徐 巖,付艷紅
(1.吉林省白城市水資源管理中心,吉林 白城 137000;2.吉林省水文水資源局白城分局,吉林 白城 137000)
通榆縣地處松遼平原西部、科爾沁草原東陲,東與乾安縣相接,西與內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁右翼中旗相交,北與洮南市鄰,東北與大安市接壤,面積8496 km2。通榆縣西北高東南低,平均海拔160 m,土質(zhì)共分7個(gè)類型,以黑鈣土、風(fēng)沙土及堿土為主,約占89%。全縣轄9個(gè)鎮(zhèn)、11各鄉(xiāng)、6個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)牧林場(chǎng),172個(gè)行政村,692個(gè)自然屯,總?cè)丝?6.8萬(wàn)人。
通榆縣地表水資源缺乏,以開采地下水資源為主,2011年全縣水資源總量為5.38×108m3,其中地表水資源0.498×108m3,地下水資源 4.88×108m3,地下水可開采資源量3.88×108m3。隨著近幾年新近系含水層補(bǔ)給量持續(xù)減小,地下水開采量逐年增加,開通鎮(zhèn)北部的第四系承壓水在六井子屯,已形成了0.26 km2的地下水位降落漏斗,新立屯也形成了0.23 km2的地下水位降落漏斗,因此為了確保通榆縣水資源的合理開發(fā)利用、可持續(xù)發(fā)展,促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的進(jìn)一步繁榮,計(jì)劃用水、節(jié)約用水、科學(xué)用水勢(shì)在必行。
隨著現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展,吉林省白城市通榆縣為節(jié)省土地資源,開發(fā)地下空間,把人防工程建設(shè)納入到城鎮(zhèn)建設(shè)中,實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)備效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一,通榆縣政府?dāng)M在開通鎮(zhèn)內(nèi)中心地段建設(shè)人防工程地下商業(yè)街,建設(shè)項(xiàng)目面積6364 m2。項(xiàng)目基坑開挖最深為6.8 m(從地表算起),根據(jù)區(qū)域降水施工經(jīng)驗(yàn)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件確定項(xiàng)目人工降水深度為7.3 m(從地表算起),必須對(duì)項(xiàng)目基坑排、退水進(jìn)行分析,以確保對(duì)區(qū)域地下水資源量及其它用水戶沒有影響。
1)水文地質(zhì)參數(shù)確定
直接采用《白城地區(qū)地下水專業(yè)區(qū)劃報(bào)告》及《吉林省通榆縣區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》中的計(jì)算結(jié)果:降水入滲系數(shù) α=0.14,蒸發(fā)系數(shù) β=0.03,計(jì)算區(qū)面積D=529 km2。
2)地下水資源量計(jì)算
由該區(qū)的補(bǔ)給條件可知,地下水資源量即是降水入滲補(bǔ)給量。計(jì)算公式為:
式中:Q入—— 降水入滲補(bǔ)給量,104m3;P——多年平均降水量,m;(取 0.385 m)。
經(jīng)計(jì)算得 Q入=2851.31×104m3。
3)地下水可開采量計(jì)算
由該區(qū)含水層的補(bǔ)給和排泄條件知,該計(jì)算區(qū)的可開采量Q開(104m3)等于降水入滲補(bǔ)給量減去潛水的蒸發(fā)量Qz(104m3)。 即
經(jīng)計(jì)算得 Q開=2240.32×104m3。
依據(jù)通榆縣《金街商貿(mào)城巖土工程勘察(詳勘)報(bào)告》,建設(shè)項(xiàng)目區(qū)初見水位埋深為3.2~3.6 m(地表算起);穩(wěn)定水位埋深為1.2~1.5 m,平均1.35 m(地表算起);項(xiàng)目基坑開挖最深為6.8 m,按JGJ111-1998T《建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范》要求(基坑排水水位應(yīng)降至地基以下0.5~1.0 m,在此取0.5 m),計(jì)算項(xiàng)目基坑地下水水位降深為7.3 m(從地表算起)。
項(xiàng)目區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水,含水層由上更新統(tǒng)亞砂土、中更新統(tǒng)粉細(xì)沙構(gòu)成統(tǒng)一的含水巖組、粉細(xì)沙厚度6.5~8.5 m,平均厚7.5 m。
1)考慮排水基坑為長(zhǎng)方形,為便于計(jì)算將整個(gè)基坑分為10個(gè)部分,每部分寬均為17.2 m,長(zhǎng)均為37 m,每一部分的日排水量分別為 Q1,Q2,…,Q10且 Q1=Q2=…=Q10,則基坑日涌水量 Q日=∑(Q1+Q2+…+Q10)。
2)確定假想半徑R
