地下水环境监测井设计与建设技术指南

地下水环境监测井设计与建设技术指南》1适用范围本指南规定了地下水环境监测井的点位布设、工程设计、施工建设、质量验收及前期管护要求，适用于饮用水源地地下水监测、重点污染源地下水污染监控、区域地下水背景值监测、应急地下水监测等各类监测井的设计与建设，覆盖松散孔隙含水层、基岩裂隙含水层、岩溶含水层等不同水文地质条件下的监测井建设，所有技术要求符合《地下水环境监测技术规范》（HJ610-2016）、《水文地质钻探规程》（CJJ13-2017）等现行标准要求。2前期工作准备2.1点位布设2.1.1布设原则按照“分层监测、控制全域、代表性强、便于管护”原则，不同类型监测井布设要求如下：（1）区域地下水背景值监测井：布设于区域地下水流上游径流区，避开已知污染源、人类活动密集区，距离现有重点污染源不小于1000m，每个独立水文地质单元至少布设1口，监测深度需穿透目标监测含水层，进入底部隔水层1~2m，保证监测数据反映区域天然地下水本底特征。（2）重点污染源监控井：沿地下水流向布设，遵循“上游对照、下游梯度监控”原则，上游对照井布设于污染源边界外地下水流向上游300~500m处，保证不受污染源排放影响；下游监控井依次布设于污染源扩散区、污染晕前锋、外围影响区，监控点间距根据地下水渗透系数调整：渗透系数大于10m/d的强透水层间距为200~500m，渗透系数1~10m/d的中等透水层间距为100~300m，渗透系数小于1m/d的弱透水层间距为50~150m；一个重点污染源下游至少布设3口监控井；垃圾填埋场、危险废物填埋场需在防渗衬层下方增设泄漏监控井，尾矿库需在库区下游坝脚外100~300m增设监控井。（3）饮用水源地保护区监测井：在饮用水源地补给区、径流区、保护区边界分别布设，一级保护区内至少布设2口，二级保护区每2km²布设1口，总数量不小于3口，覆盖主要补给含水层。（4）应急监测井：布设于重点环境风险源下游500~1000m范围内，沿地下水流向主扩散方向布设，保证突发污染事件后可快速获取污染扩散数据。2.1.2点位确认孔位布设后需开展野外踏勘，避开地下管线（供水、燃气、通信、电力管线）、滑坡区、地面沉降区中心、交通主干道等危险区域，点位确定后测量平面坐标和地面高程，平面坐标采用2000国家大地坐标系，测量精度不低于±5cm，高程精度不低于±2cm，孔位实际位置与设计位置偏差不得超过1m。2.2水文地质资料收集施工前需收集点位所在区域1:5万及以上精度水文地质资料，明确目标含水层类型、埋深、厚度、渗透系数、地下水流向、年水位变幅、隔水层埋深与厚度等参数；对于水文地质条件复杂区域，需开展先导孔勘察，获取准确的地层剖面数据，避免设计偏差。3监测井工程设计3.1井身结构设计3.1.1井径设计根据监测目的、成井深度、监测设备类型确定井管内径：人工采样监测的单含水层监测井，井管内径不小于110mm；安装自动监测设备（水位计、水质在线监测仪）的监测井，井管内径不小于200mm；多层分层监测井，单层层井管内径不小于100mm；基岩含水层监测井，若井壁稳定可缩小井径，但内径不得小于75mm。成井钻孔孔径需满足滤料层厚度要求，松散含水层钻孔孔径比井管外径大150~300mm，保证管外滤料层厚度不小于75mm；细颗粒含水层需扩大孔径，保证滤料层厚度不小于100mm。