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地下水环境调查关键技术参数与工艺方法探讨

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2024-05-16  来源:水文地质学家  浏览次数:209
 李梅1,2温冰1,2* 应蓉蓉1,2* 张胜田1,2 龙涛1,2 夏冰3 王磊1,2 曹少华1,2 吴晓芬5

(1. 生态环境部南京环境科学研究所,江苏  南京  210042;2. 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室,江苏  南京  210042; 3. 安徽省生态环境科学研究院,安徽  合肥,230071;4. 上海盛司环境科技有限公司,上海,201611)

摘要:地下水污染问题是政府重视、公众关注的热点和难点问题之一。地下水环境调查是地下水污染防治的基础性工作,对支撑地下水环境监管具有重要意义。然而在实际调查工作过程中,经常遇到不同专业背景的从业人员、专家学者对其中一些关键问题的看法不一致的情况,现有的技术规范对于低渗透土层等特殊条件的场地不太适用,也未针对不同用途监测井分别制定建井要求,不利于实际调查工作的开展。本文通过查阅国内外相关文献和技术规范,对比分析了地下水环境调查与传统水文地质调查工作目标差异,明确了地下水环境调查监测井建设深度需综合考虑污染源分布和岩土层性质确定,钻至但不钻穿下覆隔水层,针对临时监测井、长期监测井和污染地下水抽提井的管径、孔径分别给出了设计建议,并结合实践经验和工程案例分析了如何在低渗透土层建井、洗井和开展现场水文地质试验。本文可为相关从业人员更好地开展地下水环境状况调查工作提供参考和借鉴。

关键词:地下水环境; 调查; 目标层; 低渗透; 水文地质

 0引  言   

地下水具有资源、环境、生态等多重属性功能,在保障城乡居民生活、支撑经济社会发展和维持生态平衡等方面具有十分重要的战略意义[1,2]。地下水资源占我国水资源总量的三分之一,占总供水量的五分之一。全国660个城市中,400多个以地下水为饮用水源[3]。全国城市总供水量中地下水所占比例约为30%,其中华北和西北地区城市总供水量中地下水约占70%左右[1]。近几十年来,随着我国社会经济的快速发展,地下水资源开发利用量迅速增长,地下水环境压力逐渐增大,地下水污染问题日益凸现,局部地区地下水污染问题突出[1]。2011年国务院印发实施的《全国地下水污染防治规划》(以下简称规划)中指出,全国地下水污染的趋势为由点状、条带状向面上扩散,由浅层向深层渗透,由城市向周边蔓延[1]。地下水污染具有长期性、复杂性、隐蔽性和难恢复性的特点[4,5],地下水一旦受到污染将难以恢复,会对生态环境造成严重影响。地下水污染问题近阶段已经成为政府重视、公众关心、媒体关注的焦点、热点、难点问题之一[5,6]

地下水环境状况调查作为地下水污染防治的基础性工作,对摸清家底、支撑地下水环境监管具有重要意义。近年来国家高度重视地下水环境状况调查工作。自2011年起,《全国地下水污染防治规划(2011-2020)》[7]《水污染防治行动计划》[8]《水污染防治法》[9]《土壤污染防治法》[10]《地下水污染防治实施方案》[11]《长江保护法》[12]《地下水管理条例》[13]《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》[14]等政策法规相继将开展地下水污染状况调查评估作为重要任务。自2006年至2016年,随着原国土资源部门组织实施的第一个十年地下水污染调查工作顺利完成,有关区域地下水污染调查流程和思路[15]、点位布设[16]、监测井技术[17]、取样技术[18,19]、评价方法[20]等全流程调查技术体系逐渐形成并完善[21]。2018年国家机构改革后,生态环境部统一负责全国地下水污染防治监督管理,不断加强对重点污染源的地下水环境状况调查。为增强地下水环境状况调查评价工作的科学性和规范性,地下水环境状况调查有关技术指南、规范也相继出台[22-26],一些传统水文地质调查方法在地下水环境调查工作中得到了充分应用[27,28]。近几年,不少学者开展化工企业[29]、化工园区[30]、垃圾填埋场[31]等重点污染源[32]以及地市层面浅层地下水环境状况调查研究[33,34],个别学者对监测布点[35]、评价统计指标[36]、评价方法[37]等进行了研究。少有学者对地下水环境调查中关键技术参数与工艺方法进行分析探讨,开展的调查工作主要参照已有相关技术指南、规范。但现有地下水环境状况调查有关技术指南、规范主要参考水文地质相关技术规范进行设计,未针对不同用途监测井分别制定建井要求,现有的技术规范对于低渗透土层等特殊条件的场地也不太适用,在实际调查工作过程中,还经常遇到不同专业背景的从业人员、专家学者对其中一些关键问题的看法不一致的情况,这些问题都不利于实际调查工作的开展。因此,本文针对地下水环境状况调查目标、监测井建设深度、不同用途监测井井径孔径设置以及低渗透土层建井、洗井和现场水文地质试验等关键问题,通过查阅国内外相关文献和技术规范,结合实践经验和工程案例,将分别进行分析讨论并提出建议,以期为相关从业人员更好地开展地下水环境状况调查工作提供参考和借鉴。    

