌水量Q=607.0m³。
（3）降水井點數量
n=1.1Q/q
式中：（m³/d），其中為慮管半徑取0.16m；
計算井點管最大出水量q=120.6m³/d，n=5.1，根據實際情況布設6眼。
4）降水平面布置
抽水管井位于基坑東西兩側，每側布置3根，井間距4.0m。
5）根據以上計算，雙林前特大橋10#承臺基坑管井降水設計如下：
①井深：6.0m；
②井徑：600mm；
③井數：6眼；
④井管：Ф320mm PVC管，井壁管每40cm設置一道過濾孔；
⑤濾料：礫料(米石)；
⑥水泵：采用揚程＞10m，3″潛水泵抽水，水泵下入深度為5m。
4、管井降水施工方案
管井降水工序流程：確定井位鉆機安裝就位鉆進成孔清孔換漿安裝井管充填濾料下入水泵抽排降水。
（1）測放井位。根據井位平面布置示意圖測放井位，當布設的井點受地面障礙物或施工條件的影響時，現場可作適當調整。
（2）埋設護口管。護口管底口應插入原狀土層中，管外應用粘性土和草辮子填實封嚴，防止施工時管外返漿，護口管上部應高出地面0.5m。
（3）安裝鉆機。根據雙林前特大橋地質狀況采用循環鉆機成孔。機臺安裝穩固水平，對準孔中心。
（4）鉆進成孔。降水井開孔孔徑經反復計算確定，一徑到底。鉆進開孔時鉆機慢轉，以保證開孔鉆進的垂直度，成孔施工采用泥漿護壁，當提升鉆具或停工時，孔內必須壓滿泥漿，防止孔壁坍塌。
（5）清孔換漿。鉆孔鉆進至設計標高后，在提鉆前將鉆桿提至離孔底0.5m，進行沖孔清除孔內雜物，同時調整孔內的泥漿密度，孔底沉淤小于30cm，返出的泥漿內不含泥塊為止。
（6）下井管。下管前必須測量孔深，孔深符合設計要求后，開始下井管，下管時在濾水管上下兩端各設一套直徑小于孔徑5cm的扶正器(找正器)，以保證濾水管能居中，下到設計深度后，井口固定居中。
（7）填礫料。填礫料前在井管內下入鉆桿至離孔底0.3m～0.5m，井管上口加悶頭密封后，按設計要求填入礫料，并隨填隨測填礫料的高度，直至礫料下入預定位置為止。
（8）安泵試抽。在降水井內及時下入潛水泵試抽水。
（9）降水井運行排水系統。從降水井抽出來的水由分管匯集到主管到達沉淀池，經沉淀后再排放。
（10）設置坑外水位觀測井。根據設計要求及現場需要，環繞基坑設置坑外水位觀測井。水位觀測井施工工藝同降水井。
5、管井降水實施效果
對雙林前特大橋12#～14#承臺基坑采用管井降水試驗，連續抽水3天后進行基坑開挖，開挖出的土體基本處于干燥狀態，說明管井降水對本地區砂土類基坑疏干的效果較好，且濾水管采用了耐壓PVC管，可重復利用，降低了成本。
管井降水措施適合本工程沿海高地下水位砂土地層基坑的開挖。該方案操作簡單，對設備、場地等要求較低，施工安全、簡便、可靠。在施工過程中針對每個基坑進行驗算并結合實際情況，對管井數量、布置方式、計算參數取值等進行不斷完善修正，目前通過此方法已完成了20個類似基坑施工，取得了良好效果。
6、結束語
高地下水位的基坑降水工程設計，根據土層的滲透系數，要求降水的深度和工程特點，經過技術、經濟和可行性等比較后并結合一定的施工經驗確定。降水實踐中要采用信息化施工，通過試驗驗證降水效果，以便進一步優化降水設計的施工方案。
參考文獻：
地下水應用范文4
【關鍵詞】渠道；逆止閥；消減；高地下水位；揚壓力
1.基本情況
南水北調中線京石段工程總干渠設計樁號330+602―331+300段在臨時通水結束后，發現渠道部分混凝土底板有隆起或開裂現象。分析其原因該段渠底大多座落在全風化片麻巖上，地下水位高過渠底板混凝土的高程，退水過程中，集水井部位的水位降至渠底以下后，大部分渠底混凝土板仍處于受地下水承壓狀態，其自重無法抵消揚壓力而產生隆起。
2.損壞部位的拆除
由于抽水泵站自動抽排系統尚未啟用，臨時通水或無水期間，為消減襯砌板下浮托力，在渠底置換5cm厚砂礫料為保溫板防凍脹。本渠道段周圍無化工廠等污染源，地下水沒有受到污染，同時經過檢測，本渠道段周圍地下水可供人員、牲畜飲用。因此渠底增設逆止閥可自動將底板周圍的地下水排出，從而消減揚壓力的工程措施。
