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地下水监测范文1
摘要：对水资源的管理和决策能够促进社会经济的发展，在地下水动态管理的过程中，能够促进水资源的日常管理。在水利信息化的背景下，为了能够完善水资源的管理水平，应该运用水资源自动监测系统，再此基础上，实现地下水位的自动化的监测。文章通过分析自动化的监测系统的实际应用，在此基础上，分析各个系统的应用带来的经济效益和社会效益，并对水资源的监测提出合理的建议。
地下水监测范文2
1 地下水环境的监测要素
有关地下水环境监测。可分为人工监测与自动监测两种形式，但是结合我国实际情况，以人工监测手段为主，其中包含如下要素。
1.1水位
水位监测是地下水环境监测中最基本、最重要的内容。在人工测量地下水位过程中，采取电接触悬垂式水尺或者测量方式。
1.2水温
在对地下水的水文进行人工测量时，需要应用各种数字式温度计，如果需要独立测量水温，则应使用铂电阻、半导体等传感器。在实际应用过程中，一般将测量水温传感器与其他传感器相结合，形成多个参数的水质传感器。
1.3水质
有关地下水环境中水质的监测，一般为人工取样、实验室分析相结合的方式。地下水采样，主要应用到地下水的采样器与采样泵。应用人工测量地下水水质参数的办法，也可利用便携式自动测量仪完成，提高采样现场分析的精准性。
1.4开采量
地下水通过人工抽取以及自动出流的方式流出地面。根据出水方式的不同。通过明渠流量及管道测量方式，完成水量的测量。另外，测量地下水的流速及流向问题，主要应用电位差法、示踪法及抽水试验法，一般在定性范畴应用较多。
2 地下水环境监测技术分析
开展地下水环境监铡工作，离不开各种化学生物监测仪器及化学分析手段，可对各项地下永的指标进行深入监测，如果发现水源污染现象则及时发出报警。当前，我国主要应用的地下水环境监测技术分析如下。
2.1抽出一处理法
这是使用最早、应用最为广泛的一种监测方法，可根据地下水的污染类型、处理成本等选择使用。抽出一处理法主要分为三大类：(1)物理法。包括吸附、反渗透、过滤、重力分离、气浮等形式，(2)化学法。包括离子交换、氧化还原、混凝沉淀等形式；(3)生物法。包括活性污泥、土壤处置、生物膜、厌氧消化等形式。对于受污染的地下水，抽出来之后和地表水的处理方法相同。当完成地下水环境的监测工作之后，就涉及到污染水资源的处理问题，对于地下水污染较为严重的地区，可通过这种方法进行实时监测，及时发现污染源、查明原因并处理污水，避免污染源的大面积蔓延，有效保护地下水资源。
2.2物理法
通过物理手段，对地下水环境进行监测，又可细分为水动力控制法、屏蔽法以及被动收集法三种形式。通过物理手段和化学手段相融合，对地下水环境实行动态监测，保障水质水量。
2.3原位处理法
原位处理法是当前地下水环境监测技术研究的重点，既可减少地表处理需要的设施，也可降低成本，避免污染物的大量外露，对环境造成影响。原位处理法具有较强的前沿性，对专业要求较好，同时工作效率高，质量好，具有广泛的应用前景。
2.4水动力控制法
主要应用到井群系统，以向含水层注水或者抽水方式，人为改变地下水梯度，分隔清洁水体和受污染的水体，再对地下水环境实行监测。结合并系统分布不同的特点，水动力控制法也可分作上游分水岭法及下游分水岭法。不同分水岭所处位置的水质成分有所区别，作为地下水环境监测的重要因素，可进一步了解水质环境状况，同时对改善水土环境产生积极作用。
3 地下水环境监测管理的几点建议
一般情况下，地下水环境监测技术的实现主要遵循以下步骤：(1)布控地下水的监测点，寻找恰当的监测方位与监测办法；(2)确定成孔方法。根据实际水域特征，做到因地制宜；(3)选择管材。针对各地段地质状况的不同，对管材材料的选择也有所不同。(4)采集式样。选择固定的地段，采集适当样品；(5)分析样品。利用地下水环境的相关监测仪器，分析并处理样品；(6)记录数据。利用仪器对所记录的数据进一步分析，以获得当前水质情况记录，这一步骤非常重要，需要将数据记录到电脑中，做好定期比对工作，如果发现水质异常，则及时采取对应措施，有效防控水污染问题。
有关地下水环境的监测工作，还应落实各项管理措施，才能从根本保障地下水环境。
3.1增强地下水管理意识
地下水作为水资源的重要一部分，做好地下水环境的监测工作，可有效评价地下水资源，做好生态和环境评价等基础工作。环保部门作为管理水资源的重要部门，也要在地下水环境监测方面加大力度，投入一定的人力、财力、物力，落实各部门的责任。另外，相关部门的配合工作也必不可少，形成地下水管理工作的统一整体。
