地下水应用范文

地下水应用篇1

1.基本工作原理

地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水，热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热，提高品位后对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的，另外还可以起到养井的作用。

如果是水质良好的地下水，可以直接进入热泵进行换热，这样的系统我们称为开式环路。实际工程中更多采用闭式环路形式的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵机组的影响，同时防止对地下水造成污染。由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了系统全年的能源利用效率。

地下水源热泵系统还可以产出生活热水，其水路连接方式大致有四种。最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分开和相关联且井水系统串级连接这两种，但是前者冷凝温差太小，后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统容量减小的问题。所以有了在后者基础上增加电动三通阀的方式，这样不仅减小了装机容量、降低了初投资，而且机组的配置也更加合理，提高了系统总能效比。

国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透性的含水层，也适用于低水位和渗透性好的地下含水层；而真空回灌则仅适用于低水位和渗透性好的含水层。

2.工程应用实例

2009年，牡丹江江南某小区采用地源热泵技术对2栋住宅楼进行供暖，供暖形式为低温地辐射采暖。因2009年东北地区出现了少有的严寒天气，室外最低气温达到-35℃左右，室内温度仅有12℃左右，造成住户集体上访事件，严重影响了居民的正常生活和社会秩序。后经开发商召集厂家技术人员分析，主要是地下水量不充足和水温度低，提供热量有限所致。进行调节增加水量后，供暖状况有所好转，但还是达不到供暖要求。这2栋楼于2010年供暖前，进行了管网系统改造后，并入城市集中供热系统，采用集中供热方式供暖。

2010年，牡丹江桥北某小区采用地源热泵技术对4栋住宅楼进行了初次供暖，供暖形式为低温地辐射采暖，室内温度为21℃左右，供热效果还不错。运行过程中发现回灌效果不好，小区附近有一个楼有地下室和一条城市内河，发现回灌水从地下室渗出，造成地下室一片。而且小河堤坝也有几处向外冒水。

3.存在问题分析

3.1地质问题

地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源热泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、裂缝、塌陷等地质问题日渐显著。地面沉降除了对地面的建筑设施产生破坏作用外，还会产生海水倒灌、河床升高等其他环境问题。对于地下水源热泵系统，若严格按照政府的要求实行地下水100%回灌到原含水层的话，总体来说地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但现在在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有根本解决，很有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。

3.2水质问题

现在国内地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、回路中产生的负压和沉砂池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化。地下水氧化会产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。另外，目前国内的地下水回路材料基本不作严格的防腐处理，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。这些问题直接表现为管路系统中的管路、换热器和滤水管的生物结垢和无机物沉淀，造成系统效率的降低和井的堵塞。更可怕的是，这些现象也会在含水层中发生，对地下水质和含水层产生不利影响。更深层的问题是地下水经过地下管路时温度、压力的变化是否会影响其热力学平衡状态，地下热环境会对区域生态带来怎样的影响。水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费和污染都是绝对不可允许的。

4.个人分析思考

4.1地下水源热泵系统的优点

①根据热力学第二定律，采用热泵的形式为建筑物供热可大大降低一次能源的消耗，提高一次能源的利用率，因此地下水源热泵系统具有高效节能的优点。

②地下水源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

③地下水温度恒定的特征，使得地下水源热泵系统运行更加稳定可靠，整个系统的维护费用也较锅炉、制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

4.2地下水源热泵系统的缺点

①这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。

②在冬季我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地下水源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不仅因初投资高于其它系统而得不到认可和推广，而且给运行管理带来了很大的问题。运行管理是任何一个系统的重要组成部分，对于地下水源热泵这种特殊设计更是关键因素。

③环境方面的问题一旦出现，基本上是无可挽回的或挽回的成本将非常巨大。从某种程度上讲，造成的危害不亚于大气污染。

4.3对于地下水源热泵应采取的态度

①地下水资源在某种程度上是国家的一种战略物资，而且一些水文地质界的专家对当前地下水源热泵的发展也持保留意见，因此，对于在我国大面积推广这种系统应采取慎重的态度。

②在决定采用地下水源热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，出具地质报告，详细了解地质结构，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。并分季节进行抽水回灌试验，积累资料，各方面条件都满足，才能决定采用，否则会付出惨痛的代价。

③设计、施工和运行等各个环节都要有谨慎小心的态度，确保系统不会因负荷不当、水泵功耗过高、管理不善而降低效率。

地下水应用篇2

关键词：地下工程；防水材料；选择；应用；

中图分类号：TU5文献标识码： A

引言：随着人们对生态环境保护意识的不断提高，地下防水工程的广泛应用越来越受到大家的重视，而地下渗漏问题一直是地下防水工程的棘手问题，影响地下工程防水效能的主要是由防水设计、施工工艺、使用维护等多方面因素，在防水设计中外防水材料的选择对于投入使用的工程早期防水效能发挥尤为关键。

一、几种常用的地下工程防水材料

（一）、防水涂料

、 防水涂料是一种流态或半流态物质，用刷、喷等工艺涂布在基层表面，经溶剂挥发或各组分间的化学反应，形成具有一定弹性和厚度的连续薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水、防潮作用。防水涂料按成膜物质的主要成分可分为聚合物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料两类。

涂膜防水材料就是直接将防水涂料涂刷在建筑物的表面上, 利用涂膜的憎水性及封闭建筑表面的孔隙来达到防水效果, 根据材料特性分水溶乳型、溶剂型、反应型三大类, 常用的有普通乳沥青, 再生胶沥青, 阴离子合成胶沥青及水泥基渗透结晶型防水材料等。

水泥基渗透结晶防水材料是一种含有特殊活性物质的灰色粉状材料, 将其涂刷在混凝土表面后, 当有水存在时, 活性物质渗透到混凝土的内部, 在孔隙和裂缝中生成不溶于水的针状结晶体, 堵塞渗水通道, 从而达混凝土的抗渗要求。

、施工工艺：此处以合成高分子涂料中的单组分聚氨酯防水涂料为例，简述施工技术如下：涂刷前基面清扫并呈基本干燥状态后，稀释底涂，待底涂层基本干燥时，按正常配比配制涂料，每24小时刷1层，共刷3～4层，层间垂直覆盖叠加，待涂层干燥达到设计厚度时，及时防护或施工保护层。

（二）、防水卷材

、防水卷材是以各种材质形成可卷曲的片状防水材料，通过铺设连接形成外包防水体系。防水卷材是在地下工程围护结构的迎水面上粘贴防水卷材, 起到防水效果。防水卷材以改性沥青防水卷材和高分子聚合物防水卷材为主。根据地下工程水浸入的方向来区, 地下卷材防水分为外防水法与内防水法。

、施工工艺：地下工程使用防水卷材进行防水施工, 首先应做施工期间的降水工作, 将地下水降至防水工程底部最低标高下 300mm, 直至防水工程全部结束。冷粘贴卷材防水宜在 10―25 ℃气温下施工, 热熔卷材防水 ( 须在基层干燥后方可施工) 宜在-10―25 ℃条件下施工。使用防水卷材做地下工程防水, 当施工至转角和特殊部位时, 应增贴 1―2 层附加层, 外贴法平立面交接处应交叉搭接, 内贴法应先立面后贴平面, 铺贴立面时误码先转角, 后辅大面。

平面立面转角处的卷材接缝应在底面上距立面不小于600 mm 处, 转角处及管的穿过处, 应先增贴 1―2 层附加层,并按加强处的形状将卷材裁剪好, 并仔细粘贴紧密。两幅卷材短边和长边的搭接宽度均不应小于 100 mm,采用多层卷材时, 上下两层和相邻两幅卷材的接缝应错开 1/3 幅宽, 且上下两层卷材不得相互垂直铺贴。

（三）、防水混凝土

防水混凝土是以调整混凝土的配合比、掺外加剂或使用新品种水泥等方法提高自身密实性、憎水性和抗渗, 使其满足抗渗压力大于 0.6 MPa 的不透性混凝土。防水混凝土一般分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防混凝土三类, 普通防水混凝土最高抗渗压力大于 3 MPa。其特点:是施工简便, 材料广泛, 适用于一般工业、民用建筑及公共建筑的地下防水工程。

（四）、掺外加剂防水水泥砂浆的抹面防水

防水砂浆防水层一般为防水抹面, 是通过严格的操作技术或掺入适量的防水剂、高分子聚合物等材料, 提高砂浆的密实性以达到抗渗防水的目的的一防水材料, 防水砂浆掺入的防水剂有氯丁胶乳、天然胶乳、丙烯酸醋乳液等。水泥砂浆防水适用于结构风度较大, 建筑物变形小, 埋深不大, 对抗渗要求相对较低的工程。不适用于处于有侵蚀性及环境温度大于 100 ℃的工程。

