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地下水应用范文1
[关键字] 物探方法 地下水勘察 效果分析
[中图分类号] P641.72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-214-1
近年来，由于自然因素以及人类社会活动的诸多影响，经济发展与水资源的持续利用之间的矛盾日益凸显，并且，水资源匮乏已经成为束缚工业以及人民生活的重要因素之一。因此，对地下水的勘察工作就显得更为重要了。在这方面，利用多种物探方法进行地下水的勘察工作已经成为找水的重要手段。
1 水文地质物探方法
水文地质物探主要是根据地下岩层的物理特性差异，利用专业的物探仪器，对其物理场的分布及其发展规律进行测量以及分析的一种水文地质勘探手段。例如：很多岩浆岩和石灰岩的视电阻率一般可以达到n×（102-103）欧姆·米；而泥岩、粘土的视电阻率值只有十到几十Ω·m。
2 物探方法在水文地质调查中的方法分类以及应用
2.1 地面物探法
地面物探法已经被广泛应用于地下水的寻找工作以及水文地质特征的判定。其实，大部分物探方法并非对地下水的物理性质进行直接测定，而是利用岩石以及空洞的物理特性对地下水的蕴含情况进行判断。下面介绍几种比较有效的地面物探法。
（1）自然电场法。这种方法是利用地下存在的天然电场场源。天然电场的形成与地下水流经岩石缝隙时产生的渗透作用以及水中离子的吸附与扩散是分不开的。所有，地下水储存以及分布情况的勘察可以借助地面上测量到的电场变化情况进行判定。由于该方法只能在埋藏较浅、水力坡度比较大的地方才能起到良好的效果。所以该方法主要应用在被掩埋的古老河道以及基岩中含水的破碎带，或者是水库以及堤坝的渗透通道。
（2）激发极化法。该方法主要是利用供电极断电后，岩石和地下水在电化学作用下产生的放电电场的衰减特性进行地下水的勘察工作。同电阻率法类似，其也包括剖面法、测井法以及测深法。其中测深法是比较常见的。由于该方法产生的二次场值比较小，对于覆盖层较厚或者工业游散电流较强区域的测量效果不是很理想。因此，其主要用在层状分布的地下水或者比较大的溶洞含水带。
（3）交变电磁场法。该方法主要是利用岩石或者地下水的导电性以及介电性差异，并对这些特性的空间以及时间上的分布特征进行研究，从而达到地下水的勘察目的。这类方法主要包括：频率测深法、地质雷达法以及甚低频法等。其中，甚低频法主要应用在地质断裂带以及含水裂隙带等。而地质雷达法由于分辨率较高，常常被用来测定地下物体的大小、形状以及空间位置。
（4）放射性探测法。适用于寻找基岩地下水，这是基于以下原因：①不同类型岩石，由于其放射性元素含量不同，其放射性强度常有差异；②岩石中断裂带和裂隙发育带，常是放射性气体运移和聚积的场所，故可形成放射性异常带；③在地下水流动过程中（特别是在出露地段），由于水文地球化学条件的突然改变，可导致水中某些放射性元素的沉淀或富集，从而形成放射性异常。
2.2 地球物理测井方法
地球物理测井方法在同钻探取芯等配合时，可以对钻孔剖面的岩性分层以及含水层等参数进行确定。物探测井方法相对于前面提到的物探方法在水文地质解释精度上要高出很多。能够有效地对出水裂隙段位置进行精确测量。
（1）电法测井。主要包括：普通视电阻率测井、井液电阻率测井以及自然电位测井。其中普通视电阻率测井除划分钻孔地层剖面外，主要用于确定含水层的位置及厚度，测定岩石电阻率参数和岩石孔隙度；井液电阻率测井，其中的扩散法，能可靠的确定钻孔中含水层（出水段）的位置和厚度，比较含水层的富水性，求地下水的渗透速度和间接计算渗透系数；自然电位测井，可确定地下水的矿化度和咸淡水界面，估计地层的含泥量。
（2）放射性测井。包括：伽玛一伽玛测井、中子测井、放射性同位素测井。伽玛一伽玛测井，可按密度区分岩性、划分剖面，确定含水层和岩石的孔隙度；中子测井，用于划分岩性，查明含水层，确定孔隙度和测定含水量；放射性同位素测井，同位素示踪法是目前测定地下水流向、流速、渗透系数和水动力弥散系数的主要方法，还可用于确定井内出水和套管破裂位置，检查井管外封堵质量和寻找水库（坝下）渗漏通道。
（3）声波测井。主要用于测定岩石的孔隙度，也用于划分岩性，作地层对比，划分含水破裂带等。
（4）热测井。测地温梯度，测定井内进（漏）水位置。
3.3 流速（流量）测井
属于水文法测井，而非地球物理方法。此法能直接测量出钻孔中各个含水层（或含水段）的厚度、流速和出水量，并能计算出各含水层（段）的渗透系数，确定钻孔中各个含水层之间的补排关系，还可检查钻孔止水效果和确定过滤器有效长度。我国冶金部武汉勘察研究院生产的RM-2型地下水流速仪，可测流速范围为0.2-80cm/s。
3 结论
物探方法在地下水勘探中的广泛应用，有效地解决了水资源勘探中的众多问题，本文重点介绍几种物探方法在水资源勘察中的应用，希望能够为有关的水利工作人员提供一些帮助。
参考文献
[1]付士根，窦梅林，刘勇锋，许开立.电磁探测技术在矿山水害防治中的适用性评价[J].工程地球物理学报. 2011（03）.
