地下水环境监测井建井技术要求

.PAGE.地下水环境监测井建井技术要求XX省地下水协会2016年5月10日..目录第一章、概论1第二章、规范性引用文件4第三章、环境监测井的设立原则5第四章、设立方法6第五章、监测井建设要求8第六章、监测井材料质量要求13第七章、物探测井技术要求15第八章、抽水试验及样品采集要求16第九章、辅助设施建设要求20第十章、高程测量技术要求25..第一章、概论1、监测井意义用钻孔法完成的监测地下水水位、水温、水质变化情况的专用井。其施工方法和常规水井相似,完井后在井中放置监测仪器,并定时采取水样进行分析测试。监测井布置在污染源集中区点,在国外已采用水平井大面积测控地下水污染情况。2、地下水环境监测井分类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。按设立目的可分为简易监测井和标准监测井；按井结构可分为单管单层监测井、单管多层监测井、巢式监测井和丛式监测井等。简易环境监测井简易监测井是为了进行临时性调查,初步确定污染范围和污染物种类所设立的临时性环境监测井。标准环境监测井标准环境监测井是为了连续、长期对有代表性的地下水点位进行水质监测所设立的长期性环境监测井。单管单层监测井指在一个钻孔内安装单根井管监测单一目标含水层的监测井。单管多层监测井指在一个钻孔内安装单根井管监测不同深度的两个及两个以上目标含水层的监测井。巢式监测井指在一个钻孔中安装多根不同长度井管分别监测不同深度的两个及两个以上目标含水层的监测井。丛式监测井指在一个监测点〔场地、区域附近分别钻多个不同深度的监测井,每个监测井分别监测不同深度的目标含水层。井位筛选依据监测任务需要,从现有的各种地下水井中筛选出符合地下水监测要求的井作为地下水环境监测井位使用。废井依据一定的程序,对失去地下水监测功能的监测井进行回填封闭处理。第二章、规范性引用文件对监测井进行施工及监测要符合国家标准GB50021岩土工程勘察规范DZ/T0181水文测井工作规范DZ/T0148水文地质钻探规程DZ/T0133地下水动态监测规程DZ/T0091岩心钻探规程HJ/T164-2004地下水环境监测技术规范CJJ10-86供水管井设计、施工及验收规范GB50296供水管井技术规范DD2008-01地下水污染地质调查评价规范HJ610-2011环境影响评价技术导则第三章、环境监测井的设立原则基本原则〔1环境监测井在建设、使用和废止过程中的基本原则是不会对环境造成二次污染。〔2监测井位置和监测层位选择应符合地下水监测工作要求。监测层位一般为浅层地下水,特殊情况下可覆盖深层目标含水层。〔3以饮用水源、污染源为监测重点。围绕地下水饮用水水源地和水源地补给径流范围内重要的污染源或潜在的污染源布设监测井。〔4同时兼顾背景区域和特征污染源区监测。应在地下水污染源的上游、中心、两侧及下游区分别布设监测井,以评估地下水的污染状况；〔5布设地下水监测井之前,应收集本地区有关资料,并做现场水文地质踏勘和周边地区调查走访。〔6根据范围和对象不同,水源地及周边地下水宜进行分层监测,水源地的地下水的补给区、主径流带及已识别的污染区为监测重点,监测点可适当加密。污染源及周边地区地下水水质的监测工作以浅层地下水为主,兼顾有水力联系的深层承压水,在实际操作时,各地可根据实际情况适度调整监测点密度,应以发现污染问题、基本摸清污染情况为原则灵活掌握布点数量和精度。第四章、设立方法1、地下水饮用水水源地①总体采用网格布点,区域布点方法,优先在污染源区域下游布点,上游、中部稀疏,地下水的补给区、主径流带及已识别的污染区为监测重点,监测点可适当加密。②以开采层为监测重点,反映地下水总体水质状况,同事兼顾与地下水存在水利联系的地表水,重点监控地下水已污染区段或水质异常区段,充分考虑工业、农业、矿山、城市等活动对地下水水质的潜在影响。③存在多个含水层时,应在与目标含水层存在水力联系的含水层中布设监测点。④调查范围小于50km2时,水质监测点至少在7个/层以上,调查范围为50～100km2时,水质监测点至少在10～20个/层以上,调查范围大于100km2时,每增加25km2水质监测点应至少增加1个点/层。