3.2完善地下水环境监测网
通过已有的地下水网站作为基础，保留部分代表性良好的内容。做到地下水和地表水监测的统一性，便于资料收集与管理工作。以区域性的地下水控制为主，争取做到层次分明、统筹兼顾。
地下水监测范文3
国际上，早在二战时期就提出了地下水封储油洞库的方法：通过对地下岩体进行检测分析，在特定深度挖出具有一定容积的洞室，利用稳定的地下水产生的水封作用，将洞室中的油或液态气体进行密封储存，其占地面积小、投资花费少、安全性高、战备要求实用性强。目前，该方法仍然是国际石油战略储备的重要方式，瑞典、日本、韩国等都有成功的建造案例[4-6]。现阶段，我国战略石油储备迫在眉睫的工作任务是：建设若干大型地下水封石油储备洞库，国家发改委已经批准我国主要石化企业开展相关的试点工作。中国石油天然气股份有限公司正在建设广东惠州、辽宁锦州地下水封洞库，中国石油化工集团公司正在建设山东黄岛、广东湛江地下水封洞库[7]。马峰[8]运用DFN对洞库区岩体进行三维裂隙模拟，得出连通性分布图和导水系数分布图，揭示洞库岩体裂隙水渗流的本质，从而为运营期间涌水量评价提供依据。于崇等[9-10]依据辽宁大连地下石油储备库的实际特点，采用3DEC三维节理网络模型，统计模型中各组节理的个数及产状信息，应用渗流模型反演库区的初始渗流场，其研究成果不仅为洞库水幕设计提供了较合理的初始渗流场条件，而且能够定量评价整体洞室群的稳定性。刘琦等[11]针对建设地下水封油库水文地质条件和基本原理，提出了选择库址时工程中关于水文地质问题的认识，并提出了相关建议。张子新等[12]在块体理论的指导下，采用相应的赤平解析法，研究了锦州地下水封油库的围岩稳定性，运用完善的赤平解析法对锦州地下水封油库不同情况下的围岩稳定性问题进行了分析，得出洞室内油压有利于块体稳定，而地下水会增大块体失稳的结论。宋琨等[13]以围岩稳定性为评价指标，通过正交试验设计的方法对黄岛地下水封洞库的工程布置进行了优化研究。杨典森[14]根据龙滩水电站地下洞室群的布局，利用FLAC3D对同向开挖和反向开挖两种群洞开挖顺序进行数值模拟计算，研究了不同开挖方案下的洞库围岩稳定性。时洪斌[15]通过FLAC3D数值模拟软件，对黄岛水封洞库的水封条件和围岩稳定性进行了研究，分析了有、无渗流场条件下的开挖和运营期的储油模拟，得出人工水幕系统可以实现完全水封，且储库围岩稳定的结论。杨明举[16-17]通过数值模拟建立了针对我国第一座水封式地下储气洞库（汕头LPG）内存在的应力场、渗流场及储气场三者之间通过相互作用而形成的弹塑性变分原理，并据此对弹性、弹塑性介质耦合等有限元方程式进行了成功推导，验证了其可行性和合理性。陈奇[18]以山东黄岛LPG地下洞库为例，采用FLAC软件对洞库围岩的应力和位移特征进行分析，指出岩体完整性是洞库稳定性的核心问题。连建发[19-20]深入研究锦州大型地下水封LPG洞库岩体完整性参数与超声波波速的关系，并运用数值模拟评价地下水封LPG洞库围岩的稳定性。王芝银等[21]根据水封储油洞库的工程特点，利用FLAC3D对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了数值计算。分析了关键位置、地表变形以及应力场和位移场的分布规律，评价了洞室的长期安全稳定性。以分形理论为基础，王者超[22]主要研究了地下水封石油储备洞库的岩体完整性、岩体纵波波速及岩体渗透性等方面的内容。然而，我国对地下水封石油洞库建造技术的了解和掌握尚显不足，实践工程建设中以“拿来主义”居多，出现过诸多问题，例如：已建成的黄岛小型地下储油洞库（15×104m3）因原油泄漏、运营成本高等问题而最终废弃，未能显示出石油水封洞库所特有的优势。由于地下水封洞库对于地质条件有着极其严格的选择性和依赖性，因此决定了建造时不能完全照搬国外经验。现有的宁波、汕头、黄岛、龙泽等LPG库均完全依靠国外公司的技术建造完成，但是，在工程建设过程中发现，仍有许多技术难题亟需克服，而开展地下水封洞库的稳定性研究具有重要的工程意义。地下水封储油洞库主要采用高边墙及容积和跨度较大的地下洞室结构，使该结构长期处于动态地下水环境中，可以有效阻止油气泄漏。然而，处于水-岩-油这种多相多场相互耦合作用下的洞室群岩体，发生二次微破裂的几率倍增，其破坏程度远远大于原岩的渗透率，很难防止储油库发生泄漏。无论是洞库的密闭性还是围岩体的稳定性，归根到底都是岩体质量问题，岩体质量问题则是地下水封洞库“围岩稳定性”和“水封效果”两个关键基础科学问题的核心。评价岩体质量的指标繁多，标准不一，且人为因素较大。