二、地下防水工程质量控制

（一）、工程采用的主要材料、构配件和设备，施工单位应对其外观、规格、型号和质量证明文 件进行验收，并经监理工程师检查认可；凡涉及结构安全和使用功能的，由施工单位进行现场抽样检验，监理单位应按规定进行见证取样检测；

（二）、各道工序应按施工技术标准进行质量控制，每道工序完成后，施工单位应进行检查，并形成记录；

（三）、工序之间应进行交接检验，上道工序应满足下道工序的施工条件和技术要求；相关专业工序之间的交接检验应经监理工程师检查认可。未经检查或检查不合格的不得进行下道工序施工。

三、防水材料的选择上应满足的要求

（一）、满足基层适应性

所有防水层的基层都存在着很多可渗水的毛细孔、洞、裂缝，同时在使用过程中还有新裂缝产生和变大#因此选择的防水层首先要解决对基面的封闭，封闭毛细孔、洞和裂缝，这就要求防水层能堵塞毛细孔、洞和细裂缝，与基面粘结要牢固，杜绝水在防水层底面窜流，同时还应适应基层新裂缝产生和动态变化。另外，由于基面的不平整、多变化的形状，防水材料要与之相适应。满足基层适应性的防水材料可采用一种或多种材料复合，适应基层的材料多数为涂料和压敏型、蠕变型自粘卷材，但由于适应基层抗裂性能的不同，它常采用与其它防水材料如卷材类材料复合的方法。

（二）、满足温度适应性

防水层的工作环境温度与建筑物地区有关，但屋面工程中倒置式的防水层温度则是处于正温度，地下工程在冻土层以下则是负温度，冻土层以上如有保温层，也应处于正温度，室内工程与地区关系不大，而外墙防水层则完全处于地区大气温度作用下。一般防水层温度高于30℃时会加速柔性防水材料老化，增加收缩，低温时超过防水材料的柔性指标则导致柔性防水材料变脆，失去延伸变形的性能，此时结构收缩变形加大，极易将防水层拉断#因此，防水层所处工作环境最低温度对选择防水材料低温柔性相适应起到决定作用，防水材料在低温时还应具有一定的变形能力，一定的延伸率和韧性，否则防水层就会受到破坏。

（三）、满足耐久性要求

防水材料耐久性是防水层质量最主要性能，没有耐久性就没有使用价值，在很短时间内就会失效，要修理或返修重作，这应该是非常严重的质量事故#所以在满足耐用年限内防水层的材料经组合要能抵御自然因素的老化和损害，满足人们正常使用功能的要求，否则防水层的质量是不能保证的。

（四）、满足施工性要求

防水材料的施工性包括施工工艺的可靠性和对施工环境的适应性。选用的材料应便于施工，工艺简便可行，机具先进可靠，对施工环境条件适应性宽，对施工条件要求不严格，便于论证施工质量。

（五）、满足互补相容性要求

每种防水材料都会有它的特点、优点，也同时存在它的弱点和缺点，这是事物的普遍规律，所以要满足各个方面的功能要求，就应当选择性能互补的材料，各自发挥自己的优点、特点，弥补另一个材料的弱点，以保证防水层的功能。采用互补选材的方法比选择单一材料要合理，所以选用的防水材料，在性能上应是互补的，如刚柔结合、涂卷结合、弹塑性结合等。相邻的防水材料应是相容的，在结合上相容，具有良好的结合性能，互不妨碍；在材性上相容，不可互相侵害。

（六）、满足环保性要求

环保性日益受到重视，对环境有污染，对人身（包括对施工人员）有害的防水材料不能选用，尤其是无保护措施情况下更是不可选用的。

（七）、就地取材和经济性

选用的材料应就地取材#就地取材本身就会体现经济性，经济性要讲性价比，要讲实用，要从当前经济条件出现，选用适应该建筑经济条件的材料，讲求综合经济效益，不能只考虑初始价格因素。

结束语：

采用新材料、新工艺、新方法对提高地下防水有着很好的效果，其可以保证设备安全和外观观感。随着新型防水材料的不断产生, 地下工程防水施工也将会越来越简单操作，且防水效果也将会有极大的提高，促进会社会的发展。

参考文献：

[1]璩继立,杨欢,李陈财,刘宝石. 国内外地下工程防水技术新进展[J]. 水资源与水工程学报,2012,06:111-115.

[2]曹丽莉,龙斌. 关于地下工程防水堵漏材料应用研究[J]. 绿色建筑,2013,05:62-64.

[3]展超,王振东. 地下工程防水技术与防水材料的探讨[J]. 民营科技,2010,06:257.

[4]GB 50108-2008.地下工程防水技术规范[S].

地下水应用篇3

关键词：地下防水工程、施工技术、应用探析

中图分类号：TU57 文献标识码：A

近几午，伴随着我国经济的不断发展和城市人口的不断增加，建筑用地日益紧缺，加剧了城市土地资源城市人口增加问题的矛后，随着建筑施工技术快速的发展，为缓解上述矛后，城市建筑的发展越来越注重向地下的发展力向，如过街隧道、地下停车场、地下室、地铁等地下工程，都是朝向地下空间的发展但是因为地下工程一般都处在水层之中，那么地下工程的防水工作就显得至关重要。

一、地下防水工程问题分析

1、地下防水工程一般的渗透方式

地下工程渗透的原因一般由设计和施工不当，以及材料和施工管理方面因素的影响，而渗透的原因一般分为点、线、而三类的渗透点的渗透是指无规律的渗透，没有连续的渗透，只是单独的一点的渗透；线的渗透有一定的规律，一般都是连续性的渗透现象，出现的渗透也有一定的特点，有变形缝和非变形缝两种；而渗透相对来说就比较严重，指的是混凝土大面积潮湿和渗水。

2、设计考虑小周或沟通不当引起的地下工程渗透

从设计方面来说，导致地下工程渗透的原因有很多，主要的有以下的几个方面：第一，设计人员对于地下防水工程的设计不够理想，施工方面不能完全按照地下防水工程的设计力案来完成，导致施工不正常施工困难，从而引起的一些问题，形成抗渗的薄弱部分；第二，施工对于防水认识不够，认为简单的装修就能达到防水效果，设计时没有考虑所用材料的一般特性；第三，设计和施工等各个专业的工作人员配合小到位，在现实的工作中图纸会审的小认真，导致施工过程中有遗漏，从而导致地下室防水工程出现问题。

3、材料控制方面引起的地下防水工程渗透

地下防水工程主要的防水材料是混凝土，施工力在施工前对材料没有进行严格的匹配选择，混凝土浇注前没有进行供料速度关系的计算，使混凝土在使用过程中造成因为供应小及而自天能使混凝土连续的浇注，造成了混凝土之间形成冷缝，从而影响地下防水工程的正常工作。

4、施工管理不当导致地下防水工程渗漏

在现实的施工过程中，地下防水工程对于施工力有很高的要求，施工是人的施工，施工人员的个人素质各小相同，工作能力也小一样，操作不规范或选料质量达不到标准，就会存在一定的施工偏差，有可能会导致施工缝留置不当，出现凹槽，一次混凝土浇灌不当，都会引起地下工程防水功能的下降。

二、以地下工程卷材防水施工简单阐述

1、地下工程的卷材防水层应选用高聚物改性沥青类或合成高分子类防水卷材。

2、卷材防水层在地下工程施工中要有一定的施工条件要求。防水层施工时，应按施工要求和土质情况降低基坑的地下水位，一般应将水位降低至防水层底部最低标高以下不少于300RAM，并保持此水位直到保护结构完成为止。

3、采用外防外贴法，铺贴卷材防水层，应先铺平面，后铺立面。第一块卷材应铺贴在平而基层和立面保护墙相交的阴角处，卷材在平面和立面上各占1/2,旧平面和立面相交处，应由平面开始从下向上铺贴卷材，阴角部位可用手持压辊滚压，使卷材紧贴阴角，无空鼓现象。阴角处不可有卷材接缝，卷材的接缝应留在平面上，距立面不应小于600mm。

4、铺设完平面和立而的卷材防水层之后，应该对防水层进行质量验收。检查防水层表面有无皱褶、裂缝、孔洞、翘边等；卷材搭接缝处的封口是否粘贴牢固，密封是否可靠等。如发现问题，要及时修补，消除隐患。