[2]李锦，冯凤雪，王佳武，候强.浅谈地面综合物探在渭北黄土旱塬寻找灰岩岩溶水的应用效果[J].陕西地质.2010（01）.
[3]张进国，夏训银，王洪生，王身龙，张丽，毕远伟.岩溶塌陷区综合物探方法的应用效果[J].勘察科学技术.2011（01）.
地下水应用范文2
关键词：瞬变电磁法；浅层地下水；视电阻率；顺层切片
中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）36-0066-02
宿州市栏杆镇苍山村地处石灰岩山区，由于长期缺水，严重影响了村民的正常生活，制约了当地的经济发展；政府决定在该区进行电法勘探来寻找地下
水源。
瞬变电磁法近年来得到广泛的应用，这种方法观测的是二次场，可在近区进行观测（可采用重叠回线装置），具有对低阻含水体特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高，且施工方便、快捷、效率高等优点，在寻找地下水勘探中有较大应用价值。
一、瞬变电磁法原理
瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，它利用不接地回线向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲场间歇期间利用回线接收感应二次场，该二次场是由地下良导地质体受激励引起的涡流所产生的非稳电磁场，通过对观测到的随时间变化的二次场信号的变化，就可以判断出地下地层的电性变化及不均匀地质体的分布
情况。
二、地球物理特征
（一）区内地质概况
本区大部为寒武系（∈）地层地区，局部有0～3m的第四系(Q)地层覆盖，其中东部和中部有寒武系深灰色灰岩出露，西部为寒武系紫红色泥岩出露。本区地层倾向为北西西向，地层倾角约为30º，区内断层较发育。
（二）测区地层电性特征
干燥的岩石的电阻率为无穷大，但实际上岩石孔隙、裂隙总是含水的，并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加，电阻率急剧下降，即富水性的不均匀程度在瞬变电磁图件上反映为电阻率的高低变化；当岩层完整时其电阻率较高，受构造运动或地下水作用的影响，部分地段岩层破碎或裂隙发育，破碎程度及其含水的饱和度越大，岩石的导电性会显著增强，地层电阻率明会显降低，断面图上会有明显的低
带反映。
依据本区实际地质情况和地层结构特征，该区有两个大的电性层段，第一个电性层段是第四系，覆盖厚度为0～3m，视电阻率较低，一般为5～20欧姆米；第二个电性层段为寒武系地层，一般情况下其寒武系灰岩视电阻率大于100欧姆米。当寒武系灰岩中含有地下水时视电阻率值相对较小，约为15～100欧姆米之间。
（三）工作方法的选择
由于本次勘探目的层较浅、区内有建筑物，所以施工要采用大电流、高覆盖次数、且勘探盲区要小。经研究决定使用加拿大生产的protem57-Ⅱ瞬变电磁仪，采用大定源回线装置进行工作，线圈选用100m×100m小线圈，工作频率25Hz，供电电流8A，采集时间60s。采集点网距为10m×10m(线距10m，点距10m )。本次勘探共完成测线17条，物理点308个；采集质量良好为进一步的解释提供良好的依据。具体如图3所示。
三、数据处理及资料解释
（一）数据处理
瞬变电磁法观测数据是各测点各个时窗（测道）的瞬变感应电压，需换算成视电阻率、视深度等参数，才能对资料进行下一步解释。处理步骤主要分为三步：
1．滤波：由于测区内人文活动频繁，存在有电磁干扰，故在资料处理前首先要对采集到的数据进行滤波，消除干扰，对资料进行去伪存真。
2．时深转换：瞬变电磁仪器野外观测到的是二次场电位随时间的变化，为便于对资料的认识，需要将这些数据变换成电阻率随深度的变化，本次资料处理主要采用美国INTERPEX公司的TEMIXXL v4进行一维层状反演解释。
3．绘制各种参数图件：首先从全区采集的数据中选出每条测线的数据，利用surfer软件绘制各测线视电阻率断面图，即沿每条测线电性随深度的变化情况；然后，依据地质勘探、钻探、三维地震勘探等已知地质成果，提取目的层的埋深，据此深度地层电阻率，绘制顺层切片图。
（二）资料解释
