地下水监测施工方案设计及案例分析

地下水监测施工方案设计及案例分析一、引言地下水作为水资源的核心载体，在城市供水、生态维持、工业生产等领域具有不可替代的作用。伴随人类活动强度提升，地下水面临污染、超采、地质环境扰动等多重风险，精准的地下水监测成为水资源管理、污染溯源、地质灾害预警的核心支撑。科学合理的施工方案设计，是保障监测系统长期稳定运行、数据真实可靠的前提，直接决定监测工作的效能与价值。本文结合行业实践，从施工方案设计的核心环节入手，辅以典型案例分析，为地下水监测工程提供可借鉴的技术路径与实施经验。二、地下水监测施工方案设计核心要点（一）前期调研与规划地下水监测工程的科学性始于充分的前期调研。需系统开展水文地质勘查，通过收集区域地质图、钻孔资料，结合现场物探（如电法勘探、地震反射法）与简易钻探，明确目标区域的地层结构、岩性分布、含水层厚度及富水性，掌握地下水的补径排条件与动态特征。同时，周边环境调查需重点关注潜在污染源（如化工企业、垃圾填埋场）、人类工程活动（如采矿、隧道施工）对地下水的影响范围，为监测点布设提供污染溯源或风险防控的空间参照。法律法规合规性是方案落地的前提。需梳理项目所在地的地下水管理条例、生态环境准入要求，确保监测点选址、施工工艺符合《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164）等标准，避免与地下管线、文物保护区等敏感区域冲突。此外，需结合监测目标（如水质监测、水位监测、水温监测），制定详细的技术指标体系，明确监测频率、数据传输方式等后期运维要求，实现“建用一体”的规划逻辑。（二）监测点布设原则监测点的空间布局直接决定监测网络的有效性。水文地质条件导向要求监测点优先布设在含水层富水段、地下水径流带、污染源下游等关键区域，以捕捉地下水的动态变化规律。例如，在孔隙含水层分布区，监测点间距可控制在数百米至数千米，而岩溶裂隙发育区需加密布设，以应对地下水的非均质性。监测目标适配性是布设的核心逻辑。水质监测点需覆盖“污染源—迁移路径—受体”全链条，在污染羽上游设对照点，中游设控制断面，下游设影响监测点；水位监测则需结合区域地下水流向，形成网状监测体系，重点关注降落漏斗、泉点等特殊水文地质单元。此外，空间代表性要求监测点兼顾不同地貌单元（如山前冲洪积扇、河谷平原）、土地利用类型（如农田、工业区），避免监测盲区。（三）施工工艺选择与实施1.钻孔施工钻孔是监测井建设的基础，需根据地层条件选择工艺：松散砂土层宜采用回转钻进（如泥浆护壁钻进），减少孔壁坍塌；基岩区可采用冲击钻进或金刚石钻进，提高钻进效率。钻孔直径需满足井管安装与滤料填充的空间需求，通常监测井钻孔直径为150~200mm，水位观测井可适当减小。钻进过程中需全程采集岩芯，记录地层分层深度、岩性变化，为后续井管设计提供依据。2.井管与滤水管选型井管材质需兼顾防腐性与稳定性，常用PVC管（适用于无腐蚀性地下水）、不锈钢管（适用于复杂水质环境）或铸铁管（适用于高压含水层）。滤水管的设计直接影响监测数据的代表性，需根据含水层颗粒级配选择：粗砂含水层采用缠丝滤水管（缠丝间隙0.5~1.0mm），细砂层宜用桥式滤水管（孔隙率≥20%），岩溶区可采用穿孔滤水管并外包尼龙网。滤水管长度需与目标含水层厚度匹配，确保监测数据反映特定含水层的真实状态。3.滤料填充与封口滤料填充是防止孔壁坍塌、过滤泥沙的关键环节。滤料需选用磨圆度好、化学稳定性强的石英砂，粒径需与滤水管孔隙、含水层颗粒级配匹配（通常为含水层颗粒的5~10倍）。填充时采用“自上而下、分层捣实”的方式，滤料层厚度控制在50~100mm，确保滤水效果均匀。