3.1.2井结构组成监测井从上到下依次为井口段、止水段、滤水管段、沉淀管段，各段设计要求如下：（1）沉淀管：用于沉积含水层出砂，设计长度根据孔深确定：孔深小于50m时，沉淀管长度为2~3m；孔深50~100m时，沉淀管长度为3~5m；孔深大于100m时，沉淀管长度不小于5m；沉淀管底部采用钢板焊接或一体闷头封闭，不得渗漏。（2）滤水管：对应目标含水层位置，设计要求如下：①类型选择：松散孔隙含水层优先选用桥式滤水管，渗透性好，孔隙率稳定；基岩含水层可选用圆孔或缝式滤水管，岩溶含水层可选用骨架缠丝滤水管。②参数设计：桥式滤水管孔隙率控制在20%~30%，缝宽根据含水层颗粒级配确定：细砂含水层缝宽0.2~0.5mm，中砂含水层0.5~1.0mm，粗砂及砾石含水层1.0~2.0mm，卵砾石含水层可扩大至3~5mm；滤水管长度：目标含水层厚度小于10m时，全含水层段布设滤水管；厚度大于10m时，覆盖地下水位年变幅带上下各延伸2m，重点监测段全段布设，总长度不小于含水层厚度的2/3；若仅监测水位，滤水管需覆盖最高水位与最低水位区间，上下各延伸1m。③连接要求：采用丝扣或法兰连接，连接部位密封性好，无渗漏，井管整体垂直度偏差小于1‰。（3）井管：井管材料需满足无毒、耐腐蚀、不与地下水组分发生反应、不释放污染物的要求，浅层井（深度小于50m）优先选用UPVC管或PE管，成井深度50~200m可选用高强度PE管或无缝钢管，深度大于200m优先选用钢管或不锈钢管；禁止使用添加违禁增塑剂的劣质塑料井管，禁止采用再生塑料制作井管，防止有机物污染地下水。3.2滤料与止水设计3.2.1滤料设计滤料选用磨圆度好、质地坚硬、不含泥土、粉砂及杂质的石英砂，禁止采用棱角状碎石或碎砖，滤料粒径为含水层颗粒级配d50的5~8倍，滤料均匀系数（d60/d10）小于2，不均匀系数小于5；滤料层厚度：松散含水层管外滤料层厚度不小于75mm，细颗粒含水层不小于100mm，基岩含水层钻孔孔径大于井管外径超过50mm即可，不需要额外增厚。3.2.2止水设计为防止不同含水层串层污染、地表水渗入，需设置多重止水：①井口止水：井口段从地面往下10m范围内必须采用水泥或黏土止水，止水段渗透率不大于1×10^-7cm/s；②分层含水层止水：不同目标含水层之间，隔水层厚度大于3m时，止水段长度不小于5m，隔水层厚度小于3m时，止水段覆盖整个隔水层，上下各延伸1m；③材料选择：浅层止水可选用直径20~30mm的黏土球，黏土要求塑性指数大于20，不含杂质；深层止水或高透水层止水优先选用42.5号以上普通硅酸盐水泥配制的水泥浆，水泥浆比重控制在1.8~1.85；分层监测可选用膨胀橡胶止水环配合水泥止水，止水效果更好。3.3井口与保护装置设计井口高出地面高度为0.2~0.5m，地势低洼区井口抬高至0.5~1.0m，防止地表水倒灌；井口周围浇筑混凝土井台，井台直径不小于0.8m，厚度不小于0.2m，混凝土强度等级不低于C15；井口安装带锁的高强度防护井盖，井盖强度满足10kN/m²的抗压要求，防止人为破坏；安装自动在线监测设备的监测井，需在井口建设砖混或钢结构防护亭，防护亭尺寸不小于1.2m×1.2m×2.0m，具备防雨、防盗、防雷功能；位于地面沉降区的监测井，井口需预留不小于50cm的沉降量，井管高出设计井口预留段，定期调整井口高度。4监测井施工建设4.1钻进施工根据成井深度和地层条件选择钻机，松散层优先选用回转式钻机，基岩区可选用冲击式钻机；钻进过程优先采用清水钻进，禁止采用高污染泥浆作为冲洗液，必须采用泥浆护壁时，选用低黏度、无毒聚合物泥浆，泥浆比重控制在1.1~1.2，完井后必须彻底洗井去除残留泥浆；钻进过程做好地层编录，每钻进1m记录一次地层岩性，遇到含水层、隔水层分界时增加记录密度，实际地层与设计偏差超过1m时，及时调整井结构设计；钻进孔深偏差不超过设计孔深的2‰，每100m孔斜不超过1°，满足下管要求；终孔后清理孔底沉渣，沉渣厚度不得超过0.5m。