1  地下水环境调查工作目标  

地下水有广义和狭义之分,广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水,包气带和饱和带中所有含于岩土空隙中的水均属之[38]。而狭义的地下水仅指赋存于饱和带岩土空隙中的水[38]。理论上,含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层,而实际应用上含水层是一个相对性的概念[38]。对于广义的地下水,满足条件的包气带和饱和带岩层均属含水层,而对于狭义的地下水,给出一定水量的同时能够满足一定取水需求的岩层才属含水层,即通常所指的具有供水意义的含水层。地下水按其埋藏条件可以分为包气带水、潜水及承压水,当包气带存在局部隔水层(弱透水层)时,在局部隔水层(弱透水层)之上会形成上层滞水[38]。上层滞水分布最接近地表,接受大气降水的补给,极易受污染。潜水上面不存在完整的隔水或弱透水顶板,与包气带直接连通,因而在潜水的全部分布范围都可以通过包气带接受大气降水、地表水的补给,也容易受到污染。承压水由于上部受到隔水层或弱透水层的隔离,与大气圈、地表水圈的联系较弱,水循环也缓慢得多,因而承压水不像潜水那样容易污染,但是一旦污染后则很难使其净化[38]。在自然与人为条件下,潜水与承压水经常处于相互转化之中,一些工程建设活动和地下水开发利用也可能涉及承压含水层。    

地下水资源调查评价和水文地质勘查评价的工作目标是通过一系列的现场观测、勘探、试验以及室内实验研究,查明地下水的形成、赋存和运移特征,查明地下水水量、水质的变化规律,为地下水资源评价、开发利用、管理和保护以及环境问题防治提供所需的水文地质依据[39]。即调查工作针对的是地下水资源属性,目标是具有供水意义的含水层,包括富水性好的潜水和承压含水层,属于相对狭义的地下水。而地下水环境调查则是针对地下水环境属性,调查目标是探明地下水环境是否遭受人为污染,目标层包括上层滞水层、潜水含水层和可能受人类活动影响的承压含水层,属于相对广义的地下水。由于一般工农业生产活动造成的地下水污染深度相对有限,地下水环境调查重点关注浅层地下水环境状况,必要时才调查至承压含水层。目前水土协同污染防治研究尤其关注包气带地下水污染及其与饱和带地下水污染的关系。从事地下水资源调查评价工作的地质调查单位从业人员往往侧重关注承压含水层水质、水量问题,但如果在环境调查工作初始阶段就调查至承压含水层,一方面增加了不必要的成本,一方面也容易人为导通浅部污染到深层承压含水层中。存在多个含水层时,若潜水含水层存在人为污染,可在做好分层止水的条件下,在与浅层地下水存在水力联系的含水层中增设监测井。

