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關(guān)鍵詞:地下水;鉆探工藝;西部水資源
中圖分類(lèi)號(hào):TU238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,地表水污染問(wèn)題也日益突出,目前世界上大部分國(guó)家都利用地下水作為主要的飲水提供,以美國(guó)為例,其地下水如果全部取出,可以覆蓋美國(guó)全部國(guó)土的100英尺左右的厚度,我國(guó)目前江水湖水也污染嚴(yán)重,必須加強(qiáng)對(duì)地下水的鉆探和提取工作。
一、地下水鉆探工藝的鉆進(jìn)技術(shù)
(一)取心鉆進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用
取心鉆進(jìn)技術(shù)主要包括兩種:一種是利用硬質(zhì)合金進(jìn)行鉆進(jìn),它的鉆頭主要是LL型鉆頭和JL型鉆頭,主要適用于砂類(lèi)巖層和第四系粘土的鉆進(jìn);另一種是鋼粒鉆進(jìn)技術(shù),它的鉆頭主要是鋼粒鉆頭,最好為肋骨式鋼粒鉆頭,它的應(yīng)用原理是用鋼粒鉆頭來(lái)壓住鋼粒,利用鉆具的壓力,將鋼粒滾動(dòng)于巖石表面,進(jìn)而碾壓破碎巖石,它主要適用于硬巖石地層和卵石地層的鉆進(jìn)。
(二)擴(kuò)孔鉆進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用
擴(kuò)孔鉆進(jìn)技術(shù)所運(yùn)用的鉆頭主要有兩種:
第一種是翼片式擴(kuò)孔鉆頭,具體包括六翼螺旋擴(kuò)孔鉆頭和六翼擴(kuò)孔鉆頭兩種,這種鉆頭主要適用于姜石、卵礫石地層或者粘土、粘土夾砂礫地層的鉆入。
第二種是擴(kuò)孔牙輪鉆頭,它的鉆頭類(lèi)型主要分為兩種,即Cy―1型阻焊式牙輪擴(kuò)孔鉆頭和Cy―12型阻焊式牙輪擴(kuò)孔鉆頭,這種鉆頭主要適用于卵礫石地層和巖層的擴(kuò)孔。
(三)大口徑且徑成孔鉆進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用
這種大口徑且徑成孔鉆進(jìn)技術(shù),一般適用于不取心鉆孔,也是分為兩種鉆頭,一種是魚(yú)尾式或者三翼刮刀式鉆頭,主要適用于第四系松散顆粒地層的鉆進(jìn);另一種是大口徑鋼粒鉆頭或者三牙輪鉆頭,主要適用于基巖和漂、卵石地層的鉆進(jìn)。
(四)反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)及其應(yīng)用
反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)一般是將反循環(huán)沖洗液通過(guò)鉆桿內(nèi),由于其速度可以快至大約三米每秒,因此攜帶巖心和巖樣的能力非常強(qiáng),從而完成連續(xù)地取心和取樣鉆進(jìn)。具體包括三種方式:
1. 泵吸式反循環(huán)鉆進(jìn)
泵吸式反循環(huán)鉆進(jìn)主要利用的是砂石泵的抽汲力,產(chǎn)生大約0.6~0.7的大氣壓力的負(fù)壓,進(jìn)而形成反循環(huán)。這種方式一般適用于第四系松散地層的鉆進(jìn),并且鉆孔深度越深,鉆進(jìn)的效率也越來(lái)越低,100m~120m為最佳深度。
2. 地面噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)
地面噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)主要利用泵,把沖洗液注進(jìn)噴射器,產(chǎn)生大約0.8~0.9的大氣壓力的負(fù)壓,進(jìn)而形成反循環(huán),這種技術(shù)可以配合氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)進(jìn)行使用。
3. 氣舉式反循環(huán)鉆進(jìn)
氣舉式反循環(huán)鉆進(jìn)是將壓縮空氣和在鉆桿內(nèi)的沖洗液相混合,并形成比重較低的氣水混合物,使氣舉和鉆桿內(nèi)形成一定的外壓差,進(jìn)而形成反循環(huán)。氣舉反循環(huán)屬于較好的連續(xù)取心或取樣方法之一,它的用鉆桿一般為同心式雙臂鉆桿,內(nèi)管是承插密封連接,外管是用絲扣連接。
(五)空氣鉆進(jìn)技術(shù)及其應(yīng)用
空氣鉆進(jìn)技術(shù)是用壓縮空氣來(lái)對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻,并排除巖粉,一般這種方式應(yīng)用于因?yàn)槌D耆彼蛘呃鋬龆斐傻你@孔嚴(yán)重漏失地層等條件??諝忏@進(jìn)技術(shù)分為兩種方式,一種是正循環(huán)空氣鉆進(jìn),另一種是水井鉆進(jìn)。
二、地下水鉆探技術(shù)的鉆孔結(jié)構(gòu)
(一)關(guān)于水文地質(zhì)的勘探鉆孔
關(guān)于水文地質(zhì)的勘探鉆孔,通常分為兩種情形區(qū)別對(duì)待:一種是面對(duì)第四系地層,其濾水管的直徑應(yīng)當(dāng)大于等于108mm;另一種是面對(duì)下部是基巖,上部是第四系覆蓋層的情形,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行巖溶水或者基巖裂隙的抽水試驗(yàn),濾水管應(yīng)當(dāng)大于等于108mm。
(二)關(guān)于探采結(jié)合的鉆孔
探采結(jié)合的鉆孔,一般上部井管的直徑要比深井泵的直徑大一到兩級(jí),下部的濾水管直徑應(yīng)當(dāng)大于等于146mm。
(三)關(guān)于水井鉆孔
水井鉆孔一般采用一徑或者兩徑成井的方式,下入一道管柱。
三、地下水鉆探技術(shù)在西部地下水鉆探方面的應(yīng)用實(shí)踐
(一)西部水資源現(xiàn)狀
西部地區(qū)目前是我國(guó)最缺水的地區(qū)之一,一方面因?yàn)榻涤炅刻?,另一方面也是因?yàn)樯衬透舯诘牡匦危约案呱骄X密布,使得河流湍急,地表水流入大海速度過(guò)快而成為地下水。正是因?yàn)槲鞑慷嗤辽偎?,不但影響了居民的生活水平,還不利于資源開(kāi)發(fā)和城市建設(shè),這也是導(dǎo)致西部貧困縣較多的重要原因,更是直接影響了西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施。
(二)西部地下水資源類(lèi)型
1. 黃土層地下水
黃土層地下水是屬于黃土地區(qū)的地下水,主要分布在黃河中游,一般而言,黃土中都夾著25m左右厚度的隔水層,所以,降水滲入到孔洞、裂隙以及孔隙中形成了黃土層地下水。黃土層地下水通常埋藏很深,并且其形成與分布都受到地貌的控制,差異比較大,很難開(kāi)采鉆取。
2. 第四系松散層孔隙水
第四系松散層孔隙水一般存在于某些山谷低洼地、古河床、傍河臺(tái)階地或者盆地的卵礫層或者砂質(zhì)土層,例如新疆羅布泊地區(qū)的孔隙水。
3. 裂隙水
裂隙水一般存在于基巖孔隙,很多的溝谷、基巖斷層或者破解地的破碎帶,秦嶺北坡的黃岡巖裂隙水就是典型的裂隙水。
4. 碳酸鹽地區(qū)的巖溶水
西部地區(qū)的四川、云南、以及貴州等地區(qū)都分布著很多的碳酸巖,厚達(dá)八千余米,并且除了在外的巖溶,還存在很多埋深較大的隱伏巖溶,因此,鉆探巖溶水是解決西部水資源缺乏的重要措施。
(三)西部地區(qū)地下水鉆探適用技術(shù)
正如上文所述,西部地區(qū)的地下水資源包括黃土層地下水、第四系孔隙水、基巖孔隙水和巖溶水等,加之西部地區(qū)氣候比較干旱,地表缺水且交通困難,并且每個(gè)地區(qū)的含水層深淺不一,總而言之,針對(duì)這種特殊情況,可選擇供用的地下水鉆探技術(shù)如下:
1. 沖擊和沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)
這種沖擊和沖擊反循環(huán)的鉆進(jìn)技術(shù),主要適用于井深小于200m的含卵礫層的第四系地層,不但成本較低,而且效果很好,因此在發(fā)達(dá)國(guó)家也沒(méi)有完全被淘汰。只要運(yùn)用合適的穩(wěn)定液,利用沖擊或者沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù),都可以解決大直徑井孔的施工問(wèn)題。
2. 空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)
空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)是在水文水井方面應(yīng)用最為廣泛的工藝,在干旱地區(qū)的打基巖井的效率很高,并且可以運(yùn)用跟套管鉆進(jìn)法來(lái)解決卵礫第四系地層的鉆進(jìn)問(wèn)題。
3. 空氣泡沫鉆進(jìn)技術(shù)
空氣泡沫鉆進(jìn)技術(shù)是以空氣泡沫當(dāng)作循環(huán)的介質(zhì),并通過(guò)回旋鉆進(jìn)或者潛孔錘鉆進(jìn)的方法進(jìn)行鉆探。根據(jù)空壓機(jī)性能參數(shù),可以決定其鉆井深度。同時(shí),空氣泡沫的循環(huán)無(wú)損于含水層,也可以節(jié)省洗井的時(shí)間。
4. 雙壁鉆桿反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)
針對(duì)廣西巖溶地區(qū),這種地區(qū)往往是上部有漏水現(xiàn)象,且無(wú)法堵漏,而下部又含水,最好的方法是采用雙壁鉆桿反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù),并且按照地形的不同,選擇空氣泡沫或者液體作為循環(huán)介質(zhì),還可以采用CSR中心取樣工藝。
結(jié)語(yǔ)
可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)就是解決環(huán)境和發(fā)展的問(wèn)題,水資源短缺是目前我國(guó)面對(duì)的最為棘手的問(wèn)題之一,不僅需要做到節(jié)水,還應(yīng)當(dāng)充分利用好地下水,這也是我們研究地下水鉆探技術(shù)的重要原因,我們必須進(jìn)一步培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)人才,強(qiáng)化鉆探技術(shù),以盡快趕上世界一流水平。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:深井泵節(jié)能效果變頻范圍供水量耗電量
1前言
近幾年來(lái),變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和可靠的控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中水泵和風(fēng)機(jī)應(yīng)用較多,并且其技術(shù)也比較成熟,但在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中深井泵供水應(yīng)用,目前還很少見(jiàn),但是卻相當(dāng)有必要。對(duì)沈陽(yáng)地區(qū)的地下水源熱泵應(yīng)用試點(diǎn)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中,當(dāng)熱泵容量不大一臺(tái)深井泵的供水量能滿(mǎn)足兩臺(tái)或更多熱泵機(jī)組所需的水量。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),熱泵機(jī)組大部分時(shí)間部分負(fù)荷運(yùn)行,而深井泵一直在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行,結(jié)果造成了電費(fèi)及水費(fèi)的大量增加。因此深井泵變頻調(diào)速供水技術(shù)在地下水源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大的節(jié)能潛力。