4.2井管安装下管前先进行换浆探孔，降低孔内泥浆黏度，检查钻孔孔径和垂直度，合格后再下管；井管下放过程保持垂直，匀速下放，避免刮擦孔壁导致坍塌，井管连接牢固，丝扣连接部位涂抹防水密封胶，防止渗漏；井管下放到位后，固定井管，保证井管中心与钻孔中心偏差不超过5cm，井口高程偏差不超过2cm。4.3滤料与止水回填滤料回填从井管与孔壁的环形间隙均匀投入，禁止从单侧快速倾倒，防止井管偏移，回填过程测量回填高度，每回填2m测量一次，避免错填到滤水管以外的位置，滤料填至设计高度（滤水管顶部以上1~2m）后停止，进行止水段回填；黏土球回填时，每次回填厚度0.5~1m，静置沉降30min待稳定后再回填下一段，防止架空；水泥浆止水采用从下往上注入的方式，排出间隙内的空气，保证止水段密实。4.4洗井成井回填完成后48h内必须开展洗井，清除孔内泥皮、细砂、残留泥浆，保证滤料层渗透性能；洗井方法根据含水层类型选择：松散细颗粒含水层采用活塞洗井结合抽水洗井，反复提拉活塞破坏泥皮，然后持续抽水至出清水；基岩含水层可采用二氧化碳压洗或酸化洗井，去除裂隙内的岩粉和堵塞物；洗井合格标准为：出水浊度小于10NTU，连续抽水2h，单位出水量变化小于5%，井水中含砂量小于十万分之一，满足采样监测要求。5成井质量检验与验收5.1过程验收施工过程每一道工序完成后都需开展过程验收，包括开孔验收、终孔验收、下管验收、滤料回填验收、止水验收、洗井验收，每一步验收合格后方可开展下一道工序，留存全过程影像和文字记录，验收记录需由现场施工负责人和监理签字确认。5.2竣工验收指标（1）井深与井径：实际井深与设计井深偏差不超过2‰，平均井径不小于设计值，局部缩径不超过设计井径的5%，满足下管和采样要求；（2）滤水管位置：实际滤水管位置与设计位置偏差不超过30cm，确保对应目标含水层；（3）止水效果检验：采用分层抽水试验检验，抽水过程观测相邻含水层水位变化，2h内相邻含水层水位变化不超过0.1m，判定止水合格；井口止水检验采用往井口环形间隙注水，24h水位下降不超过0.2m为合格；（4）出水量与水位：稳定出水量满足设计要求，水位测量误差不超过1cm；（5）井口标识：监测井设置永久标识，标识内容包括监测井编号、建设单位、建设时间、经纬度、高程、管理单位，标识采用不锈钢材质刻字，固定于井台或防护亭，防止损坏。5.3验收成果资料验收合格后需提交完整的成果资料，包括：点位布设图、钻孔柱状图、井结构施工图、水文地质编录记录、施工全过程记录、洗井报告、抽水试验报告、止水效果检验报告、坐标高程测量成果、地下水初始水质检测报告，资料一式三份，分别由建设单位、运维管理单位、生态环境档案部门留存。6特殊场景建设要求与环境保护6.1多层含水层分层监测井建设监测不同含水层水质时，禁止不同含水层混采混测，分层监测可采用分层独立成井或同井分层监测，独立分层成井相邻井间距不小于5m，避免相互干扰；同井分层监测每个含水层单独设置滤水管，相邻含水层之间止水段长度不小于5m，每个含水层单独开展止水效果检验，检验合格后方可投入使用。6.2岩溶含水层监测井建设岩溶发育区成井时需先进行溶洞探测，遇到大型溶洞时，滤水管需覆盖整个溶洞段，滤料采用粒径2~5mm的砾石，回填至溶洞顶部以上2m，防止坍塌堵塞滤水段。6.3废