2 地下水监测井建设深度设计  

2.1 监测井建设深度综合分析  

地下水环境调查目标层的确定基本明确了调查深度范围,但具体地下水监测井建设深度需综合考虑污染源分布和岩土层性质确定。按照地下水环境调查相关工作指南,以企业污染源为例,地下水环境调查工作第一阶段污染源核查过程中通过收集掌握企业三废产排、厂区平面分布、地下管线、沟槽分布,是否涉及开挖、污染物填埋等信息,明确污染源位置和深度;同时通过收集企业内及邻近地块的地勘报告获取相关岩土层信息,或通过现场钻探掌握地块的岩土层条件和地下水位等水文地质情况,分析污染迁移途径等。地下水监测井建设深度设置通常以第一个有隔污能力的低渗透土层作为判断依据,为了避免钻探施工对深层地下水环境产生影响,尽量不钻穿该隔水层。但如果企业内存在填埋污染物,监测井深度需超过填埋物底部,钻至但不钻穿下覆隔水层。    

潜水含水层是区域性的,而上层滞水是局部分布的。有些复杂场地可能存在生产车间泄露的污染下潜并滞留上层滞水层中的情况,污水量大的时候甚至会溢出影响至潜水层。环境调查工作中需充分掌握调查地块的土层结构,分析上层滞水埋深、隔水层厚度、与潜水含水层之间的距离及土层性质,若分析发现地块内存在上层滞水,建议分阶段设计上层滞水和潜水样品采集方案。若上层滞水与潜水含水层之间为黏性土,且厚度较大,具备隔污能力,初步调查阶段的地下水监测井设计深度可暂不考虑钻至潜水含水层,待获取上层滞水样品检测结果后判断是否需要加密调查至潜水含水层。Suthersan[40]研究发现大部分的污染物都被耗损在阻隔墙壁的前50cm内;《环境影响评价技术导则 地下水环境》(HJ 610-2016)[41] 也明确了厚度>0.5m、渗透系数<10-6cm/s的分布连续、稳定黏性土可以起到一定的隔污效果。实际调查工作中,现场亦可根据土壤干湿情况初步判断隔污性能,若黏土层土壤是干的,则说明其富水性、渗透性较差,通常可视作较好的隔污层。经分析需要建设深层监测井时,筛管段和填充滤料应设置在目标深度处,其上应为白管和止水材料,填充止水材料过程需谨慎,确保其止水效果。

          

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图1 地下水环境调查和传统水文地质调查差异对比图

Figure 1 Differences between groundwater environmental investigations and traditional hydrogeological investigations.    

2.2 低渗透土层建井深度  

严格地说,自然界中并不存在绝对不发生渗透的土层,隔水层与弱透水层均具有相对性,隔水层并不是绝对不透水或不释水,弱透水层是指那些渗透性相当差,但在水头差作用下通过越流可交换一定水量的土层[38]。土层是否透水还与时间尺度有关。根据岩土工程勘察规范中针对土层性质的规定,渗透系数K<1.2×10-5cm/s的土层可视为低渗透土层,主要指塑性指数Ip > 10的黏性土,包括黏土和粉质黏土[42,43]。低渗透土层虽然隔污能力强,但在一些生产历史久、污染重的场地,一定深度范围内仍可能受到污染影响,需要通过建设监测井以调查其地下水环境状况。这种场地由于土层孔隙率低,渗透性差,场地地下水流动缓慢,流向不明显,地下水中污染物迁移性较差,污染扩散范围相对有限。从污染防治角度,一定厚度的低渗透土层可作为很好的隔污层,在进行污染场地地下水环境调查时应避免钻穿。若照搬沿用传统水文地质调查思路,忽视污染迁移隐患盲目要求调查至含水层,则可能导致调查过程钻穿隔污层,使得浅层污染被导通到深部地层。因此,对于下覆厚层低渗透土层的场地,地下水监测井深度及筛管段设置可重点考虑覆盖浅部渗透性相对好的土层,钻进但不钻穿下覆低渗土层。

3 地下水监测井管径孔径设置  

现有技术规范针对地下水监测井的管径、孔径设置要求有些差异,对比情况详见表1。自然资源、生态环境、水利部门因地下水调查目的不同,其主导制定的技术规范对于地下水监测井的建设要求也存在不同,地下水资源调查、水文地质调查侧重于关注地下水水位、水量及常规水质指标,而地下水环境或污染调查更多关注地下水水质,包括常规水质指标及特征污染指标。