图2为本次勘探中的100线视电阻率断面图，横坐标为点号，纵坐标为水平深度；颜色由红至蓝，反映地层视电阻率的由高到低的变化。从图可看出红色虚线圈定的为一低阻异常区。该区域视电阻率值为20～30欧姆/米，控制点较多，异常很可靠。判断该区域裂隙较发育，含地下水可能性较大。确定01孔在此处施工，钻进至23m处出水，水量约40m3/d。出水井深于电法资料中25m处的低阻异常区吻合较好，说明电阻率成像结果可靠。证明了运用瞬变电磁法寻找浅部地下水是可行的。
四、结语
瞬变电磁法具有对底阻体反映灵敏、分辨率较高，施工方便，效率高成本低，对地形、地物要求小等优点。经过本次勘探得知：通过使用小线圈的大定源装置，通过增大工作频率、压制干扰、增加覆盖次数，可以减少采集中的盲区。用于寻找浅部基岩地下水的探测具有其他物探方法不可比拟的优点。随着实践经验的不断累积和科技的不断发展，瞬变电磁勘探定会为寻找地下水源提供更广泛、更准确的服务。
参考文献
[1] 牛之琏．时间域电磁法原理[M]．长沙：中南大学出版社，1992．
地下水应用范文3
关键词：高地下水位 基坑 管井降水
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
青荣城际铁路双林前特大桥位于胶东半岛,地貌主要为冲洪积平原、剥蚀平原、滨海平原、丘陵低山区等。桥址区表覆第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl ）粉质粘土、粉、细、中、粗砂，下伏基岩为晚元古代晋宁期片麻状含斑二长花岗岩（ηγ23）。地下水类型主要为第四系孔隙潜水，一般不具承压性，砂层为主要含水层，受大气降水补给。地下水位埋深0.6～6m，水位季节性变幅1.0～3.0m。
本桥共有22个承台，承台开挖深度3.5～4.0m。本桥地下水位较高、水量较大，承台开挖流砂现象严重开挖难度大，需采取井点降水等辅助施工措施。
2、降水方案选择
人工降低地下水，常用的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点等。根据本桥段土层性质、渗透系数、工程特点等，对各种方法进行综合对比分析后确定选用管井降水的方案。
管井井点适用于渗透系数大的砂砾层，地下水丰富的地层，以及轻型井点不易解决的场合。每口管井出水流量可达到到50m3/h～100m3/h，土的渗透系数在20m/d～200m/d范围内。降低地下水位深度约3.0～5.0m。这种方法一般用于潜水层降水。
3、管井降水设计
以双林前特大桥12#承台为例，承台尺寸10.4×4.8×2.2m，承台底埋深3.0m，现场试挖地下水埋深0.6m。根据地质资料显示自上而下依次为：①细砂厚3.0m；②粉质粘土厚2.0m；③细砂厚6.6m；④片麻状花岗岩。
（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――井点管埋设面距至坑底面距离，取H1=3.0m;
h――基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离，h=0.5m;
L――井点管中心至基坑中心的短边距离，取6.2m;
i――降水曲线坡度，取0.1；
L1――滤管有效长度，取1.0m；
L2――井托高度，取0.2m；
计算得出：H=5.32m，取6.0m。
（2）基坑涌水量计算
式中：K――土的渗透系数（m/d），根据附近工地经验K=8m/d；
H――含水层厚度（m）取11m；
S――基坑中心水位降低值（m），取3.4m；
R――抽水影响半径（m），=63.8m；
r0 ――基坑等效半径（m），=5.0m。
计算得到基坑涌水量Q=607.0m³。
（3）降水井点数量
n=1.1Q/q
式中：（m³/d），其中为虑管半径取0.16m；
计算井点管最大出水量q=120.6m³/d，n=5.1，根据实际情况布设6眼。
4）降水平面布置
抽水管井位于基坑东西两侧，每侧布置3根，井间距4.0m。
5）根据以上计算，双林前特大桥10#承台基坑管井降水设计如下：
①井深：6.0m；
②井径：600mm；
③井数：6眼；
④井管：Ф320mm PVC管，井壁管每40cm设置一道过滤孔；
⑤滤料：砾料(米石)；
⑥水泵：采用扬程＞10m，3″潜水泵抽水，水泵下入深度为5m。
4、管井降水施工方案