5、防水层经验收合格后，应及时做好保护层。在做好保护层前，为了不使防水层破坏，可用胶粘剂点粘固定一层石油沥青油毡保护隔离层。保护层的做法应符合以下规定:顶板卷材防水层上的细石混凝土保护层厚度不应小于70mm；底板卷材防水层上的细石混凝土保护层厚度不应小于50mm；侧墙卷材防水层，宜采用软保护，或铺抹20mm厚1:3水泥砂浆。

三、地下防水工程防水质量问题的防治措施

1、防水工程中蜂窝、麻而、孔洞渗水问题的防治

对于这类问题，首先要解决的是检查蜂窝、麻而、孔洞及渗漏水、水压大小等情况，然后进行渗水部位的检查，查明渗水部位，进行相应的堵漏和修补工作堵漏和修补的原料可以采用促凝灰浆、氰凝灌浆等修堵法；相对不严重的可以采用水泥砂浆抹面法，具体的防治方法，要根据现实问题进行选择

2、防水工程中施工缝与裂缝渗透的防治

根据混凝土特有的属性，混凝土自身也会出现小同的情况，根据渗漏、水压大小的小同，可以采用促凝胶浆进行渗漏处的堵漏工作，小渗漏的施工缝也可以修成凹槽型，把混凝土破损的地力进行剔除，重新用水泥素等进行修复根据地下防水工程渗透方式的不同，还可以采用埋入式橡胶庄水带、后埋式庄水带的方法进行裂缝的渗透防护。

3、防水工程中卷材空鼓与预埋件部位的漏水防治

对于防水卷材空鼓位置漏水的防治需要剪开并重新分层粘贴就行对于预埋部位的漏水处理，就要用不同的方法，需要先将周边剔成崭新的裂缝，之后进行氰凝灌浆或促凝胶浆进行处理，最后再在上而做好表面防水层，埋设前在凹槽内先加入一定的快凝砂浆然后再进行混凝土的预制，等到快凝砂浆具有一定的强度之后周边用胶浆堵塞，再用分层抹防水层补平就能达到很好的防水效果。

4、做好防水工程施工工艺

防水工程施工工艺是做好地下防水工程的基础，这需要做到的要求是保证基层表面清理干净，表面没有明水，基层表面涂刷的水泥胶不能太厚或者太薄，涂覆的要求要用刷涂覆，涂覆要尽可能的均匀，不能存在局部沉淀，要求基层上而不能有气泡出现，要根据设计力案要求做好防水保护层，墙而的砂浆保护层要设置分割缝，设置到施工缝之内，用黑色的聚氨脂防水胶嵌缝。

5、选用材料要有质量保证

在进行地下防水工程施工材料的选用时，因为地下工程所处的特殊位置，要严格按设计施工力案要求的混凝土强度和防水等级进行混凝土配制，地下工程底板和墙身用防水混凝土进行施工时，要保证混凝土的自身质量满足设计的要求所用水泥强度小低于32.5R的普通硅酸盐水泥、砂、石要满足规范标准要求，用吸水率大的石，所用水要为小含有害物质的自来水，选用的各项材料必须有出厂合格证和性能检测报告，小合格的材料不能使用。

同时要注意雨天对砂、石含水率的测定在此过程中最重要的是防水混凝土的配制，在防水混凝土的配制过程中最重要的一个环节就是防水混凝土采用现场搅拌混凝土，确保防水质量能达到设计的要求在混凝土施工时，固定模板采用拉片穿过防水混凝土的结构，此时应采用庄水拉片，防水混凝土浇筑时，要采用一次性完成施工的方法，确保不留施工裂缝，提高防水等级，在最后地下防水工程混凝土浇筑完成后要立即进行相应的保养，并且保养的时间最少小得少于14小时。

总之，地下防水工程的综合性很强，工程中技术质量的问题包括建筑和结构的设计、工程材料及使用保管、施工操作方法等许多方面的因素其中，施工操作的方法是能够保证工程质量的最主要的环节对于地下防水工程，施工单位在地下防水工程的施工过程中要从材料、施工工艺以及设计要求的各个方面严加控制在具体的施工过程中，只有综合全而的考虑施工工程的各个环节，做好施工前的预控，才能根本上控制地下室防水工程的质量，才能更好的做好地下防水工程。

参考文献：

[1].张龙.唐玉东.浅谈地下防水工程施工的技术要求和方法.[J].价值工程.2011.

地下水应用篇4

【关键词】矩分析；地下水；应用；回顾

1. 引言

矩分析(MOM)应用时普遍存在的，它可以应用于物理、数学、化学等自然学科中。利用矩分析对地下水中污染物的研究，不仅仅只对实验数据或者是理论的研究，而是要让我们更加的了解该学科。矩分析可以进一步的解决污染物质的运移问题。尽管地下水流动具有不确定性，并且有每个区域中的水文地质条件并不相同，但是均可以通过矩分析方法来分析这些区域的污染物在地下水中运移的问题，并且矩分析的方法是准确有效的。

概率密度分布函数在矩分析中起到很重要的作用。不仅因为它可以提供矩的基本方程，还因为它可以应用于理论运移模型。对于溶解运移方程，我们可以对这些方程进行拉布拉斯（Laplace）或傅里叶（Fourier）转换，使之变成与矩分析相应的矩分析方程。

对于矩分析，目前往往通过矩分析来分析一维流［1］，也可用于多维流的分析。我们往往通过矩分析得到我们所需要的参数，例如流速、阻滞系数、一级降解率等等。通过对参数的估计，应用于实际生活中，只要知道该地区的参数，知道污染物质的多少，通过对水质的检测，就可以很好的控制污染物质，以确保人们生活应用水的安全。

目前对于矩分析的应用主要有两种：空间矩分析和时间矩分析。而我国对于矩分析在地下水中的应用还未曾见过相关的报道，因此了解矩分析的应用十分必要的。

2. 矩分析的应用回顾

2.1空间矩的应用回顾。

空间矩分析的模型建立在多孔介质的定义之上，并且该模型是用来模拟溶质从孔道检测孔（接收孔）之间的空间分析。对于空间矩分析目前有多种模型，如对流弥散溶解运移的空间模型、格林方程模型、初始条件与边界条件等模型等。在这些模型中最实用的模型为物理的非平衡方程模型（PNE）与化学非平衡方程（CNE）。这两种模型直接用在渗透实验中的溶质单点穿透曲线（BTCS）［2］。

空间矩分析最早被Aris (1956)对溶质在管状的弥散研究，之后，Marle et al. (1967)和Guven et al.(1984)将空间矩首先应用在水平流的地层中分析非反应示踪溶质的运移。他们研究空间矩的目标是通过模拟溶质在多孔介质中的有效流速与弥散系数等参数，并通过这些参数来评估地层的达西流速与垂向上弥散系数。Horn在1971年的时候把Aris (1956)的空间矩的理论发展扩大并应用在反应溶质在多个地层的分布状况的研究；Horn同时采用了数学方法计算溶质迁移过程中平均浓度的渐近线。因此，在溶质通过利用吸附分层的的情况下，Horn的方法可以评估运移的溶质与地层中不运移（含被吸附）的溶质的参数。故对污染质的评估与修复的研究，知道污染质在不运移相中的运移分布规律是很重要的。

试验中空间污染质浓度分布的数据是比较少的。然而，对流弥散方程中的经典参数估计方法和参数拟合的应用可能导致参数的不确定性。而空间矩方法对于参数的选择提供了一个可靠的方法。

一个较大型的天然水力梯度下的研究场地――Borden， Ontario，在该场地中投入非反应物质的示踪剂和具有挥发性的卤代烃等有机物作为脉冲输入条件。在该场地中，Freyberg (1986) 基于对流弥散方法提供了一个详细的评估方法来评估非反应溶质参数。Freyberg主要是分析溶质浓度空间分布的零阶矩、一阶矩和二阶矩，这些矩确定了溶质的溶解质量，在地层中流速和污染晕的弥散度等；Roberts et al. (1986)通过空间矩方法评估了该场地中有机物的吸附、阻滞系数和污染质的迁移；Sudicky (1986)讨论了渗透系数的空间变量与污染质平均流速的关系。另外有一个大型的野外研究场地――Cape Cod，同样的方法投入反应物质和不反应的物质以研究污染物在砂层和粗砂层中的行为参数。 Dagan (1982) and Gelhar and Axness (1983)利用空间矩对该场地使用污染物的弥散度来确定空间分布的渗透系数。

Goltz and Roberts (1987)利用改良的Aris方程用在三维的对流弥散模型的空间矩，同时对污染物在非运动区的溶解弥散。Valocchi (1988)用了空间的的方法分析了污染物在不同的时间不同的地层深度的浓度变化规律。这些使用空间矩的分析总体上表明用空间矩分析实验结果是可行的。