结合实践经验,地下水环境调查监测井管径孔径设置应根据监测井的用途类型进行考虑。针对常规环境调查监测井,《重点行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定》[44]要求其井管内径不应小于50mm,通常取50mm、63mm或75mm即可,有特殊需要的场地可考虑增大井径;为保证有足够的滤料填充空间,钻孔的直径应至少大于井管直径50mm(表1、图1)。而DZ/T 0270-2014《地下水监测井建设规范》 [45]中提出第四系松散层地下水监测井钻头直径应大于井管外径200mm以上的要求,从经济成本和建设周期方面考虑不推荐用于以常规环境调查为目的的地下水环境监测井建设。实践中常会出现因分层止水不到位而出现的浅层污染导通至深部地层而导致的污染深度误判情况,因此,详细调查阶段如果需要建设针对某一深度段的丛式井时,为了保证分层止水效果,可以考虑增大孔径,避免因缩孔等因素导致的石英砂、黏土球填充不到位而导致的止水效果差。    

针对在产企业的长期监测井,其井径、孔径可考虑参照DZ/T 0270-2014《地下水监测井建设规范》 [45]中的要求进行设计,即管径不小于146mm,孔径应大于井管外径200mm以上,以保证砾料层厚度(表1、图1)。长期监测井常出现淤堵而不能继续使用的情况,关键问题之一在于建井质量,即无论哪种口径的监测井,建井后的充分洗井工作都至关重要;同时也要做好日常维护工作,定期检查、加强井口防护,防止被冲撞、碾轧等情况出现。

对于实施修复需要建设的污染地下水抽提井,因其目的是尽可能高效地抽提出污染地下水,管径、孔径可参照DZ/T 0282-2015《水文地质调查规范》 [46]中抽水试验井要求建设(管径≥200mm,孔径≥400mm),或根据需求进一步增大管径孔径,以保证有足够的降深和影响半径[46]

表1 地下水监测井的井径、孔径设置要求对比

Table 1 Comparison of requirements for well diameter and borehole diameter of groundwater monitoring wells.

项目

内容

来源

井管直径

                  

监测井的井径应满足洗井维护的要求,井管外径设计应不小于146mm

DZ/T 0270-2014《地下水监测井建设规范》 [45]

地下水采样井井管的内径要求不小于50mm

重点行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定[44]

管内径需要根据特定应用下的参数来选定,一般旋转钻井竖管至少为2英寸[50 mm]直径或更大,也可选择小至1/2英寸的井筛[15 mm]来做特定用途的监测使用。

ASTM D5092 Standard Practice for Design and Installation of Groundwater Monitoring Wells[47]

松散层地区抽水试验钻孔应下入不小于200mm口径的滤水管并确保滤水管外有75 mm ~150 mm的填砾厚度,观测孔滤水管口径应不小于75mm

DZ/T 0282-2015《水文地质调查规范》[46]

钻孔直径

                  

成井口径有特殊要求的执行其要求,无特殊要求的第四系松散层地下水监测井钻头直径应大于井管外径200mm以上,保证砾料层厚度

DZ/T 0270-2014《地下水监测井建设规范》 [45]

新凿监测井的终孔直径不宜小于0.25m

HJ 164-2020《地下水环境监测技术规范》 [26]

钻孔的直径应至少大于井管外壁75mm

工业企业场地环境调查评估与修复工作指南(试行)[48]

钻孔的直径应至少大于井管直径50mm

重点行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定[44]

监测井井管内径应不小于50mm,反滤层厚度应不小于50mm        

〔沪环土2020〕62号文《上海市建设用地土壤污染状况调查、风险评估、风险管控与修复方案编制、风险管控与修复效果评估工作的补充规定(试行)》 [49]

松散层地区抽水试验钻孔孔径应大于400mm

DZ/T 0282-2015《水文地质调查规范》[46]

