垂直防滲帷幕缺陷位置抽水試驗方法研究

楊 亮，萬 越，楊 鑄

（光大綠保固廢處置（溫嶺）有限公司，浙江 臺州317503）

隨著經濟的快速增長，工業固體廢物特別是危險廢物對環境造成的威脅日益加劇[1-2]。在今后很長一段時間，安全填埋仍將是危險廢物最主要的最終處置方式。與生活垃圾填埋場相比，由于危險廢物成分復雜，而且環境危害性大，危險廢物填埋場應具有更為嚴格的安全保障措施，垂直防滲系統是重要的保障措施之一[3-4]。根據填埋場的工程及水文地質特征，充分利用地層中的不透水或弱透水層，設置相對獨立的垂直防滲工程（如防滲墻、防滲板、注漿帷幕等），防止滲濾液向周圍滲透污染地下水，同時也阻止周圍地下水流入填埋場[5-6]。因此，對垂直防滲帷幕的滲透情況評估方法的研究具有重要意義。

本文在垂直防滲帷幕（薄弱/缺陷位置）內外設置試驗井，通過在膜內抽水井抽水并將膜外觀測井水位變化與其靜水位變化規律進行對比的方式判斷膜內外水力聯系情況。

1 試驗井布置與設計

1.1 試驗井布置

本次抽水試驗共布置試驗井5 組（抽水井與觀測井），抽水井均布置在垂直防滲墻內側2.0 m 左右，觀測井布置在垂直防滲墻外側2.0 m 左右，試驗井的平面布置如圖1 所示。

圖1 填埋場1 試驗井平面布置示意圖

1.2 試驗井設計方案

1.2.1 試驗井深度確定

在前期探測試結果的基礎上，于防滲結構薄弱/缺陷處設置5 對抽水井與觀測井。試驗井井深為16 m，井身已基本穿越滲透性較大的粉性土，離防滲墻底約2 m。抽水井井深為12 m，井直徑300 mm，管直徑110 mm。

1.2.2 試驗井設計

考慮防滲安全性，擬定試驗井比防滲墻淺2 m，比兩側水泥攪拌樁淺4.5 m，井深為10 m 左右。井直徑300 mm，管直徑110 mm，井頂部密封。試驗井（抽水井/觀測井）結構如圖2 所示。

圖2 試驗井（抽水井/觀測井）設計圖

2 水文試驗與監測方法

2.1 試驗技術路線

水文試驗技術路線圖如圖3 所示。

圖3 水文試驗技術路線圖

2.2 水文試驗方法

2.2.1 靜水位觀測

抽水前對現場的所有試驗井進行靜止水位觀測，測出各試驗井實際水頭高度。采用無線水位監測儀進行水位采集，采集頻率為每10 min 記錄一次，觀測時間為24 h，連續4 h 測的水位值相同或水位差不超過2 cm，可認為靜止水位穩定。

2.2.2 單井抽水時水位觀測

靜止水位觀測結束后進行抽水試驗，在抽水井及觀測井同步觀測地下水位，直到抽水試驗結束。停止抽水的依據為達到抽水試驗設計時間即可停止抽水。

2.2.3 水量觀測

抽水過程中同步進行抽水井的出水量量測，采用水表進行流量計量。觀測頻率為每2 h 一次，觀測精度為±0.1 m3。

圖5 2 號觀測井靜水位動態變化曲線

2.3 抽水試驗數據分析

2.3.1 靜水位數據分析

試驗期間對場區內5 組觀測井與抽水井的靜水位進行了觀測，觀測數據均為水位埋深（從井管口至水面距離）。

各觀測井靜態水位動態變化曲線如圖4—圖8 所示。監測結果表明，場區內1—5 號觀測井地下水靜水位變化較為一致，均有一定幅度的波動，但波動范圍均較小，最大不超過0.056 m。因項目場地距離黃海較近，僅約2.8 km，所以，靜水位的波動可能是受外圍黃海潮汐的影響。

圖4 1 號觀測井靜水位動態變化曲線

圖8 5 號觀測井靜水位動態變化曲線

2.3.2 抽水條件下水位動態特征分析

抽水試驗現場數據采集結束后，對原始數據進行分類整理，并繪制抽水井W1水位降深隨時間變化曲線圖，如圖9 所示。

圖6 3 號觀測井靜水位動態變化曲線

圖7 4 號觀測井靜水位動態變化曲線

圖9 抽水井W1 水位降深隨時間變化曲線圖

2019-02-28 T09 ：30 開始抽水試驗，整個抽水期間，W1井平均涌水量為2.04 m3/d，抽水井穩定動水位約為﹣8.25 m；W2井平均涌水量為1.97 m3/d，抽水井穩定動水位約為﹣12.71 m；W3井平均涌水量為2.03 m3/d，抽水井穩定動水位約為﹣12.54 m；W4井平均涌水量為3.07 m3/d，抽水井穩定動水位約為﹣11.16 m；W5井平均涌水量為2.51 m3/d，抽水井穩定動水位約為﹣10.21 m。

水位動態監測結果顯示，抽水井中水位出現較大范圍波動，這是因為地下水中含有一定量的粉性土顆粒，且抽水過程中涌水量較小，隨著時間的推移，粉性土顆粒在排水管中逐漸沉積，致使涌水量隨之減小，表現為水位的緩慢上升；重新調大流量后，水位降深又逐漸下降；承壓水觀測井中水位呈現相應的水位變化，3 號、4 號觀測井水位降深相對較大，降幅分別達到1.12 m、1.5 m，其他觀測井水位降幅在0.33～0.50 m。

3 結論

根據抽水試驗期間靜止水位動態監測結果，場區內地下微承壓水靜水位具有一定的波動性，波動幅度最大約為0.056 m。水位波動原因可能是項目場地距離黃海較近，受外圍潮汐影響所致。

本次試驗給垂直防滲帷幕漏點查找提供了一個思路與方向。我們可在此基礎上通過后期GMS 模擬水文地質狀況，計算防滲膜的滲透系數以評估防滲系統的完整情況，也可通過特征因子監測的方法觀測防滲膜完好情況。