2微震监测技术
2.1基本原理
张银平[23]研究发现，在岩体开挖过程中及受到施工扰动后，岩体的稳定性可以通过岩体本身发射的弹性波进行有效监测。其实，岩石类材料在外界应力作用下，当能量积聚到某一临界值时，就伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播，该现象在地质上称为微（地）震。通过监测到的微破裂信号来确定微破裂岩体所发生的时刻和位置，根据岩石破裂时的时空分布规律可以推断其宏观破裂的发展趋势，判断潜在的灾害活动规律，从而实现灾害风险的预报预警。目前，随着监测系统硬件、软件的不断发展和完善，微震监测技术在国内矿山、水利水电等领域得到广泛应用。
2.2微震监测技术的工程应用
2.2.1矿山近年来，微震监测技术被越来越广泛地应用于采矿领域，应用效果显著，因而受到国内外相关研究机构的认可与重视。国内研究人员通过对从国外引进的先进微震监测系统开展深入研究，在不同领域的工程应用中进行创新和改进，取得了诸多研究成果。唐礼忠等[24]在冬瓜山铜矿建立了微震监测系统，通过对岩层活动进行连续监测，对岩爆进行实时预报（图1），对矿山地震信号进行识别，分析了矿山地震活动规律，实现了地震学定量分析和可视化解释功能，完成了多重聚类和时间序列分析。刘超[25]基于煤矿开采沉陷学理论，结合淮南矿区新庄孜煤矿工程，通过建立的微震监测系统对覆岩采动裂隙的分布特征进行分析，结果显示：该裂缝呈现不规则的、闭合的圆柱形横卧体的分布状态，很好地解释了覆岩采动裂隙的O形圈基本原理（图2）。2.2.2水利水电随着我国对西南部地区水电资源开发重视程度的不断加大及水电资源发展速度的加快，越来越多的大型水电工程面临高陡岩质边坡的安全稳定性问题。因此，有效控制和掌握高陡岩质边坡的安全稳定性已经成为水利水电工程应该考虑的首要问题。通过对锦屏一级水电站工程为背景，大坝左岸边坡进行检测，徐奴文[26]构建了中国第一套高陡岩质边坡安全稳定监测系统，实现了对边坡稳定性24h连续监测和分析。该系统主要用于大型水电站，通过对微震实时监测及预警，实现对高陡岩质边坡的稳定性检测。其不仅证实了微震监测的可行性，使常规监测结果和施工动态得到正确的反映，而且体现了微震监测技术作为一种三维空间、实时“体”监测技术的优越性（图3）。马克[27]根据揭示的特殊坡体结构承载特征及边坡渐进破坏演化机理，通过微震监测结果研究抗剪洞加固后边坡的变形模式，揭示了边坡破坏过程中滑坡与抗剪洞相互作用机理及变形协调分担机制，验证了抗剪洞滑坡防治结构是能够有效控制边坡渐进破坏演化过程的加固措施，可为类似地质条件的大型水利水电工程高陡边坡加固方案的选取与防治提供理论支撑（图4）。2.2.3水力压裂目前，水力压裂是低渗透油气藏增产改造的重要措施，微震监测技术在水力压裂工程中具有不可或缺的重要作用。水力压裂的主要原理：在水力压力作用下，井筒压力迅速升高，直至超过岩石的最大抗压强度而破坏，形成一定的岩石裂缝，随着裂缝的不断扩展，会产生一系列微震波，并向周围传播和扩散，因而可以利用微震波监测水力压裂的整个过程，此外，微震震源的位置能够通过波长确定，从而可以准确计算裂缝的缝型、分布方位、高度等相关参数（图5），总结压裂形成新裂缝的机制以及评价压裂液性能和压裂效果，并根据多井点监测的地下裂缝网络，及时进行井网调整，避免油、水井连通，发生水淹、水窜，为继续开展转向压裂施工和监测提供参考[28-33]。
3水封洞库微震监测实例
如何利用微震监测技术对石油水封洞库的微破裂进行有效监测，提前预测判别岩体潜在的失稳区域和围岩变形损伤的程度，从而正确判断水封效果和围岩稳定性，国内外尚缺乏相关研究。开展地下水封洞库的微震监测，进而分析岩体力学行为特征，无疑对全面评价地下水封洞库的稳定性具有重要意义。
3.1工程概况