4 低渗透土层建井和现场试验方法  

4.1 低渗透土层建井洗井方法  

地下水环境调查工作中常用钻探方法包括冲击钻探、螺旋钻探、回转钻进和直推式钻进等,各种钻探方法均有各自优缺点和适用性[44]。浅层地下水环境调查通常采用直推式钻探建井或螺旋钻探建井。直推建井快速、经济,在以常规场调为目的的地块,可快速获取样品和数据。但直推建井过程因土层挤压作用和钻管侧壁涂抹作用,导致土层渗透性与螺旋建井的大致相差1~2个数量级。对于需要长期监测的地块,为获得代表性的长期监测数据,建议采用螺旋建井方式。

部分低渗透土层,特别是硬塑黏土层,建井钻进施工难度大。对于需要开展地下水环境调查工作的低渗透土层场地,为提高工作效率,可根据具体场地情况考虑采用湿钻方法进行钻探,但只能添加纯水或水质无污染的自来水,建井后可通过适当增加洗井次数减少可能的影响。

低渗透土层洗井回水速度也相对较慢,因此,可根据实际情况考虑建井后通过加纯水、水质无污染的自来水或气提洗井方式进行充分的成井洗井,将监测井建设过程产生的泥浆抽提干净,使其渗透性达到最佳状态,洗井水量可不局限于3~5倍井管体积,但这些洗井方法对地下水环境扰动较大,容易导致挥发性污染物逸散,故采用这些方法成井洗井后,须至少等待一周左右地下水环境恢复至稳定状态时再采集地下水样品。

4.2 低渗透土层水文地质试验方法  

场地地下水环境调查工作根据调查目的和阶段可能需要开展水文地质试验,以便获取场地实际水文地质参数等信息,完善场地概念模型,指导场地调查目标层、调查深度确定和建井洗井方法,支撑后续风险评估和修复治理工作。由于低渗透土层很难进行抽水试验,可通过微水实验获取其土层渗透性参数。微水试验是通过瞬时井孔内微小水量的增加(或减少)而引起井水位随时间的变化以确定含水层渗透性参数的一种简易方法,其试验时间短(10分钟内),所需设备与操作人员少,且可现场计算水文地质参数,对地下水及周边环境影响也甚微,在低渗场地具有较强的适用性[50-52]。通过微水实验获取土层渗透系数的计算公式如下(Hvorslev):    

                 微信图片_20240516170110                (1)

其中,r为试验井井管半径(m);Ht=0时静止水位到井孔水位间的距离(m);H-h试验过程中静止水位到井孔水位间的距离(m); q为流量(m3/s);t为时间(s);K为渗透系数 (cm/s);F形状因子,取决于井孔滤水管形状和位置,F=2πL/ln(L/R)

其余参数如图2所示,将上式整理得积分式为:

                       微信图片_20240516170130                (2)

积分整理得:

                    微信图片_20240516170131                 (3)

为简化求出K值,绘制(Hh)/(HH0)与时间t的关系图3,由计算公式分析,当(Hh)/(HH0)=0.37时,ln[(Hh)/(HH0)]=-1,因此在图3上找出当(Hh)/(HH0)=0.37时所对应的时间即为T0,将所有值代入公式整理得渗透系数K为:

                      微信图片_202405161701311                        (4)

其中,K:渗透系数(cm/s、m/day) ;r:井管半径(cm、m) ;R:井孔半径(cm、m) ;L:井筛长(cm、m) ;T0:水位回升至37%时的时间(day or s)。    

微信图片_202405161701312   

图2 微水试验示意图 

Figure 2 Schematic diagram of the micro-water test.

  微信图片_202405161701313

    图3 H与t关系图

  Figure 3 The relationship between H and t.

          

5 案例分析  

5.1 地块概况  

某资源再生企业占地面积约20,000 m2,自1998年开始运营,行业类别为2511原油加工及石油制品制造,主要产品为重质燃料油,原辅料为废矿物油。企业内包括脱水蒸馏车间、储油罐区、危废库、污水处理站、循环水池、事故应急池以及生活办公等区,具体见平面布设图4。该场地属河漫滩地貌单元,地形较平坦。

微信图片_202405161701314    

图4 企业平面布置图

Figure 4 Layout of the enterprise.