2工程概況
本文的分析以實(shí)際工程冬季運(yùn)行為研究對(duì)象,工程概況如下:
某高校新校區(qū)辦公樓層數(shù)五層,建筑面積11030m2,夏季空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為894kw,冬季空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為1012kw。辦公樓冷熱源采用兩臺(tái)地下水源熱泵機(jī)組,制熱工況:制熱量515kw,輸入功率136.02kw,冷水流量65m3/h,熱水量88.6m3/h,一臺(tái)抽水泵抽水量160m3/h,功率37kw。冬季運(yùn)行時(shí)間:11月份~3月份,每天24小時(shí)運(yùn)行。
3深井泵變頻調(diào)速供水控制方法
深井泵采用溫差控制法。由于熱泵機(jī)組在制熱工況下,必須保證蒸發(fā)器出水溫度不能過(guò)低,所以在深井泵回水管道上設(shè)溫度傳感器,設(shè)定溫度為tjh。井水源側(cè)回水溫度大于tjh值時(shí),深井泵控制器向變頻器發(fā)出降低電流頻率信號(hào),變頻器將輸入電源的頻率降低,深井泵的轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)降低,水泵供水量、軸功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率也隨之降低,從而達(dá)到了節(jié)能的目的。當(dāng)水源側(cè)回水溫度低于tjh值時(shí),增頻調(diào)節(jié)。
4水泵變速調(diào)節(jié)原理
改變水泵的轉(zhuǎn)速,可以改變水泵的性能,從而達(dá)到調(diào)節(jié)工況點(diǎn)的目的。根據(jù)相似定律,對(duì)于同一臺(tái)水泵以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,可用下式表示:
Q/Qe=n/ne(1)
H/He=(n/ne)2(2)
P/Pe=(n/ne)3(3)
式中:ne——水泵額定轉(zhuǎn)速,r/min;n——實(shí)際運(yùn)行工況下的轉(zhuǎn)速,r/min;
Qe——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的流量,m3/h;Q——實(shí)際運(yùn)行工況下的流量,m3/h;
He——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程,m;H——實(shí)際運(yùn)行工況下的揚(yáng)程,m;
Pe——水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的功率,kw;P——實(shí)際運(yùn)行工況下的功率,kw。
由(1)式和(2)式,可得
H1/Q12=H2/Q22=k(4)
即H=kQ2(5)
(5)式是以坐標(biāo)原點(diǎn)為頂點(diǎn)的二次拋物線,線上各點(diǎn)具有相似工況,由相似定律知,當(dāng)水泵前后的轉(zhuǎn)速變化的時(shí)候,水泵效率不變,故相似工況拋物線也稱(chēng)等效率曲線。因此從節(jié)能角度考慮,通常采用改變水泵轉(zhuǎn)速的方法來(lái)改變水泵的工況點(diǎn),盡量使其在高效率范圍內(nèi)工作。
5水泵變頻范圍的確定
當(dāng)熱泵機(jī)組負(fù)荷變化時(shí),深井泵的供水量也隨之變化。深井泵的供水量在(Qmin~Qe)之間,即深井泵的變頻范圍(nmin~ne),如圖1所示。
熱泵機(jī)組所需的最小流量為40m3/h(設(shè)備要求),即為深井泵的最小供水量,則深井泵的最小轉(zhuǎn)速:得:
nmin=Qmin/Qe×ne=40/160×2900=725轉(zhuǎn)/分
冬季制熱工況深井泵的變頻范圍:725轉(zhuǎn)/分~2900轉(zhuǎn)/分。
6不同頻率下深井泵供水量和耗電量
深井泵變頻供水設(shè)備采用HT微機(jī)控制變頻調(diào)速給水設(shè)備,其中變頻器型號(hào)為(VFD-F,45KW/60HP,460HP,3phase)。深井泵變頻后,在不同頻率下,深井泵供水量和耗電量實(shí)測(cè)結(jié)果如圖2、圖3所示:
圖2不同頻率下深井泵供水量情況圖3不同頻率下深井泵耗電量情況
分析圖2、圖3,可以得出:當(dāng)電源輸入的頻率下降時(shí),深井泵的供水量和耗電量也隨著逐漸降低。當(dāng)頻率45hz下降到30hz時(shí),深井泵供水量由122m3/h下降到54m3/h,與額定轉(zhuǎn)速時(shí)的供水量相比分別下降了23.75%、66.25%。而輸入功率由26.2kw下降到8.9kw,與額定轉(zhuǎn)速時(shí)的輸入功率相比分別下降了29.1%、75.9%。由此可見(jiàn),節(jié)能效果相當(dāng)明顯。但是當(dāng)頻率下降到20hz時(shí),雖然深井泵仍在運(yùn)行,由于揚(yáng)程不夠,供水量接近等于零。
7深井泵變頻運(yùn)行實(shí)測(cè)及節(jié)能效果分析
7.1深井泵日運(yùn)行情況實(shí)測(cè)和分析
下面對(duì)12月20日的深井泵變頻運(yùn)行的供水量和耗電量進(jìn)行測(cè)試如圖4、圖5所示:
圖412月20日深井泵供水量情況圖512月20日深井泵耗電量情況
由圖4、圖5,可見(jiàn):該天,熱泵機(jī)組大部分的時(shí)間都是在部分負(fù)荷運(yùn)行,而且運(yùn)行最高負(fù)荷不超過(guò)機(jī)組最大負(fù)荷50%(即一臺(tái)熱泵機(jī)組額定負(fù)荷100%),負(fù)荷為額定負(fù)荷37.5%的運(yùn)行時(shí)間占了55%。深井泵采用變頻后,此工況深井泵的流量由原來(lái)的160m3/h下降到52m3/h,減少了67.5%的供水量;耗電量由37kwh下降到8.8kwh,節(jié)省了76.2%。節(jié)能效果顯著。
7.2整個(gè)供暖期深井泵運(yùn)行工況實(shí)測(cè)和節(jié)能效果分析
通過(guò)整個(gè)冬季供暖期深井泵實(shí)際運(yùn)行工況跟蹤測(cè)量,將深井泵不變頻和變頻日供水量和日耗電量變化如圖6、圖7所示:
圖6冬季供暖期深井泵日供水量情況圖7冬季供暖期深井泵日耗電量情況
由圖6、圖7,可以得出:深井泵在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節(jié)省供水量82222m3、80924m3、78942m3、77440m3、84841m3。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻技術(shù)后,總共節(jié)省供水量404369m3。同樣,深井泵采用變頻技術(shù)后,耗電量在十一月、十二月、一月、二月、三月與不變頻相比分別節(jié)省21136.8kwh、21284.5kwh、20813kwh、20155.4kwh、21858.2kwh。整個(gè)冬季供暖期深井泵采用變頻后,總共節(jié)省耗電量105247.9kwh。
8深井泵變頻供水方式經(jīng)濟(jì)性分析
根據(jù)整個(gè)冬季供暖運(yùn)行實(shí)測(cè),深井泵采用變頻后,總共節(jié)省耗電量105247.9kwh,節(jié)省供水量為404369m3。
采用變頻后每年節(jié)約資金:
Cs=W×Yw+E×Ye
式中:W——年節(jié)約供水量,m3;E——年節(jié)約耗電量,kwh;
Ye——電價(jià),(元/kwh);Yw——地下水水價(jià),(元/m3);
Cb=105247.9×0.635+404369×0.25=16.79(萬(wàn)元)
該工程變頻設(shè)備及其他附屬電控設(shè)備總共約10萬(wàn)元,深井泵變頻設(shè)備增加的投資在一個(gè)冬季供暖期就完全得到了回收。
9結(jié)論
在地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中,根據(jù)熱泵機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷情況,深井泵采用變頻調(diào)速供水技術(shù),可有效地減少耗電量和供水量,明顯地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用,帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
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1.基本工作原理
地下水源熱泵系統(tǒng)的低位熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水,熱泵機(jī)組冬季從生產(chǎn)井提供的地下水中吸熱,提高品位后對(duì)建筑物供暖,把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱和加濕的地方,取熱后的地下水通過(guò)回灌井回到地下。夏季,則生產(chǎn)井與回灌井交換,而將室內(nèi)余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中,達(dá)到降溫或制冷的目的,另外還可以起到養(yǎng)井的作用。
如果是水質(zhì)良好的地下水,可以直接進(jìn)入熱泵進(jìn)行換熱,這樣的系統(tǒng)我們稱(chēng)為開(kāi)式環(huán)路。實(shí)際工程中更多采用閉式環(huán)路形式的熱泵循環(huán)水系統(tǒng),即采用板式換熱器把地下水和通過(guò)熱泵的循環(huán)水分隔開(kāi),以防止地下水中的泥沙和腐蝕性雜質(zhì)對(duì)熱泵機(jī)組的影響,同時(shí)防止對(duì)地下水造成污染。由于較深的地層不會(huì)受到大氣溫度變化的干擾,故能常年保持恒定的溫度,遠(yuǎn)高于冬季的室外空氣溫度,也低于夏季的室外空氣溫度,且具有較大的熱容量,因此地下水源熱泵系統(tǒng)的效率比空氣源熱泵高,COP值一般在3和4.5之間,并且不存在結(jié)霜等問(wèn)題。此外,冬季通過(guò)熱泵吸收大地中的熱量提高空氣溫度后對(duì)建筑物供熱,同時(shí)使大地中的溫度降低,即蓄存了冷量,可供夏季使用;夏季通過(guò)熱泵把建筑物的熱量傳輸給大地,對(duì)建筑物降溫,同時(shí)在大地中蓄存熱量以供冬季使用。這樣,在地下水源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)全年的能源利用效率。
地下水源熱泵系統(tǒng)還可以產(chǎn)出生活熱水,其水路連接方式大致有四種。最簡(jiǎn)單的方式有空調(diào)水系統(tǒng)與生活熱水水系統(tǒng)完全分開(kāi)和相關(guān)聯(lián)且井水系統(tǒng)串級(jí)連接這兩種,但是前者冷凝溫差太小,后者也不能解決生活熱水用的水源熱泵機(jī)組停機(jī)時(shí)空調(diào)系統(tǒng)容量減小的問(wèn)題。所以有了在后者基礎(chǔ)上增加電動(dòng)三通閥的方式,這樣不僅減小了裝機(jī)容量、降低了初投資,而且機(jī)組的配置也更加合理,提高了系統(tǒng)總能效比。
國(guó)內(nèi)的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式,主要分為壓力回灌和真空回灌兩種。壓力回灌適用于高水位和低滲透性的含水層,也適用于低水位和滲透性好的地下含水層;而真空回灌則僅適用于低水位和滲透性好的含水層。
2.工程應(yīng)用實(shí)例