管井降水工序流程：确定井位钻机安装就位钻进成孔清孔换浆安装井管充填滤料下入水泵抽排降水。
（1）测放井位。根据井位平面布置示意图测放井位，当布设的井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场可作适当调整。
（2）埋设护口管。护口管底口应插入原状土层中，管外应用粘性土和草辫子填实封严，防止施工时管外返浆，护口管上部应高出地面0.5m。
（3）安装钻机。根据双林前特大桥地质状况采用循环钻机成孔。机台安装稳固水平，对准孔中心。
（4）钻进成孔。降水井开孔孔径经反复计算确定，一径到底。钻进开孔时钻机慢转，以保证开孔钻进的垂直度，成孔施工采用泥浆护壁，当提升钻具或停工时，孔内必须压满泥浆，防止孔壁坍塌。
（5）清孔换浆。钻孔钻进至设计标高后，在提钻前将钻杆提至离孔底0.5m，进行冲孔清除孔内杂物，同时调整孔内的泥浆密度，孔底沉淤小于30cm，返出的泥浆内不含泥块为止。
（6）下井管。下管前必须测量孔深，孔深符合设计要求后，开始下井管，下管时在滤水管上下两端各设一套直径小于孔径5cm的扶正器(找正器)，以保证滤水管能居中，下到设计深度后，井口固定居中。
（7）填砾料。填砾料前在井管内下入钻杆至离孔底0.3m～0.5m，井管上口加闷头密封后，按设计要求填入砾料，并随填随测填砾料的高度，直至砾料下入预定位置为止。
（8）安泵试抽。在降水井内及时下入潜水泵试抽水。
（9）降水井运行排水系统。从降水井抽出来的水由分管汇集到主管到达沉淀池，经沉淀后再排放。
（10）设置坑外水位观测井。根据设计要求及现场需要，环绕基坑设置坑外水位观测井。水位观测井施工工艺同降水井。
5、管井降水实施效果
对双林前特大桥12#～14#承台基坑采用管井降水试验，连续抽水3天后进行基坑开挖，开挖出的土体基本处于干燥状态，说明管井降水对本地区砂土类基坑疏干的效果较好，且滤水管采用了耐压PVC管，可重复利用，降低了成本。
管井降水措施适合本工程沿海高地下水位砂土地层基坑的开挖。该方案操作简单，对设备、场地等要求较低，施工安全、简便、可靠。在施工过程中针对每个基坑进行验算并结合实际情况，对管井数量、布置方式、计算参数取值等进行不断完善修正，目前通过此方法已完成了20个类似基坑施工，取得了良好效果。
6、结束语
高地下水位的基坑降水工程设计，根据土层的渗透系数，要求降水的深度和工程特点，经过技术、经济和可行性等比较后并结合一定的施工经验确定。降水实践中要采用信息化施工，通过试验验证降水效果，以便进一步优化降水设计的施工方案。
参考文献：
地下水应用范文4
【关键词】渠道；逆止阀；消减；高地下水位；扬压力
1.基本情况
南水北调中线京石段工程总干渠设计桩号330+602―331+300段在临时通水结束后，发现渠道部分混凝土底板有隆起或开裂现象。分析其原因该段渠底大多座落在全风化片麻岩上，地下水位高过渠底板混凝土的高程，退水过程中，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处于受地下水承压状态，其自重无法抵消扬压力而产生隆起。
2.损坏部位的拆除
由于抽水泵站自动抽排系统尚未启用，临时通水或无水期间，为消减衬砌板下浮托力，在渠底置换5cm厚砂砾料为保温板防冻胀。本渠道段周围无化工厂等污染源，地下水没有受到污染，同时经过检测，本渠道段周围地下水可供人员、牲畜饮用。因此渠底增设逆止阀可自动将底板周围的地下水排出，从而消减扬压力的工程措施。
拆除桩号330+602―331+300段长698m范围内渠底衬砌混凝土板、复合土工膜，并清除5cm厚砂砾料。
渠底混凝土板拆除时应注意的事项
（1）渠底混凝土板拆除前先将渠内水排干，做到干场作业。渠道抽排水工作必须二十四小时不间断作业，直至衬砌切缝、灌胶完成。而后将衬砌板上的淤泥清除，防止淤泥污染渠底铺设的砂砾料防冻胀层。
（2） 为避免渠底衬砌混凝土拆除时破坏渠底排水系统及砂砾料防冻胀层，因此挖除、破碎及运输底板混凝土时不应使用大型重型设备。拆除可采用自行式液压振动锤配合进行空压机、风镐混合使用，市政小挖机配合2吨小型自卸车将拆除物经便道运输至临时渣场后，再用大型挖装机械设备将弃渣转运走。
（3）为便于轨道铺设和防止渠坡衬砌下滑，因此坡脚50cm宽砼不拆除。由于坡脚位置需要新旧土工膜焊接，破碎时尽量小心，保护好原有土工膜不被破损、划痕，拆除后的此处土工膜应立即用草帘覆盖，防止太阳暴晒而坏死，导致无法与渠底新铺设的土工膜焊接。