5.2 现场微水试验  

根据地质资料,该地块所在区域以低渗黏性土为主,为获取本地块实际土层信息和水文地质参数,在调查现场建设了2口试验井(GW1、GW2),并开展了现场微水实验,试验井结构参数见表2。具体操作方法为:将贝勒管缓慢放入井中,避免造成井内水位上下晃动。待水位恢复稳定后瞬间抽出,迅速将贝勒管取出并将地下水抽出,以使井内地下水造成瞬间下降(注意贝勒管内之地下水切勿倒流入井中),待水位回升至初始水位时即完成1次试验。记录试验时间及水位降深数据。重复进行3次,以确认再现性。

基于上述Hvorslev方法,通过安装于计算机中的AQTESOLV软件读取微水试验数据,推估渗透系数K值。根据现场实测数据,确定该地块第②层粉质黏土的渗透系数K为5.47×10-5cm/s,第③层黏土的渗透系数K为1.15×10-6 cm/s,现场微水试验成果见表2和图5

微信图片_20240516170132

图5 现场水文记录转化成果图(Hvorslev法)

Figure 5 Results map of the in situ hydrological record (Hvorslev method).

表2 现场微水试验结果

Table 2 Results of the field micro-water tests.

监测井编号

井管直径(cm)

井深(m)

井筛长度(m)

初始水位(m)

注(抽)水体积(L)

K值(cm/s)

GW1

5

4.5

3.0

1.5

1.0

5.47×10-5

GW2

5

7.5

3.0

3.5

1.0

1.15×10-6

              

周边资料查询结合地块内试验井钻探情况可知,场地地层发育自上而下依次为:①素填土主要为粉质黏土,软塑~可塑状态,含少量粉砂,厚度0.25~2.50m;②粉质黏土(Q4al+pl),可塑状态,含少量高岭土及粉砂,厚度1.00~3.50m;③黏土(Q4al+pl),硬塑状态,含氧化铁、铁锰结核及高岭土和少量粉砂,厚度12.0~15.80m;④粉细砂(Q4al),局部夹薄层粉质黏土或黏土,未揭穿,厚度大于5m。场地地下水类型为松散岩类孔隙水,包括潜水和承压水,地下水总体流向为自西北向东南。潜水主要赋存在①层填土和第②层粉质黏土中,潜水地下水水位埋深在0.9~1.50m。第③层黏土为不透水层,承压水赋存在④层粉细砂中。地下水主要接受大气降水补给,水位随季节变化,主要排泄途径为蒸发和向地表径流排泄。场地水文地质剖面图见图6。

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图6 场地水文地质剖面图

Figure 6 Hydrogeological profile of the investigated site.

5.3 调查目标层确定  

本次调查目标是查明地下水环境是否受到企业生产活动的影响,应优先调查与企业生产联系密切的浅部含水层,获取监测结果后再确定是否调查深部含水层。即,本次地下水环境调查建议先将第①、②层作为初步调查目标层,若初步调查发现该目标层存在人为污染,经分析研究后再确定是否需要进一步调查第④层粉细砂承压含水层。而区域水文地质调查或地下水资源调查则通常会直接将第④层粉细砂作为调查目标层。    

5.4 监测井建设深度确定  

本次地下水环境调查将第①、②层作为初步调查目标层,具体地下水监测井建设深度需综合考虑污染源分布和土层性质确定。从污染源深度看,调查目标层深度应覆盖污水处理站、循环水池、事故应急池等地下设施的最大埋深,该企业污水处理站地下设施最大埋藏深度为5米,故地下水监测井钻探深度应大于5米;该企业已运行20余年,涉及重金属、多环芳烃、苯系物、石油烃等多种特征污染物,增加了污染物向下迁移的可能性;从场地土层结构看,第③层黏土厚度为12.0~15.8m,分布较厚,对于污染物迁移来说是较好的隔污层,故初步调查阶段原则上不宜揭穿。综合上述分析,本场地地下水环境初步调查监测井建设深度为6米,考虑到该地块存在LNAPLs特征污染物石油烃,结合地下水埋深,将筛管深度设置为1~5.5米(见图5)。