自从Aris (1958)， Kubin (1965) 与Kucera (1965)对矩方法研究与使用，矩方法已经成为估计多孔介质中污染物的参数的标准方法 ［3］。当发生化学和生物运移作用以及污染物和营养物质通过含水层时发生的对流及弥散作用时，完全的明白污染物和营养物质在含水层中的行为参数是比较复杂的，而空间矩就提供了这一个平台。

尽管空间矩分析应用于污染物的迁移与归宿上是比较有效的方法，但是空间矩方法几乎没有对存在于含水层中运动与非运动的污染物吸附速率和降解速率进行研究。

2.2时间矩分析的应用回顾。

时间矩早期用于农业中肥料溶质的运移。后来慢慢的用于地下水中污染物运移的研究，不仅仅是耗资少，而且运算方便。

时间矩主要是通过研究污染物的单点穿透曲线（BTCS）对污染物在含水层中的行为参数进行评价。F. Stagnitti.et.al通过对比矩分析方法可知时间矩方法对于计算污染物参数最为简洁有效。时间矩仅仅只需要利用单点穿透曲线（breakthrough curves简称BTCs）的零阶矩、一阶矩、二阶矩就可以计算出我们所需要的参数。时间矩不仅可以用于非反应的物质在地下水中的运移，如Br等示踪剂，也可以用于可反应的溶质在地下水中的运移，如TTEX等污染物。但是Sumit Mukhopadhyay与John H. Cushman研究发现时间矩是受污染物质的运移机制（对流、弥散、吸附及一级降解率等）影响。

Jian Luo et al(2007)通过抽水――注水试验，然后利用时间矩的方法分析实验所得的BTCS曲线，不仅很容易的计算出阻滞系数，而且还表明流场能改变示踪剂的运行周期。J. Vanderborght与H. Vereecken(2001)利用溴离子作为示踪剂，通过用时间矩对溴离子的BTC曲线得出溴离子的运移速度，然后在用时间矩对污染物质运移BTCS曲线进行处理，得出污染物质在一维流下的流速、弥散系数等。Liping Pang et al(2003)在砂柱中投入阿特拉津（atrazine，一种除草剂）、环嗪酮（hexazinone）及荧光粉（rhodamine WT）进行试验，在通过时间矩的方法，得出这些运移物质的行为参数，如流速、弥散系数、阻滞系数及一级降解率等。Thomas Ptak et al(2004)在含水层与水井中通过投入示踪剂，以便更好的得出地层的特征及相关的参数。他们通过用时间矩方法及其他的方法对可反应物质与不可反应物质进行分析，获得地层中相应的特征及参数值。Xingru Wu et al(2005)通过示踪实验，发现在生产中示踪剂浓度分布的一阶时间矩用于计算孔隙水体积是很有效的，同样，时间矩对于计算流速及相关的水文地质参数是很有效的。Stefan G. deke et al(2006)利用银光粉、溴离子及甲苯（一般认为甲苯的阻滞系数很小，基本与1接近，不考虑甲苯的溶解、吸附等等状况）做为示踪剂，然后在利用时间矩的计算，就可以很好的得出该处的水文地质特性及相关的参数。Jian Luo et al(2006)得出了截点（截点就是指在运移物质在该点未到达零而停止了检测或者是目前的技术不能达到检测的要求）对时间矩有影响的结论。对于断点的BTCS曲线，一般把普通步长或脉冲步长作为输入的模型。这种输入是最基本、最直接、对于截断的BTCS曲线计算所得到的结果是最准确的。因此，在对于运移物质的检测是要有频率多次的检测。B.M. Davis et al（2002）用时间矩的方法对不同饱和状态下的三氯乙烯（TCE）进行BTCS曲线进行计算，得出了不同的阻滞系数。实验室中，当三氯乙烯的饱和状态为0.2～0.9%，其阻滞系数为1.1～1.5之间；当三氯乙烯的饱和状态为6.5%时，其阻滞系数为5.0。

总之，时间矩是研究地下水层数的有效的方法，但是目前为止，还未见时间矩对于大型试验场地的研究，并且时间矩不能对不均质的介质中的渗透系数及水流在空间上的分布。

3. 结论

为了更好的了解污染物在含水层中的变化规律，更好的为饮用水安全服务，可以采用矩分析方法中空间矩分析和时间矩进行分析。对于空间矩分析主要以物理的非平衡方程模型（PNE）与化学非平衡方程（CNE）为基础，然后对污染物的BTCS曲线进行分析，可以得到污染物相关的参数，如流速、弥散系数、污染物浓度变化的渐近线以及渗透系数在空间上的分布等。但是空间矩方法几乎没有对存在于含水层中运动与非运动的污染物吸附速率和降解速率进行研究。而时间矩可以对含水层中运动与非运动的污染物吸附速率和降解速率进行分析。不仅如此，时间矩还可以对空间矩中能够分析污染物在含水层中的流速及弥散系数等参数分析。尽管时间矩的应用较空间矩广泛、有效，但是利用矩分析中的时间矩和空间矩的互补可以更全面的得出污染物在含水层中的行为参数分析。

参考文献

［1］Liping Pang, Mark Goltz, Murray Close .2003.Application of the method of temporal moments to interpret solute transport with sorption and degradation. Journal of Contaminant Hydrology 60 (2003) 123～ 134.

［2］van Genuchten MT .1985. Convective-dispersive transport of solutes involved in sequential first order decay reactions, Computers and Geosciences, 11(2):129～147

［3］Ostergaard K, Michelsen ML .1969. On the use of the imperfect tracer pulse method for determination of hold-up and axial mixing, Can. J. Chem. Engg., 47:107～112.

［文章编号］1006-7619（2012）03-19-207

地下水应用篇5

关键词：地下室；防水工程；防水材料；应用

Abstract: with the people on the ecological environmental protection consciousness to improve the environmental protection engineering of underground widely used more and more be everybody's attention, tunnel and underground parking lot across the street, high-rise building basement, metro engineering of underground engineering construction more and more. With new materials, new technology, new methods to improve underground waterproof effect, to ensure that equipment safety and visual appearance, and extend the life of structure plays a vital role.

Key words: the basement; Waterproof project; Waterproof materials; application

中图分类号： TU57 文献标识码：A 文章编号：

目前，在国内建筑设计中新型防水材料得到了广泛的应用，并且成为保证建筑物整体质量的重要因素。国内建筑设计中应用的防水材料具有较大的选择空间，设计人员一定要在对防水材料的机理及适用范围进行研究的基础上，综合建筑设计的实际需求，进而科学的选择经济、实用的防水材料。

一、刚性防水与柔性防水的特点

刚性防水是指以砂、石及水泥等为原料，掺入少量外加剂、高分子聚合物等，通过补偿收缩，提高混凝土的抗裂防渗能力，或通过调整配合比，抑制或减少孔隙率，改变孔隙特征，增大水泥集料或其它原材料界面间的密实性，使混凝土结构达到防水的目的。刚性防水材料按其胶凝材料的不同可分为两大类，一类是以硅酸类水泥为基料，加入无机或有机外加剂，配制而成的防水砂浆、防水混凝土；另一类是以膨胀水泥为主的特种水泥为基料配制的防水砂浆、防水混凝土。本文主要讨论的是目前地下室施工中常用的以硅酸类水泥为基料的防水混凝土。

柔性防水是指用改性沥青防水卷材、高分子防水片材等具有一定延伸率和拉伸强度的柔性材料，采用冷粘法、热溶法等施工方法，将柔性防水材料铺贴于基层而形成防水层，从而达到防水的目的。目前，市场上柔性防水材料种类繁多，而根据其特性，施工方法也不尽相同。

刚性防水做法和柔性防水做法各有其优缺点，刚性防水做法优点是工艺简单，成本低廉，出现渗漏现象后修复较容易，无需重新铺设防水层或浇筑防水混凝土，只需寻找出渗漏裂缝或孔洞；对其进行嵌堵密封就能恢复正常使用。缺点是抵抗结构变形的能力较低，对于工程因不均匀沉降等原因而产生的裂缝，当开展宽度大于0.2mm时，刚性防水将失去作用。柔性防水做 法的优点是随着现代科学技术的发展，柔性防水材料综合性能越来越优异，种类繁多，门类齐全，不管工程结构特点如何，气候条件怎样，“总有一款适合你”，同时，相对于刚性防水做法，它还能抵抗结构更大的变形。缺点是材料耐久性较差，易老化，对基层(砂浆或混凝土)条件要求很高，施工工期长，不确定因素多，如果柔性防水层某一点破损或粘接不牢，造成漏水，则意味着整个柔性防水层的失效。