拟建锦州地下水封洞库，位于海拔15.3~43.0m辽西山地的东南边缘。储油洞室洞底标高-80m，洞顶标高-56m；由东西向平行布置4组8个储油洞室，尺寸为934m（长）×19m（宽）×24m（高）；设计总容量300×104m3，其中包括水幕系统（水幕巷道、水幕孔）及施工巷道等设施。在储油洞室洞顶上方24m处设置水幕系统，由两部分组成[34]：①南北向和东西向分别布设的5条水幕巷道（底标高-32m），各超出储油洞室范围20m，6条南北向布置的水幕巷道超出储油洞室范围14.5m。②与水幕巷道相连接的水平和垂直水幕孔，水平水幕孔按东西向布置，直径100mm，孔间间距10m；垂直水幕孔直径100mm，孔间间距20m，孔深58m，底标高-90m（图6）。
3.2水封洞库微震监测系统
矿山微震监测系统是该实例选用的对水封洞库微震进行监测的主要系统，由加拿大ESG公司生产，包括对数字信号进行采集的Paladin系统，对数字信号进行处理的Hyperion系统，此外，加速度传感器也是该系统的重要组成部分。6通道微震监测系统覆盖储油洞室1北、1南、水幕巷道1和水幕巷道2构建成的300m×200m×100m区域范围，Paladin系统在0~20000Hz频率范围内对数字信号进行采集，而且主要通过阈值触发。单轴加速度计采集频率范围为50~10kHz，灵敏度为30V/g，阵列式分布在水幕巷道中，对水封洞库在开挖过程中由于卸荷而引起的微破裂事件进行连续24h实时监测，及时有效地获得微震事件产生的时空性、动态性数据等震源参数信息（图7）。通过阈值设定、滤波处理、带宽检波等方法排除背景噪音事件，识别并存储完整波形与波谱分析图。在开挖扰动过程中，水封洞库的微震活动主要呈两个条带集中分布（圆球代表微震事件，球体颜色代表矩震级，大小代表微震能量）：一条近水平分布于水幕巷道6（2+63里程）以东30m附近区域；另一条垂直分布于储油洞室1北与1南之间2+40~2+60里程区域，在此区域内微震事件聚集密度最大（图8）。当储油洞室1北中层开挖至1+52里程，储油洞室围岩微破裂聚集呈现两条带状分布（图9a）：一条位于水幕巷道2南侧3+10里程附近区域，近水平分布（图9a中Ⅰ）；另一条位于储油洞室1北与1南之间2+40~2+60里程区域（图9a中Ⅱ）。微震事件密度亦聚集在这两条带状区域内，并且在储油洞室1北2+40~2+60里程南侧边墙区域围岩微破裂密度最大（图9b）。此区域陆续产生的“塌腔”和“落石”等局部不稳定现象是开挖强卸荷作用下岩体高能量聚集、释放和转移导致该处围岩微破裂集聚并转化为局部失稳的结果。根据监测期间锦州地下水封洞库研究区域内开挖卸荷作用下围岩微震能量释放密度分布情况（图9c，图中将研究区域内的辉绿岩脉、花岗细晶岩脉与能量释放密度包络区域放置在一起），能量释放集中区域与微震事件空间分布类似，呈现两个集中区域分布。储油洞室1北和1南2+40~2+80里程区域内围岩微震能量释放较集中，竖直方向从洞室底部向上延伸近40m。该能量释放集中区域局部延伸到1南洞室2+55里程附近的花岗细晶岩脉，但整体上与围岩中辉绿岩脉等的展布（240°∠85°）情况较为一致，说明开挖卸荷导致围岩沿辉绿岩脉能量释放集中，从而导致储油洞室1北中层2+45~2+55里程附近的局部不稳定现象。水幕巷道2北侧3+10里程附近亦是能量释放集中区域，分析其与辉绿岩脉和花岗细晶岩脉发育的关系，发现该区域西侧（靠近水幕巷道6一侧）与辉绿岩脉发育较为一致，而其另一侧呈现与水幕巷道6平行分布，主要是因为：水幕巷道2北侧边墙3+07与3+27里程水幕孔注水诱发水幕巷道围岩微破裂，能量释放比较集中。此外，两个围岩能量释放集中区域呈现贯通趋势，为洞室开挖卸荷过程中的潜在危险区域，需要密切关注其能量释放规律，把握其发展趋势，为工程设计和施工提供参考。微震事件分布条带自上而下延伸至储油洞库1北南侧边墙2+45~2+55里程附近。地质勘探揭示：储油洞库1北南侧边墙2+45~2+55里程分布着辉绿岩脉、花岗细晶岩脉以及玢岩等岩脉。由于热液蚀变作用，岩脉附近的花岗岩一般较为破碎，完整性较差（图10）。显然，在洞库强卸荷开挖作用下，洞库岩脉等软弱结构面损伤加剧。可以推测：在长期地质构造应力作用下，这些花岗岩发育的缓倾角压扭小断层和节理裂隙，往往是地下水流动的“通道”，可为后期有针对性地评估水封洞库的“水封”效果提供参考依据。
4结论
地下水监测范文4
[关键词]地下水动态 监测 现状 应对措施
[中图分类号] TV211.1+2[文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-384-1
作为唯一一种获取地下水水量水质动态的方法，这些年来，地下水动态监测技术得到了十分广泛的发展和应用。地下水动态监测是我国社会及经济的可持续发展的有力保障，因此，必须针对目前我国地下水动态监测工作的现状进行分析，找出存在的主要问题，并采取有效的应对措施予以解决，从而更好地推动我国经济的可持续发展。