（4）衬砌板拆除时不要损坏地下无砂混凝土排水管网，如有损坏应及时补救。
3.处理措施
（1）渠底增设逆止阀
在渠底纵向排水管上增设逆止阀，每隔12m设一组，每组设4个，（其中：渠底中部2纵向排水管位置为一排，渠底两侧2纵向排水管位置为一排，每排设2个），中部和渠底两侧的逆止阀间隔布置，间距4m～8m，本标段渠底增设逆止阀234个（如地下水外流量大，可进行加密布置处理）。施工前先测量放线，准确找出每一逆止阀安装的位置，然后在安装位置人工开挖砂砾料，开挖至无砂管附近要轻慢，防止破坏无砂管，再将纵向无砂管外包土工布打开取出2-3根无砂管，将三通与无砂砼管通过PVC连接管连接。安装好三通后，上部采用PVC支管与逆止阀连接，支管及逆止阀应保证垂直性，支管与逆止阀和三通管KS胶交插粘接，然后回填砂砾料至支管，支管口要填棉纱加保护防止杂物入内，要密实。渠底衬砌时在每一逆止阀位置，预留一个1m×1m的孔。渠底浇筑完成后，再将逆止阀安装至支管上，用同标号的微膨胀砼进行二次浇筑。逆止阀布置见附图1。
逆止阀要求：逆止阀体和阀盖材质采用尼龙或工程塑料，阀盖为网孔结构，与阀体旋扣连接，阀芯采用空心薄壁不锈钢片球外包工程橡胶或硅胶。逆止阀件应五毒，耐久性良好。阀体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。阀体应有一定的防淤功能，并方便清淤。逆止阀出水量要求：外水与内水5cm水头差时，逆止阀出水量不小于130m3/d，在顶盖下周围出水，并具有较好的止回性能，以防造成渠水外渗。支管和三通管均为PVC材质，支管的长度根据实际需要裁切。PVC支管外径11cm、变径三通内径25-11cm，三通管与无砂混凝土管可通过PVC连接管连接或外包土工布直接内插入无砂混凝土管中。施工要求：渠底逆止阀安装高程为渠底高程+3cm，支管与逆止阀和三通管采用KS胶承插粘接，支管及逆止阀应保证垂直性。复合土工膜与逆止阀侧壁KS胶粘接。逆止阀周围采用同标号微膨胀混凝土二次浇注，在二次混凝土浇注前对原混凝土侧面进行凿毛处理。逆止阀与无砂混凝土管连接型式见附图2。
（2）置换5cm厚砂砾料为保温板
对拆除部位的渠底置换5cm厚砂砾料为挤塑保温板，按照现场尺寸进行裁割，逆止阀处异性板用裁纸刀或刀片切割，平整度采用粗砂及3m靠尺保证，相邻两保温板高差应控制在2mm以内， 铺设好的保温板用10cm长竹签定在砂砾料，防止保温板被风吹走，竹签上端不能突出保温板，以免竹签戳破上面土工膜。
（3）渠底在铺保温板前应对砂砾料进行压实，压实后相对密度不低于0.75。
（4）复合土工膜铺设
铺设前对土工膜外观质量进行检查，检查土工膜无砂眼、无疵点杂质、无褶皱，方可使用。铺设时按先下游后上游的顺序，上游幅压下游幅，接缝垂直于水流方向，坡面顶端压土固定，自上而下铺设，土工膜铺设时留足余幅，土工膜的搭接长度为10cm，且幅间横缝错开不小于50cm，焊接采用TH-501型自动爬行焊接机热熔法拼接。铺设时在土工膜的边角处每隔2-3m压一个20-40Kg的砂袋。
（5）衬砌混凝土板分缝
渠底距左右坡脚1.0m处设一条纵缝，其余沿渠宽约2.0m设一条纵向缝，沿渠长每2.0m设一条横缝，渠底均为通缝，缝宽1.0cm。缝内下部填闭孔泡沫板，缝顶深2cm填聚硫密封胶，分缝位置见附图1。
（6）渠内无水时将逆止阀内的球体取出，并妥善保管，通水之前将球体放入逆止阀。
4.增设逆止阀效果
渠底整体修复和逆止阀安装全部完成后，陆续停止施工期间临时抽排水工作点。由于本段地下水位高，地下水丰富，可以见到地下水产生的水压力作用使阀内球体上升，球体在阀内处于悬浮状态，从而地下水从逆止阀网状顶盖处溢流而出。经过一段时间的观察，地下水通过布置的逆止阀持续排出，渠底再无混凝土衬砌板隆起、开裂或损坏。此可证明布置逆止阀在高地下水位渠道底板中发挥了正面效果。同时，渠道再次恢复通水时，当渠道内的水压力大于地下水压力时，通过观察，可看到阀内悬浮的球体下沉，挡住下阀底口阻止渠道内的水反流到地下排水管网，防止输送水的流失。
地下水应用范文5
关键词：地下水污染；渗透性生化反应井；设计
中图分类号：X523文献标识码：A文章编号：16749944（2013）10014603