因此，笔者认为，对于Ⅱ类及其以下的建筑，刚性防水能够达到防水设防要求的，尽量只采用刚性防水做法。辅以对特殊部位(接缝等)的特别处理。这样不但可以缩短工期，节约投资，同时可以使施工单位摆脱对柔性水层的依赖心理，重视防水混凝土的浇筑、养护等的管理；对于I类建筑，因其重要性，宜设二道或多道防水层，但必须以刚性防水为主，重视防水混凝土的施工，抓好根本，才能达到预期的目的。

二、实例应用

某主楼地下室底板采用结构主体自防水与迎水面柔性防水组成复合防水体系，设有变形缝(如图1)，某主楼尚未投入使用即发现变形缝处漏水。后现场检查发现变形缝中的橡胶止水带有个别部位受损拉裂。此工程实例说明：1)柔性外防水层与主体结构间存在隙缝；2)在有隙缝存在的情况下，柔性外防水层有一

点失效就会导致整个柔性防水体系的失效。

图1地下室底板及变形缝防水

1、 柔性外防水层与地下室底板间产生隙缝的原因

1.1场地土与主体结构的不均匀沉降

柔性外防水层铺设或涂刮在垫层上，而垫层随场地土一同沉降；地下室底板由桩和承台承受其荷载，即地下室底板的沉降与桩的沉降一致。而现代高层建筑的桩基持力层很多为微风化岩，桩沉降量很小。当场地土层的沉降大于基桩的沉降(此种现象尤以上海、广州等地松软地层上的工程为甚)，也就表示柔性外防水层的沉降大于地下室底板的沉降，柔性外防水层就与底板分离为两个部分，之间产生隙缝。场地土沉降大于桩沉降的可能情形有：1)桩基承受负摩擦力，使场地土沉降大于桩沉降；2)场地土超挖回填，回填土固结下沉导致场地土沉降大于桩沉降。

1.2混凝土收缩不同步

柔性外防水层加结构自防水复合防水体系的施工顺序为：捣素混凝土垫层垫层干固后铺设或涂刮柔性防水层捣细石混凝土保护层保护层干固后绑扎钢筋、浇捣结构主体混凝土。素混凝土、细石混凝土、配筋混凝土的收缩率各不相同，先浇筑的混凝土与后浇筑的混凝土收缩时间也不协调，这样将导致柔性外防水层与地下室底板间产生隙缝。

2、柔性外防水层与底板间有隙缝带来的后果

1）柔性外防水层与底板两个整体间如有隙缝，柔性外防水层只要有一处有缺陷而漏水时，则整个隙缝将会充满水，柔性外防水层失去其意义。而在地下室面积大的情况下，柔性外防水层有一二处有缺陷的概率是非常之大的。

当然，目前国外有些厂商已针对此问题研制出新的材料体系加以解决，如英国的富斯乐生产出带脚的高分子高强卷材，用后蹼式工法直接粘连在混凝土底板底面；美国格雷斯的一种自粘卷材也是先贴在垫层上，然后直接扎钢筋捣混凝土底板，这样就使得外防水卷材直接粘贴在底板底面。我国也有企业在进行类似的尝试。但上述材料和工法在我国还没有推广，并且，在工地上，高分子卷材在的情况下进行扎钢筋、烧焊、捣混凝土等，被破坏的几率还是较大的。

2）柔性外防水层与主体结构间如有隙缝，则在节点处如桩头处(见图2)会产生如下问题：柔性外防水层与桩顶部附加防水层――聚合物水泥砂浆(二者一柔一刚且柔性的沉降大于刚性的沉降也将因此而无法严密接合，从而在桩头处产生渗漏水通道，进而使柔性外防水层与主体结构间的隙缝充满水，整个柔性外防水层也就失去其意义。此外，还有很多地下室底板的节点如处理不当，也都极易造成柔性外防水层的缺陷，从而形成很多可能的漏水点。又如，底板后浇带处的柔性外防水层，由于在60 d等待浇捣的时间里往往要回填土或忘记抽排水，地下水位上升而冲坏防水层，使水窜到与底板之间的隙缝处。

图2地下室底板迎水面防水桩头处构造

3、地下室底板复合防水体系的改进做法

如上所述，很多因素会导致柔性外防水层与结构层之间分离从而产生隙缝；而隙缝的存在(有时哪怕只是0.1mm的缝隙)，加上地下水普遍具有一定水压，柔性外防水层有一点失效则必然导致整个迎水面防水体系的失效。因此笔者认为，地下室底板做迎水面防水层这种做法大多数情况下不可取；建议地下室底板防水做法改为结构自防水加背水面防水的复合防水体系(参见图3)。

图3地下室板背水面防水构造

3.1可用于背水面防水的新材料

近年防水材料发展很快，以往背水面防水效果不好的材料已被高性能的聚合物与水泥复合的刚韧性材料代替，例如：氯丁胶乳水泥砂浆；2）环氧乳液水泥砂浆；3）维尼龙聚合物防水砂浆；4）渗透结晶防水剂；5）JS涂料；等等。刚韧性材料相比于传统背水面防水材料的优势是：粘结力大大增强．抗渗标号、抗折强度很大表l列出了部分刚韧性材料的特性。

表1部分用于地下室底板背水面防水的刚韧性材料特性

3.2背水面防水的具体做法

等主体工程完成后、交付使用前，主体结构的变形趋于稳定时，在防水层施工前，先查找地下室主体结构有没有裂缝或其他结构缺陷，如有则采取补强补漏措施整改，然后再在底板上做刚韧性防水，反上侧壁1500mm高。如喷涂环氧乳液水泥砂浆5mm厚(或喽涂氯丁胶乳水泥砂浆7～10mm厚)，或批荡25mm厚维尼龙聚台物防水砂浆，或做渗透结晶刚性防水材料二遍约0．8～1mm厚等．均可解决背水面防水的难题。

3.3背水面防水的优点

1构造层次简化：可以省去迎水面防水的找平层、保护层，从而达到节省造价的目的。

2）工期缩短：防水层的施工时间和施工前后的候干期均可省略掉，约缩短工期l5～20d。

这一优点对赶工期竣工售楼以加快资金回笼的房地产商来说，尤其具有吸引力。

3)降低造价：背水面防水约40元/m2，而迎水面防水包括找平层、保护层等一般需要60元/m2左右，这样，采用背水面防水约可节约50％的造价。

4、改进做法可能存在的问题和解决方法

当然，有人可能会提出如下问题：1）刚韧性防水层不能适应大变形；2)地下室内后装设备可能会破坏防水层。对此笔者认为：1）背水面做刚韧性防水层是等到结构变形趋于稳定后才做的，此后结构产生的变形较小，而刚韧性材料能抵抗0.1mm内的裂缝；2)对于后装设备，如其破坏防水层，可在破坏位置补做局部加强即可。因为聚合物水泥砂浆等刚韧性材料有较高的粘结力，局部破坏不会造成与温凝土主体结构的粘结界面破坏以及因此而产生的窜水现象，所以有漏水时只需局部补漏即可。

三、结束语

地下工程防水是一个系统工程，需要方方面面的配合才能够确保质量。在这里面，防水设计和防水材料质量是最为关键的。在防水设计方面，设计人员要综合考虑各方面的因素，科学设防，并使设计达到应有的深度。采用新材料、新工艺、新方法对提高地下防水效果, 保证设备安全和外观观感, 延长结构寿命起着很关键的作用。

参考文献：

[1]李书山，熊稚军，邓天宁地下室底板柔性外防水层防水作用商榷 中国建筑防水，2004(10):20

[2]牛光全 也谈地下室底板柔性外防水问题 中国建筑防水，2004(12):9

[3]郑志辉 于英霞 地下工程防水设计中应注意的几个问题 山西建筑 2004(17):71

[4]游宝坤，侯维红，凌良敏 关于地下室防水设计的讨论 中国建筑防水 2006(2):4

地下水应用篇6

在我国，煤炭作为主要能源，长期以来在生产、消费中占据着绝对主导地位。尽管近年来煤炭所占比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象[2].只有减少煤炭的使用，大气污染问题才有可能得到解决。我国城乡建筑发展迅速，近几年来每年建成的住宅面积，城镇已至4～5亿平方米，农村则达7～8亿平方米，其中供热、空调的建筑面积高达6.5亿平方米。与气候条件接近的发达国家相比，我国居住建筑单位面积供暖能耗为他们的3倍左右[3].现在，这些高能耗建筑冬季供暖与夏季空调的使用正日益普遍，解决它们所造成的能源浪费和环境污染问题已成为紧迫的需要。现在我国禁止在城镇建设中小型燃煤锅炉房。因此，除了集中供热的型式以外急需发展其它的替代供热方式。热泵（包括地下水源热泵）就是这样一种可以有效节省能源、减少大气污染和CO排放的供热和空调新技术。

1、基本工作原理

地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。热泵机组冬季从生产井提供的地下水中吸热，提高品位后，对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需要供热和加湿的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的，另外还可以起到养井的作用。

如果是水质良好的地下水，可以直接进入热泵进行换热，这样的系统我们称为开式环路。实际工程中更多采用闭式环路形式的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵机组的影响[3].