1 地下水动态及监测目的分析
对于地下水动态而言，其主要指的是地下水质量及数量等多项要素随时间推移的变化规律。其中，这些要素主要包括了水流量、水位、溶质组成及其含量、开采量、温度以及其它物理性特征。
监测地下水的动态对于科学评价地下水水量及其水质、合理进行水资源的开发及利用等方面均具有十分重要的意义。自然情况下，地下水动态能够对地下水的埋藏及其形成条件进行全面的反映，因此，可以以地下水动态的监测结果为依据，对其动态特征进行分析，并对其埋藏及水量、水质形成等条件进行充分的认识。此外，可以通过地下水动态的相关资料对其均衡性要素等进行计算。作为一项长期性、系统性的水文地质调查工作，在地下水动态监测工作中，必须注意维持观测站网络的稳定性，确保所监测数据及结果的准确性、全面性、真实性及其可靠性，以便对地区水文及地质条件进行充分的认识，对水资源进行科学有效的管理。
2 我国地下水动态监测的现状
虽然，近些年来我国地下水动态监测工作取得了很大的成就，但仍存在许多问题，以下具体进行分析。
2.1 监测站网缺乏稳定性，布局方面也有欠合理
虽然，对于我国地下水动态监测站网而言，其分布范围十分广泛，但是相对较为分散，多数监测站都是雇用观测员对地下水的动态进行观测，此项工作自身所具有的性质很难维持监测站网的长期性及稳定性。此外，近些年来，各地地下水动态监测站的数目存在着一定的下降趋势。造成监测站网缺乏稳定性的主要原因如下：
1）我国地下水动态监测站多数是民用井，因而测站很难获得专业化的管理及维护，若观测站存在损坏情况，将无法继续观测，只可以对监测站点进行更换，这就使得原本的观测资料被迫产生了中断；
2）多数监测站所雇用的观测人员为当地地区的村民，并通过主管部门进行少量观测费用的支付，因而观测员的队伍十分不稳定。
3）此外，由于城市地区及水源地的布井相对较少，因此，很难对地方区域性的地面沉降、裂缝等次生环境灾害及地下水恶化等相关问题进行及时有效的掌握，再加上可用的研究资料较少，因而为地下水的开发带来了极大的影响。
2.2 地下水监测项目不统一，缺乏专用的监测站
目前，我国地下水动态监测多数仍是以水位监测工作为主，只有很小一部分的监测站同时进行了地下水开采量、水质、水位、水温等指标的监测。其中，水位等的监测多数也只是对浅层水进行监测，能够对深层地下水的动态进行监测的站点相当少。此外，不少监测站在检测水质时仅仅进行简单的分析，检测的项目很少，无法对水中的微量元素、细菌及其污染成份进行检验。再加上监测仪器较为落后、检验耗时长，因此，一旦出现突发水质等情况，很难及时有效的作出反应。如今，我国现有多数地下水动态监测站仍采用落后的农用灌溉井，这些灌溉用井多数还是封闭性的钢管井，井上部存在弯头，因而很难将水位测盅插入，为监测过程带来了诸多不便，同时，由于多数机井一遇灌溉季节需较长时间进行抽水，因此，所观测到的水位多数是动水位。
2.3 动态监测技术有待进一步完善
目前，进行地下水水位等的监测过程中，所使用的工具仍为测绳，这不仅导致测量的精度相当之低，且测绳容易受到磨损，需常常进行更换。当采用测绳进行地下水埋深相对较大的监测站点进行测量时，测盅很容易同抽水泵发生缠绕，并为监测工作带来不少麻烦，再加上埋深大时很难对测盅到达水面与否进行有效的判断，因而所测量的数据准确性及真实性不够。此外，不少落后地区的监测站同水文站之间的信息传输方式仍以电话方式为主，所需传输的时间较长，传输时信息容易出错或丢失，因而也严重影响了地下水动态监测信息的时效性及其准确性。
2.4 监测经费不足，资料管理不统一
由于观测员所得到的观测费用相当少，因而导致其无法对监测工作给予足够的重视，有些甚至觉得费用太少而放弃了这项工作，为地下水监测管理工作造成了诸多麻烦。此外，由于水文、水利、地质、环保等部门各自进行地下水动态的监测，其间也缺乏交流及协作，因而导致监测标准及资料管理不统一，重复进行监测站点的布设，浪费了大量的人员及资源。
3 加强地下水动态监测的应对措施分析
1）进一步增加经费的投入。应将动态监测费用纳入到有关部门的财政预算中来，提高观测员的费用，根据我国各地区的具体情况逐年进行投入比例的增加。
2）提高监测人员的业务素质。应注意加强对监测人员的培训力度，例如，岗位及新技术的培训工作，以便全面提高其业务素质。
