地下水深埋在地下,我们想要了解它的情况,应该怎么办?
近些年来,地下水的污染越来越严重,想要了解它的情况,就少不了对它进行监测和检测,监测地下水就需要通过监测井来观察,下面给大家介绍一下监测井的相关知识。
地下水监测井类型
地下水环境监测井 是 为准确把握地下水环境质量状况和地下水体中污染物的动态分布变化情况而设立的水质监测井。地下水环境监测井通常包含井口保护装置、井壁管、封隔止水层、滤水管、围填滤料、沉淀管和井底等组成部分。
单管监测井是在一个钻孔内安装一根监测井井管。用于获取地下水水样和地下水监测的井。
优点是 工艺简单,与传统的水文水井成井工艺相同; 缺点是 难以获取地下水比较复杂的分层监测数据
巢式监测井是在一个钻孔中将多根不同长度的监测管分别下至选定的监测层位,经分层填研与止水,使几个监测井完成在一个钻孔中。 优点是 钻孔数量少,建井成本低; 缺点是 成井工艺较复杂, 围绕多根监测管填研、止水较困难
CMT监测井是采用具有多个 (7个、3个)连续通道的管、经分层填砾与分层止水而建成的地下水多层监测井。
优点是 成井工艺简单。下一根管,可同时监测多个目的层; 消除了渗漏的危险; 过滤器现场制作,可准确设置位置。缺点是监测通道直径较小,需专用采样设备。
Westbay 采样系统是一种有阀门窗口的模块化多级系统。它的特点是消除套管内的多通道。模块化设计允许一个钻孔中建立众多监测区域。可进行水压力测量、地下水采样和水力传导性试验。
地下水监测井设计
设计前,应收集拟建监测井地区的有关资料,并进行现场踏勘。 设计内容包括:
井口保护及仪器安装:
孔身、井身结构
孔身结构 :包括孔径、孔段和孔深。孔身结构与钻孔类型、预计出水量、井壁管与过滤器类型和材料等有关。
井身结构 :是构成监测井柱状剖面技术要素的总称,包括孔身结构井壁管、过滤器、沉淀管、滤料及止水的位置等。
监测井深度划分
浅井 :成井深度小于或等于100 m。
深井 :成井深度大于500m。
监测井典型结构
一径成井结构 : 除孔口管外,一种口径、一道管柱成井。适用于较稳定的第四系松散地层或基岩地层监测井。
多径成井结构 :具有两个或两个以上的变径孔段,并用一套或多套管柱成井。通常用于地层复杂的深井或者超深井。
监测井典型结构
地下水监测井施工
钻进方法分类 : 取心钻进、全面钻进和扩孔钻进;
取心钻进 : 以采取柱状岩心为目的的钻进方法与过程。主要有普通硬质合金、针状硬质合金、复合片、金刚石和液动冲击回转等方法;
全面钻进 : 全面破碎孔底岩石的钻进方法与过程。主要有冲击、合金刮刀钻头、牙轮、气动潜孔锤正(反)循环、气举反循环、泵吸反循环、液动冲击回转、气动潜孔锤跟管等方法;
扩孔钻进 : 在小口径钻孔的基础上,按成井需要加大钻孔口径。主要有合金钻头扩孔、牙轮钻头扩孔、潜孔锤扩孔等方法
钻探机具在使用前应采用物理方法除污、除锈;
采用清洁剂应无毒无害;
泥浆处理剂和添加剂应无毒无害。
钻孔质量要求 : 孔身圆整;钻孔深度小于100m时,其顶角偏斜不得超过1.5度,深度大于100m时,每百米顶角偏斜的递增数不得超过1.5度。
井管直径要求 :井管直径根据抽水试验器具、地下水监测仪器直径确定。
钻孔直径要求 : 钻孔直径根据监测井井管直径和围填滤层厚度而定。
(1) 黏性土、完整基岩 平均不低于 70%;
(2) 砂性土、风化和破碎基岩 平均不低于 40%;
(3)取芯特别困难的 卵石层、溶洞充填物和破碎带 ,要求顶底板界线清楚,并取出代表性岩芯;
(4) 全孔取心 时,无心间隔一般不超过3m,流沙层溶洞充填物和基岩强烈风化带,一般不超过5m,个别不超过8m
(5)地层构造、层序和含水层层位已基本了解,并有综合物探测井配合时,可减少取心量。
对采取的岩土样及岩心应由水文地质专业人员及时进行 编录 ;
井(孔)验收前,岩土样及岩心应妥善 保存 ;
每钻进50m、换径、终孔或扩孔结束应 测斜 ;
·对于 钻孔弯曲度(顶角)超标 的钻孔,应采取纠斜措施 (扩孔、回填、前导与后导纠斜法 ) 进行纠斜
目的 :消除钻进过程中测量和粗心大意产生的实际孔深与报表累计孔深的不符,以保证钻孔孔深的准确性。
什么时候需要校正孔深?