拆除樁號330+602―331+300段長698m范圍內渠底襯砌混凝土板、復合土工膜，并清除5cm厚砂礫料。
渠底混凝土板拆除時應注意的事項
（1）渠底混凝土板拆除前先將渠內水排干，做到干場作業。渠道抽排水工作必須二十四小時不間斷作業，直至襯砌切縫、灌膠完成。而后將襯砌板上的淤泥清除，防止淤泥污染渠底鋪設的砂礫料防凍脹層。
（2） 為避免渠底襯砌混凝土拆除時破壞渠底排水系統及砂礫料防凍脹層，因此挖除、破碎及運輸底板混凝土時不應使用大型重型設備。拆除可采用自行式液壓振動錘配合進行空壓機、風鎬混合使用，市政小挖機配合2噸小型自卸車將拆除物經便道運輸至臨時渣場后，再用大型挖裝機械設備將棄渣轉運走。
（3）為便于軌道鋪設和防止渠坡襯砌下滑，因此坡腳50cm寬砼不拆除。由于坡腳位置需要新舊土工膜焊接，破碎時盡量小心，保護好原有土工膜不被破損、劃痕，拆除后的此處土工膜應立即用草簾覆蓋，防止太陽暴曬而壞死，導致無法與渠底新鋪設的土工膜焊接。
（4）襯砌板拆除時不要損壞地下無砂混凝土排水管網，如有損壞應及時補救。
3.處理措施
（1）渠底增設逆止閥
在渠底縱向排水管上增設逆止閥，每隔12m設一組，每組設4個，（其中：渠底中部2縱向排水管位置為一排，渠底兩側2縱向排水管位置為一排，每排設2個），中部和渠底兩側的逆止閥間隔布置，間距4m～8m，本標段渠底增設逆止閥234個（如地下水外流量大，可進行加密布置處理）。施工前先測量放線，準確找出每一逆止閥安裝的位置，然后在安裝位置人工開挖砂礫料，開挖至無砂管附近要輕慢，防止破壞無砂管，再將縱向無砂管外包土工布打開取出2-3根無砂管，將三通與無砂砼管通過PVC連接管連接。安裝好三通后，上部采用PVC支管與逆止閥連接，支管及逆止閥應保證垂直性，支管與逆止閥和三通管KS膠交插粘接，然后回填砂礫料至支管，支管口要填棉紗加保護防止雜物入內，要密實。渠底襯砌時在每一逆止閥位置，預留一個1m×1m的孔。渠底澆筑完成后，再將逆止閥安裝至支管上，用同標號的微膨脹砼進行二次澆筑。逆止閥布置見附圖1。
逆止閥要求：逆止閥體和閥蓋材質采用尼龍或工程塑料，閥蓋為網孔結構，與閥體旋扣連接，閥芯采用空心薄壁不銹鋼片球外包工程橡膠或硅膠。逆止閥件應五毒，耐久性良好。閥體固定部分使用年限不少于50年，可拆卸部分部件使用年限不少于10年。閥體應有一定的防淤功能，并方便清淤。逆止閥出水量要求：外水與內水5cm水頭差時，逆止閥出水量不小于130m3/d，在頂蓋下周圍出水，并具有較好的止回性能，以防造成渠水外滲。支管和三通管均為PVC材質，支管的長度根據實際需要裁切。PVC支管外徑11cm、變徑三通內徑25-11cm，三通管與無砂混凝土管可通過PVC連接管連接或外包土工布直接內插入無砂混凝土管中。施工要求：渠底逆止閥安裝高程為渠底高程+3cm，支管與逆止閥和三通管采用KS膠承插粘接，支管及逆止閥應保證垂直性。復合土工膜與逆止閥側壁KS膠粘接。逆止閥周圍采用同標號微膨脹混凝土二次澆注，在二次混凝土澆注前對原混凝土側面進行鑿毛處理。逆止閥與無砂混凝土管連接型式見附圖2。
（2）置換5cm厚砂礫料為保溫板
對拆除部位的渠底置換5cm厚砂礫料為擠塑保溫板，按照現場尺寸進行裁割，逆止閥處異性板用裁紙刀或刀片切割，平整度采用粗砂及3m靠尺保證，相鄰兩保溫板高差應控制在2mm以內， 鋪設好的保溫板用10cm長竹簽定在砂礫料，防止保溫板被風吹走，竹簽上端不能突出保溫板，以免竹簽戳破上面土工膜。
（3）渠底在鋪保溫板前應對砂礫料進行壓實，壓實后相對密度不低于0.75。
（4）復合土工膜鋪設
鋪設前對土工膜外觀質量進行檢查，檢查土工膜無砂眼、無疵點雜質、無褶皺，方可使用。鋪設時按先下游后上游的順序，上游幅壓下游幅，接縫垂直于水流方向，坡面頂端壓土固定，自上而下鋪設，土工膜鋪設時留足余幅，土工膜的搭接長度為10cm，且幅間橫縫錯開不小于50cm，焊接采用TH-501型自動爬行焊接機熱熔法拼接。鋪設時在土工膜的邊角處每隔2-3m壓一個20-40Kg的砂袋。