2009年,牡丹江江南某小區(qū)采用地源熱泵技術(shù)對(duì)2棟住宅樓進(jìn)行供暖,供暖形式為低溫地輻射采暖。因2009年?yáng)|北地區(qū)出現(xiàn)了少有的嚴(yán)寒天氣,室外最低氣溫達(dá)到-35℃左右,室內(nèi)溫度僅有12℃左右,造成住戶(hù)集體上訪事件,嚴(yán)重影響了居民的正常生活和社會(huì)秩序。后經(jīng)開(kāi)發(fā)商召集廠家技術(shù)人員分析,主要是地下水量不充足和水溫度低,提供熱量有限所致。進(jìn)行調(diào)節(jié)增加水量后,供暖狀況有所好轉(zhuǎn),但還是達(dá)不到供暖要求。這2棟樓于2010年供暖前,進(jìn)行了管網(wǎng)系統(tǒng)改造后,并入城市集中供熱系統(tǒng),采用集中供熱方式供暖。
2010年,牡丹江橋北某小區(qū)采用地源熱泵技術(shù)對(duì)4棟住宅樓進(jìn)行了初次供暖,供暖形式為低溫地輻射采暖,室內(nèi)溫度為21℃左右,供熱效果還不錯(cuò)。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)回灌效果不好,小區(qū)附近有一個(gè)樓有地下室和一條城市內(nèi)河,發(fā)現(xiàn)回灌水從地下室滲出,造成地下室一片。而且小河堤壩也有幾處向外冒水。
3.存在問(wèn)題分析
3.1地質(zhì)問(wèn)題
地下水屬于一種地質(zhì)資源,大量采用地下水源熱泵,如無(wú)可靠的回灌,將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。地下水大量開(kāi)采引起的地面沉降、裂縫、塌陷等地質(zhì)問(wèn)題日漸顯著。地面沉降除了對(duì)地面的建筑設(shè)施產(chǎn)生破壞作用外,還會(huì)產(chǎn)生海水倒灌、河床升高等其他環(huán)境問(wèn)題。對(duì)于地下水源熱泵系統(tǒng),若嚴(yán)格按照政府的要求實(shí)行地下水100%回灌到原含水層的話,總體來(lái)說(shuō)地下水的供補(bǔ)是平衡的,局部的地下水位的變化也遠(yuǎn)小于沒(méi)有回灌的情況,所以一般不會(huì)因抽灌地下水而產(chǎn)生地面沉降。但現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)的實(shí)際使用過(guò)程中,由于回灌的堵塞問(wèn)題沒(méi)有根本解決,很有可能出現(xiàn)地下水直接地表排放的情況。而一旦出現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,往往是災(zāi)難性和無(wú)法恢復(fù)彌補(bǔ)的。
3.2水質(zhì)問(wèn)題
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)地下水源熱泵的地下水回路都不是嚴(yán)格意義上的密封系統(tǒng),回灌過(guò)程中的回?fù)P、回路中產(chǎn)生的負(fù)壓和沉砂池,都會(huì)使外界的空氣與地下水接觸,導(dǎo)致地下水氧化。地下水氧化會(huì)產(chǎn)生一系列的水文地質(zhì)問(wèn)題,如地質(zhì)化學(xué)變化、地質(zhì)生物變化。另外,目前國(guó)內(nèi)的地下水回路材料基本不作嚴(yán)格的防腐處理,地下水經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后,水質(zhì)也會(huì)受到一定影響。這些問(wèn)題直接表現(xiàn)為管路系統(tǒng)中的管路、換熱器和濾水管的生物結(jié)垢和無(wú)機(jī)物沉淀,造成系統(tǒng)效率的降低和井的堵塞。更可怕的是,這些現(xiàn)象也會(huì)在含水層中發(fā)生,對(duì)地下水質(zhì)和含水層產(chǎn)生不利影響。更深層的問(wèn)題是地下水經(jīng)過(guò)地下管路時(shí)溫度、壓力的變化是否會(huì)影響其熱力學(xué)平衡狀態(tài),地下熱環(huán)境會(huì)對(duì)區(qū)域生態(tài)帶來(lái)怎樣的影響。水資源是當(dāng)前最緊缺、最寶貴的資源,任何對(duì)水資源的浪費(fèi)和污染都是絕對(duì)不可允許的。
4.個(gè)人分析思考
4.1地下水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
①根據(jù)熱力學(xué)第二定律,采用熱泵的形式為建筑物供熱可大大降低一次能源的消耗,提高一次能源的利用率,因此地下水源熱泵系統(tǒng)具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
②地下水源熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供熱和制冷,還可供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以代替原來(lái)的鍋爐加制冷機(jī)的兩套系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊,省去了鍋爐房和冷卻塔,節(jié)省建筑空間,也有利于建筑的美觀。
③地下水溫度恒定的特征,使得地下水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠,整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐、制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少,保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。
4.2地下水源熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)
①這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。由于打井的成本并不與取水量的大小成正比,因此較大系統(tǒng)的投資效益比較高。地下水源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性還與地下水層的深度有很大關(guān)系。
②在冬季我國(guó)北方地區(qū)土壤溫度較低,并且以熱負(fù)荷為主,如果采用地下水源熱泵供暖,則機(jī)組和換熱器的初投資比較高,連續(xù)運(yùn)行的效率也較低。夏季運(yùn)行時(shí),機(jī)組容量過(guò)大,造成浪費(fèi)。我國(guó)政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏了解。不僅因初投資高于其它系統(tǒng)而得不到認(rèn)可和推廣,而且給運(yùn)行管理帶來(lái)了很大的問(wèn)題。運(yùn)行管理是任何一個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)于地下水源熱泵這種特殊設(shè)計(jì)更是關(guān)鍵因素。
③環(huán)境方面的問(wèn)題一旦出現(xiàn),基本上是無(wú)可挽回的或挽回的成本將非常巨大。從某種程度上講,造成的危害不亞于大氣污染。
4.3對(duì)于地下水源熱泵應(yīng)采取的態(tài)度
①地下水資源在某種程度上是國(guó)家的一種戰(zhàn)略物資,而且一些水文地質(zhì)界的專(zhuān)家對(duì)當(dāng)前地下水源熱泵的發(fā)展也持保留意見(jiàn),因此,對(duì)于在我國(guó)大面積推廣這種系統(tǒng)應(yīng)采取慎重的態(tài)度。
②在決定采用地下水源熱泵系統(tǒng)之前,一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查,出具地質(zhì)報(bào)告,詳細(xì)了解地質(zhì)結(jié)構(gòu),并先打勘測(cè)井,以獲取地下溫度、地下水溫度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù),合理地配置整個(gè)系統(tǒng)。并分季節(jié)進(jìn)行抽水回灌試驗(yàn),積累資料,各方面條件都滿(mǎn)足,才能決定采用,否則會(huì)付出慘痛的代價(jià)。
關(guān)鍵詞 灰色系統(tǒng);地下水污染; 預(yù)測(cè);動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)
中圖分類(lèi)號(hào) X523 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708(2010)12-0046-03
0 引言
地下水系統(tǒng)作為自然環(huán)境的組成部分,其水質(zhì)特征是系統(tǒng)本體與系統(tǒng)環(huán)境綜合作用的結(jié)果。在水質(zhì)預(yù)測(cè)過(guò)程中,往往只掌握地下水的水質(zhì)特征值,卻很難搞清系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)展演化過(guò)程以及外部諸因素對(duì)系統(tǒng)的作用。即系統(tǒng)的輸出信息明確,而結(jié)構(gòu)信息和關(guān)系信息不明確。所以,地下水系統(tǒng)屬于灰色系統(tǒng)把灰色模型用于地下水水質(zhì)預(yù)測(cè),無(wú)疑能夠體現(xiàn)地下水系統(tǒng)的灰色特征。
灰色系統(tǒng)按照預(yù)測(cè)問(wèn)題的特征,可分為5種基本類(lèi)型,即數(shù)列預(yù)測(cè)、災(zāi)變預(yù)測(cè)、季節(jié)災(zāi)變預(yù)測(cè)、拓?fù)漕A(yù)測(cè)和系統(tǒng)綜合預(yù)測(cè)。這5種類(lèi)型的預(yù)測(cè)方法,都是地理學(xué)中重要而且常用的預(yù)測(cè)方法。GM(1,1)模型是常用的一種灰色模型,用于單個(gè)時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。就是對(duì)某一指標(biāo)的發(fā)展變化情況所作的預(yù)測(cè),其預(yù)測(cè)的結(jié)果是該指標(biāo)在未來(lái)各個(gè)時(shí)刻的具體數(shù)值。
1 灰色模型建模與方法
1.1 原理與建模
灰色模型以微分方程為描述形式,它所揭示的是事物發(fā)展的連續(xù)過(guò)程,它符合地下水質(zhì)量的漸變規(guī)律。模型的建立過(guò)程即是對(duì)地下水系統(tǒng)的辨識(shí)過(guò)程,運(yùn)用確知的水質(zhì)數(shù)據(jù)去揭示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征,但由于其它信息的不明確,因而這個(gè)過(guò)程是灰色的逆運(yùn)算過(guò)程。地下水水質(zhì)預(yù)測(cè)模型就是基于最基本的灰色GM(n,h)模型[3]建立起來(lái)的。其中h表示變量的個(gè)數(shù),n表示微分方程的階次,n越大則模型所描述的內(nèi)涵可能越豐富,但階次過(guò)高的系統(tǒng)其特征方程的求解困難,而且精度不一定高,其結(jié)果也不是解析的,所以我們通常建立n=1的GM模型。
由于地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息和關(guān)系信息不明確,因此建模時(shí)只需要考證水質(zhì)特征值的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,即變量唯一,h=1,那么所需建立的模型就是GM(1,1)模型,其一般表示形式如下所示:
1)微分方程:
2)時(shí)間響應(yīng):
3)離散響應(yīng):
式中:a為模型系數(shù);u為待辨識(shí)參數(shù)。
GM(1,1)模型的建模和預(yù)測(cè):
1)數(shù)據(jù)處理。將原始數(shù)據(jù)列X(0)(i)作一次累加,得到生成數(shù)據(jù)列X(1)(k),
2)構(gòu)成數(shù)據(jù)矩陣B與數(shù)據(jù)列Yn:
因?yàn)閍(1)(Xk(1),i)= Xk(0)(i),則有:
a(1)(X1(1),2)= X1(0)(2)
a(1)(X1(1),3)= X1(0)(3)
…… .
