双环渗水试验在地下水环评中的运用及其成果分析

王广华　李亚美　李　尧

（河南省地矿局第二地质环境调查院，河南　郑州　450053）

双环渗水试验在地下水环评中的运用及其成果分析

王广华李亚美李尧

（河南省地矿局第二地质环境调查院，河南郑州450053）

自2016年1月7日环境保护部实施《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011），越来越多的建设项目都要对地下水环境影响评价做专项调查报告，而野外双环渗水试验测定包气带岩层的垂向渗透系数又是必不可少的。基于此，以“河南新安XX电厂新建工程地下水专项调查项目”的野外渗水试验为依据，确定了包气带岩性的垂向渗透系数，为新建工程场地污染防渗分区和防渗技术措施提供了参数依据，对地下水环境影响评价具有实际意义。

双环渗水试验；地下水环评；渗透系数；防渗区

随着《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2016代替HJ 610-2011）的实施，国家对建设项目环保要求的提高，使得越来越多的项目都要对地下水做环评专题报告［1］，这对地质勘察资料的深度和广度提出了更高要求，特别是工程场地包气带防污性能方面，表层土的渗透系数对于地下水环评防渗分区的判定、地下水污染预测模型参数的选取和地下水污染防止措施的设计具有重要意义。因此，如何提供更为合理的地质参数，是地质技术人员着重考虑的实际问题。

双环渗水试验是水文地质工程地质勘察中评价浅表部土层垂向入渗能力的常用方法。其优点是能够完全保持岩（土）的天然结构，试验精度高，设备简单，费用低廉和效果好［2］。本文以河南省已审批过的新安XX电厂工程场地的野外渗水试验为依据，为地下水环评提供合理的地质建议值。

1　水文地质条件

拟建工程场地位于涧河河谷平原区，地表被第四系冲积层所覆盖，地表岩性为粉土、粉质黏土，地层结构简单。0.0～21.2m以粉质黏土为主，局部夹粉土薄层；21.2～46.2m以卵砾石为主，局部夹有粉土、粉质黏土透镜体；46.2～60.0m为粉质黏土；60.0m以下为新近系泥岩。浅层地下水类型为松散岩类孔隙水，含水层岩性为卵砾石，水位埋深为28.73～36.69m（枯水期）/27.07～31.50m枯水期，年变幅1.66～5.19m。地下水流向为自西向东径流，主要接受大气降水入渗补给、汛期涧河侧渗补给和地下水侧向径流补给，排泄方式有人工开采和径流排泄。单位涌水量1 000～3 000m3/d，富水性好。

2　野外双环渗水试验

2.1试验原理

在野外一定的水文地质边界内，挖一试坑，并在坑底部同心压入直径不同的试环；然后，在内环及内、外环之间的环形空间同时注水，并保持两处水层在同一高度，如图1所示。这样即可认为，内外环之间渗入的水主要消耗在侧向扩散上，而内环渗入的水主要消耗在垂向渗透上，视为准垂向一维渗流［3］。待渗流稳定后并延续2～4 h，根据内环取得的资料，利用达西定律求取试验地层的渗透系数。

图1　双环渗水试验装置示意图

2.2试验位置

渗水试验目的在于分析包气带的天然防渗性能，为地下水污染预测模型提供参数和地下水污染防止措施的设计提供科学依据。故试验点应选取在拟建厂区运行过程中易产生污染物或易泄露污染物而引起地下水污染的地点，即生活污水处理站、事故油坑、空冷塔、液氨区及事故废水池处。

2.3试验步骤

①试验前，首先挖至试验目的层，并在距试验点1.0m处先用洛阳铲探明表层3.0m厚包气带的岩性特征。

②在试验点开挖至试验目的层土后再下挖一个30cm的渗水试坑，清平坑底，将直径分别为25cm和50cm 的2个试环按同心圆状压入坑底，深约5～8cm，确保试环周边不漏水；然后在内环及内、外环之间铺2cm厚的粒径5～8mm的粒料作缓冲层。