每钻进100m及钻进至主要目的层和终孔后:
钻孔换径、扩孔结束和下管前。
地下水监测井成井工艺
地下水监测井井管与滤水管 选择要素 包括井深、井径、建井技术、材料、 强度、腐蚀性、微生物作用、化学吸附和脱除性能及材料成本。
总体要求 :坚固、耐腐蚀、对地下水水质无污染
钻孔施工结束 后,将冲孔钻杆下放到孔底,用大泵量冲孔排碴;
待孔内岩碴排除后,逐渐将孔内冲洗液的粘度降低至 20s 以内(一般控制在18-20s),密度小于1.15g/cm3。
若含水层护壁泥皮 过厚 时,可先用环状钢丝刷在含水层孔壁处上下提拉破坏孔壁泥皮,再按上述要求进行冲孔、排渣、换浆。
下管准备 :
下管前应校正孔深,确定各井段井壁管、滤水管的长度和位置。逐根丈量井管长度,并按下管先后次序排列、编号、试扣;
逐根检查井管,不符合质量要求者不得下入孔内·检查下管设备和工具,严禁使用不符合安全要求的下管设备和工具;
化工园区监测井滤水管在丰水期要有1m的滤水管位于水面以上,枯水期需有1m滤水管位于地下水面以下。
下管要求:
化工园区监测井滤水管在丰水期要有1m的滤水管位于水面以上,枯水期需有1m滤水管位于地下水面以下。
当地下水中含有非水相液体 (NAPL) 时,滤水管应在以下位置:
a)当地下水中含有轻质非水相液体 (LNAPL)时,滤水管中间应在地下水面处;
b)当地下水中含有重质非水相液体 (DNAPL) 时,滤水管应达到地下水隔水底板处;
下管方法: 悬吊下管法。
要求 :
(1) 泥浆泵正循环冲洗填研法: 冲洗钻杆宜下至井底,填研过程中应一直保持开泵冲洗,中途不得停泵。
(2) 空压机反循环冲洗填研法: 孔口应与水源连通,始终保持冲洗液循环,不得间断。此法能防止研料中途堵塞和孔内分选,但仅适用于孔壁稳定的钻孔,不适用于松散易塌地层。(3)无泵填砾法:孔内液体应始终保持从管口溢出,若溢流中断,是填研中途堵塞的征兆,应采取措施,使管口恢复溢流后再填。此法仅适合于浅井。
填砾方法
: 动水填砾法(泥浆象正循环冲洗填研法、空压机反循环冲洗填砾法)、静水填研法 (无泵填研法)。
填砾高度:
宜高于含水层厚度的1.2-1.3倍;
若隔水层较薄且距含水层较近填研高度时,可填至隔水层顶板处;
化工园区填砾高度宜高于滤水管顶端0.5 m。
止水要求:
填止水粘土球时,宜采用人工方式沿井管四周均匀、缓慢填入,不得单一方位填粘土球:不得用铲车、翻 则止水有效。
填止水粘土球过程中,应定时探测孔内粘土球面位置,若发现堵塞时,要采取措施消除后再填;
水泥浆止水时,过滤层上方应填 细砂作为缓冲层;
止水层厚度一般应大于5m。
止水方法:
(1)水位压差法
(2)泵压法
(3)食盐扩散法
洗井的目的
消除钻进、成井对含水层的影响:建立新的平衡;
常用洗井方法
特殊洗井方法
水锤洗井、高压喷射洗井、超声波洗井、分层(段) 洗井等。
洗井的基本要求
洗井应在填研、止水结束后立即进行
采用活塞、空压机洗井时,应由上往下逐层 (段)进行
洗井达到如下效果时方可停止洗井:
出水量接近设计要求或连续两次单位出水量之差小于10%;
管井出水的含砂量小于 1/200000(体积比)
抽水设备 : 潜水泵、空压机
测量仪器 :流量计:堰箱 (三角、梯形)、孔板流量计、超声流量计、水表:0水位计:自动水位仪、手动水位计。
抽水要求 :
备及仪器抽水一般要求3个降深,当单涌水量小于0.01L/s·m和含水层厚度小于2m以及特大出水量的钻孔,可只做1个最大降深。
抽水试验后应检查孔深,井深>50m时,井内沉砂不超过孔深的5%o; 并深<50m时,沉砂厚度不大于0.25m,否则需要进行排砂处理。
稳定时间:
基岩孔稳定时间大于24h,第四系孔最大降深稳定时间大于8h。
抽水稳定判断:
在抽水稳定延续时间内,抽水孔出水量和动水位与时间关系曲线只在一定的范围内波动,且没有持续上升或下降趋势,水位降深大于10m时,水位波动不能大于降深值的1%,水位降深小于10m时,水位波动不能大于5cm。
巢式监测井宜采用逐级安装的方式成井每级井管安装后均应进行填研、止水工序并进行止水效果检查,只有止水效果检查合格后,方能进行下一级井管的安装。
级数小于等于3级巢式监测并可选用粘土球进行环状密封:四级以上的巢式监测井宜采用水泥浆进行环状密封;
洗井工作在完成所有监测管安装后,逐级进行。
根据钻进、测井获取资料确定进水窗 口和封闭止水位置,在现场制作进水窗口(滤水管)。
制作窗口前,应将连续多通道管拉直,并准确标记窗口位置。
制作窗口时,不得损害通道与通道之间的隔板。
转自 :环境科普
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水处理
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