（5）襯砌混凝土板分縫
渠底距左右坡腳1.0m處設一條縱縫，其余沿渠寬約2.0m設一條縱向縫，沿渠長每2.0m設一條橫縫，渠底均為通縫，縫寬1.0cm?？p內下部填閉孔泡沫板，縫頂深2cm填聚硫密封膠，分縫位置見附圖1。
（6）渠內無水時將逆止閥內的球體取出，并妥善保管，通水之前將球體放入逆止閥。
4.增設逆止閥效果
渠底整體修復和逆止閥安裝全部完成后，陸續停止施工期間臨時抽排水工作點。由于本段地下水位高，地下水豐富，可以見到地下水產生的水壓力作用使閥內球體上升，球體在閥內處于懸浮狀態，從而地下水從逆止閥網狀頂蓋處溢流而出。經過一段時間的觀察，地下水通過布置的逆止閥持續排出，渠底再無混凝土襯砌板隆起、開裂或損壞。此可證明布置逆止閥在高地下水位渠道底板中發揮了正面效果。同時，渠道再次恢復通水時，當渠道內的水壓力大于地下水壓力時，通過觀察，可看到閥內懸浮的球體下沉，擋住下閥底口阻止渠道內的水反流到地下排水管網，防止輸送水的流失。
地下水應用范文5
關鍵詞：地下水污染；滲透性生化反應井；設計
中圖分類號：X523文獻標識碼：A文章編號：16749944（2013）10014603
1引言
地下水，是貯存于包氣帶以下地層空隙，包括巖石孔隙、裂隙和溶洞之中的水，是非常重要的水資源，陸地的淡水，除冰川外，地下水所占的份額最大，為1/4。隨著人口的增長和社會經濟的快速發展，對水資源的需求量也呈現了大幅度增長的趨勢，而地下水無疑在提供水資源的過程中擔當了十分重要的角色。
近年來，我國地表環境遭受到的破壞和污染情況極為嚴重，致使地下水的水質日趨惡化。目前中國已有90%的地下水遭受污染，呈現出由點向面擴展的趨勢，污染的方式有：通過包氣帶滲入，由集中通道直接注入，由地表水體側向滲入，含水層之間的垂直越流污染等。受污染地下水中包含的各類有機污染物、無機污染物對人體的健康會構成極大的威脅。長期飲用高硝酸鹽濃度的地下水會引起消化道疾病、嬰兒高鐵血紅蛋白癥，導致嬰兒窒息或死亡；長期飲用含汞超標的地下水可引起肝炎、腎炎、運動失調等疾病，往往導致死亡或遺患終生；而飲用被鎘污染的地下水則往往引起人的慢性中毒，損害人的肝、腎和骨骼等。
鑒于此，采取積極有效的措施對地下水的污染進行預防和治理已經成為一種迫切的需要。在早期，地下水的修復是以傳統方法為主的，傳統治理地下水污染的方法主要有隔離法、泵提法、吸附法、化學柵欄法、電化學法以及空氣吹脫法等物理和化學方法[1]。而隨著科技的進步和相關理念的成熟，地下水污染的修復方法截至目前已經十分豐富，并且也不停地朝著高效、環保、經濟的方向發展。此處提出一種以滲透性生化反應井群為主體的綜合性治理地下水污染的工程設計。
2滲透性生化反應井設計
滲透性生化反應井的設計是PRB（可滲透反應墻）與活性污泥法曝氣反應池的改造完善與結合工作的體現。
PRB（Permeable Reactive Barrier）是一種被動的原位修復技術，根據美國環保局（USEPA，1998）發行的《污染物修復的PRB技術》手冊的定義，PRB技術是指在地下安裝活性材料墻體以便攔截污染物羽狀體，使污染羽狀體通過反應介質后，其污染物能轉化為環境接受的另一種形式，從而實現使污染物濃度達到環境標準的目標。PRB由透水的反應介質組成，通常將其置于地下水污染羽狀物的下游，當污染地下水通過PRB時，通過產生沉淀、吸附、氧化還原等作用來去除水體中的污染物，從而得到清潔的地下水[2]。然而目前的PRB技術在處理地下水的污染當中存在著不小的限制性。首先，PRB技術建立的巨大墻體需要由大量的反應材料來構成，造價高昂。其次，PRB技術在處理污染物的過程中帶有不小的隨機性，在污染物的清除效果上面得不到保證。再者，在PRB的施工過程中，受地下水水流以及地質環境的影響較大。
