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(jīng)濟的快速增長，工業(yè)固體廢物特別是危險廢物對環(huán)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(fù)雜，而且環(huán)境危害性大，危險廢物填埋場應(yīng)具有更為嚴格的安全保障措施，垂直防滲系統(tǒng)是重要的保障措施之一[3-4]。根據(jù)填埋場的工程及水文地質(zhì)特征，充分利用地層中的不透水或弱透水層，設(shè)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?jié)B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(nèi)外設(shè)置試驗井，通過在膜內(nèi)抽水井抽水并將膜外觀測井水位變化與其靜水位變化規(guī)律進行對比的方式判斷膜內(nèi)外水力聯(lián)系情況。

1 試驗井布置與設(shè)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(nèi)側(cè)2.0 m 左右，觀測井布置在垂直防滲墻外側(cè)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(shè)計方案

1.2.1 試驗井深度確定

在前期探測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，于防滲結(jié)構(gòu)薄弱/缺陷處設(shè)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(shè)計

考慮防滲安全性，擬定試驗井比防滲墻淺2 m，比兩側(cè)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(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 試驗井（抽水井/觀測井）設(shè)計圖

2 水文試驗與監(jiān)測方法

2.1 試驗技術(shù)路線

水文試驗技術(shù)路線圖如圖3 所示。

圖3 水文試驗技術(shù)路線圖

2.2 水文試驗方法

2.2.1 靜水位觀測

抽水前對現(xiàn)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(jiān)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(xù)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(wěn)定。

2.2.2 單井抽水時水位觀測

靜止水位觀測結(jié)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(jié)束。停止抽水的依據(jù)為達到抽水試驗設(shè)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(tài)變化曲線

2.3 抽水試驗數(shù)據(jù)分析

2.3.1 靜水位數(shù)據(jù)分析

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

各觀測井靜態(tài)水位動態(tài)變化曲線如圖4—圖8 所示。監(jiān)測結(jié)果表明，場區(qū)內(nèi)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(tài)變化曲線

圖8 5 號觀測井靜水位動態(tài)變化曲線

2.3.2 抽水條件下水位動態(tài)特征分析

抽水試驗現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，對原始數(shù)據(jù)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(tài)變化曲線

圖7 4 號觀測井靜水位動態(tài)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)定動水位約為﹣10.21 m。

水位動態(tài)監(jiān)測結(jié)果顯示，抽水井中水位出現(xiàn)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(xiàn)為水位的緩慢上升；重新調(diào)大流量后，水位降深又逐漸下降；承壓水觀測井中水位呈現(xiàn)相應(yīng)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(jié)論

根據(jù)抽水試驗期間靜止水位動態(tài)監(jiān)測結(jié)果，場區(qū)內(nèi)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(chǔ)上通過后期GMS 模擬水文地質(zhì)狀況，計算防滲膜的滲透系數(shù)以評估防滲系統(tǒng)的完整情況，也可通過特征因子監(jiān)測的方法觀測防滲膜完好情況。