雙環滲水試驗在地下水環評中的運用及其成果分析

王廣華　李亞美　李　堯

（河南省地礦局第二地質環境調查院，河南　鄭州　450053）

雙環滲水試驗在地下水環評中的運用及其成果分析

王廣華李亞美李堯

（河南省地礦局第二地質環境調查院，河南鄭州450053）

自2016年1月7日環境保護部實施《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011），越來越多的建設項目都要對地下水環境影響評價做專項調查報告，而野外雙環滲水試驗測定包氣帶巖層的垂向滲透系數又是必不可少的。基于此，以“河南新安XX電廠新建工程地下水專項調查項目”的野外滲水試驗為依據，確定了包氣帶巖性的垂向滲透系數，為新建工程場地污染防滲分區和防滲技術措施提供了參數依據，對地下水環境影響評價具有實際意義。

雙環滲水試驗；地下水環評；滲透系數；防滲區

隨著《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011）的實施，國家對建設項目環保要求的提高，使得越來越多的項目都要對地下水做環評專題報告［1］，這對地質勘察資料的深度和廣度提出了更高要求，特別是工程場地包氣帶防污性能方面，表層土的滲透系數對于地下水環評防滲分區的判定、地下水污染預測模型參數的選取和地下水污染防止措施的設計具有重要意義。因此，如何提供更為合理的地質參數，是地質技術人員著重考慮的實際問題。

雙環滲水試驗是水文地質工程地質勘察中評價淺表部土層垂向入滲能力的常用方法。其優點是能夠完全保持巖（土）的天然結構，試驗精度高，設備簡單，費用低廉和效果好［2］。本文以河南省已審批過的新安XX電廠工程場地的野外滲水試驗為依據，為地下水環評提供合理的地質建議值。

1　水文地質條件

擬建工程場地位于澗河河谷平原區，地表被第四系沖積層所覆蓋，地表巖性為粉土、粉質黏土，地層結構簡單。0.0～21.2m以粉質黏土為主，局部夾粉土薄層；21.2～46.2m以卵礫石為主，局部夾有粉土、粉質黏土透鏡體；46.2～60.0m為粉質黏土；60.0m以下為新近系泥巖。淺層地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層巖性為卵礫石，水位埋深為28.73～36.69m（枯水期）/27.07～31.50m枯水期，年變幅1.66～5.19m。地下水流向為自西向東徑流，主要接受大氣降水入滲補給、汛期澗河側滲補給和地下水側向徑流補給，排泄方式有人工開采和徑流排泄。單位涌水量1 000～3 000m3/d，富水性好。

2　野外雙環滲水試驗

2.1試驗原理

在野外一定的水文地質邊界內，挖一試坑，并在坑底部同心壓入直徑不同的試環；然后，在內環及內、外環之間的環形空間同時注水，并保持兩處水層在同一高度，如圖1所示。這樣即可認為，內外環之間滲入的水主要消耗在側向擴散上，而內環滲入的水主要消耗在垂向滲透上，視為準垂向一維滲流［3］。待滲流穩定后并延續2～4 h，根據內環取得的資料，利用達西定律求取試驗地層的滲透系數。

圖1　雙環滲水試驗裝置示意圖

2.2試驗位置

滲水試驗目的在于分析包氣帶的天然防滲性能，為地下水污染預測模型提供參數和地下水污染防止措施的設計提供科學依據。故試驗點應選取在擬建廠區運行過程中易產生污染物或易泄露污染物而引起地下水污染的地點，即生活污水處理站、事故油坑、空冷塔、液氨區及事故廢水池處。

2.3試驗步驟

①試驗前，首先挖至試驗目的層，并在距試驗點1.0m處先用洛陽鏟探明表層3.0m厚包氣帶的巖性特征。

②在試驗點開挖至試驗目的層土后再下挖一個30cm的滲水試坑，清平坑底，將直徑分別為25cm和50cm 的2個試環按同心圓狀壓入坑底，深約5～8cm，確保試環周邊不漏水；然后在內環及內、外環之間鋪2cm厚的粒徑5～8mm的粒料作緩沖層。

③同時向內環和內外環之間注水，保持環內水柱高度均在10cm處，開始進行內環注入流量量測。

④開始每隔5min測量一次滲水量，連續測量5次；之后每隔15min測量一次，連續測量2次；以后每隔30min測量一次并持續測量多次；第n次和第n-1次滲水量之差小于第n+1次滲水量的10%，試驗結束；取最后一次注入量作為計算值。