由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。

地下水源热泵系统还可以产出生活热水，其水路连接方式大致有四种。最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分开和相关联且井水系统串级连接这两种，但是前者冷凝温差太小，后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统容量减小的问题。所以有了在后者基础上增加电动三通阀的方式，这样不仅减小了装机容量、降低了初投资，而且机组的配置也更加合理，提高了系统总能效比。此外，目前还有一种生活热水采用热回收型水源热泵机组的连接方式[4].后两种方式充分利用了井水的能量，且通过回收空调系统的冷凝热来制备生活热水，使整个系统的能效比得到了提高，比较合理、节能。

国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透性的含水层，也适用于低水位和渗透性好的地下含水层；而真空回灌则仅适用于低水位和渗透性好的含水层。现在国内的大多数系统都采用的是真空回灌的地下水回灌方式。另外，国内通常采用回扬和清洗的方式来维持地下水的回灌。回扬次数和回扬的时间视含水层的透水性大小而定，其次要考虑井的特征、水质、回灌量和回灌技术方法。这些都是非常专业化的工作，大大增加了用户的维护工作量，而且这种操作对井的损害也很大，会造成系统寿命的降低[5].

2、工程应用实例

1997年，中国科技部与美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项就是地源热泵的发展战略。1998年，中美两国确定在我国北京（代表北部寒冷地带）、宁波（代表中部夏热冬冷地带）、广州（代表南部亚热带）合作建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是北京食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。在这三个示范工程项目中，两个为地下水源热泵系统，一个为复合式地下水源热泵系统（Hybrid GWHP） [1、2].

除了这些之外，还有其它一些工程实例，其中比较有代表性的工程有：

清华同方人工环境有限公司承担的山东东营市胜泰大厦的地下水源热泵系统和空军丰台招待所、办公楼的地下水源热泵空调改造系统。其中，东营市胜泰大厦的建筑面积4，500m，制冷量271kW，冷冻供回水温度7C/14C，输入功率62kW；制热量290kW，热水供回水温度50C /40C，输入功率83kW.设计了2口水源水井，当其中一口为抽水井时，另一口水源井为回灌井。空军丰台招待所、办公楼冷量1，400kW，热量1500kW，采用3口供水井，井深50m，地下承压水温度为15C左右；回灌井2口，井深28m[2].

内蒙古科技厅科力宾馆的地下水源热泵空调系统工程（国家试验示范工程）。该工程总建筑面积约为10，000m，水源为两口井，井深180m，直径320mm，其中一口为供水井，一口为回灌井，两口井可以交替使用。分别采用小流量、少回灌技术和极限水温控制法解决了水量偏小和水温偏低的问题。因该地区的浅层水逐年下降，且很不稳定，故采用承压水作为水源，并且通过建造沉砂调节池和实现定期回扬、消除气阻砂阻等方法成功解决了承压水回灌难的问题[6].

山东兖州某煤矿地面建筑的地下水源热泵系统工程。地面建筑面积为20000m，该矿区有着可供利用的丰富矿井水资源，夏季水温为25C，冬季水温为19C.由于煤矿矿井水已被抽到地表，故省去了额外打井、水泵的费用，而且充分利用了既有资源，有着很好的经济性[7].

另外，为了实现“绿色奥运、人文奥运”的目标，北京市政府将地热资源的开发利用列入了奥运公园的能源供应规划之中。专家们预测，2008年北京奥运会之前北京奥运公园将钻10眼地热产水井和回灌井，预计井深3，000～4，000m，每口井日出水量在6500m以上，水温均大于65C以上[2].

3、存在问题分析

最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速的发展，虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但对于利用地下水这种资源仍然存在一些需要注意的问题：

①地质问题

地下水属于一种地质资源，大量采用地下水源热泵，如无可靠的回灌，将会引发严重的后果。地下水大量开采引起的地面沉降、地裂缝、地面塌陷等地质问题日渐显著。例如地下水的过度抽取引起的地面沉降，在我国浙江、江苏和整个华北平原，情况都仍然非常严重。地面沉降除了对地面的建筑设施产生破坏作用外，还会产生海水倒灌、河床升高等其他环境问题。对于地下水源热泵系统，若严格按照政府的要求实行地下水100%回灌到原含水层的话，总体来说地下水的供补是平衡的，局部的地下水位的变化也远小于没有回灌的情况，所以一般不会因抽灌地下水而产生地面沉降。但现在在国内的实际使用过程中，由于回灌的堵塞问题没有根本解决，有可能出现地下水直接地表排放的情况。而一旦出现地质环境问题，往往是灾难性和无法恢复弥补的。

②水质问题

现在国内地下水源热泵的地下水回路都不是严格意义上的密封系统，回灌过程中的回扬、水回路中产生的负压和沉砂池，都会使外界的空气与地下水接触，导致地下水氧化。地下水氧化会产生一系列的水文地质问题，如地质化学变化、地质生物变化。另外，目前国内的地下水回路材料基本不作严格的防腐处理，地下水经过系统后，水质也会受到一定影响。这些问题直接表现为管路系统中的管路、换热器和滤水管的生物结垢和无机物沉淀，造成系统效率的降低和井的堵塞。更可怕的是，这些现象也会在含水层中发生，对地下水质和含水层产生不利影响。更深层的问题是地下水经过地下管路时温度、压力的变化是否会影响其热力学平衡状态，地下热环境会对区域生态带来怎样的影响[4].水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何对水资源的浪费和污染都是绝对不可允许的。

4、个人分析思考对于地下水源热泵，笔者在此提出几点自己的看法，谨供参考。

4.1 地下水源热泵系统的优点

①根据热力学第二定律，采用热泵的形式为建筑物供热可大大降低一次能源的消耗，提高一次能源的利用率，因此地下水源热泵系统具有高效节能的优点。

②地下水源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

③地下水温度较恒定的特征，使得地下水源热泵系统运行更稳定可靠，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

4.2 地下水源热泵系统的缺点

①这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。地下水源热泵系统的经济性还与地下水层的深度有很大关系。

②在冬季，我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地下水源热泵供暖，则机组和换热器的初投资比较高，连续运行的效率也较低。夏季运行时，机组容量过大，造成浪费。我国政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。不仅因初投资高于其它系统而得不到认可和推广，而且给运行管理带来了很大的问题。运行管理是任何一个HVAC系统的重要组成部分，对于地下水源热泵这种特殊设计更是关键因素。

③环境方面的问题一旦出现，基本上是无可挽回的，或挽回的成本将非常巨大。从某种程度上讲，造成的危害不亚于大气污染。

4.3 对于地下水源热泵应采取的态度

①地下水资源在某种程度上是国家的一种战略物资，而且一些水文地质界的专家对当前地下水源热泵的发展也持保留意见，因此，对于在我国大面积推广这种系统应采取慎重的态度。

②在决定采用地下水源热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水温度、水质和出水量等数据，合理地配置整个系统。

③设计、施工和运行等各个环节都要有谨慎小心的态度，确保系统不会因负荷不当、水泵功耗过高、管理不善而降低了效率。

5、结束语随着现代科技的发展，环境和能源问题越来越受到国际社会和我国政府的重视，这使得暖通空调设计人员不得不寻找更先进、节能、环保的空调采暖技术。地下水源热泵作为一种可持续发展的绿色能源技术，有着高效节能的特点，受到了各国的广泛关注，在我国的发展也是十分迅速，相信将来也一定能有其发展空间。

参考文献

[1] 倪龙，封家平，马最良。地下水源热泵的研究现状和进展[J].建筑热能通风空调，2004，23（2）：26-31

[2] 王宇航，陈友明，伍佳鸿，等。地源热泵的研究与应用[J].建筑热能通风空调，2004，23（4）：30-35

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[4] 周春风，刘建华，叶瑞芳。几种地下水热泵系统的水路连接方式[J].暖通空调，2004，34（9）：62-64