a(1)(X1(1),n)= X1(0)(n)。所以Yn=[ X1(0)(2),……, X1(0)(n)]T
式中:n為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
3)計(jì)算模型系數(shù)a和待辨識(shí)參數(shù)u,
[a,u]T=(BTB)-1BTYn
4)建立時(shí)間響應(yīng)模型:
5)將時(shí)間響應(yīng)離散化:
6)將K值代入離散化模型公式,計(jì)算出
7)將預(yù)測(cè)累加值 X(1) (k) k∈{n+1,n+2,…}還原為預(yù)測(cè)值X(0)(k) k∈{n+1,n+2,…}。
X(0)(k)= X(1) (k)―X(1) (k-1)
1.2 精度檢測(cè)
1)平均精度檢驗(yàn)
將計(jì)算出的與實(shí)測(cè)值X(0)(k)對(duì)照,算出逐對(duì)殘差:
q(k)= X(0)(k)―X(1)(k)
然后計(jì)算出平均相對(duì)誤差
如果平均精度符合實(shí)際要求,即可進(jìn)行預(yù)測(cè)。
2)后驗(yàn)差檢驗(yàn)
為了判斷預(yù)測(cè)值的可靠性,采用后驗(yàn)差進(jìn)行檢驗(yàn),計(jì)算出實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差(S1)和殘參標(biāo)準(zhǔn)差(S2)。
式中:
計(jì)算后驗(yàn)差比值C,及小誤差概率P。
C=S2/S1;
P=P{|q(k)―q’|
然后就可以根據(jù)數(shù)據(jù)表進(jìn)行預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)了,本系統(tǒng)因?yàn)檫\(yùn)用于實(shí)際,
所以就只用了前一種檢測(cè)方法,根據(jù)所給數(shù)據(jù),結(jié)果完全符合要求。
2 模型實(shí)現(xiàn)與運(yùn)用
本研究是實(shí)現(xiàn)“地下水污染預(yù)警系統(tǒng)”之預(yù)測(cè)模塊,擬采用與整個(gè)系統(tǒng)其他開(kāi)發(fā)人員分工合作,相互配合的軟件開(kāi)發(fā)方式。以Visual C++ 6.0 Windows應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具作為開(kāi)發(fā)平臺(tái),利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)GM(1,1)預(yù)測(cè)模型編程,在深入研究ArcView二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言Avenue調(diào)用外部動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方法的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)出能提供給系統(tǒng)方便調(diào)用接口的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。在Windows中,應(yīng)用程序通過(guò)一種稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)”(Dynamic-Link Library,簡(jiǎn)稱(chēng)DLL)的特殊函數(shù)集來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼和資源的共享,以最大限度地節(jié)約空間。在Windows下使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)可以使多個(gè)應(yīng)用程序之間共享代碼和資源,從而提高運(yùn)行效率。
2.1 Avenue下DLL的使用
Avenue能夠直接地調(diào)用DLL中的函數(shù),并且可以相互的傳遞數(shù)據(jù)。在Avenue中的DLL和DLLProc類(lèi)提供了支持DLL載入和調(diào)用的函數(shù)。
在調(diào)用DLL中的對(duì)象之前需要先創(chuàng)建一個(gè)DLL類(lèi)的實(shí)例,當(dāng)你想調(diào)用時(shí)再為每個(gè)函數(shù)、進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)DLLProc 實(shí)例。當(dāng)一個(gè)DLL對(duì)象被創(chuàng)建,這個(gè)DLL就被載入內(nèi)存然后被使用。當(dāng)這個(gè)對(duì)象被撤銷(xiāo)時(shí),它將自動(dòng)地釋放內(nèi)存。
調(diào)用DLL中的函數(shù)可能需要傳遞一些參數(shù),可能還會(huì)返回值。輸入、輸出變量在你創(chuàng)建DLLProc實(shí)例時(shí)創(chuàng)建。ArcView支持多種類(lèi)型的參數(shù),更多了解請(qǐng)閱讀DLLProc類(lèi)的詳解。創(chuàng)建和執(zhí)行一個(gè)DLL函數(shù)需要4步:
1)首先必須有一個(gè)系統(tǒng)所需要的DLL;
2)裝載DLL并且構(gòu)造它;
3)用DLLProc 類(lèi)分別為每一個(gè)函數(shù)在你向調(diào)用的DLL中,但是你必須要注意輸入輸出變量的類(lèi)型;
4)用DLLProc 調(diào)用你需要的DLL函數(shù),傳入相關(guān)的參數(shù),是否任何函數(shù)返回的參數(shù)都能夠存儲(chǔ)在Avenue變量中。
2.2 Modeling DLL 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
整個(gè)模塊設(shè)計(jì)流程圖(見(jiàn)圖1):
圖1 程序設(shè)計(jì)流程圖
3 實(shí)例應(yīng)用
以焦作市地下水污染預(yù)警系統(tǒng)中的地下水質(zhì)的各方面預(yù)測(cè)例說(shuō)明灰色系統(tǒng)的應(yīng)用。
表1 某常規(guī)檢查數(shù)據(jù)表
從上表可以看出決定地下水水質(zhì)的因子很多,我們可以對(duì)每個(gè)因子分別進(jìn)行預(yù)測(cè)其未來(lái)變化情況;也可以綜合打分之后,直接對(duì)整體水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),二者均可。
地下水水質(zhì)變化正好吻合GM(1,1)模型,符合地下水系統(tǒng)的灰色特征,模型適用性好,預(yù)測(cè)結(jié)果與環(huán)境狀況吻合。
圖2 預(yù)測(cè)模型在ArcView下的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)
經(jīng)過(guò)模型的運(yùn)用和預(yù)測(cè)結(jié)果后知道到,GM(1,1)的預(yù)測(cè)機(jī)理,對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),符合地下水系統(tǒng)的灰色特征,模型適用性好,預(yù)測(cè)結(jié)果與環(huán)境狀況吻合。
4 結(jié)論
在詳細(xì)地知道了地下水的水質(zhì)變化規(guī)律和GM(1,1)的預(yù)測(cè)機(jī)理,并對(duì)焦作市地下水污染預(yù)警系統(tǒng)采用本系統(tǒng)對(duì)地
下水水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),符合地下水系統(tǒng)的灰色特征,模型適用性好,預(yù)測(cè)結(jié)果與環(huán)境狀況吻合。
參考文獻(xiàn)
[1]楊位欽,顧嵐.時(shí)間序列分析與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)建模[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1988.
