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個類型,以黑鈣土、風(fēng)沙土及堿土為主,約占89%。全縣轄9個鎮(zhèn)、11各鄉(xiāng)、6個國營農(nóng)牧林場,172個行政村,692個自然屯,總?cè)丝?6.8萬人。
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,促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的進一步繁榮,計劃用水、節(jié)約用水、科學(xué)用水勢在必行。
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,實現(xiàn)戰(zhàn)備效益、社會效益和經(jīng)濟效益的統(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)項目面積6364 m2。項目基坑開挖最深為6.8 m(從地表算起),根據(jù)區(qū)域降水施工經(jīng)驗場地水文地質(zhì)條件確定項目人工降水深度為7.3 m(從地表算起),必須對項目基坑排、退水進行分析,以確保對區(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)劃報告》及《吉林省通榆縣區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報告》中的計算結(jié)果:降水入滲系數(shù) α=0.14,蒸發(fā)系數(shù) β=0.03,計算區(qū)面積D=529 km2。
2)地下水資源量計算
由該區(qū)的補給條件可知,地下水資源量即是降水入滲補給量。計算公式為:
式中:Q入—— 降水入滲補給量,104m3;P——多年平均降水量,m;(取 0.385 m)。
經(jīng)計算得 Q入=2851.31×104m3。
3)地下水可開采量計算
由該區(qū)含水層的補給和排泄條件知,該計算區(qū)的可開采量Q開(104m3)等于降水入滲補給量減去潛水的蒸發(fā)量Qz(104m3)。 即
經(jīng)計算得 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)報告》,建設(shè)項目區(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),計算項目基坑地下水水位降深為7.3 m(從地表算起)。
項目區(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)考慮排水基坑為長方形,為便于計算將整個基坑分為10個部分,每部分寬均為17.2 m,長均為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
對于其中一個部分矩形基坑,因其長寬比不大于5時可以視為大口井,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。計算公式:
式中:A—— 基坑面積,m2。
3)確定抽水影響半徑
根據(jù)庫薩金經(jīng)驗公式:
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算:
式中:Q1——單個基坑日涌水量,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。
上述計算結(jié)果是在假設(shè)整個工程同時施工的基礎(chǔ)上計算得出的,如果采取分段施工的方法涌水量會相應(yīng)減少。
5)基坑總涌水量
計算公式: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)項目總排水量
項目總排水量等于基坑總涌水量7.61×104m3。
上述計算結(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,排水量會相應(yīng)增加,另處,如到雨季工程仍未完工,排水量也會有所增加。
經(jīng)計算可知,項目總排水量(7.61×104m3)占該區(qū)可開采量(2240.32×104m3)的0.34%,排水對該區(qū)地下水資源量影響甚微。
建設(shè)項目排水期短,在排水期間區(qū)域潛水含水層會形成一定范圍的降落漏斗,但由于項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,所以可以確定項目的排水對周邊水資源狀況和其它用水戶基本沒有影響。
該項目退水經(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標(biāo)后排放于霍林河張家泡至前進屯區(qū)間河段。退水為基坑降水施工時排出的第四系孔隙潛水,退水總量等于項目總排水量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年又進一步續(xù)建,總投資3871萬元。污水處理廠日處理量為1.0×104m3/d,處理達標(biāo)率為100%。項目日最大排水量(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目退水需要。
通過幾年運行情況來看,污染物去除率基本達到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
項目退水經(jīng)污水處理廠處理后水質(zhì)達到一級B標(biāo)準(zhǔn),各項指標(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屯區(qū)間河段后對區(qū)域水環(huán)境及下游其他用水戶基本不產(chǎn)生影響。
經(jīng)對建設(shè)項目排水的可行性、排水的影響及退水的影響分析,項目區(qū)域可開采量能夠充分滿足建設(shè)項目排水的需求,排水對區(qū)域水資源影響甚微,退水是可靠的。
1)建設(shè)單位嚴(yán)格按照國家鑿井的有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進行,嚴(yán)格檢查排、退水管線密閉性,以避免對周圍居民及環(huán)境造成影響。
2)項目排水過程中,加強地下水動態(tài)監(jiān)測工作,及時了解掌握水量變化,做好相關(guān)工作,確保施工正常進行。
3)項目位于城區(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)部門進行鑒定,以避免次生性地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。