垂直防渗帷幕缺陷位置抽水试验方法研究

2022-08-04杨亮，万越，杨铸

科技与创新 2022年15期

杨亮，万越，杨铸

（光大绿保固废处置（温岭）有限公司，浙江台州317503）

随着经济的快速增长，工业固体废物特别是危险废物对环境造成的威胁日益加剧[1-2]。在今后很长一段时间，安全填埋仍将是危险废物最主要的最终处置方式。与生活垃圾填埋场相比，由于危险废物成分复杂，而且环境危害性大，危险废物填埋场应具有更为严格的安全保障措施，垂直防渗系统是重要的保障措施之一[3-4]。根据填埋场的工程及水文地质特征，充分利用地层中的不透水或弱透水层，设置相对独立的垂直防渗工程（如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等），防止渗滤液向周围渗透污染地下水，同时也阻止周围地下水流入填埋场[5-6]。因此，对垂直防渗帷幕的渗透情况评估方法的研究具有重要意义。

本文在垂直防渗帷幕（薄弱/缺陷位置）内外设置试验井，通过在膜内抽水井抽水并将膜外观测井水位变化与其静水位变化规律进行对比的方式判断膜内外水力联系情况。

1 试验井布置与设计

1.1 试验井布置

本次抽水试验共布置试验井5 组（抽水井与观测井），抽水井均布置在垂直防渗墙内侧2.0 m 左右，观测井布置在垂直防渗墙外侧2.0 m 左右，试验井的平面布置如图1 所示。

图1 填埋场1 试验井平面布置示意图

1.2 试验井设计方案

1.2.1 试验井深度确定

在前期探测试结果的基础上，于防渗结构薄弱/缺陷处设置5 对抽水井与观测井。试验井井深为16 m，井身已基本穿越渗透性较大的粉性土，离防渗墙底约2 m。抽水井井深为12 m，井直径300 mm，管直径110 mm。

1.2.2 试验井设计

考虑防渗安全性，拟定试验井比防渗墙浅2 m，比两侧水泥搅拌桩浅4.5 m，井深为10 m 左右。井直径300 mm，管直径110 mm，井顶部密封。试验井（抽水井/观测井）结构如图2 所示。

图2 试验井（抽水井/观测井）设计图

2 水文试验与监测方法

2.1 试验技术路线

水文试验技术路线图如图3 所示。

图3 水文试验技术路线图

2.2 水文试验方法

2.2.1 静水位观测

抽水前对现场的所有试验井进行静止水位观测，测出各试验井实际水头高度。采用无线水位监测仪进行水位采集，采集频率为每10 min 记录一次，观测时间为24 h，连续4 h 测的水位值相同或水位差不超过2 cm，可认为静止水位稳定。

2.2.2 单井抽水时水位观测

静止水位观测结束后进行抽水试验，在抽水井及观测井同步观测地下水位，直到抽水试验结束。停止抽水的依据为达到抽水试验设计时间即可停止抽水。

2.2.3 水量观测

抽水过程中同步进行抽水井的出水量量测，采用水表进行流量计量。观测频率为每2 h 一次，观测精度为±0.1 m3。

图5 2 号观测井静水位动态变化曲线

2.3 抽水试验数据分析

2.3.1 静水位数据分析

试验期间对场区内5 组观测井与抽水井的静水位进行了观测，观测数据均为水位埋深（从井管口至水面距离）。

各观测井静态水位动态变化曲线如图4—图8 所示。监测结果表明，场区内1—5 号观测井地下水静水位变化较为一致，均有一定幅度的波动，但波动范围均较小，最大不超过0.056 m。因项目场地距离黄海较近，仅约2.8 km，所以，静水位的波动可能是受外围黄海潮汐的影响。

图4 1 号观测井静水位动态变化曲线

图8 5 号观测井静水位动态变化曲线

2.3.2 抽水条件下水位动态特征分析

抽水试验现场数据采集结束后，对原始数据进行分类整理，并绘制抽水井W1水位降深随时间变化曲线图，如图9 所示。

图6 3 号观测井静水位动态变化曲线

图7 4 号观测井静水位动态变化曲线

图9 抽水井W1 水位降深随时间变化曲线图

2019-02-28 T09 ：30 开始抽水试验，整个抽水期间，W1井平均涌水量为2.04 m3/d，抽水井稳定动水位约为﹣8.25 m；W2井平均涌水量为1.97 m3/d，抽水井稳定动水位约为﹣12.71 m；W3井平均涌水量为2.03 m3/d，抽水井稳定动水位约为﹣12.54 m；W4井平均涌水量为3.07 m3/d，抽水井稳定动水位约为﹣11.16 m；W5井平均涌水量为2.51 m3/d，抽水井稳定动水位约为﹣10.21 m。

水位动态监测结果显示，抽水井中水位出现较大范围波动，这是因为地下水中含有一定量的粉性土颗粒，且抽水过程中涌水量较小，随着时间的推移，粉性土颗粒在排水管中逐渐沉积，致使涌水量随之减小，表现为水位的缓慢上升；重新调大流量后，水位降深又逐渐下降；承压水观测井中水位呈现相应的水位变化，3 号、4 号观测井水位降深相对较大，降幅分别达到1.12 m、1.5 m，其他观测井水位降幅在0.33～0.50 m。