關(guān)鍵詞:人工挖孔灌注樁;止水帷幕;鉆孔灌注樁
引言
人工挖孔灌注樁是一種適合應(yīng)用于地質(zhì)條件為無(wú)地下水或地下水較少的黏土、粉土地區(qū)的基礎(chǔ)處理方法,由于具有施工操作簡(jiǎn)單,不需要大型機(jī)械設(shè)備,占用施工場(chǎng)地小,樁身質(zhì)量可靠,單樁承載力高等特點(diǎn),在實(shí)際工程中得到廣泛的應(yīng)用。
本文通過(guò)日照市萬(wàn)平口大橋這一工程實(shí)例,對(duì)高地下水位地區(qū)鉆孔灌注樁與人工挖孔灌注樁做了一個(gè)實(shí)際的比對(duì),從工期、質(zhì)量、造價(jià)這幾個(gè)方面做了具體的分析,均得到了理想的效果,為以后類(lèi)似的工程起到拋磚引玉的作用。
1.工程實(shí)例的地理位置及概況
萬(wàn)平口大橋東臨日照海濱的萬(wàn)平口廣場(chǎng),西接海曲東路,大橋?yàn)槲暹B跨連續(xù)上承式拱橋,全長(zhǎng)280m,南北寬28.6m,車(chē)行道寬22米,連接水運(yùn)會(huì)基地南北區(qū)域,橋南面為世界帆船運(yùn)動(dòng)基地,北面為奧林匹克水上運(yùn)動(dòng)公園,大橋模跨在奧林匹克水上運(yùn)動(dòng)公園的入??谔帲禐閴延^,與周邊渾然一體,為日照市的標(biāo)致性建筑之一。
2. 地質(zhì)條件及主要土層的分布
根據(jù)萬(wàn)平口大橋地質(zhì)勘探資料,該地區(qū)地質(zhì)條件較差,地下水位較高,且受海水潮汐影響,地下水位:場(chǎng)地第“4”層含有較豐富的地下水,主要為孔隙潛水,初見(jiàn)水位埋深入-2~-3.8m,主要靠大氣降水,海水側(cè)向流入補(bǔ)給地下水,其水位變化受海水潮汐影響,較復(fù)雜。
3.施工過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題
萬(wàn)平口大橋樁基礎(chǔ),根據(jù)常規(guī),原設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁,計(jì)劃工期60天,樁徑2000毫米,樁長(zhǎng)18~28m不等,持力層入微風(fēng)化1.5m,共有樁位56棵。施工單位開(kāi)始采用大噸位沖孔樁機(jī)(8t卷?yè)P(yáng)機(jī)),施工了近一周后,出現(xiàn)許多不合適宜的方面。
①成孔速度緩慢,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)劃工期,根據(jù)當(dāng)時(shí)的施工現(xiàn)場(chǎng)記錄,成一棵樁需一周時(shí)間。
②成孔后,又受漲、落潮的影響,淤泥質(zhì)砂層處易塌孔,出現(xiàn)工程量反復(fù)的現(xiàn)象,致使工程量增加。
上述問(wèn)題,工期、質(zhì)量都很難保證。面對(duì)這些問(wèn)題,吸取鉆孔灌注樁施工中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),我們特別邀請(qǐng)了相關(guān)專(zhuān)家商討解決方案,經(jīng)過(guò)反復(fù)到施工現(xiàn)場(chǎng)踏勘,提出了一個(gè)大膽的想法,就是用人工挖孔灌注樁。施工過(guò)程中,又面臨在近海區(qū)(距南、北港池10m左右)如何施工人工挖孔樁,如何克服第“2”層淤泥質(zhì)砂層(深度在5一6m之間),同時(shí),要考慮潮汐的影響,要考慮工人的人身安全,工期要求(工期只剩50天)等問(wèn)題。最后,我們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比,大膽采用了止水帷幕人工挖孔灌注樁施工工藝,最終按期圓滿(mǎn)地完成了施工任務(wù)。
4.解決問(wèn)題的設(shè)計(jì)方案與施工
人工挖孔灌注樁在高水位地區(qū)的施工,以前尚沒(méi)有成功的案例可以遵循,為此,我們做了大量的研究與探索:
(1)設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想:將兩種工藝結(jié)合到一個(gè)工程上,發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)。
①克服‘2’層淤泥質(zhì)砂土對(duì)成孔的影響;
②克服潮汐對(duì)成孔的影響。
(2)具體采取的措施:把止水帷幕的設(shè)計(jì)思想運(yùn)用到了本工程之中。即:樁位點(diǎn)放好后,在工程樁的四周,先施工水泥土攪拌樁一排,樁長(zhǎng)L =7m左右,在樁的四周形成一道止水帷幕墻,并實(shí)施有效的咬合,形成全封閉的拱形結(jié)構(gòu)。
帷幕樁長(zhǎng)要超過(guò)第“2”層淤泥質(zhì)砂層,本工程的樁長(zhǎng)L =7m以上,樁徑選擇600毫米,咬合150~200毫米,水泥攪攔樁與工程樁的間距控制在180~200毫米之間為宜。
(3)實(shí)際施工步驟:
①施工前,將場(chǎng)地認(rèn)真整平。
②水泥土攪拌樁,采用干作法,(海邊的土均為飽合狀)噴灰量宜控制在65 kg/m全程復(fù)噴復(fù)攪,每一個(gè)工程樁的帷幕樁要一氣呵成,咬合到位,設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),要采取措施,將咬合效果控制在100%成功,我們采取的措施是:對(duì)設(shè)備故障而未咬合上的部位,采用小型鉆探設(shè)備進(jìn)行咬合處理。
③水泥土攪拌樁完成3天后,挖開(kāi)觀察其強(qiáng)度如何,咬合的效果優(yōu)劣,判斷一下是否可以開(kāi)挖(5天后開(kāi)始開(kāi)挖為宜)。
④樁孔開(kāi)挖過(guò)程中,每天的進(jìn)行速度在每次1m以?xún)?nèi),同時(shí)采用鋼模板、電動(dòng)葫蘆,工地備有速凝劑1~2袋,當(dāng)發(fā)現(xiàn)止水帷幕有漏水現(xiàn)象時(shí),需進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)漏,防止出現(xiàn)大面積的漏水。
⑤潮汐的影響:在做-1~-6m樁孔,漲潮時(shí),應(yīng)停止作業(yè),以防潮水過(guò)猛出現(xiàn)意外。在“2”土層內(nèi),其拆模時(shí)間要長(zhǎng)一些,掌握潮汐的具體時(shí)間,安全穩(wěn)妥地進(jìn)行。
5.最終的工程效果和經(jīng)驗(yàn)
萬(wàn)平口大橋建設(shè)是當(dāng)年日照市政府市長(zhǎng)工程,大橋樁基礎(chǔ)工程施工,在工期緊,任務(wù)重,質(zhì)量要求高的情況下,集中工程設(shè)計(jì)與施工人員的集體智慧,克服了潮汐、砂層給我們帶來(lái)的客觀不利條件,科學(xué)地、有計(jì)劃地圓滿(mǎn)完成了工程任務(wù),工程質(zhì)量?jī)?yōu)良率100%,使萬(wàn)平口大橋如期通車(chē),成為當(dāng)年為數(shù)不多的優(yōu)良工程之一,且獲得了國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)――魯班獎(jiǎng)。
(1)科學(xué)地總結(jié)出了一套行之有效的施工工藝。
實(shí)踐出真知。只要肯動(dòng)腦筋,善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn),大膽探索,就可以戰(zhàn)勝困難,取得成功。海的前沿施工人工挖孔樁,用帷幕樁做保障,用一種工藝與另一種工藝疊加在一個(gè)工程上,是一個(gè)大膽的嘗試,也為那些機(jī)械無(wú)法完成的工程,提供了一個(gè)良好的施工工藝―止水帷幕人工挖孔灌注樁。
(2)周密的施工方案,創(chuàng)造了日照橋梁建設(shè)的優(yōu)良工程
針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,通過(guò)多種方案的比較,大膽創(chuàng)新,利用兩種不同工藝的完美結(jié)合,使施工技術(shù)的綜合應(yīng)用得到推廣,取得了理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn):
[1] JGJ79-2002 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范
關(guān)鍵詞:商都縣七臺(tái)鎮(zhèn) 地下水資源 水位削減法 評(píng)價(jià)
一、緒 言
是干旱缺水地區(qū),如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水資源,為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù),是我們應(yīng)在實(shí)際工作中努力的方向。
我們?cè)陂_(kāi)展《商都縣七臺(tái)鎮(zhèn)第二水源地供水水文地質(zhì)詳查》項(xiàng)目工作過(guò)程中,采用了“水位削減法”對(duì)商都縣七臺(tái)鎮(zhèn)新水源地地下水資源進(jìn)行了評(píng)價(jià),取得了較好的效果。
二、自然地理概況
研究區(qū)位于商都盆地的東北部,西南、西北及北三面較高,東南較低,海拔高程在1290m~1380m之間。有中部偏北及東北的丘陵、西北及南部的波狀高平原、北部的山前傾斜平原和西北部至東南部的沖積平原4種地貌形態(tài)類(lèi)型。
本區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候:冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)、夏季酷熱短促,干燥多風(fēng),降水量少而集中,蒸發(fā)強(qiáng)烈,日溫差大。最高氣溫達(dá)35℃;最低氣溫為-35℃;最大風(fēng)速為17.7m/s;最大凍土深度為1.57m;多年平均降水量342.8mm;年平均最大蒸發(fā)量為2168.3mm。見(jiàn)圖1。
研究區(qū)主要的地表水是不凍河。另外,在地勢(shì)低洼的地方分布一些小型淖爾(湖)。
由于近年來(lái)降雨偏少,加之上游修建水庫(kù)等多種原因,不凍河已成為季節(jié)性河流,平時(shí)無(wú)水或有少量流水,雨季匯集洪流成河
三、地質(zhì)背景
研究區(qū)位于華北地臺(tái)北部邊緣內(nèi)蒙臺(tái)隆中的東北坳陷盆地中的商都盆地的東北地帶,屬新生代坳陷盆地,盆地四周有零星侏羅系和白堊系地層,盆地內(nèi)部沉積了厚達(dá)500m以上的第三系內(nèi)陸湖相地層。
研究區(qū)地層主要有:寒武系―奧陶系板巖、變質(zhì)砂巖、含礫砂巖、石英片巖;第三系始新統(tǒng)深灰、灰綠色、紅色泥巖、砂巖、砂礫巖;第三系上新統(tǒng)商都組桔紅色、土黃色、黃褐色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粗砂巖及砂礫巖;第四系全新統(tǒng)殘積、沖洪積和沖積層。
四、水文地質(zhì)
第三系上新統(tǒng)和始新統(tǒng)兩組承壓水含水層是本次主要研究層位。
第三系上新統(tǒng)和始新統(tǒng)兩組承壓水為一綜合含水體,遍布于整個(gè)工作區(qū)。含水層由砂巖、砂礫巖、礫巖及少量泥質(zhì)砂巖組成。含水層頂板埋深在10-45m之間,并有由東向西加大的趨勢(shì)。含水層頂板之上多為隔水性較好的泥巖。含水層厚度是四周薄(為3.2-8.09m),中間厚(27.6m)。承壓水位埋深3-10m。地下水總體由西北向東南徑流,在東南部與第四系含水層接觸,通過(guò)第四系徑流,最終排泄于察汗淖爾。
北部山前及南部含水層厚度薄,富水性差,10伎誥5m降深單井涌水量小于100m3/d;中部含水層厚度大,富水性較好,單井涌水量大于500m3/d。
第三系承壓水水質(zhì)一般較好,礦化度小于1g/L,但在東南部及西南部,礦化度增大,為1.06-1.97g/l。
五、地下水資源評(píng)價(jià)
本次先對(duì)研究區(qū)第三系承壓水進(jìn)行了均衡計(jì)算,然后采用水位削減法評(píng)價(jià)地下水資源量,并論證可開(kāi)采量的保證程度。
1、地下水均衡計(jì)算
結(jié)果見(jiàn)表1、表2