[5] 邬小波。地下含水层储能和地下水源热泵系统中地下水回路与回灌技术现状[J].暖通空调，2004，34（1）：19-22

[6] 徐万荣，贺玲丽，杨树峰。水源热泵空调系统在内蒙地区的应用实例分析[J].建筑热能通风空调，2004，23（1）61-63：

地下水应用篇7

关键词：GPS-RTK；数字测深仪；水下地形测量；数据采集；基准站

中图分类号：P228

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)17-0051-02

一、概述

在水下地形测量上，传统的方法是采用全站仪结合测深仪进行测量，即在岸上架设全站仪，在船体上固定反光棱镜，通过全站仪测量即时点位坐标，船上作业员同一时间记录测深仪中所测水深值，内业处理时再将两份数据统一。随着GPS技术的兴起和发展，打破了这一传统方法，采用GPS-RTK结合数字测深仪的方法进行，即采用GPS-RTK技术获得测点点位坐标，数字测深仪获得水深值，通过软件实时同步的记录点位坐标和水深值，再根据实测值进行数据处理和地形图的绘制。

在长江三峡水利枢纽右岸三期下游围堰拆除工程中，就采用了这一方法进行水下地形测量。GPS采用的是南方灵锐s82GPS-RTK测量系统；数字测深仪采用的是无锡海鹰公司的HY1700型测深仪；软件为南方海洋自由行测量导航软件。作业过程即通过导航软件实时同步的自动记录平面点位及其水济值并存储到相应文件中，进行数据的预处理后再利用成图软件自动建模并生成数字化地形图。

二、GPS―RTK工作原理

RTK(RealTimeKinematic)实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术，它是测量技才发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成。基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差X、Y、H。坐标差加上基准站坐标得到每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标x、Y和海拔高H其精度可达cm。如图1所示：

在水下地形测量时，基准站一般架设在固定的高等级控制点上，而移动站则与测深仪的换能器一同固定在船体上。

三、三峡三期下游围堰拆除工程中GPS-RTK水下地形测量

(一)准备工作

1、收集测区控制网成果，包括控制点的坐标，等级，中央子午线等参数。同时明确测图区域及测图比例，将测图范围输入笔记本电脑，选择合适图幅，建立导航图。

2、求定测区坐标转换参数。因为三峡工程采用的是独立大坝坐标系，而RTK得出的坐标为WGS-84坐标，所以必须计算出两个坐标系的转换参数。根据转换参数将WGS-84坐标转换为三峡大坝坐标系。方法是：(1)将GPS基准站架设在已知点A上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、发射间隔及最大卫星使用数，关闭转换参数和7参数，输入基准站坐标(该点的单点84坐标)后设置为基准站；(2)将GPS移动站架设在已知点B上，设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、接收间隔，关闭转换参数和7参数后，求得该点的固定解(84坐标)；(3)通过A、B两点的84坐标及当地坐标，求得转换参数。

3、选取合适高等级控制点作为基准站。GPS-RTK定位的数据处理过程是基准站和流动站之间的单基线处理过程，基准站和流动站的观测数据质量好坏、无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大，基准站位置的有利选择非常重要。RTK测量中，流动站随着基准站距离增大，初始化时间增长，精度将会降低，所以流动站与基准站之间距离不能太大，一般不超过10km范围。同时要考虑基准站上空无卫星信号的大面积遮盖和影响RTK数据链通讯的无线电干扰，以及提高基准站无线架设高度。因此该次基准站选在距离测区2km的首级平面控制点“测绘楼”。

(二)外业数据采集

1、基准站设置。将基准站架设到控制点，并将电台等连接到位后，打开主机和电台，当主机和电台的显示状态正常就表示基准站开始工作。灵锐s82采用全内置―体化工业三方设计，将数据链、蓝牙、双频天线整合成小巧的全无线一体接收机单元，只要打开主机，其就能自动完成初始化和搜星工作，简单方便。

2、移动站设置。将移动站连接完成后打开主机让其完成初始化和搜星。待显示状态正常时表示移动站开始工作。

3、校正。南方灵锐S82提供了强大的手簿功能，在通过手簿输入基准站坐标及坐标转换参数后，可以对移动站进行校正。校正方法有两种：(1)利用2个以上控制点建立坐标库从而求得四参数(在四参数未知情况下)；(2)通过手簿上“校正向导”功能，根据基准站已知坐标进行校正(在四参数或七参数已知情况下)。灵锐$82也能在基准站未知的情况下，通过移动站架设已知点来进行校正。需要注意的是，要注意GPS解算状态必须是固定解时校正才正确，否则必须停止。校正完毕后，就可以开始数据采集了。

4、数字测深仪。数字测深仪采用的是无锡海鹰公司的HY1700测深仪，是一种用于江河、湖泊、浅海及水库进行水深测量的便携式测深记录器，适用于水文、勘察、航道及码头疏浚等行业的精密测量及水深数据输出，采用先进的数字信号处理DSP技术，水底跟踪门技术于一体，使仪器能在恶劣的水文环境和地貌情况下，得到精确、真实、稳定的水声数据。标准的RS232／RS485串口使仪器能和计算机通讯。

5、数据采集。将移动站和测深仪的换能器固定好，将移动站和测深仪通过串口与手提电脑连接，连接好后可以开始采集。根据测区范围选择合适的点位密度，因为三期围堰所在测区范围不大，且要涉及工程量，所以采集时按每3～5m布设一测量点。南方自由行导航软件实时同步的记录测点坐标和水深值，并显示在导航图上。由于是实时记录，所以要注意GPS的解算状态，应为固定解，否则其测点精度不高。

(三)将外业采集的数据进行预处理

将水深值结合其统一到基准面的改正数、根据相关水文部门各水文站提供的水位观测资料综合计算获得点位的高程值，与平面坐标组合成该测点的三维空间坐标，并存储于文本文件中，利用南方CASS成图软件绘制地形图。

四、需要注意的问题

1、基准站一般应选在周围视野开阔，避免在截止高度角15°以内有大型建筑物；避免附近有干扰源，如高压线、变压器和发射塔等；不要有大面积水域；为了让基准站差分信号能传播的更远，基准站一般应选在地势较高、地质条件好、点位稳定、易于保存的地方，同时顾及施测的便利，尽可能利用原有的标石观测墩。

2、考虑到测点平面位置与测深仪水深值的同步问题，以及GPS所测的水面点与测深仪所测水下点是否重合的问题。因此，要求GPS接收天线和测深仪的探头安装在一条垂线上，而接收GPS的定位信号和测深仪所接收的测深信号必须同步，否则都要进行相应的改正。探头一般要求安装在船的侧边，以免后面的浪花影响测深的精度。

3、测船速度的确定。测量船的航速是一个直接影响测量成果的重要因素。航速过快，会造成接收GPS的定位信号和测深仪所接收的测深信号同步性减弱，点位坐标精度急剧下降，从而影响水下地形测绘的精度，而过慢时，会造成测量数据过多过密，使后期数据处理过程过于繁琐，影响效率。所以船速要选择合适，既要保证测量精度，又保证采集数据真实有效的反映实际地形。

五、结语

GPS-RTK技术的应用打破了传统的水下地形测量方法，不仅减少了外界因素对作业过程的过多干扰，而且降低外业数据采集的劳动强度和成本，提高了作业效率，更重要的是大幅提高了测量点位的精度，使得水下地形测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济，可以全天候的实施测量工作。随着科学技术的发展，GPS-RTK技术将会更加完善，给包括水下地形测量在内的各种工程项目带来更加美好的明天。

参考文献

[1]徐绍铨，GPs测量原理及应用[M]，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998

[2]全球定位系统(GPS)测量规范，北京：测绘出版社，1992

[3]梁开龙，水下地形测量[M]，北京：测绘出版社，1995

地下水应用篇8

【关键词】地下室工程；JS防水浆料应用；施工要点

1 工程概况

（1）江苏徐州市望景花园B座工程为地下二层、地上三十二层的框剪结构住宅楼，建筑面积为24530m2，住宅楼长为72m，宽为45m，并在纵向方向的中间设置800mm宽的后浇带。地下室负二层为设备机房和停车场，其基底标高-9.55m；负一层为自行车存放场，其地面标高为-4.5m，顶板标高为-1.2m。地下室基础为正梁式钢筋砼整板，承台梁、底板、内外墙板及顶板砼采用C30微膨胀砼，抗渗等级为P8，防水等级设计为1级。