活性污泥法曝氣反應池是一種通過向池內鼓入空氣從而加速活性污泥對污水中的有機污染物消化分解的生化處理方法。常見的曝氣反應池有推流式、完全混合式、封閉環流式、序批式[3]。由于其日處理污水量龐大，故通常建造時具有占地面積和開挖土方量大的特點。
滲透性生化反應井通過在地下水污染暈區內建立適當數量的反應井，以大功率水泵抽取地下水形成水力梯度，將周圍的受污染地下水引導入井內進行處理。在井群地面區域設置抽水的泵房和供給空氣的鼓風室（圖1）。
反應井（圖2）的大小型號和數量可以根據地下水受污染面積、受污染程度的不同進行調整，但其主要結構包含為以下幾個部分。
2.1PRB井壁
PRB井壁由透水的反應介質組成，在材料的選取上應滿足以下3個條件。
（1）反應材料與污染物必須有良好的反應性，即能夠與污染組分發生物理、化學或生物反應，從而確保地下水流經井壁時，污染物能有效地被去除。
（2）反應材料必須能夠大量地獲得，從而使反應井系統能長期有效地運轉。
（3）反應材料應盡量避免產生二次污染。在目前的研究階段，主要使用的反應材料有：活性炭、沸石、石灰石、粘土礦物、煤炭、離子交換樹脂、鐵氧化物、氫氧化物、磷酸鹽以及城市堆肥、木屑等有機材料，而其中得到最廣泛應用的材料是零價鐵， 因其能夠降解和吸附多種重金屬以及有機物質，且原料容易獲得，經濟價值高，從而得到了廣泛的重視[4]。零價鐵的還原性使其能與地下水中的金屬離子以及擁有氧化作用的有機物發生氧化還原反應，從而使重金屬以單質或者其他不可溶的物質析出，降解有害的有機物，達到改善地下水環境的效果[5]。
2.2污泥斗
在井底設置污泥斗，建筑污泥斗的材料要有良好的防水性，將地下水與井內水體隔離開來。投入適量活性污泥， 進行曝氣處理之后污泥量會增加，剩余污泥通過井底坡向污泥斗內進行濃縮。其體積要根據每日剩余污泥量來設計。
2.3曝氣管與水泵的布設
根據地下水有機污染物含量的不同，設計不同的曝氣量，再相應地布設曝氣管，有機物含量高的需要布設多根曝氣管，含量低的可僅布設1根曝氣管。為保證水體的混合效果，曝氣孔口一般置于距井底1.0m處。水泵的設置主要用于泵取井水和井底活性污泥，使處理過后的地下水和剩余污泥能夠及時排出。
系統運作時，各反應井同時進行工作，水泵抽取井水使井內水位下降，反應井周圍受污染地下水在水力梯度的推動下進入井內。在透過PRB井壁的過程中，污染物發生吸附、沉淀、氧化還原等作用被凈化處理。井內投入適量的活性污泥，并進行曝氣處理，將污水內的有機物進一步消化分解。經過處理的地下水用水泵提升至地面的沉淀池進行沉淀，在重力作用下達到泥水分離的效果。為了提高對受污染地下水的生化處理效果，可以將沉淀池的污泥收集并調節之后重新回灌到地下水當中，經過馴養的微生物將會加速污染物的分解。
對于地下儲油罐泄露以及其他有毒有害物質排放引起的地下水大量集中污染狀況可以通過滲透性生化反應井進行高效及時的處理，根據污染的具體情況和資金狀況可以建設不同數量不同型號的反應井，實現靈活操作。同時在將反應井進行一定的改造之后還可以用于工農業污水深井排放前的進一步處理。
3結語
滲透性生化反應井的結構十分簡單，易于使設計和配套設備標準化，進而使施工方便，性價比比較高，能夠持續原位處理多種污染物，操作簡單靈活，適用于多種不同的地質環境。在其可調性和適應性上，反應井井壁的反應材料可以根據污染物的種類和性質上的差異進行替換，反應井規模的大小和建設數量也可以根據污染面積和污染物的量進行調節。物化方法和生化方法的有機結合能夠保證反應井適用于多種地下水污染情況的處理效果。
參考文獻：
[1]Mohammed N， Allayla R I， Nakhla G F， Farooq S， Husain T. State- of- art review bioremediation studies[ J]. Journal of Environmental Science and Health， 1996， 31： 1547-1574.