2、地下水資源評(píng)價(jià)
本次選用水位削減法來(lái)評(píng)價(jià)地下水資源,并論證可開(kāi)采量保證程度。
在北部富水地段垂直地下水流向布設(shè)一排井(見(jiàn)圖),布井間距為1000m。設(shè)計(jì)開(kāi)采井影響半徑R=2000m,降深5m;單井涌水量采用10″口徑、5m降深涌水量Q=1311m3/d。
利用互阻抽水試驗(yàn)的資料,計(jì)算試驗(yàn)降深下有效水位削減值,再與實(shí)際抽水試驗(yàn)確定的有效水位削減值進(jìn)行對(duì)比。
計(jì)算的有效水位削減值比實(shí)測(cè)的有效水位削減值小0.01m,相對(duì)相對(duì)誤差為2.27%。因此,采用水位削減法計(jì)算開(kāi)采量,基本符合本區(qū)實(shí)際。
從表可見(jiàn),水源地設(shè)計(jì)開(kāi)采量為10082m3/d=367.99×104m3/a。
3、設(shè)計(jì)可開(kāi)采量保證程度論證
關(guān)鍵詞:地下水庫(kù);地下水庫(kù)工程;ASR;回灌;調(diào)蓄;回灌堵塞
中圖分類(lèi)號(hào):TV211.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1672-1683(2014)06-0192-04
水資源問(wèn)題是2008年以來(lái)的達(dá)沃斯論壇必不可少的議題,也是全世界共同面臨的難題。聯(lián)合國(guó)資料顯示2002年-2025年,全球?qū)⒂?/3的國(guó)家和地區(qū)面臨水資源短缺問(wèn)題。調(diào)蓄水源是解決水資源矛盾的重要手段之一,修建地表水庫(kù)的調(diào)蓄方式在水資源優(yōu)化管理中起了重要作用,也帶來(lái)了諸如泥沙淤積、洪災(zāi)加劇、土壤鹽漬化、水庫(kù)移民以及蒸發(fā)損失等一系列問(wèn)題。地下水庫(kù)帶來(lái)的影響相對(duì)較少,既能有效存儲(chǔ)調(diào)蓄水資源,也可以減少次生環(huán)境與地質(zhì)問(wèn)題,降低蒸發(fā)損失,提高水資源儲(chǔ)存效率。
1 地下水庫(kù)和地下水庫(kù)工程
我國(guó)對(duì)地下水庫(kù)和地下水庫(kù)工程一直未形成嚴(yán)格而通用的定義,通常將地下水庫(kù)和地下水庫(kù)工程等同,將有人工干預(yù)的地下水庫(kù)工程和無(wú)人工干預(yù)的地下含水層均被視作為地下水庫(kù)。目前,國(guó)內(nèi)學(xué)者們?cè)诘叵滤畮?kù)概念上所達(dá)成一定的共識(shí)[1-4]實(shí)質(zhì)是對(duì)地下水庫(kù)工程的定義說(shuō)明,即:(1)具有一定的庫(kù)容,能夠存儲(chǔ)水資源;(2)有人工增儲(chǔ)干預(yù),如修壩、建滲井等;(3)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)蓄功能,以豐補(bǔ)歉。
地下水含水層自身具有存儲(chǔ)和調(diào)蓄的兩大特征,即具備水庫(kù)(地表水庫(kù))的基本功能,故廣義來(lái)講,具有一定規(guī)模,能夠?qū)崿F(xiàn)地下水資源存儲(chǔ)和調(diào)蓄,且具有一定邊界的地下含水體均可被定義為地下水庫(kù);而通過(guò)人工干預(yù)(如修壩、建滲井等)改變存儲(chǔ)和調(diào)蓄能力的地下水庫(kù)可認(rèn)為是地下水庫(kù)工程。依據(jù)國(guó)外通用的技術(shù)條件,ASR(Aquifer Storage & Recovery,含水層存儲(chǔ)與回用)地下水庫(kù)工程特指承壓含水層增壓回灌-回用的地下水庫(kù)工程。
2 國(guó)內(nèi)外地下水庫(kù)工程發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 國(guó)外地下水庫(kù)工程發(fā)展現(xiàn)狀
在美國(guó),一般認(rèn)為地下水庫(kù)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)小于地表水庫(kù),采用地下水庫(kù)工程供水是一種“環(huán)境友好”的供水方式。早在1950年末至1960年初,美國(guó)就開(kāi)始了地下水人工回灌工程的試驗(yàn)和建設(shè),為地下水庫(kù)工程建設(shè)提供了前期技術(shù)準(zhǔn)備。正在實(shí)施的“ASR工程計(jì)劃”已建成100多個(gè)系統(tǒng)[5-8],該工程通過(guò)水井和增壓設(shè)備將水注入承壓含水層,再利用配套抽水井,抽取該含水層中的地下水進(jìn)行利用。
歐洲、澳大利亞、日本、南非、印度、中東等的一些缺水地區(qū)或海濱地區(qū),均有成功的ASR工程實(shí)踐,可見(jiàn)其已成為國(guó)際上地下水庫(kù)工程建設(shè)的主要技術(shù)模式之一。ASR通常是年內(nèi)季節(jié)性調(diào)控機(jī)制和年際長(zhǎng)效調(diào)蓄機(jī)制并存,其中年內(nèi)季節(jié)性調(diào)控適于季節(jié)性水資源分配明顯地區(qū),調(diào)配水資源、優(yōu)化水資源供給結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)以豐補(bǔ)歉;年際長(zhǎng)效調(diào)蓄適于戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備或地下水降落漏斗回補(bǔ),對(duì)環(huán)境造成影響最小。在濱海地區(qū),ASR也是控制海水入侵的有效方式。
當(dāng)然,ASR也存在一些值得關(guān)注的問(wèn)題,如美國(guó)環(huán)保署(EPA)提出的諸如回用與回灌效益比、注入水源可靠性、注入速率和注入壓力、上下含水層影響、注入含水層后的效果、注入井的密度、成井結(jié)構(gòu)與注入效果的關(guān)系、水權(quán)結(jié)構(gòu)、地下水恢復(fù)效果、回灌井堵塞問(wèn)題以及法規(guī)約束等一系列問(wèn)題。這也意味著在地下水庫(kù)工程建設(shè)的同時(shí),需要進(jìn)一步開(kāi)展地球化學(xué)、含水層水力學(xué)及壓力響應(yīng)、含水層結(jié)構(gòu)再確認(rèn)等諸多方面的綜合研究。
2.2 國(guó)內(nèi)地下水庫(kù)工程發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的地下水庫(kù)工程建設(shè)通常以增加庫(kù)區(qū)入滲補(bǔ)給量為主,人工阻截地下水徑流量為輔。其中,增加庫(kù)區(qū)入滲補(bǔ)給量的措施主要以建設(shè)入滲坑、回滲井等淺層入滲為主,深層地下含水層的回滲相對(duì)較少,而采用增壓入滲的工程尚未見(jiàn)報(bào)道;人工阻截地下水徑流的工程主要是通過(guò)建設(shè)地下水截流壩來(lái)實(shí)現(xiàn),該類(lèi)工程主要分布在濱海地區(qū),在抬高地下水位而增加庫(kù)容的同時(shí),又能夠有效防止海水入侵。
自1970年以來(lái),我國(guó)陸續(xù)建成了河北南宮、北京西郊、山東龍口和傅家橋等多處地下水庫(kù)工程。根據(jù)國(guó)內(nèi)建成和待建的地下水庫(kù)工程統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)可知,北方地區(qū)主要分布在華北平原,且以山東、河北居多,其次為東北地區(qū)和新疆北部;南方地區(qū)則分布在廣西、貴州巖溶區(qū)。與美國(guó)不同的是,這些地下水庫(kù)工程均非增加回灌工程。
我國(guó)地下水庫(kù)設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件密切相關(guān):山東濱海地區(qū)的地下水庫(kù)工程采用阻水壩,起到了調(diào)蓄水源和防止海水入侵的作用;新疆地區(qū)地下水庫(kù)工程一般沒(méi)有地下水阻水壩,僅是增加了促進(jìn)地下水入滲的工程措施;西南巖溶區(qū)地下水庫(kù)工程通常結(jié)合巖溶水管道流的特點(diǎn),建立地下水阻水壩來(lái)阻截地下水側(cè)向徑流,以保證庫(kù)區(qū)地下水蓄水量。
3 我國(guó)開(kāi)展ASR地下水庫(kù)工程將面臨的主
要問(wèn)題 我國(guó)地下水回灌與回用的研究起步并不晚,從國(guó)內(nèi)第一個(gè)地下水庫(kù)工程項(xiàng)目建成至今,已有近40年的歷史。然而,增壓地下水回灌在大型地下水庫(kù)工程中目前仍停留在試驗(yàn)階段。根據(jù)國(guó)外增壓回灌地下水庫(kù)工程(ASR)存在的問(wèn)題,我國(guó)目前開(kāi)展增壓回灌地下水庫(kù)工程建設(shè)面臨以下問(wèn)題。
(1)邊界難定,水權(quán)不明。地下水存儲(chǔ)空間巨大,但邊界不容易確定,很難將注入的地下水固定在目標(biāo)范圍內(nèi),給水資源管理上帶來(lái)諸多不便。另一方面,跨多個(gè)行政區(qū)的地下水庫(kù)工程,水權(quán)成為困擾管理部門(mén)的一大難題,目前缺少相關(guān)的法律規(guī)定或法規(guī)條文。
(2)回灌水源無(wú)法保障。包括回灌水源的水質(zhì)問(wèn)題和水量保障問(wèn)題。關(guān)于回灌水源水質(zhì)對(duì)地下水環(huán)境的影響問(wèn)題,仍處于研究階段,尚未經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。當(dāng)回灌水源為區(qū)域調(diào)水時(shí),水源成本也成為制約因素。
(3)回灌技術(shù)限制。主要是指由于物理、化學(xué)、生物等多重作用導(dǎo)致回灌井堵塞問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外地下水回灌均受困于此,盡管美國(guó)等國(guó)家ASR地下水庫(kù)工程應(yīng)用廣泛,回灌堵塞問(wèn)題也一直困擾其工程科研人員尚未找到一套公認(rèn)的、行之有效的應(yīng)對(duì)方法。
(4)效益成本問(wèn)題。評(píng)價(jià)地下水庫(kù)的效益目前還是主要以經(jīng)濟(jì)效益為主要指標(biāo),環(huán)境效益和社會(huì)效益為輔助參考地下水庫(kù)工程經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)效較慢,在吸引資金上缺乏優(yōu)勢(shì)。
(5)環(huán)境效益不夠明確。雖然地下水庫(kù)工程具有有效減少水面蒸發(fā)損失等眾多優(yōu)點(diǎn),但是否帶來(lái)其他環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,目前尚在研究之中。換言之,地下水庫(kù)工程的環(huán)境效益預(yù)期較好,但仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
(6)缺少法規(guī)或規(guī)范的約束指導(dǎo)。目前既沒(méi)有全國(guó)地下水庫(kù)工程宜建區(qū)調(diào)查評(píng)價(jià)的研究成果,也沒(méi)有可以指導(dǎo)性的文件或法律規(guī)范。
4 我國(guó)ASR地下水庫(kù)工程應(yīng)用展望
受氣候條件、地形地貌、水文地質(zhì)條件、水資源狀況等多種因素影響,北方干旱半干旱地區(qū)和西南缺水地區(qū)建設(shè)地下水庫(kù)工程的需求遠(yuǎn)大于地表水充沛地區(qū),特別是華北平原、西北干旱地區(qū)和云貴紅層缺水區(qū)。因此,地下水庫(kù)工程建設(shè)在我國(guó)水資源調(diào)配上具有廣闊的發(fā)展前景,也將是優(yōu)化水資源管理的重要手段。
