1、 1封填报废机井、防止地下水污染作 者： 谷振利、席雪莲 工作单位： 北京市昌平区水务局 职 称： 工程师 邮 编： 102200 电 话： 89746366 时 间: 2005 年 6 月 2封填报废机井、防止地下水污染水是人类赖以生活及从事生产不可缺少的资源，地下水是昌平区工农业生产和人民生活的主要供水水源，当前地下水供水量占我区供水总量 95.5%。随着工 农业 生产的迅速发 展，人口的增多，昌平区水资源供需矛盾日益尖锐，我 们必须防治地下水污染，对地下水进行有效的保护，使有限的地下水资源更好的为昌平区经济发展服务，实现昌平地下水资源可持续开发和利用。地下水由于埋藏深、水质好，是重要的饮
2、用水源。但地下水循环缓慢，自我 净化能力较弱，地下水一旦被污染，治理起来非常困难，进行人工治理几乎是不可能的,保护地下水资源的任务十分艰巨。昌平区现有 275 眼报废机井，成井时间多为 60、70、80 年代，成井时间较长, 报废机井主要以农村报废井为主，这些报废机井大多处于无人管理的状态。 对昌平区境内的无人管理及报废机井进行封填，防止生活污水、工业污 水、 农业污 染通过这些报废的机井渗入地下，形成地下水的点污染源。昌平区水务局对境内报废机井进行封填，通过试验最终确定水泥浆封填法效果好，成本低，满足封井要求。31 昌平区概述昌平区位于北京北部，军都山南麓。昌平区地势西北高东南低，地处平原与
3、山区交接地带。山峰高程一般在 8001000m，平原高程在 30100m。面积 1352 平方公里，其中山地面积约 800 平方公里，占总面积的 59%；平原面积 552 平方公里，占 总面积的 41%。昌平气候属季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，秋季多风少雨。多年平均气温为 12.1 OC。最冷的 1 月份平均气温 -4.1 OC，最热的 7 月份平均气温在 25.7 OC，极端最高气温为 41.2 OC（2002 年 7 月14 日），极端最低气温为-19.6 OC（1969 年 2 月 24 日），无霜期约为200203 天，多年平均日照 2641.4 小时/年。降水时间分布不均，多
4、年平均降水值为 586.2 毫米，雨量集中在6、7、8 三个月， 降水 443 毫米，占年均雨量 76%。最小年降水量为354.4 毫米。多年平均水面蒸发量约为 1200 毫米（E601 蒸发皿）。境内因受地形影响，地区雨量分布不均匀，山区降水大于平原，东部北山区大于西部山区；东北部地区处于东南气流迎风坡向，夏季海洋湿润气团遇山上升，容易形成降雨。历年大风日在 1560 天之间，年均大风日约 35 天左右，年平均风速 3m/s 左右，风向冬春季以西北 风为主，夏秋季以东风和东南风为主。冰冻期一般为 12 月至次年 2 月，最大冻土深度 0.80m。42 昌平区水资源状况全区多年平均地表水资源量
5、为 1.62 亿 m3，地下水资源量为 2.36亿 m3，扣除地表、地下水 资源重复量 0.51 亿 m3 后，合计水资源总量为 3.47 亿 m3。昌平区现状供水水源分为地表水和地下水，同 1989 年相比 2001年供水来源有较大变化，地表水供水量占总供水量比例由 1989 年的27.8%降至 4.5%，地下水供水比例由 1989 年的 72.2上升到95.5。从现 状水源条件分析，昌平区供水主要依赖地下水。1989、2001 年昌平供水量比例图昌平区内地下水由于大气降水、流域面积的大小和储水条件的好坏，其分布很不均匀。南口西南地区和十三陵水库下游流域面积大储水条件好，水源极丰。十三陵、西