（2）住宅楼场地的地质条件为上部土层除杂填土外，主要以粉土、粉土泥砂为主，含水量较大，其中②、③粉土透水性大，渗透系数为1.2×10-4cm/s～1.91×10-5cm/s，地下水丰富，场地的地下水为孔隙潜水，主要接受大气降水及生活用水补给，与场地西侧奎河中的地表水有一定的水力联系，稳定水位埋深为者-5.0米左右。

（3）本工程原设计地下室地面及地下室外侧璧防水采用CR65防水宝，考虑到该工程地下水及地下室使用功能的实际情况，根据批准的施工组织设计规定，地下墙板砼施工分两次浇捣，施工缝位置设置在地下室顶板下口，并留出凹槽钉缓膨型橡胶止水带，同时设有后浇带的具体情况，经与建设单位、设计单位及监理单位共同协商，为确保地下室防水效果，加快施工进度，提高经济效益，将原设计CR65防水宝的防水材料改为雷邦仕JS防水浆料。

2 雷邦仕JS防水浆料产品特征

雷邦仕JS防水浆料分为柔韧性和通用型两种产品。通用型防水浆料是双组分的防水材料，主要用于基层的缝隙封闭。材料与添加剂混合后，发生一系列物理化学反应，浆料渗入底材的毛细孔，与底材永久性结合，施工后形成一层坚韧的强性防水膜，阻隔水的渗漏，其耐水性达到80%以上。其主要特征：

（1）粘结力强： 浆料中的活性成分可渗入基材中的毛细孔、微裂纹并产生物理化学反应形成阻隔水的结晶体，与底材融为一体而起防水作用，能对轻质疏松的底材、异型部位及接缝进行封闭，所形成的防水膜具有良好的透气性、耐候性，耐水性。

（2）抗御高静水压：由于结晶体深入底材毛细孔，因此在较高的静水压之下仍能保持坚固的防水结构，能在潮湿的基面上施工，操作简便，竖面施工不流淌。

（3）具有迎水面防水功能：其防水功能不仅仅依赖表面涂层，而主要在于其渗到底材内部形成结晶体，并与底材形成一体，阻隔各个方向的水通过，因此对迎水面和负水面均有防水功能。

（4）富有柔韧性：可覆盖小于0.4毫米细如发丝的裂缝，适应轻微的震动以及位移。

（5）固化后，可直接在防水膜上进行抺灰，找平，粘贴石材、瓷砖等，也可进行素土回填。

（6）属于环保型产品，不腐蚀金属，能用于软水水池的防水。

3 雷邦仕JS防水浆料适用范围

（1）建筑物的室内外墙体、地面、屋面、地下室、厨房、卫生间、水池（食用）等防水工程。

（2）现浇或预制构件的接缝、后浇带、伸缩缝及管口周边的修补和密封，瓷砖缝隙与外墙裂隙的渗水封堵。

（3）涂刷于铺贴石材、瓷砖、木地板、墙纸、石膏板等材料之前的基层可以达到防潮效果。

4 雷邦仕JS防水浆料施工方法

4.1 基层要求

（1）基层必须坚实、平整，干净、无灰尘、油腻物、脱落物及裂纹等。

（2）基层所有的缝隙应先用通用型粉料加入水泥胶浆拌成湿团状抹平，抹胶浆前，应先充 分湿润底材，但不能有积水。

（3）基层尖锐的外角边缘应除去，内外角均可用水泥胶浆抹成135。圆弧面。

（4）对于含有石灰、石膏等灰尘不可直接覆盖JS通用型防水浆料，必须采用雷邦仕底油等界面处理剂，以增强粘结力。

4.2 基层的裂纹处理

（1）对于大于2mm的裂纹，在施工前，先用通用型粉料加入水泥浆，将其水泥浆灌入缝隙并清平补严。

（2）对于伸缩缝，先用聚苯乙烯泡沫将其填平，再粘上宽度约为5cm的塑胶条。

（3）对于构造节点，施工前应先用JS通用型防水浆料做好加强层后再进行施工。

4.3 施工要点

（1）将液体添加剂倒入干净的容器中，开动机械搅拌机（400～500转/分钟），按比例倒入粉料《柔韧性： 25公斤粉料（成袋）配17公斤液体添加剂（成桶），通用型：25公斤粉料（成袋）配17公斤液体添加剂（成桶）》，边搅拌边倒入粉料，充分搅拌3-5分钟直至无生粉团的均匀胶浆，静置10分钟后再搅拌即可使用。搅拌好的胶浆必须在1～2小时内用完，禁止将已凝结的浆料加水后再用。

（2）施工的底材应采用水湿润，第一遍将调好的通用型防水胶浆均匀的涂抹于接缝处，涂抹方向为同一方向，避免浆料积聚过厚或漏刷。

（3）通用型防水胶浆涂抹1～2小时后待接缝处略为干固（刚好不粘手）后，再使用柔韧性防水浆料，在底板上开始均匀的涂抹。第一遍涂抹方向为横向，第二遍涂抹方向与第一层成90度，为纵向。根据使用要求涂刷二层或以上（总厚度控制为1.5～2mm），施工时间一般需要1～3小时。

（4）每层施工完成后24小时内，防水层上需采取保护措施以防止人行走、淋雨、霜冻， 并洒清水进行养护，等涂层完全干固后（不要使用风扇或热力来人为缩短干燥时间），才可以在其上施工或做覆盖层。

（5）施工时环境温度不低于0℃，要求环境温度在5～45℃及相对湿度小于85%的通风环境下施工。

4.4 地下室负水面存在渗漏的施工要求

（1）如果潮湿面较大、较湿且有较多的水珠，应采用快干水泥型产品，将其粉刷于潮湿面，略干燥后再涂上通用型防水浆料。

（2）漏水点明显并有集中的若干点，可将其凿成V字型，用速效快干堵漏剂将渗水堵住，然后再涂通用型防水浆料。

（3）渗漏较严重，采用置管引流，待完全干固强化后才灌浆补漏，如底材有较大裂缝的应进行灌浆补漏。

（4）负水面特别是地下室有高静水压的部位，应涂刷2～3层或以上的通用型防水浆料。

5 雷邦仕JS防水浆料检查标准

5.1 施工质量要求

（1）防水浆料厚度应控制在1.5～2.0mm，三遍涂刷。

（2）防水浆料涂膜应多遍涂刷，涂刷应待前遍涂层干燥成膜后进行。

（3）每遍涂刷时应交替改变涂层的涂刷方向，同层涂膜的先后搭接宽度为30～50mm。

（4）施工缝甩搓应注意保持洁净，搭接缝宽度应大于100mm ，接涂前应将其甩茬表面处理干净。

（5）涂刷程序应先做转角处，穿墙管道、变形缝等部位的浆料应先做加强层，再进行大面积涂刷。

（6）地下室侧墙的防水浆料宜采用砌保护砖墙和铺抹30mm厚水泥砂浆进行保护。

5.2 检查标准

（1）防水浆料检验按涂层面积每100m2检查1处，每处10m2，且不得少于3处。

（2）主控项目：

防水浆料所用材料及配合比必须符合设计要求，应现场检查出厂合格证，质量检验报告，计量措施及现场抽样试验报告。

转角处、变形缝、穿墙管道等细部防水层做法均应符合设计要求

（3）一般项目

基层应牢固，基面应洁净、平整，不得有空鼓、松动、起砂和脱皮现象，基层阴阳角处应做成圆弧形。

防水层与基层粘结应牢固，表面平整，涂刷均匀，不得有流淌、皱折、鼓泡和翘边等缺陷。

防水层平均厚度应符合设计要求，最小厚度不得小于设计厚度的80%。

板墙防水层的保护层应牢固，保护层的厚度均匀一致。

6 雷邦仕JS防水浆料的应用优点

（1）通过该工程雷邦仕JS防水浆料的应用，经测算每平方用量为2.0-2.5kg/m2，一般一桶34kg套装（25公斤粉料+9公斤添加剂）可涂刷14～18m2，相比CR65防水宝材料较为经济，综合经济效益高。

（2）地下室底板及侧墙的JS防水浆料施工完后经雨季考验，未发现地下室底板、墙板有渗水点，墙板无湿渍，防水效果达到地下室一级防水标准。

（3）JS防水浆料防水施工方便，操作人员少，操作工艺简单，易掌握，无需较大的机械设备和工具。

（4）JS防水浆料对操作人员无损害，无污染，达到环保要求。

参考文献：

[1]广州栢年化工建材料有限公司.编制.《雷邦仕防水系列产品说明书》.

[2]《地下工程防水技术规范》GB50108-2001.