受限于經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件和可回灌地表水量,作為國(guó)外地下水庫(kù)工程重要技術(shù)手段的ASR工程技術(shù)在欠發(fā)達(dá)地區(qū)和嚴(yán)重缺水區(qū)的推行難度較大。但我國(guó)地下水庫(kù)工程有較好的發(fā)展前景,無(wú)論是在城市供水和水資源調(diào)蓄方面,還是就水質(zhì)涵養(yǎng)和戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備而言,推進(jìn)ASR地下水庫(kù)工程建設(shè)均具有重要意義。
為進(jìn)一步推進(jìn)ASR工程技術(shù)在我國(guó)地下水庫(kù)工程建設(shè)中的應(yīng)用,今后尚需重點(diǎn)開(kāi)展以下幾方面的工作。
首先,要以“有地存、存得住、取得出、用得好”作為地下水庫(kù)選址的重要依據(jù),將“灌得好、取得足、影響小、效益高”作為地下水庫(kù)工程項(xiàng)目?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo),開(kāi)展全國(guó)地下水庫(kù)工程適宜區(qū)的摸底調(diào)查,確定宜建區(qū)域。
其次,開(kāi)展試點(diǎn)研究,選擇不同含水層介質(zhì)和地下水埋藏類(lèi)型的區(qū)域進(jìn)行增壓回灌試驗(yàn),總結(jié)適合我國(guó)的地下水增壓回灌方法,解決回灌堵塞問(wèn)題。
最后,制定相應(yīng)的法規(guī)和規(guī)范,落實(shí)水權(quán)管理,指導(dǎo)和推動(dòng)ASR技術(shù)在我國(guó)地下水庫(kù)工程建設(shè)中的應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞:地下水;開(kāi)發(fā)利用;生態(tài)系統(tǒng);節(jié)水;雨洪
1地下水利用與環(huán)境之間的關(guān)系
1.1地下水的重要性
人類(lèi)對(duì)于水資源的消耗非常巨大,對(duì)于人類(lèi)而言,地下水和地表水是必不可少的水資源。地下水的作用不言而喻,從供水方面而言,地下水可以長(zhǎng)時(shí)間為人們進(jìn)行連續(xù)供水,保證人們正常生產(chǎn)生活。
1.2地下水資源與環(huán)境密切相關(guān)
地下水資源和環(huán)境條件有著密切的聯(lián)系。大氣條件、地表水文徑流影響地下水的補(bǔ)給、消耗和徑流。當(dāng)?shù)叵滤Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)就會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響。如對(duì)地下水過(guò)量開(kāi)采,在一定程度上會(huì)導(dǎo)致地下水位的降低,造成天然徑流狀態(tài)改變。另外,地下水過(guò)量開(kāi)采,還會(huì)導(dǎo)致土壤水鹽狀態(tài)失衡,導(dǎo)致土壤干裂,地面沉降現(xiàn)象嚴(yán)重,大量植物被破壞,湖泊河流干涸。地下水開(kāi)采非常必要,需要注意的事項(xiàng)也相對(duì)復(fù)雜。因此,在進(jìn)行地下水開(kāi)采時(shí),一定要考慮保護(hù)環(huán)境與地下水之間的關(guān)系。只有兩者互惠互利,才能取得良好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。正是由于地下水重要性和它與環(huán)境的復(fù)雜聯(lián)系,在開(kāi)發(fā)地下水時(shí),應(yīng)充分考慮地下水與環(huán)境之間的相互制約關(guān)系,以達(dá)到興利除弊、獲得最佳的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。
2地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響
2.1地下水開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀
我國(guó)東北地區(qū)某城市開(kāi)發(fā)利用地下水較早,早期主要開(kāi)采淺層地下水,深層地下水開(kāi)采較少,尚未形成降落漏斗。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,地下水開(kāi)發(fā)利用進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水不斷增加,特枯干旱年份或連續(xù)干旱年份城市缺水嚴(yán)重,甚至造成工業(yè)停產(chǎn),城市供水也不得不實(shí)行定時(shí)限量供水,水資源供需矛盾日益突出。根據(jù)2015年的統(tǒng)計(jì)資料,全市平均地下水總用水量為38865.5萬(wàn)m3/a,占總用水量的63.1%。在地下水總用水量中,農(nóng)業(yè)灌溉用水13625萬(wàn)m3/a,人口牲畜用水12009.0萬(wàn)m3/a,城市與工業(yè)用水13231.5萬(wàn)m3/a,分別占地下水總用水量的35.1%、30.9%和34.0%。
2.2地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響
2.2.1對(duì)地下水生態(tài)系統(tǒng)的影響
近年來(lái),隨著城區(qū)用水量逐年增大,深、淺層地下水開(kāi)發(fā)加大,自備井無(wú)序發(fā)展,地下水過(guò)度開(kāi)采已經(jīng)造成了不可估量的危害。由于超采已造成主要水源地的地下水水位大幅度下降,并誘發(fā)地下水污染、巖溶地面塌陷等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。2.2.2造成地裂縫的產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或地下巖溶發(fā)育都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響,是地裂縫產(chǎn)生的原因。城市地下水資源盲目開(kāi)發(fā)加劇地裂縫問(wèn)題。城市為供應(yīng)自身水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn),過(guò)度開(kāi)發(fā)地下水資源使得城市多處出現(xiàn)裂縫,對(duì)人們出行和城市道路交通造成巨大威脅。
2.2.3對(duì)河流系統(tǒng)的影響
地下水與地表水關(guān)系密切,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,地表水與地下水存在著一定的水力聯(lián)系,二者可以相互補(bǔ)給。當(dāng)?shù)叵滤^(guò)度開(kāi)采,地下水位下降,必將導(dǎo)致地表水下滲,河流徑流量減少,河水水位降低。河流徑流量減小導(dǎo)致河道水力特性的變化。當(dāng)河道內(nèi)流量、流速減小后,在加大砂石、泥沙沉積或淤積速度的同時(shí),也降低了對(duì)下游河水的稀釋作用,使河水溫度、水質(zhì)發(fā)生變化,并進(jìn)一步導(dǎo)致河道內(nèi)動(dòng)植物及棲息環(huán)境發(fā)生變化,在一定程度上也影響河流浮游植物和水陸兩棲動(dòng)物的棲息及繁衍環(huán)境,使浮游生物數(shù)量,微型無(wú)脊椎動(dòng)物的分布特征和數(shù)量發(fā)生變化,周而復(fù)始影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。
3減輕地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的措施
3.1加強(qiáng)節(jié)約用水,建設(shè)節(jié)水型社會(huì)
將建立節(jié)水型社會(huì)納入社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo),同時(shí)做好節(jié)水規(guī)劃,水資源管理,水資源保護(hù)等工作,在農(nóng)村著力構(gòu)建高效節(jié)水農(nóng)業(yè)體系,大力推廣管灌、滴灌、噴灌等節(jié)水技術(shù),推進(jìn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變,形成農(nóng)業(yè)節(jié)水的高起點(diǎn)、新技術(shù)、大規(guī)模、效益好的高效節(jié)水農(nóng)業(yè)格局;工業(yè)企業(yè)開(kāi)展以提高水的重復(fù)利用率,降低排水率,改善傳統(tǒng)工藝,推廣應(yīng)用節(jié)水新工藝,杜絕跑冒滴為重點(diǎn)的節(jié)水工藝;城鄉(xiāng)居民開(kāi)展以更換節(jié)水型器具,降低用水成本為重點(diǎn)的節(jié)水型生活體系,全方位,深層次的落實(shí)節(jié)約用水。
3.2建立健全水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
建立健全水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),加強(qiáng)水功能區(qū)和地下水的監(jiān)測(cè)能力建設(shè),同時(shí)還要加強(qiáng)取水排水入河湖排污口計(jì)量監(jiān)控設(shè)施建設(shè),全面提高監(jiān)控、預(yù)警和管理能力,及時(shí)水資源公報(bào)等信息,要求所有工業(yè)污水處理系統(tǒng)全部安裝計(jì)量設(shè)施,保證污水不外排,所有自備水源井安裝監(jiān)控設(shè)備,嚴(yán)格按規(guī)定繳納水資源費(fèi),取水單位和個(gè)人應(yīng)按法律法規(guī)規(guī)定,在取水口安裝經(jīng)檢驗(yàn)合格的取水計(jì)量設(shè)施,并納入全省水資源遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng);同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證取水計(jì)量設(shè)施正常運(yùn)行;發(fā)生故障,應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換,不得擅自改裝或故意損壞計(jì)量設(shè)施。
3.3重視雨洪資源綜合利用
城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,使水資源供需矛盾日益突出,開(kāi)展雨洪資源綜合利用是解決這一矛盾的重要途徑。為防汛安全,防止內(nèi)澇,必須將雨水迅速排出,造成雨水資源浪費(fèi)。采取雨洪綜合利用措施就是改變傳統(tǒng)的防洪排澇去向。建立合理的排澇系統(tǒng),在保障城市防汛、防洪安全的前提下,城區(qū)新建蓄水池等,利用雨洪資源進(jìn)行綠化,利用水庫(kù)、渠系、河道、水田、小水塘、小坡和坡地魚(yú)鱗坑等接蓄雨水,留滯徑流,作為生產(chǎn)、灌溉用水和回補(bǔ)地下水系統(tǒng)。這樣可充分利用雨水資源,減少水資源浪費(fèi)緩解地下水位下降,同時(shí)保持河道水量,改善水生態(tài)、水環(huán)境。
4結(jié)語(yǔ)
綜上,為促進(jìn)人水和諧,生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán),人們應(yīng)遵循地下水開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo),加強(qiáng)地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響評(píng)價(jià)手段,減輕地下水過(guò)度開(kāi)采對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的不利影響,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:剛性防水;地下室施工
Abstract: this article simply introduces the application of rigid waterproof technology in the basement construction.