③同时向内环和内外环之间注水，保持环内水柱高度均在10cm处，开始进行内环注入流量量测。

④开始每隔5min测量一次渗水量，连续测量5次；之后每隔15min测量一次，连续测量2次；以后每隔30min测量一次并持续测量多次；第n次和第n-1次渗水量之差小于第n+1次渗水量的10%，试验结束；取最后一次注入量作为计算值。

⑤用洛阳铲探明渗水试验的渗入深度。

2.4试验仪器

直径25cm和50cm的铁环各1个，水桶，1/万流量表，球形阀门，铁锹，洛阳铲，软管，尺子，秒表等。

2.5计算方法及成果

试坑双环渗水试验按公式（1）计算试验层的渗透系数［4］，计算成果见表1。

式（1）中，K为试验土层渗透系数，cm/s；Q为内环最后一次渗水量，L/min；F为内环底面积，cm2；H为试验水头，cm；Ha为试验土层毛细上升高度，cm，取经验值；Z为渗水实验的渗入深度，cm。

根据场地工程勘察结果，场地包气带岩性为粉质粘土，厚度为16.70～21.12m，场地内分布连续、稳定；根据双环渗水试验成果，包气带垂直渗透系数为1.96× 10-5～7.92×10-5cm/s。依据《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ 610-2016）可知，场地包气带包气带防污性能为“中”。

3　工程应用

3.1防渗分区

根据天然包气带防污性能，结合生成工艺中污染控制的难易程度和和污染物特性，对厂址各生产、生活功能单元可能产生污染的地区，划分为重点污染防治区、一般污染防治区，见表2。

表1　试坑双环渗水试验成果计算表

3.2防渗技术措施

针对不同防渗区域的不同要求，在满足防渗标准要求前提下采用经济合理防渗有效的措施。

3.2.1重点防渗区。坑池、储库采用抗渗等级不小于P6的防水混凝土整体浇筑，再增设两道其他防水层提高抗渗性能：水泥基渗透结晶型无机防水涂料用于结构主体的背水面，反应型、水乳型、聚合物水泥等有机防水涂料用于主体结构的迎水面。施工缝浇筑混凝土前，应将其表面清理干净，再涂刷混凝土界面处理剂或水泥基渗透结晶型防水涂料，并应及时浇筑混凝土。防水混凝土和防水层的设计、施工应符合《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008），整体渗透系数不大于1.0×10-10cm/s。酸碱罐、油罐、脱硫废水罐采用高位布置，围堰、围堰内的地坪和基础外表面贴耐强酸碱花岗岩，地下沟道底面、侧面采用花岗岩贴面，贴面时采用环氧浆粘砌、耐酸碱树脂勾缝，并对顶板（盖板）底面喷涂防腐（防渗）涂料。

表2　厂址区地下水污染防渗分区结果表

3.2.2一般防渗区。铺设抗渗等级不小于P6的防水混凝土，表面涂刷水泥基渗透结晶型防渗涂料，整体渗透系数小于1.0×10-7cm/s。

4　结论

①双环渗水试验法具有设备简单、操作简易、精度高、费用低和效果好的优点，便宜野外快速、准确地求得包气带垂向渗透系数。

②在地下水环评中，包气带垂向渗透系数的求取是天然包气带防污性能判定的重要依据。

③包气带垂向渗透系数的求取，对于场地防渗分区的划分以及防渗措施的制定具有指导意义。

［1］HJ610-2016.环境影响评价技术导则-地下水环境［S］.

［2］中国地质调查局.水文地质手册［M］.2版.北京：地质出版社，2012.

［3］戴长雷，迟宝明等.原位渗水试验数据处理探讨［J］.吉林水利，2003（6）：1-5.

［4］SL345-2007.水利水电工程注水试验规程［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

王广华（1986-），硕士，助理工程师，技术员，研究方向：水文地质环境地质研究。