對(duì)于其中一個(gè)部分矩形基坑,因其長(zhǎng)寬比不大于5時(shí)可以視為大口井,所以選用“大井法”將矩形基坑折算成假想半徑R為的理想大圓井。計(jì)算公式:
式中:A—— 基坑面積,m2。
3)確定抽水影響半徑
根據(jù)庫(kù)薩金經(jīng)驗(yàn)公式:
式中:R0——影響半徑,m;Sw——排水井的降深,m,Sw=7.30-1.35=5.95 m;H0——含水層初始厚,m,取水平均值,H0=7.5 m;K——滲透系數(shù),m/d,取加權(quán)平均值,K=3 m/d。
4)確定基坑日涌水量Q日
潛水含水層下部為粘土,滲透系數(shù)很小??梢约俣椴煌杆畬?,因而可以看作普通完整井,潛水完整井涌水量可用下式計(jì)算:
式中:Q1——單個(gè)基坑日涌水量,m3/d;其它參數(shù)同上。
同理:Q2=Q3=…=Q10=126.90 m3/d;
基坑日涌水量:Q日=∑(Q1+Q2+…+Q10)=1269 m3/d。
上述計(jì)算結(jié)果是在假設(shè)整個(gè)工程同時(shí)施工的基礎(chǔ)上計(jì)算得出的,如果采取分段施工的方法涌水量會(huì)相應(yīng)減少。
5)基坑總涌水量
計(jì)算公式:Q總=Q日·D=1269×60=7.61×104m3
式中:Q總——總涌水量,104m3;D——排水工期,d;(取60 d)。
6)項(xiàng)目總排水量
項(xiàng)目總排水量等于基坑總涌水量7.61×104m3。
上述計(jì)算結(jié)果是在施工非常順利,排水期僅為60 d的基礎(chǔ)上確定的,如果施工期延長(zhǎng),排水量會(huì)相應(yīng)增加,另處,如到雨季工程仍未完工,排水量也會(huì)有所增加。
經(jīng)計(jì)算可知,項(xiàng)目總排水量(7.61×104m3)占該區(qū)可開采量(2240.32×104m3)的0.34%,排水對(duì)該區(qū)地下水資源量影響甚微。
建設(shè)項(xiàng)目排水期短,在排水期間區(qū)域潛水含水層會(huì)形成一定范圍的降落漏斗,但由于項(xiàng)目所處位置為開通鎮(zhèn)內(nèi)中心地段(城區(qū)面積為10 km2左右)方圓10 km2內(nèi),基本上沒有開采同一含水層的用水單位,同時(shí)排水層為第四系孔隙潛水,該層水埋深較淺不屬城區(qū)居民生活飲用水開采層,所以可以確定項(xiàng)目的排水對(duì)周邊水資源狀況和其它用水戶基本沒有影響。
該項(xiàng)目退水經(jīng)管道排入指定城市公共排水管網(wǎng),由通榆縣鶴翔污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放于霍林河張家泡至前進(jìn)屯區(qū)間河段。退水為基坑降水施工時(shí)排出的第四系孔隙潛水,退水總量等于項(xiàng)目總排水量7.61×104m3。
通榆縣鶴翔污水處理廠位于開通鎮(zhèn)城區(qū)東北八面公路2 km處。該工程于2008年開工建設(shè),2009年又進(jìn)一步續(xù)建,總投資3871萬(wàn)元。污水處理廠日處理量為1.0×104m3/d,處理達(dá)標(biāo)率為100%。項(xiàng)目日最大排水量(1269 m3/d)占污水廠日處理量(1.0×104m3/d)的12.69%,因此污水處理廠處理能力能夠充分滿足項(xiàng)目退水需要。
通過幾年運(yùn)行情況來看,污染物去除率基本達(dá)到90%以上,污水處理廠出水主要污染物含量見表1。
表1 通榆縣鶴翔污水處理廠出水主要污染物含量 mg/L
項(xiàng)目退水經(jīng)污水處理廠處理后水質(zhì)達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),各項(xiàng)指標(biāo)符合GB19818-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求,排入霍林河張家泡至前進(jìn)屯區(qū)間河段后對(duì)區(qū)域水環(huán)境及下游其他用水戶基本不產(chǎn)生影響。
經(jīng)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目排水的可行性、排水的影響及退水的影響分析,項(xiàng)目區(qū)域可開采量能夠充分滿足建設(shè)項(xiàng)目排水的需求,排水對(duì)區(qū)域水資源影響甚微,退水是可靠的。
1)建設(shè)單位嚴(yán)格按照國(guó)家鑿井的有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行,嚴(yán)格檢查排、退水管線密閉性,以避免對(duì)周圍居民及環(huán)境造成影響。
2)項(xiàng)目排水過程中,加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作,及時(shí)了解掌握水量變化,做好相關(guān)工作,確保施工正常進(jìn)行。
3)項(xiàng)目位于城區(qū)中心地段,基坑距兩側(cè)建筑較近,排水存在引起地面沉降的可能性,應(yīng)找相關(guān)部門進(jìn)行鑒定,以避免次生性地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。