3）采用多种监测手段，在有限的资金条件下进行多个监测点的布设，由专业人员对低、高、平三个水位期进行监测，以便对当地的地下水动态趋势进行了解。
4）确保监测点布局及规划的科学性。应以监测需要及规范为依据，对布局进行科学规划，并将重点放在超采区、水源地、生态环境脆弱区及水资源重点保护及管理区域进行监测点的建设。
5）建立健全信息监测系统。应全面引入现代化监测技术，推动信息监测系统的建设，改变人工监测的不准确性、资料传输不及时等多种问题，实现监测站的全面自动化。
参考文献
地下水监测范文5
关键词：河床演变；XYZ坐标；数据白化；碍航淤积速度
中图分类号：U697 文献标识码：A 文章编号：1006―7973（2017）05-0029-02
1 航道演变监测分析的意义
经过多年自然演变和人工治理，长江南京以下12.5米深水航道上下游便捷条件逐渐趋于稳定，多汊并存的河势格局基本形成。但上游来水、来沙条件的不稳定性和因河势不同造成的沿程阻力多变决定沿程及底沙输移的不均匀性，航道水下地形演变监测、回淤规律研究显得尤为重要。动态跟踪掌握航道演变趋势与规律，可以为航道维护决策提供科学依据；积累观测资料和分析成果，能够为航道建设提供技术支持；深入研究掌握航道演变规律，创新航道养护方式，能够增强航道维护管理的科学性和系统性，同时不断提高航道养护管理质量和水平。
2 监测分析的方法和应用
由于长江干线航道的来水来沙条件瞬息多变，河床周界条件因地而异，河床演变的形式及过程极其复杂，现阶段要进行精确的定量计算，尚有不少困难，但可借助某些手段对河床演变进行定性分析或定量估算。现阶段常用的几种分析途经如下：①利用条件相似河段的资料进行类比分析；②运用模型试验的基本理论，通过河工模型试验，对河床演变进行预测；③运用泥沙运动基本规律及河床演变基本原理，对河床变形进行理论计算；④天然河道实测资料分析。上面四种方法中，天然河道实测资料分析方法，是最基本、最常用的方法。
根据长年实测的水深测量数据，借助制图软件和地理信息系统软件的数据分析功能进行航道演变规律分析应用，而最直观的分析方法就是采用图示法，其中最常用的为等高线图示法、三维图示法和断面图示法。下面以Surfer 12为例，简要分析如何应用水深点测量数据进行航道水下地形演变的分析。
2.1 采集原始测量数据
收集不同时期获得的以XYZ坐标离散点形式的水深点数据，所谓的不同时期，可以是枯水季、洪水季、同年或者不同年等，根据分析目的不同自行决定。通常不采用格栅或者内插的水深点，目的是保证当前位置水深值的准确性，也是航道水下地形演变分析可靠性的关键。如果采用的软件不具备投影改正和基准转换功能，则需要收集经过投影改正和基准转换处理后的水深测量数据，并且不同时期的数据宜为同一基准面和坐标系。
2.2 格网化处理并绘制成图
在数据格网化的时候，格网化算法有12种之多。为了如实反应地貌特征，尽可能选择克里金法（Kriging）和反距离加权插值法（Inverse Distance to a Power）。因为这两种方法在插值点与取样点重合时，插值点的值就是样本点的值，而其它方法不能体现样本点的真实值。当所有其他参数相等的条件下，采用反距离加权插值法，越靠近结点（计算出的规则点）的原始数据点，对计算该结点的Z值贡献越大。把不同时期采集水深点测量数据，通过格网化处理产生不同时期的规则矩形网格的三维数组X，Y，Z文件数据（*.grd），并绘制等高线图（Contour Map）。直观的等高线图需要进行详细设置，比如主要等高线、辅助等高线，注记、色块填充及坐标系等的设置。为提高工作效率，减少重复工作量，在利用不同期测量数据绘制图形时，我们可以采用同一等深线配置文件（*.LVL文件）。在高线图和线框图中可以直观分辨出异常或者突变的数据，通过检查原始测量数据，配合粘贴图，使用网格结点编辑器变更网格文件（*.grd）内网格结点的Z值，并重新生成网格文件和各类图元。
2.3 边界文件及数据白化处理