⑤用洛陽鏟探明滲水試驗的滲入深度。

2.4試驗儀器

直徑25cm和50cm的鐵環各1個，水桶，1/萬流量表，球形閥門，鐵鍬，洛陽鏟，軟管，尺子，秒表等。

2.5計算方法及成果

試坑雙環滲水試驗按公式（1）計算試驗層的滲透系數［4］，計算成果見表1。

式（1）中，K為試驗土層滲透系數，cm/s；Q為內環最后一次滲水量，L/min；F為內環底面積，cm2；H為試驗水頭，cm；Ha為試驗土層毛細上升高度，cm，取經驗值；Z為滲水實驗的滲入深度，cm。

根據場地工程勘察結果，場地包氣帶巖性為粉質粘土，厚度為16.70～21.12m，場地內分布連續、穩定；根據雙環滲水試驗成果，包氣帶垂直滲透系數為1.96× 10-5～7.92×10-5cm/s。依據《環境影響評價技術導則 地下水環境》（HJ 610-2016）可知，場地包氣帶包氣帶防污性能為“中”。

3　工程應用

3.1防滲分區

根據天然包氣帶防污性能，結合生成工藝中污染控制的難易程度和和污染物特性，對廠址各生產、生活功能單元可能產生污染的地區，劃分為重點污染防治區、一般污染防治區，見表2。

表1　試坑雙環滲水試驗成果計算表

3.2防滲技術措施

針對不同防滲區域的不同要求，在滿足防滲標準要求前提下采用經濟合理防滲有效的措施。

3.2.1重點防滲區。坑池、儲庫采用抗滲等級不小于P6的防水混凝土整體澆筑，再增設兩道其他防水層提高抗滲性能：水泥基滲透結晶型無機防水涂料用于結構主體的背水面，反應型、水乳型、聚合物水泥等有機防水涂料用于主體結構的迎水面。施工縫澆筑混凝土前，應將其表面清理干凈，再涂刷混凝土界面處理劑或水泥基滲透結晶型防水涂料，并應及時澆筑混凝土。防水混凝土和防水層的設計、施工應符合《地下工程防水技術規范》（GB50108-2008），整體滲透系數不大于1.0×10-10cm/s。酸堿罐、油罐、脫硫廢水罐采用高位布置，圍堰、圍堰內的地坪和基礎外表面貼耐強酸堿花崗巖，地下溝道底面、側面采用花崗巖貼面，貼面時采用環氧漿粘砌、耐酸堿樹脂勾縫，并對頂板（蓋板）底面噴涂防腐（防滲）涂料。

表2　廠址區地下水污染防滲分區結果表

3.2.2一般防滲區。鋪設抗滲等級不小于P6的防水混凝土，表面涂刷水泥基滲透結晶型防滲涂料，整體滲透系數小于1.0×10-7cm/s。

4　結論

①雙環滲水試驗法具有設備簡單、操作簡易、精度高、費用低和效果好的優點，便宜野外快速、準確地求得包氣帶垂向滲透系數。

②在地下水環評中，包氣帶垂向滲透系數的求取是天然包氣帶防污性能判定的重要依據。

③包氣帶垂向滲透系數的求取，對于場地防滲分區的劃分以及防滲措施的制定具有指導意義。

［1］HJ610-2016.環境影響評價技術導則-地下水環境［S］.

［2］中國地質調查局.水文地質手冊［M］.2版.北京：地質出版社，2012.

［3］戴長雷，遲寶明等.原位滲水試驗數據處理探討［J］.吉林水利，2003（6）：1-5.

［4］SL345-2007.水利水電工程注水試驗規程［S］.

Application and Result Analysis about Bicyclic Permeability in the Groundwater Environmental

Wang GuanghuaLi YameiLi Yao
（NO.2 Institute of Geo-Environment Survey of Henan，Zhengzhou Henan 450053）

Since technical guidelines for environmental impact assessment-groundwater environment is implemented by the ministry of environmental protection，more and more construction projects should do a special report about groundwater environmental.However，bicyclic seepage test is essential in the vertical hydraulic conductivity of vadose zone formation.Based on seepage test of Groundwater special survey about the new construction XX plant in Henan Xinan，this paper determined the vertical hydraulic conductivity of the vadose zone，to provide referential basis for impermeable partition of polluted sites and the measures of seepage control technique in the new construction site.Therefore，the vertical hydraulic conductivity of the vadose zone has practical significance for environmental impact assessment of groundwater.

bicyclic seepage test；groundwater environment；permeability coefficient；impervious area

X131.3

A

1003-5168（2016）05-0156-03

2016-04-15

王廣華（1986-），碩士，助理工程師，技術員，研究方向：水文地質環境地質研究。