1引言
地下水，是贮存于包气带以下地层空隙，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水，是非常重要的水资源，陆地的淡水，除冰川外，地下水所占的份额最大，为1/4。随着人口的增长和社会经济的快速发展，对水资源的需求量也呈现了大幅度增长的趋势，而地下水无疑在提供水资源的过程中担当了十分重要的角色。
近年来，我国地表环境遭受到的破坏和污染情况极为严重，致使地下水的水质日趋恶化。目前中国已有90%的地下水遭受污染，呈现出由点向面扩展的趋势，污染的方式有：通过包气带渗入，由集中通道直接注入，由地表水体侧向渗入，含水层之间的垂直越流污染等。受污染地下水中包含的各类有机污染物、无机污染物对人体的健康会构成极大的威胁。长期饮用高硝酸盐浓度的地下水会引起消化道疾病、婴儿高铁血红蛋白症，导致婴儿窒息或死亡；长期饮用含汞超标的地下水可引起肝炎、肾炎、运动失调等疾病，往往导致死亡或遗患终生；而饮用被镉污染的地下水则往往引起人的慢性中毒，损害人的肝、肾和骨骼等。
鉴于此，采取积极有效的措施对地下水的污染进行预防和治理已经成为一种迫切的需要。在早期，地下水的修复是以传统方法为主的，传统治理地下水污染的方法主要有隔离法、泵提法、吸附法、化学栅栏法、电化学法以及空气吹脱法等物理和化学方法[1]。而随着科技的进步和相关理念的成熟，地下水污染的修复方法截至目前已经十分丰富，并且也不停地朝着高效、环保、经济的方向发展。此处提出一种以渗透性生化反应井群为主体的综合性治理地下水污染的工程设计。
2渗透性生化反应井设计
渗透性生化反应井的设计是PRB（可渗透反应墙）与活性污泥法曝气反应池的改造完善与结合工作的体现。
PRB（Permeable Reactive Barrier）是一种被动的原位修复技术，根据美国环保局（USEPA，1998）发行的《污染物修复的PRB技术》手册的定义，PRB技术是指在地下安装活性材料墙体以便拦截污染物羽状体，使污染羽状体通过反应介质后，其污染物能转化为环境接受的另一种形式，从而实现使污染物浓度达到环境标准的目标。PRB由透水的反应介质组成，通常将其置于地下水污染羽状物的下游，当污染地下水通过PRB时，通过产生沉淀、吸附、氧化还原等作用来去除水体中的污染物，从而得到清洁的地下水[2]。然而目前的PRB技术在处理地下水的污染当中存在着不小的限制性。首先，PRB技术建立的巨大墙体需要由大量的反应材料来构成，造价高昂。其次，PRB技术在处理污染物的过程中带有不小的随机性，在污染物的清除效果上面得不到保证。再者，在PRB的施工过程中，受地下水水流以及地质环境的影响较大。
活性污泥法曝气反应池是一种通过向池内鼓入空气从而加速活性污泥对污水中的有机污染物消化分解的生化处理方法。常见的曝气反应池有推流式、完全混合式、封闭环流式、序批式[3]。由于其日处理污水量庞大，故通常建造时具有占地面积和开挖土方量大的特点。
渗透性生化反应井通过在地下水污染晕区内建立适当数量的反应井，以大功率水泵抽取地下水形成水力梯度，将周围的受污染地下水引导入井内进行处理。在井群地面区域设置抽水的泵房和供给空气的鼓风室（图1）。
反应井（图2）的大小型号和数量可以根据地下水受污染面积、受污染程度的不同进行调整，但其主要结构包含为以下几个部分。
2.1PRB井壁
PRB井壁由透水的反应介质组成，在材料的选取上应满足以下3个条件。
（1）反应材料与污染物必须有良好的反应性，即能够与污染组分发生物理、化学或生物反应，从而确保地下水流经井壁时，污染物能有效地被去除。
（2）反应材料必须能够大量地获得，从而使反应井系统能长期有效地运转。
（3）反应材料应尽量避免产生二次污染。在目前的研究阶段，主要使用的反应材料有：活性炭、沸石、石灰石、粘土矿物、煤炭、离子交换树脂、铁氧化物、氢氧化物、磷酸盐以及城市堆肥、木屑等有机材料，而其中得到最广泛应用的材料是零价铁， 因其能够降解和吸附多种重金属以及有机物质，且原料容易获得，经济价值高，从而得到了广泛的重视[4]。零价铁的还原性使其能与地下水中的金属离子以及拥有氧化作用的有机物发生氧化还原反应，从而使重金属以单质或者其他不可溶的物质析出，降解有害的有机物，达到改善地下水环境的效果[5]。
2.2污泥斗