⑤岩溶水地区〔特别是南方岩溶发育地区监测点的布设重点追踪地下暗河,以地下河系统为单元、按地下河系统径流网〔由主管道与支管道组成形状和规模布设采样点,原则上主管道上不得少于3个采样点,重点支管道上不得少于2个采样点。并在与地下水有密切水力联系的地表水处,设置1~2个地表水监测点。2、石油化工生产销售区①在加油站〔储油库场址范围内,尽量靠近埋地油罐和加油岛附近地下水下游方向各布设1口污染源扩散监测井。每个加油站〔储油库共需布设至少2口污染源扩散监测井。建议污染源扩散监测井距加油机、埋地油罐的距离不超过10m,且监测井应该避开地下管线及其他地下和地上构筑物。②若加油站〔储油库场地处于喀斯特岩溶区域：可不用建立监测井,尽量采用区域中经常使用的民井、生产井、泉水以及地下暗河的出口处作为监测点；监测点的数量不少于1个；可以加油站〔储油库地下水上游方向处民井、生产井、泉水以及地下暗河入口等作为背景监测点。3、工业园区①工业园区上游10～100m范围内,以明显不受园区污染影响的地方布设不少于1个监测点。②工业园区下游在距离园区边界0～1000m,沿地下水流方向布设地下水监测点不少于3个。③垂直于地下水流向在工业园区两侧10～200m范围内各布设监测点1个。④工业园区内部监测点要求10～20个/100km2,若面积大于100km2时,每增加15km2监测点至少增加1个；工业园区监测点总数要求不少于3个。监测点的布设宜位于主要污染源附近的地下水下游处,同类型污染源布设1个监测点为宜。⑤以浅层地下水监测为主,如浅层地下水已被污染且下游存在地下水水源地,则在园区内增加1个主开采层〔园区周边以饮用水开采为主的含水层段地下水的监测点。4、工业园区外工业污染源及废弃场地①背景值监测井应布在地下水上游方向,工业污染区地理边界〔厂区边界外50m处布置1个监测点。第五章、监测井建设要求5.1监测井井径要求设计钻孔为直孔,孔径≥350mm,井壁管直径≥168mm,具体井径要求按照《国家地下水监测工程初步设计》执行。5.2监测井监测层位要求滤水管长度应等于监测目的层中含水层总厚度。对巨厚〔大于30m含水层可适当减少滤水管长度,减少长度宜不超过含水层厚度的25%。在多层含水层组中,滤水管应安置在主要含水层部位。对于多层含水层地下水系统应实行分层监测。根据当地实际,可采用分层监测井组或一孔多井技术。有稳定隔水层〔或相对隔水层的多层〔组含水层系统,按层〔组分层监测。没有稳定隔水层〔或相对隔水层的含水层系统,根据岩性特征,可按一定间隔设置分层监测层。5.3钻探工艺要求采用回转正循环钻进法取芯时,粘性土和完整基岩平均采取率应大于70%,单层不少于60%；砂性土、疏松砂砾岩、基岩强烈风化带、破碎带平均采取率应大于40%,单层不少于30%。无岩芯间隔,宜不超过3m。对取芯特别困难的巨厚<大于30m>卵砾石层、流沙层、溶洞充填物和基岩强烈风化带、破碎带,无岩芯间隔,宜不超过5m,个别不超过8m。当采用物探测井验证时,采取率可以放宽。采取率的计算应以实际钻进岩层为准,无充填的溶洞、废矿坑及允许不取芯孔段的进尺,不参与计算；凡从取粉管内捞取的岩粉,不得放入岩芯内计算。采用反循环钻进连续取芯法钻进时,要及时对地面接收的岩土样进行地层描述与编录,按钻孔设计要求留取缩样,并按要求进行测井。为提高岩芯采取率,岩芯管长度原则上不超过4m,严禁超管钻进。软、流缩地层采用钢丝钻头、阀式钻头钻进,提高岩芯采取率。在供水水源地及其他敏感地段钻探施工,宜采用套管护壁钻进工艺减少井液漏失。井液中不得添加有毒有害物质。综合试验钻孔取芯间隔不小于3m,取样按初步设计严格采取。同一地质时代地层应至少采集1个岩土样。松散层每个岩土样采集量不少于1kg,基岩岩芯采取率应不低于50%,保证探井揭露的各层土层。记录各岩土样的采集深度,进行编号,并现场填写"岩土样采集单"。岩土样应密封、妥善保存,并根据规范要求定名。钻孔孔斜不应大于1度/100m。