在实际航道工程测量工作中，我们采集的数据量通常是比较大，采集区域和我们分析所需的区域不一，这时就要使用软件中的边界和白化处理功能。Surfer 对由离散的XYZ 数据文件生成网格文件时，是根据原始X、Y的取值范围和所选用的数学模型，自动生成一个矩形网格。根据航道形状把航道范围线外（线内）的数据剔除，生成一个由航道边线封闭多边形定义的区域，按照surfer的.BLN文件格式存储在一个或多个以.BLN 为扩展名的边界文件中，通过边界文件及白化处理使航道边线封闭多边形定义的区域外（区域内）的区域被剔除形成空白。不同时期的测量数据处理都采用同一边界文件可以大大减少重复工作量，提高工作效率，方便数据比较分析。以包含边界文件的新网格文件（*.grd）重新生成各类图，可以看到，等高线图上航道边线范围外的等高线被消除掉；在线框图上航道边线范围外成为平行于基点平面的区域。下图为长江南京以下12.5米深水航道某水道2016 年8月份两次测图获得的离散高程数据，插值生成规则的格网数据并经边界文件空白处理后绘制的等高线图。图1 为其中两次测量的等高线图。图2 为水深数据生成的曲面图和线框图。从等高线图上等高线的疏密和色块的变化，以及三维图的空间特征可以直观地看出航道水下地形演变趋势。
2.4 回淤冲刷量及碍航淤积速度的比较和分析
不管是回淤冲刷量比较还是碍航淤积速度的分析，通常是使用多组数据进行比较分析。不同测量数据文件生成具有相同X、Y坐标的多个文件，并按比较分析的顺序要求，利用Surfer软件“数学”功能，相互之间以C=B-A生成一个新的输出网格文件，其中A和B是输入的网格文件，C是输出网格文件。由于具有相同X、Y坐标的网格结点，这样就从输入网格文件A和B的相应结点上计算出Z的差值（Z`），计算的结果（X，Y，Z`）将保存到具有相同坐标的网格文件C内。利用B-A函数得出的C1、C2、C3……，计算其体积和表面积，可以得到回淤冲刷量，结合两次数据采集周期可以计算出碍航淤积速度。Surfer 软件还可通过“残差”功能计算出任一坐标位置的高程与设计航道底标高之间的差值。通过剖面生成功能在等值图上按一定方向和距离切画出航道剖面线，剖面生成的航道剖面数据文件能被多种二维绘图软件用来生成航道剖面图。图3为长江南京以下12.5米深水航道洪水季某一水道某一断面相邻四个月测量结果叠加的比较。若采用固定断面测量的数据进行比较分析可得出更精确的结果，图4为长江南京以下12.5米深水航道某一水道2016年8月到12月的测量数据分析计算的结果，清晰呈现出每个时期碍航淤积速度的变化。
2.5 航道水下地形变化的演示
为了更加直观地反映航道水下地形变化，用Surfer 建立各个时期航道水下地形图件，特别是三维立体显示与渲染图，并通过对图形的迭合和图形的堆垒，以及对绘制好的图进行图形整饰（例如修改、标注、渲染等），作为幻灯片制成演示文稿，可以方便、清晰、直观地进行各个时期航道水下地形变化的演示（如图5），结合比色刻度尺，图上整个区域水深变化一目了然。
3 结束语
长江河道呈现多种形态分布，河床演变错综复杂，不同河道滩槽格局稳定性差异较大。长江河床演变除了受径流和潮流作用以外，还有其它一些因素的影响，如桥渡、港口码头、取水工程、护岸工程等等。诸多因素的分析后，再由此及彼、由表及里采用多种途径方法结合起来进行综合分析，探明河床演变的基本规律及主要影响因素，预估河床演变的发展趋势，为制定合理的长江航道维护和整治工程方案提供科学依据。
参考文献：
[1]GB 12327-1998. 海道测量规范[S]. 北京：中国标准出版社，1999.
[2]胡友元，黄杏元. 计算机地图制图[M]. 北京：测绘出版社，1991.
地下水监测范文6
关键词：基坑监测；深基坑；施工；应用
在我国城镇化建设的过程中，随着地价的不断攀升，为了充分的利用和开发土地资源，建筑基坑的深度越来越深，这给基坑工程施工安全增加了风险，也对基坑施工技术提出了更高的要求，我国城市建筑、地下商场、地铁、地下排水排气管道等的施工，都涉及到基坑施工，在基坑施工中，我们需要应用基坑监测技术，对基坑施工地质条件进行详细的了解，为基坑施工安全提供技术支持，从而保障施工项目的安全。
一、深基坑施工中基坑监测的意义
基坑的监测指的是对建筑基坑以及其周边的环境进行检查和监控，监测的时间为基坑施工过程以及建筑施工期限内。在基坑施工前，需要利用基坑监测技术，详细的了解基坑的施工地质条件，从而有利于指导基坑的施工，也为基坑施工规划提供数据支持，之所以要进行基坑监测，还主要是因为基坑地质中土体、负荷等都存在很大的不确定性因素。
基坑监测技术在深基坑施工中发挥着重要的作用，具体表现在以下几个方面：（1）在施工前，对基坑地质条件进行监测，从而指导工程的施工；（2）在施工过程中，通过实时监控的数据分析，可以了解到基坑施工的强度，为工程控制成本提供有力的依据；（3）通过基坑监测技术，施工人员可以清楚的了解基坑地下的情况，了解地下管道、线路等的分布情况，在进行基坑施工过程中，就能避免基坑施工对其他路政设施造成影响；（4）在深基坑施工的过程中，通过基坑监测技术，可以对施工可能发生的风险进行预测，及时的进行调整就能避免事故的发生，提高基坑施工的安全。