[2] USEPA. Pemeable reactive barrier technologies for contaminant remediation[R]. EPA/600/R-98/125，1998.
[3] 高廷耀， 顧國維， 周琪. 水污染控制工程（下冊）[M].3版.北京：高等教育出版社，2007： 106～109.
地下水應用范文6
【關鍵詞】：混凝沉淀；色度；混凝劑；
中圖分類號：O432.3 文獻標識碼：A 文章編號：
本次實驗用水鐵含量為0.08mg/L、錳含量為0.006mg/L。水中鐵、錳含量較低，可排除色度主要由鐵、錳含量引起；初步判斷該水體的色度很大程度上可能由溶解性有機物和靜電膠體共同作用的結果，而非單因素造成的色度較高【1】[2]。
本試驗處理主要圍繞混凝沉淀處理工藝通過增加混凝劑投量并改善混凝條件的方法，提高常規工藝對天然水中靜電膠體的去除效果。本試驗在混凝沉淀理論的指導下，通過混凝劑的比選、最佳混凝劑投加量的確定、最佳混凝條件的優化進行試驗研究，以期為工程實踐提供理論依據。
1試驗裝置與方法
1.1 儀器與試劑
DBJ-6型定時變速攪拌器、酸度計（PHS-3C）、TOC分析儀(日本島津)、紫外可見光分光度計（美國瓦里安）等。
試驗藥劑：常規鐵系混凝劑、常規鋁系混凝劑、調節酸度的試劑（AR）。
1.2 試驗水樣
實驗用水水體呈淡黃色，感觀較差，水樣的主要水質情況見下表。
表1 實驗用水主要水質指標
1.3 試驗分析方法
本次試驗的分析方法詳見下表。
表2 分析項目及方法
2混凝沉淀試驗結果與分析
2.1 混凝劑的比選試驗
本實驗預選4種無機混凝劑，分別為：聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁鐵、氯化鐵、三氯化鐵。4種藥劑皆為粉末狀固體，配置方法為：準確量取藥劑1.0g，用少量蒸餾水溶解，置于1000mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度線。用上述方法配成的藥劑濃度為1mg/mL。
取4份1000mL水樣，分別加入上述濃度的藥劑為10mL，以300r/min攪拌1min，100r/min攪拌10min，50r/min攪拌10min；靜置沉降15min，在水面下2－3cm處取上層清液，用0.45微米膜過濾，考慮到微濾膜可能會吸附水體中的色度，過濾初期的10mL過濾液棄去，過濾液用稀釋倍數法測定其色度。原水用稀釋倍數法測定值為16倍，以蒸餾水為參比水樣，平行測定3次，結果如表4所示。
表4 藥劑的選用倍數
從表4中可以看出，聚合氯化鋁鐵和三氯化鐵處理效果比較明顯。但考慮到飲用水體對鋁鹽的限制，本試驗選用三氯化鐵作為混凝劑。三氯化鐵在處理過程中，形成的絮體大、絮凝速度快、沉降速度快，而且形成的微絮粒尺度較均勻，聚集能力強。
2.2 最佳投加量的確定
取6個1000mL燒杯并注入1000mL原水，調節水樣pH值為7左右，分別加入三氯化鐵8、10、20、25、30、35mg/L，每次加藥后快速攪拌1 min，攪拌強度為300 r/min，中速攪拌10min，攪拌強度為100r/min，慢速攪拌10min，攪拌強度為50 r/min，靜置15min后，在水面下2－3cm處取上層清液，用0.45微米膜過濾，用稀釋倍數法測定濾出液色度，同時測定濁度，試驗結果見圖1及圖2。
圖1 混凝劑的投加量對色度去除的影響