松散层孔壁与管壁的环状间隙不小于100mm5.4简易水文观测在监测井土建施工过程中,应进行简易水文地质观测,内容有：初见静止水位、静止水位、恢复水位、孔内水位变化、循环液温度变化、循环液消耗漏失、自流、钻具放空及其他异常观象,并形成纸质材料汇总到原始资料中。5.5监测井钻探终孔要求当目标含水层〔组为厚度不大于30m的潜水含水层时,应凿穿整个含水层〔组；含水层〔组厚度大于30m时,应凿至多年最低水位以下10m处方可终孔。当目标含水层〔组为厚度不大于10m的承压含水层时,应凿穿整个含水层〔组；含水层〔组厚度大于10m时,应凿至该含水层〔组顶板以下不小于10m5.6井管过滤器要求当地下水监测目标含水层为松散岩层孔隙水,过滤器所处位置的含水层岩性为中粗砂、砾石、卵石时,采用骨架过滤器或缠丝过滤器；过滤器所处位置的含水层岩性为细砂、粉细砂时,采用填砾过滤器。当地下水监测目标含水层为基岩裂隙水和岩溶水时,过滤器采用骨架过滤器或缠丝过滤器,若岩层稳定可不安装过滤器。〔1当地下水监测目标含水层为松散岩层孔隙水,过滤器所处位置的含水层岩性为中粗砂、砾石、卵石时,宜采用骨架过滤器或缠丝过滤器；抽水孔过滤器骨架管孔隙率,应大于15％。过滤器所处位置的含水层岩性为细砂、粉细砂时,宜采用填砾过滤器。钢管开孔率为25～30%〔开孔率为井管开孔面积与相应的井管表面积的比值,用百分比表示。过滤器包网网眼、缠丝缝隙尺寸由含水层的相对密度来确定,具体见下表。非填砾过滤器进水缝隙尺寸表过滤器类型网眼、缝隙尺寸〔mm含水层不均匀系数η1≤2含水层不均匀系数η1>2缠丝过滤器<1.25～1.5>d50<1.5～2.0>d50包网过滤器<1.5～2.0>d50<2.0～2.5>d50注：1.细沙取较小值,粗砂取较大值。2.d50为含水层筛分颗粒组成中,过筛质量累积为50%时的较大颗粒直径。〔2当含水层为粒径小于0.05mm粉土或粘性土时,应采用填砾过滤器,填砾a当砂土类含水层的η1小于10时,填砾过滤器的滤料规格,宜采用下式计算：D5O＝〔6～8d5O。b当碎石土类含水层的d20小于2mm时,填砾过滤器的滤料规格,宜采用下式计算：D5O＝〔6～8d20c当碎石土类含水层的d20大于或等于2mm时,应充填粒径10～20mm的滤料。d填砾过滤器滤料的η2值应小于或等于2。滤料的不均匀系数,即η2=D60/D10ed10、d20、d60为含水层土试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量分别为10％、20％、60％时的最大颗粒直径。fD10、D50、D60为滤料试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量分别为10％、50％、60％时的最大颗粒直径。〔3当地下水监测目标含水层为基岩裂隙水和岩溶水时,过滤器采用骨架过滤器或缠丝过滤器,缝隙尺寸见非填砾过滤器进水缝隙尺寸表,若岩层稳定可不安装过滤器。5.7沉淀管设计沉淀管应安装在监测井底部,长度宜为2～4m,管底采用焊接钢板或丝扣底盖进行密封。单井设计图中监测井结构图为示意性图件,实际成井时候应根据含水层、钻探深度设置沉淀管。5.8填砾工艺要求充填滤料应填自滤水管底端以下不小于1m处至滤水管顶端以上不小于5m处。填砾方法应遵循《水文水井地质钻探规程》〔DZ/T0148-2014中小节的要求进行填砾。5.9止水工艺要求充填滤料顶端至井口井段的环状间隙应进行封闭和止水,封闭和止水应根据《地下水监测井建设标准》〔DZ/T0270-2014中8.4节的要求进行操作。在监测层位上部存在大厚度含水层时或下部存在承压或微承压含水层时应加大围填厚度,充填粘土球垂向厚度宜高于止水层位顶板高度2m～3m,防止地下水越流。在止水层位的上部,再充填普通膨润土至孔口,起到止水及固定和保护井壁管的作用。基岩监测井应采用水泥固井,对上部第四系松散含水层止水,单层围填高度不小于2m,一般选用P.O52.5以上硅酸盐水泥。并采用管内外水位差法和压力法检验止水效果。5.10洗井要求在出水量较大及沉没比足够的通道均采用空压机激荡洗井,直至水清砂净。