在井底设置污泥斗，建筑污泥斗的材料要有良好的防水性，将地下水与井内水体隔离开来。投入适量活性污泥， 进行曝气处理之后污泥量会增加，剩余污泥通过井底坡向污泥斗内进行浓缩。其体积要根据每日剩余污泥量来设计。
2.3曝气管与水泵的布设
根据地下水有机污染物含量的不同，设计不同的曝气量，再相应地布设曝气管，有机物含量高的需要布设多根曝气管，含量低的可仅布设1根曝气管。为保证水体的混合效果，曝气孔口一般置于距井底1.0m处。水泵的设置主要用于泵取井水和井底活性污泥，使处理过后的地下水和剩余污泥能够及时排出。
系统运作时，各反应井同时进行工作，水泵抽取井水使井内水位下降，反应井周围受污染地下水在水力梯度的推动下进入井内。在透过PRB井壁的过程中，污染物发生吸附、沉淀、氧化还原等作用被净化处理。井内投入适量的活性污泥，并进行曝气处理，将污水内的有机物进一步消化分解。经过处理的地下水用水泵提升至地面的沉淀池进行沉淀，在重力作用下达到泥水分离的效果。为了提高对受污染地下水的生化处理效果，可以将沉淀池的污泥收集并调节之后重新回灌到地下水当中，经过驯养的微生物将会加速污染物的分解。
对于地下储油罐泄露以及其他有毒有害物质排放引起的地下水大量集中污染状况可以通过渗透性生化反应井进行高效及时的处理，根据污染的具体情况和资金状况可以建设不同数量不同型号的反应井，实现灵活操作。同时在将反应井进行一定的改造之后还可以用于工农业污水深井排放前的进一步处理。
3结语
渗透性生化反应井的结构十分简单，易于使设计和配套设备标准化，进而使施工方便，性价比比较高，能够持续原位处理多种污染物，操作简单灵活，适用于多种不同的地质环境。在其可调性和适应性上，反应井井壁的反应材料可以根据污染物的种类和性质上的差异进行替换，反应井规模的大小和建设数量也可以根据污染面积和污染物的量进行调节。物化方法和生化方法的有机结合能够保证反应井适用于多种地下水污染情况的处理效果。
参考文献：
[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， 顾国维， 周琪. 水污染控制工程（下册）[M].3版.北京：高等教育出版社，2007： 106～109.
地下水应用范文6
【关键词】：混凝沉淀；色度；混凝剂；
中图分类号：O432.3 文献标识码：A 文章编号：
本次实验用水铁含量为0.08mg/L、锰含量为0.006mg/L。水中铁、锰含量较低，可排除色度主要由铁、锰含量引起；初步判断该水体的色度很大程度上可能由溶解性有机物和静电胶体共同作用的结果，而非单因素造成的色度较高【1】[2]。
本试验处理主要围绕混凝沉淀处理工艺通过增加混凝剂投量并改善混凝条件的方法，提高常规工艺对天然水中静电胶体的去除效果。本试验在混凝沉淀理论的指导下，通过混凝剂的比选、最佳混凝剂投加量的确定、最佳混凝条件的优化进行试验研究，以期为工程实践提供理论依据。
1试验装置与方法
1.1 仪器与试剂
DBJ-6型定时变速搅拌器、酸度计（PHS-3C）、TOC分析仪(日本岛津)、紫外可见光分光度计（美国瓦里安）等。
试验药剂：常规铁系混凝剂、常规铝系混凝剂、调节酸度的试剂（AR）。
1.2 试验水样
实验用水水体呈淡黄色，感观较差，水样的主要水质情况见下表。
表1 实验用水主要水质指标
1.3 试验分析方法
本次试验的分析方法详见下表。
表2 分析项目及方法
2混凝沉淀试验结果与分析
2.1 混凝剂的比选试验
本实验预选4种无机混凝剂，分别为：聚合硫酸铝、聚合氯化铝铁、氯化铁、三氯化铁。4种药剂皆为粉末状固体，配置方法为：准确量取药剂1.0g，用少量蒸馏水溶解，置于1000mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线。用上述方法配成的药剂浓度为1mg/mL。
取4份1000mL水样，分别加入上述浓度的药剂为10mL，以300r/min搅拌1min，100r/min搅拌10min，50r/min搅拌10min；静置沉降15min，在水面下2－3cm处取上层清液，用0.45微米膜过滤，考虑到微滤膜可能会吸附水体中的色度，过滤初期的10mL过滤液弃去，过滤液用稀释倍数法测定其色度。原水用稀释倍数法测定值为16倍，以蒸馏水为参比水样，平行测定3次，结果如表4所示。
表4 药剂的选用倍数