Key words: rigid waterproofing; The basement construction
中圖分類(lèi)號(hào):TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-2104(2013)
一、工程概況
煙臺(tái)祥隆萬(wàn)象城六區(qū)工程,地下室建筑面積7074平米,基礎(chǔ)形式為樁承臺(tái)有梁式(下翻梁)筏板基礎(chǔ),地下室外墻為鋼筋混凝土剪力墻。基礎(chǔ)底標(biāo)高為黃海高程5.5米,地下水位平均標(biāo)高為黃海高程11.5米,建筑物室外標(biāo)高為。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具有腐蝕性。
二、方案比選
該工程地下室防水采用FS102密實(shí)型自防水混凝土,該方案不但減少了施工工序,而且降低了施工難度。若采用傳統(tǒng)的柔性防水材料,基礎(chǔ)梁、承臺(tái)、樁頭及后澆帶等細(xì)部部位處理困難且不易保證防水效果。采用該方案后順利解決了雨季施工及細(xì)部處理等方面的難題。
三、施工情況
材料選擇
1.1、FS102混凝土防水密實(shí)劑為橙黃色,無(wú)機(jī)液體,其檢測(cè)要求符合《砂漿、混凝土防水劑》JC474的要求。在使用過(guò)程中,按照膠凝材料質(zhì)量的0.21%摻入。
1.2、FS102密實(shí)型防水混凝土使用的水泥,宜使用普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5MPa,其他類(lèi)型水泥應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。不得使用過(guò)期及受潮結(jié)塊的水泥,并不得將不同品種或強(qiáng)度等級(jí)的水泥混合使用。
1.3、FS102密實(shí)型防水混凝土所用的砂、石應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.3.1、石子最大粒徑不宜大于40mm,泵送時(shí)其最大粒徑應(yīng)為輸送管徑的1/4,含泥量不大于1.0%,泥塊含量不大于0.5%,吸水率不宜大于1.5%,并應(yīng)符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》JGJ53的規(guī)定。
1.3.2砂宜采用中砂,含泥量不大于3.0%,泥塊含量不大于1.0%,并應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》JGJ52的規(guī)定。
1.4、拌制FS102密實(shí)型防水混凝土所用的水,應(yīng)符合《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63的規(guī)定。
1.5、FS102密實(shí)型防水混凝土中摻入的其他外加劑,其品種和摻量應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。
1.6、FS102密實(shí)型防水混凝土入模時(shí)的塌落度:非泵送混凝土宜為80~140mm,泵送混凝土宜為140~200mm。
針對(duì)該材料選擇的要求,在定制商品混凝土?xí)r,要對(duì)混凝土供應(yīng)商做材料要求及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的詳細(xì)交底,并落實(shí)混凝土的配合比。保證混凝土滿(mǎn)足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的抗?jié)B等級(jí)要求。
混凝土施工
2.1、FS102密實(shí)型防水混凝土在初凝前進(jìn)行澆筑,若初凝前混凝土在運(yùn)輸后出現(xiàn)離析,必須進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)塌落度損失不能滿(mǎn)足施工要求時(shí),可加入原水灰比的水泥漿進(jìn)行攪拌,不能直接加水?dāng)嚢琛?/p>
2.2、FS102密實(shí)型防水混凝土必須振搗密實(shí),振搗時(shí)間宜為10-30秒,以混凝土泛漿和不冒泡為準(zhǔn),應(yīng)避免漏振、欠振和超振。
2.3、施工中按照后澆帶劃分施工段,進(jìn)行連續(xù)澆筑,少留或不留施工縫。當(dāng)必須留設(shè)施工縫時(shí),應(yīng)滿(mǎn)足下列規(guī)定:
2.3.1、墻體水平施工縫留設(shè)在高出底板表面500mm的墻體上,并焊接止水鋼板。墻體有預(yù)留洞時(shí),施工縫距孔洞邊緣不得小于300mm。
2.3.2、垂直施工縫設(shè)置宜設(shè)于后澆帶變形縫處,并在墻體兩側(cè)焊接止水鋼板。
2.4、施工縫處的施工要求
2.4.1、水平施工縫澆筑FS102密實(shí)型防水混凝土前,應(yīng)將其表面浮漿及雜物清理干凈,鋪10-30mm厚的1:1的FS101防水砂漿,并及時(shí)澆筑混凝土。
2.4.2、垂直施工縫澆筑FS102密實(shí)型防水混凝土前,應(yīng)將其表面清理干凈,并涂刷FS101防水素漿,并及時(shí)澆筑混凝土。
2.4.3筏板及墻體后澆帶處采用中埋式鋼板止水帶,應(yīng)確保位置準(zhǔn)確,安裝牢固。
2.5、固定模板用的對(duì)拉螺栓,應(yīng)在其中間加方形止水環(huán)并雙面焊接,保證嚴(yán)密,拆除模板后將墻兩端留下的凹槽用FS101防水砂漿封堵密實(shí)。處理方式如圖一:
細(xì)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法:細(xì)部構(gòu)造部位均屬于防水最不利部位,容易發(fā)生滲漏隱患,因此做好這些部位的施工質(zhì)量控制,對(duì)整個(gè)地下室防水將起到關(guān)鍵的作用。
3.1、后澆帶,本工程留設(shè)后澆帶3條,后澆帶的處理應(yīng)該符合下列要求:
3.1.1、后澆帶按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)該在主體結(jié)構(gòu)封底14天以后進(jìn)行施工。
3.1.2、后澆帶部位在澆筑混凝土之前,要對(duì)其進(jìn)行保護(hù),防止落入雜物及損壞中埋式止水帶。
3.1.3、后澆帶處采用的FS102密實(shí)型混凝土其強(qiáng)度等級(jí)要比兩側(cè)混凝土高一個(gè)等級(jí),同時(shí)FS102的摻量要提高到0.25%。
3.1.4、后澆帶部位混凝土施工后,其養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28d。后澆帶的防水構(gòu)造如圖二:
3.2、樁頭處理應(yīng)該符合下列要求:
3.1.1、樁頭深入筏板基礎(chǔ)內(nèi)100mm,破樁后如發(fā)現(xiàn)滲漏水,用堵漏靈將水止住,然后在樁上及樁周抹20mmFS101防水砂漿,具體做法如下:
3.3、施工縫處理如下圖所示:
四、經(jīng)濟(jì)可比性
地下室防水的通常做法是結(jié)構(gòu)外貼柔性防水卷材,若采用通常做法,共需施工防水面積17280平米,按照兩層SBS價(jià)格75元/平米計(jì)算,造價(jià)1296000元,若采用FS102密實(shí)型自防水混凝土,每立方混凝土增加造價(jià)60元,共計(jì)混凝土4904立方,合計(jì)增加造價(jià)294240元。顯然通常做法是即增加工程量又增加工程造價(jià),工期延長(zhǎng),費(fèi)用增大,應(yīng)用FS102密實(shí)型自防水混凝土技術(shù),不但費(fèi)用少,時(shí)間短,而且細(xì)部處理徹底,不留隱患。
級(jí)別:省級(jí)期刊
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