在空压机洗井过程中,需要合理控制风量,风量太大,容易将风管从孔内吹出,风量太小,泥沙不上返。空压机洗井12小时后,下入潜水泵进行抽水洗井。当孔内沉砂量较大时,需要反复开关泵机,充分震荡,达到水清砂净的效果,出水合沙量不大于1/20000〔体积比。第六章、监测井材料质量要求6.1井壁管及滤水管材质要求监测工程监测井井壁管管材主要采用无缝钢管。采用外径168mm管径的标准无缝钢管,在地下水具有较强腐蚀性或地下水存在有机污染风险的地区可采用外径为200mm的PVC-U管材替代。无缝钢管壁厚不小于4.5mm,PVC-U塑料管壁厚不小于6.2井壁管连接井管连接要求1：井壁管之间连接宜采用长度为20-30mm井管连接要求2：井壁管之间连接可采用长度为20-30mm的内扣加焊接方式。井管与接箍连接不得使用有污染的润滑油〔脂和涂料,可用无污染耐高温高分子胶带〔如"铁氟龙胶带"缠绕公丝扣。确保6.3砾料及止水材料材质要求砾料应选用质地坚硬、密度大、浑圆度好的石英砾石或磨圆度好的砂砾,避免采用易溶岩和含铁锰的砾石以及片状或多棱角碎石。砾料应用清水或蒸汽清洗。砾料粒径应根据含水介质粒度确定,在投砾前按计算量和规格分段、分井堆放。止水段单层厚度需大于5m,封闭和止水的材料需选用水化时间大于40分钟,膨胀系数为2-3倍且密实度为1.3～1.4t/m3的优质钙基膨润土,其他区段可选用普通钙基膨润土填充,膨润土应搓成直径1～2cm的球状确保下沉速度。基岩监测井应采用水泥固井,对上部第四系松散含水层止水,选用P.O52.5以上硅酸盐水泥。第七章、物探测井技术要求为确保地层勘察数据的准确性,本工程全部新建井均开展物探测井工作。根据岩性的复杂程度和钻孔深度确定水文物探测井成果曲线的比例尺,井深小于等于300m的,宜采用1∶100或1∶200；井深大于300m的,宜采用1:500。松散层监测井应进行视电阻率测井〔顶部梯度和底部梯度电阻率测井、电位电阻率测井、自然电位测井、自然伽玛测井；基岩监测井应进行视电阻率测井、自然电位测井、自然伽玛测井等。除此以外还应当遵循以下几个原则：〔1测井速度根据仪器延时参数和测量精度要求而定,不大于1000m/h；〔2标记电缆深度时,应挂相当于井下仪器重量的挂锤；〔3测井曲线首尾必须记录有基线,首尾基线偏移不大于2mm；〔4曲线线迹清楚,当曲线出现断记和畸变时,必须在现场查明,采取有效措施后,重新记录；综合试验钻孔孔内岩性要详细分层,第四系含水层不漏掉大于10cm厚度的单层,物探技术人员及时做出曲线解释,配合地质技术人员分析各地层主要地质特征,并予以定名。第八章、抽水试验及样品采集要求1抽水试验技术要求抽水试验不少于两个落程,第一个落程为大落程,采用大流量稳定流抽水。大落程抽水结束后测量水位恢复。当水位恢复至抽水前水平或者已经接近抽水前水平时进行小流量抽水。大流量和小流量的抽水量根据成井时计算的单井的涌水量为依据。小流量的抽水量一般为大流量抽水量的1/3。抽水试验前测量监测井静水位,抽水试验过程中监测动水位,两个落程之间和最后一个落程结束后观测水位恢复情况。当两次记录时间之间水位波动在5cm以内时可以认为抽水试验达到稳定。抽水试验时,动水位和出水量观测时间,宜在抽水开始后的第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分钟各观测一次,以后每隔30分钟观测一次。至少应开展1个落程的定流量抽水试验,抽水稳定时间达到24小时以上,并进行水位恢复观测。抽水试验水位记录建议采用自动化记录仪,确保高密度数据采集。抽水试验流量记录宜精确测定,可采用流量堰、超声波流量计、水表等形式。抽水试验结束后,应编制抽水试验综合成果图表,包括：流量、水位〔包括恢复水位历时曲线、稳定水位和流量关系曲线、水文地质参数计算成果。试验结束后应测量井深,达不到以下要求应进行排砂处理：1井深不小于50m时,井内沉砂不超过孔深的5‰；2井深小于50m时,沉砂厚度不大于0.25m。2水样采集要求抽水试验结束前采取水样进行地下水全分析。