二、深基坑监测技术手段
对深基坑施工的基坑监测技术手段，主要是通过专业的基坑监测设备，由专业的监测人员进行操作，对于监测设备来说，其量程以及精度一定要能满足基坑施工的要求，并且稳定性要好对于基坑监测，需要利用好多种监测技术，结合传输系统，将监测到的信息数据传输到专家监控系统以及智能控制系统中，进行统计、分析。
三、深基坑施工中进行监测的主要内容
深基坑进行施工中，进行基坑监测的内容包括对地下水位的监测、对基坑横向纵向位移的监测、对基坑深层水平位移的监测、对基坑倾斜的监测、对基坑裂缝的监测、对基坑周围土体压力的监测、对基坑孔隙的水压力监测等。
对于基坑位移的监测，包括水平与竖向位移的监测对于基坑水平位移的监测，其方法如下：（1）对于像任意方向发生水平位移的基坑监测，可以采用极坐标或者前方交汇等方法；（2）利用投点法或小角度法可以进行基坑向某一水平方向进行位移的监测；（3）当基坑与基坑监测点的距离较远时，可以利用GPS测量的方法，实现对基坑的监测对于基准点的埋设位置，应该尽量的避开低洼积水的地方，另外还要不断的提升监测设备的精度以及量程，保证监测结构的真实可靠对于基坑竖向位移的监测，一般用到液体静力水准以及几何水准的方法进行监测，但是在进行监测过程中，需要注意的有几点：（1）为了保证监测结果的客观性，要修正传递高程的一些工具；（2）要在基坑的底部回弹区设置监测点；（3）进行监测时，要坚持客观的原则，保证监测结果的可靠性。
对于基坑施工中的裂缝监测，就是对裂缝的位置进行确定，了解裂缝的长宽以及深度，监测裂缝的数量以及各自的走向。对于深基坑施工中的主要部分，要对这些部位的裂缝进行重点监测，并采取一定的措施以消除裂缝对工程施工的影响对裂缝的长宽进行监测过程中，可以在裂缝的两侧铁石膏饼或者划平行线，然后利用专业的测量工具进行测量日前对于裂缝深度的监测，一般都是利用超声波技术，这样可以得到较为准确的数据信息。
对于基坑土压力的监测一般都是使用土压力计进行，采用的手段也主要是接触法以及埋入法进行土压力监测过程中需要注意的事项包括以下几点：（1）在进行埋入式监测时，要始终保持压力模的垂直；
（2）进行监测时要及时的进行相关的记录，避免信息变动；（3）监测结束后，还要检查土压力计与压力膜，避免两者出现损害。为了保证基坑承受水压的能力，就必须对基坑孔隙的水压力进行监测，进行监测过程中要用到孔隙水压力计，对于压力计的选择最好是选用埋设钢弦式的，因为这种水压力计可以保证得到的数据完整准确。
对于基坑地下水位的监测，主要是为了提供基坑地下详细的水文信息，避免深基坑施工受到地下水的影响，对地下水位的监测，通常会用到水位计，为了保证对基坑地下地下水监测的整体性，要在基坑中选择合适的位置安置水位计进行监测，在利用水位计进行监测的过程中，要适时的对水位计的位置进行调整，确保可以得到完整的监测数据信息，另外，必须对水位计的刻度以及精确度进行检验，确保使用其进行水位监测的可靠性。
需要注意的是，基坑监测的最终目的是为了保证施工安全，确保施工人员的生命安全，所以在基坑监测过程中，要坚持“以人为本”的基本原则，基坑监测是一种通过监测结果比较的方式，所以就必须定期对监测设备进行校准和维护，确保监测设备的精确性，保证监测结果的真实可靠性基坑的各项监测还具有实时性的特点，所以进行监测时要按照一定的频率进行，当受到外界干扰后，应该适当的对其频率进行调整进行基坑监测需要多个方面的人员进行紧密的配合，才能确保监测能够顺利的进行，并保证监测数据的准确，有时候，在进行基坑监测工作中，需要对周边的环境进行监测，这时就需要施工人员与相关单位做好协商等沟通工作，避免出现对监测工作有影响的因素。
四、总结
基坑施工中常常应用到基坑监测技术，完成对基坑地质的详细了解，采取适当的措施，减少地下地质对基坑施工的影响，增强基坑施工的安全性能对于深基坑的监测主要包括对其水平、竖向的位移监测、对基坑裂缝的监测、对基坑土压力监测、对基坑孔隙水压力监测、对基坑地下水位的监测等，通过对上述内容的监测，可以了解到基坑施工个各项地质情况，实现基坑施工的全方位监控，保证基坑施工的安全，提高其施工的效率和质量。
参考文献：
[1]黄海波.基坑监测技术在深基坑中的应用探讨[J].科技创新与应用，2012，（2）：209-210.