5.5 监测井管径孔径设置  

该场地地下水调查目的为查明场地地下水质量和污染状况,所建监测井非长期监测井,故确定监测井井管内径取50mm,同时为确保出水效果,保证有足够的滤料填充空间,兼顾钻头尺寸,钻孔孔径确定为170mm。

5.6 建井和洗井  

该场地调查目标层以软塑粉质黏土素填土和可塑粉质黏土为主,相对易于钻探,故采用效率较高的直推式钻井工艺。但钻探钻至第③层硬塑黏土层后,因土层致密坚硬,钻探困难,数小时钻井仅几十厘米,经分析研究后该深度段采用湿钻方法进行钻探,钻探过程中通过添加自来水,加快钻探进度。因场地粉质黏土和黏土层渗透性较差,成井洗井后约12小时后才完全恢复水位,为充分将井清洗干净,同时加快洗井效率,采用自来水对其建井环节产生的泥浆进行反复冲洗,进行10次洗井后,达到了成井洗井水清砂净的要求。之后,待监测井稳定一周后进行采样前洗井,洗井水量达到3~5倍井管水量即可,并在洗井后2小时内完成地下水样品采集工作。    

6 结论和建议  

6.1 结论  

地下水环境调查不同于地下水资源和传统水文地质调查,两者在调查目的、调查目标层和监测井建设深度、孔径管径等等方面存在显著差异。开展地下水环境调查工作,应充分认识地下水的资源属性和环境属性,区分广义和狭义地下水,理解上层滞水、潜水和承压水含义。针对特定场地,应在充分分析掌握场地水文地质条件、特征污染物等信息的基础上,科学合理确定调查目标层、监测井深度等关键信息,在满足有关规范要求基础上,结合场地特点和调查目的,针对性确定监测井管径孔径,选择钻探建井工艺,并灵活开展洗井和现场试验工作。具体结论如下:

(1)地下水环境调查主要针对地下水环境属性,调查对象涉及包气带和饱和带地下水,调查目标层包括上层滞水层、潜水含水层和可能受污染影响的承压含水层。

(2)地下水监测井建设深度需综合考虑地块污染源分布和水文地质条件确定,通常以第一个有隔污能力的低渗透土层作为判断依据,尽量不钻穿该隔水层。针对可能存在上层滞水的场地,可分阶段设计样品采集方案。对于下覆低渗透土层的场地,监测井深度和筛管段可重点覆盖浅部渗透性相对好的土层,钻进但不钻穿下覆低渗透土层。

(3)根据调查目的可区分临时监测井、长期监测井和污染地下水抽提井,并分别设置相应的管径和孔径。临时监测井井管内径不小于50mm,通常取50mm、63mm或75mm即可;针对在产企业的长期监测井,其井管内径建议不小于146mm、且孔径大于井管外径200mm以上;污染地下水抽提井建议管径≥200mm,孔径≥400mm。

(4)低渗透土层可根据地下水环境调查工作要求和具体场地情况,通过添加纯水或水质无污染的自来水等方式进行湿钻钻探和成井洗井,洗井后须等待地下水环境恢复至稳定状态时再采集地下水样品。可通过微水实验现场快速获取低渗透土层的渗透参数,以便指导场地调查工作方案设计。    

6.2 建议  

(1)地下水环境调查不同于传统水文地质调查,又紧密结合水文地质调查。地下水环境调查应以水文地质调查为基础,充分掌握场地土层性质和结构、地下水类型和补径排特征等水文地质条件,有效支撑地下水环境调查关键技术参数的确定以及调查点位的布设。

(2)现有技术规范的规定对于低渗透土层等特殊条件的场地不太适用,也未区分不同类型的监测井设置技术要求,建议进一步完善地下水环境调查技术规范,针对不同场地条件、不同调查目的,因地制宜确定关键技术参数和工艺方法,细化相关技术要求。

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