采取水样前先要用井水洗三次采样瓶,最后将采样瓶装满并密封。水样采集三份,一份用玻璃瓶装盛加碱固定,一份采用塑料瓶装盛加酸固定,一份采用5kg装塑料桶装盛原状采样瓶外用白胶布标记采样日期时间、采样地点、样品编号和采样人。检测项目共26项,分别是：pH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、挥发性酚类、氰化物、砷、汞、铬〔六价、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、大肠杆菌、钾、钠、钙、镁、碳酸根离子以及重碳酸根离子。样品保存方法参照《水文地质手册》〔第二版2012之要求进行保存。3综合试验孔土样采集要求1、采样采取土样时,应让土样受到最小程度扰动,并保持土的原状结构及天然湿度；用钻机取样时,在钻孔中直径不宜小于12厘米,并使用专用薄壁取土器。采取土样数量应满足所要求进行的试验项目和试验方法的需要。土工试验不同试验项目所需土样数量表试验项目土样类别状态最大粒径mm取样重量或体积备注含水率砂类土扰动80-100g兼做力学试验时不单独取样粘性土扰动80-密度砂类土原状φ10×10cm1筒粘性土原状φ10×10cm1筒比重砂、砾扰动>52-10砂类土扰动50-100兼做力学试验时不单独取样粘性土扰动50粒度分析砂、砾扰动>51-7砂类土扰动200-500粘性土扰动100液、塑限粘性土扰动<0.5500兼做力学试验时不单独取样相对密度砂类土原状φ10×20cm1筒扰动<21.5压缩粘性土原状φ10×10cm1筒扰动2kg有机质含量粘性土扰动200易溶盐粘性土扰动500注：1、土样体积φ10×20cm指标准取样筒一筒数量。2、表中所列"取样重量或体积"均指对应项目一组土样所需数量,如工程需要做多种状态、方法试验时,应视具体情况多取样品。3、特殊试验项目的取样数量,可酌量采取。4、做原状土的力学试验后的多余扰动土,可供做重塑土或其他物理试验项目,可少取扰动土,但击实试验例外。2、封装保存〔1原状土还是要保持天然含水量的扰动土,在采取后应立即密封取土筒,不满取土筒的原状土样,土与筒壁之间的缝隙,应以近似天然湿度的扰动土充填后再行密封。土样筒两端应加盖,取土筒上所有的缝隙均应以胶布封严并涂上融蜡。如无取土筒,也可将取出的原状土块用纱布包裹后,全部以融蜡浇注,以防土中水分散失。〔2土样标签,土样筒外应贴有标签,标签上应清楚记录勘察〔送样单位、工程名称、取样〔钻孔或探坑编号、取样地点、取样层位〔深度、土的分类定名、取样人、项目负责人、取样时天气和取样日期、土样原状或扰动等信息。每一试样应贴上样品标签,标签用墨水笔书写清楚,贴于土样筒外,标签上用"↑"表示土样上层面方向。如袋装扰动土,标签置于袋内。〔3密封后的土样筒在装箱前应存放于室内阴凉、潮湿和防冻的地方。不需保持天然湿度的扰动土,最好经过风干并稍加粉碎后装入布袋或小木箱内,以免湿土将袋腐蚀以及土中有机物的生成。并应防止盛土布袋或小木箱漏土。3、土样送样单填写土工试验送样单上应填明以下内容：送样单位、工程名称、取样〔钻孔或探坑编号、取样深度〔标高、原状或扰动、取样数量、现场土的鉴定名称、试验项目、试验要求〔方法、状态、取样人、取样日期及送样日期,并经项目负责人审核签字。为便于分析土的物理力学性质与地质时代、成因、地层的相互关系以及资料整理时的土性划分,建议在送样单上填写有关地质资料的符号及说明。送样单一式二份,送样时试验单位签收后,返回送样单位一份。第九章、辅助设施建设要求1井口保护装置建设要求砌筑钢筋混凝土井台基座：井管高出地面部分修筑水泥基座作为井台。井台设计为圆柱体混凝土台,高度根据井管高出地面情况,一般不低于0.3～0.5m。基座采用C30钢筋混凝土和Φ8mm纵筋在一个圆筒型模具浇筑,直径500mm,高800mm,其中地面以上400～500mm,地面以下300～400mm,浇筑时地面需要下挖到规定深度并夯实,前提是水井回填妥当不至于后期沉降后井台失效。上述尺寸与设计尺寸不符的根据现场条件选用,以稳固、