井口封口需分层进行：下部用黏土球（渗透系数<1×10⁻⁷cm/s）回填至地下水位以上，上部用混凝土浇筑，防止地表污水下渗污染监测层。4.洗井与测试成井后需立即洗井，清除井内泥浆与细颗粒，常用活塞洗井（往复提拉活塞，形成水力震荡）或空气洗井（空压机产生气水混合流，冲刷孔壁），洗井至出水清澈、含砂量<1/万。洗井后需进行抽水试验（或注水试验），测定井的出水量、水位降深，计算渗透系数等水文地质参数，验证井的过水能力与监测有效性。（四）质量控制与安全管理施工全过程需建立质量管控体系：材料进场前需检测井管强度、滤料纯度；钻进时严格控制孔斜（≤1°/100m），确保井管垂直；成井后对井深、滤水管位置、封口质量进行逐井验收。同时，安全管理贯穿施工始终：现场设置警示标识，钻机安装接地装置防止触电；高空作业佩戴安全带，有限空间作业（如井下作业）需通风换气并检测有害气体；制定应急预案，针对钻孔坍塌、触电、机械伤害等风险提前准备救援物资与处置流程。三、案例分析：某工业园区地下水污染监测井施工项目（一）项目背景某化工工业园区因历史生产活动，地下水存在有机物（如苯系物）与重金属（如镉、铅）污染风险。为评估污染范围、支撑修复决策，需建设20口监测井，覆盖园区及下游10km范围内的潜水与承压水含水层。（二）施工方案设计与实施1.前期调研通过收集园区环评报告、历史监测数据，结合现场踏勘，明确污染核心区位于园区中部，地下水径流方向为西北向东南。水文地质勘查显示，表层为2~5m厚的黏土层（弱透水层），其下为10~15m厚的砂质粉土层（潜水含水层），再下为5~8m厚的粉质黏土层（弱透水层），最下部为20~30m厚的中砂层（承压水含水层）。2.监测点布设采用“分层管控、梯度布点”策略：在污染核心区，潜水层与承压层各布设5口监测井（间距200~300m）；沿地下水流向，下游每500m布设1口潜水监测井、每1000m布设1口承压监测井，共10口。对照点布设在园区上游未受污染的农田区，分别监测潜水与承压水。3.施工工艺优化针对黏土层易缩径的问题，钻孔采用跟管钻进（套管直径180mm），穿越黏土层后再下井管；潜水含水层滤水管选用桥式滤水管（孔隙率25%，孔径1mm），承压含水层因颗粒较粗，采用缠丝滤水管（缠丝间隙0.8mm）；滤料选用0.5~1.0mm石英砂，填充厚度80mm；井口采用“黏土球+混凝土”双层封口，黏土球回填至地下水位以上5m，混凝土浇筑厚度0.5m。4.质量与安全管理每口井钻进时采集岩芯，与前期勘查数据比对，调整井管深度；滤料填充前过筛，确保粒径均匀；洗井采用“活塞+空气联合洗井”，洗井后抽水试验显示，潜水井出水量2~5m³/h，承压井出水量5~8m³/h，含砂量<1/万。安全管理方面，现场配备通风机、气体检测仪，有限空间作业前检测O₂、H₂S浓度，施工期间未发生安全事故。（三）监测效果与启示监测井运行1年后，数据显示：污染核心区潜水层苯系物浓度为0.1~0.5mg/L，承压层为0.05~0.2mg/L；下游5km处潜水层苯系物浓度降至0.01mg/L以下，承压层未检出，验证了污染羽的迁移规律。该案例的启示在于：分层监测可精准识别不同含水层的污染特征，工艺适配性（如跟管钻进、联合洗井）是复杂地层施工成功的关键，质量管控需贯穿“勘查—设计—施工—验收”全流程。四、总结与建议地下水监测施工方案设计需以水文地质条件为基础，以监测目标为导向，通过科学的前期调研、合理的点网布设、适配的施工工艺，构建“数据真实、运行稳定、维护便捷”的监测体系。案例实践表明，分层监测、工艺优化、全流程质量管控是提升监测效能的核心路