圖2 混凝劑的投加量對濁度去除的影響
實驗結果表明，隨著三氯化鐵投加量的增加，處理后水樣的色度逐漸降低，當三氯化鐵的加入量大于20mg/L,色度去除率較高，濁度降低為零。從試驗結果可以看出，在常規混凝條件下，少量的混凝劑無法將該水體中膠體顆粒脫穩，只有通過增加混凝劑的加入量，破壞膠體顆粒表面的有機涂層，降低膠體顆粒表面負電荷和雙電層排斥作用，減小顆粒間的空間阻礙，達到有利于顆粒間的碰撞效果，才能使水中的膠體顆粒易于脫穩，從而有效去除水體的色度及濁度。
考慮到藥劑投加量的經濟性，選擇藥劑的最佳投加量為20mg/L。
2.3 沉淀試驗
取1000ml原水，調節pH值為7，投加15mg/L的三氯化鐵，在300r/min條件下，劇烈攪拌混合1min，然后在100r/min下中速攪拌10min，慢速50r/min下慢速攪拌10min，在不同的沉淀時間，在水面下2－3cm處取上清液，用0.45微米的膜過濾，濾液測定濁度及色度，試驗結果見圖3。
圖3 靜沉時間對水體色度去除的影響
試驗結果表明，隨著沉淀時間的延長，水體色度逐漸降低，濁度的檢測結果都趨向零。從圖3可以看出，沉淀時間超過35min后，色度趨向穩定值。綜上試驗結果并考慮實際應用，沉淀時間取35min為宜。
2.4 攪拌試驗
為了便于在實際過程中的應用，工程中通常將攪拌過程分為快速混合和慢速攪拌兩個階段，其中快速攪拌在管式靜態混合器中完成，本節主要探討慢速攪拌強度對混凝過程的影響。
取原水調節pH值為7，投加20mg/L的三氯化鐵，在300r/min條件下，劇烈攪拌混合1min，在不同的攪拌強度下慢速攪拌15min，靜沉35min后，在水面下2－3cm處取上清液，用0.45微米的膜過濾，濾液測定濁度及色度，試驗結果見圖4。
圖4 攪拌強度對色度去除的影響
由圖4可見，攪拌強度對混凝反應過程影響較大，選擇合理的攪拌強度，將促進微粒間的接觸碰撞，提高混凝效果，有利于礬花的充分生成及絮體的沉降。從上圖可以看出，在攪拌強度為70r/min下，處理后水色度最低；因而對于本試驗而言，攪拌強度選擇70r/min為宜。
2.5攪拌時間試驗
在確定攪拌強度的前提下，采用不同的攪拌時間，其它條件不變的條件下，測定處理后水樣的色度，試驗結果見圖5。
圖5 攪拌時間對色度去除的影響
由圖5可見，攪拌時間對于混凝反應的充分程度有直接的影響，攪拌時間過短，混凝反應不充分，絮體間的碰撞幾率小，因而產生的礬花細小且松散；過長的攪拌時間可能會破壞已形成或沉降的絮體結構，還增加了攪拌能耗，綜上試驗結果，攪拌時間取12min為宜。
2.6 最佳混凝條件
綜上試驗結果，最佳混凝條件見表5。
表5 最佳混凝試驗條件
3 結論
①通過燒杯試驗表明原水的最佳混凝沉淀條件為：混凝劑為三氯化鐵；投加量20mg/L； 300r/min快速攪拌1min，70r/min慢速攪拌12min；靜沉時間35min；
②混凝沉淀工藝對混凝條件要求較高，本次試驗過程中出現過用離心泵循環攪拌而未出現礬花的現象，建議在設計中混凝沉淀單元應滿足劇烈混合和慢速攪拌兩個過程的水力條件，為形成礬花絮體創造最佳反應條件。在實際工程設計中，劇烈攪拌建議采用多級管式混合器實現，慢速攪拌采用機械攪拌的方式。
③由實驗2.2節可見，水體色度隨混凝劑加入量的增加而減小，試驗中最大混凝劑的加入量為30mg/L，試驗水樣未發生再穩現象，因而實際運行過程中，隨原水色度波動導致出水色度不理想時，可適量增加混凝劑的投加量，以達到理想的出水。
參考文獻：