从表4中可以看出，聚合氯化铝铁和三氯化铁处理效果比较明显。但考虑到饮用水体对铝盐的限制，本试验选用三氯化铁作为混凝剂。三氯化铁在处理过程中，形成的絮体大、絮凝速度快、沉降速度快，而且形成的微絮粒尺度较均匀，聚集能力强。
2.2 最佳投加量的确定
取6个1000mL烧杯并注入1000mL原水，调节水样pH值为7左右，分别加入三氯化铁8、10、20、25、30、35mg/L，每次加药后快速搅拌1 min，搅拌强度为300 r/min，中速搅拌10min，搅拌强度为100r/min，慢速搅拌10min，搅拌强度为50 r/min，静置15min后，在水面下2－3cm处取上层清液，用0.45微米膜过滤，用稀释倍数法测定滤出液色度，同时测定浊度，试验结果见图1及图2。
图1 混凝剂的投加量对色度去除的影响
图2 混凝剂的投加量对浊度去除的影响
实验结果表明，随着三氯化铁投加量的增加，处理后水样的色度逐渐降低，当三氯化铁的加入量大于20mg/L,色度去除率较高，浊度降低为零。从试验结果可以看出，在常规混凝条件下，少量的混凝剂无法将该水体中胶体颗粒脱稳，只有通过增加混凝剂的加入量，破坏胶体颗粒表面的有机涂层，降低胶体颗粒表面负电荷和双电层排斥作用，减小颗粒间的空间阻碍，达到有利于颗粒间的碰撞效果，才能使水中的胶体颗粒易于脱稳，从而有效去除水体的色度及浊度。
考虑到药剂投加量的经济性，选择药剂的最佳投加量为20mg/L。
2.3 沉淀试验
取1000ml原水，调节pH值为7，投加15mg/L的三氯化铁，在300r/min条件下，剧烈搅拌混合1min，然后在100r/min下中速搅拌10min，慢速50r/min下慢速搅拌10min，在不同的沉淀时间，在水面下2－3cm处取上清液，用0.45微米的膜过滤，滤液测定浊度及色度，试验结果见图3。
图3 静沉时间对水体色度去除的影响
试验结果表明，随着沉淀时间的延长，水体色度逐渐降低，浊度的检测结果都趋向零。从图3可以看出，沉淀时间超过35min后，色度趋向稳定值。综上试验结果并考虑实际应用，沉淀时间取35min为宜。
2.4 搅拌试验
为了便于在实际过程中的应用，工程中通常将搅拌过程分为快速混合和慢速搅拌两个阶段，其中快速搅拌在管式静态混合器中完成，本节主要探讨慢速搅拌强度对混凝过程的影响。
取原水调节pH值为7，投加20mg/L的三氯化铁，在300r/min条件下，剧烈搅拌混合1min，在不同的搅拌强度下慢速搅拌15min，静沉35min后，在水面下2－3cm处取上清液，用0.45微米的膜过滤，滤液测定浊度及色度，试验结果见图4。
图4 搅拌强度对色度去除的影响
由图4可见，搅拌强度对混凝反应过程影响较大，选择合理的搅拌强度，将促进微粒间的接触碰撞，提高混凝效果，有利于矾花的充分生成及絮体的沉降。从上图可以看出，在搅拌强度为70r/min下，处理后水色度最低；因而对于本试验而言，搅拌强度选择70r/min为宜。
2.5搅拌时间试验
在确定搅拌强度的前提下，采用不同的搅拌时间，其它条件不变的条件下，测定处理后水样的色度，试验结果见图5。
图5 搅拌时间对色度去除的影响
由图5可见，搅拌时间对于混凝反应的充分程度有直接的影响，搅拌时间过短，混凝反应不充分，絮体间的碰撞几率小，因而产生的矾花细小且松散；过长的搅拌时间可能会破坏已形成或沉降的絮体结构，还增加了搅拌能耗，综上试验结果，搅拌时间取12min为宜。
2.6 最佳混凝条件
综上试验结果，最佳混凝条件见表5。
表5 最佳混凝试验条件
3 结论
①通过烧杯试验表明原水的最佳混凝沉淀条件为：混凝剂为三氯化铁；投加量20mg/L； 300r/min快速搅拌1min，70r/min慢速搅拌12min；静沉时间35min；
②混凝沉淀工艺对混凝条件要求较高，本次试验过程中出现过用离心泵循环搅拌而未出现矾花的现象，建议在设计中混凝沉淀单元应满足剧烈混合和慢速搅拌两个过程的水力条件，为形成矾花絮体创造最佳反应条件。在实际工程设计中，剧烈搅拌建议采用多级管式混合器实现，慢速搅拌采用机械搅拌的方式。
③由实验2.2节可见，水体色度随混凝剂加入量的增加而减小，试验中最大混凝剂的加入量为30mg/L，试验水样未发生再稳现象，因而实际运行过程中，随原水色度波动导致出水色度不理想时，可适量增加混凝剂的投加量，以达到理想的出水。
参考文献：