6、峰山七间 房河套一带和马池口南部、北郊农场东部、北七家镇地下水源丰富, 但这一地区受城区地下水超采的影响，近年来水位下降较快，已成为新的漏斗区。上苑、小汤山及北郊农场南部、东小口等地区地下水储量较少，为弱富水区。山前地带及百善镇北部为贫水区。地下水主要补给源为大气降水，地下2001下下下下下下下下下下下4.5%下下下95.5%1989下下下下下下下下下下下72.2%下下下27.8%5水流向由西北流向东南。地下水水位年变化幅度较小，一般为 23m，多年动态变化主要受大气降水控制。由于近年来昌平地区社会经济的发展，用水需求不断增加，并且下垫面情况发生了较大的变化，特别是昌平境内的京密引水渠又进行了
7、全线衬砌，使得本区地下水水位连年下降。根据昌平区平原区19782000 年地下水埋深变化过程线，可以看出地下水位呈现下降趋势， 23 年累 计下降了 10.35 m。1999 年与 1980 年相比，平原区地下水埋深由 1980 年的 6.69m 增加到 1999 年的 16.79m，对应的地下水位下降了 10.10m，平均下降速度 0.505m/年。19811999 年地下水储存量亏损达 5.575 亿 m3，平均每年亏损 0.293 亿 m3。2001 年平原区地下水埋深增加到 19.86m，对应的地下水位下降了 3.07m，其中京密引水沿线地下水位下降了 0.75m，比 2000 年前平
8、均水位降扩大了0.36m。在昌平区的南口镇及北七家镇形成了两个较大的地下水位下降漏斗区。自 19992004 年连续 6 年持续干旱， 1999 年全年降雨373mm，2000 年 438mm，2001 年 462mm，2002 年 413mm，2003 年453mm，2004 年 521.8 mm。降水量少，地下水得不到有效补给，造成地下水超量开采，地下水超采引发一系列环境地质和生态问题：将直接导致水质恶化、泉大量消失、地面下沉和市政设施毁坏等现象的发生。一方面由于连续干旱少雨，地表水可供水量不足；另一方面随着工业发展、城镇人口的增加和生活水平的提高，用水量在逐渐增加，水资源供需矛盾日趋尖6
9、锐。随着昌平区工业的快速发展和人民生活水平的提高，工业废水和生活污水的排放量日益增大，但市政管网和污水处理设施并没有相应跟上，造成大部分废污水未经处理就直接排入河道中或渗入地下，使得地表水质很差并导致浅层地下水水质下降；根据调查昌平区深层地下水质较好，城市供水能满足供水水质要求，部分地区自备井供水硬度较大，工业、 农业供水完全满足水质要求。通过对昌平区生活饮用水现状调查结果显示：除回龙观住宅小区、东小口天通苑住宅小区使用北京市水源九厂的水源外，其余地区大都是通过凿井抽取地下水作为工业、生活饮用水源和农业灌溉用水。地下水资源是昌平区主要的供水水源，保护地下水资源的任务十分艰巨。73 报废机井现状
10、3.1 昌平区机井现状昌平区现有机井 3099 眼，其中农用机井 1527 眼，生活井 855 眼，工业井 655 眼，热水井 58 眼，矿泉水井 4 眼。热水井主要分布在小汤山镇。昌平区的机井主要分布在马池口、沙河、小汤山、南邵、北七家这 5 个镇，其中马池口镇机井总数为 416 眼，机井井深多在 100 米以下。3.2 划昌平区报废机井现状为了确切掌握昌平区内报废机井数，昌平区水务局在对全区所有农用机井进行详查的基础上，又对报废机井进行认真核实，确保数据的准确性和真实性。首先昌平区水务局要求各镇水务站在农用机井详查的同时，调查农村需报废机井数和企事业单位需报废机井数。在详查的基础上，昌平区
11、水务局又专门召开会议对全区需报废机井进行再次核实，并提出要求，每一眼报废机井都造表建档，农村报废井必须经村委会盖章同意，各镇的 报废机井汇总表必须经镇政府盖章同意，企事业单位的报废机井，要求企事业写机井报废申请，并在报废申请上盖章。经核实昌平区现有报废机井 275 眼，其中农村报废机井 246 眼，企事业单位报废机井 29 眼。报废机井成井时间多为 60、70、80 年代，成井时间较长, 报废机井主要以农村报废井为主，这些报废机井大多处于无人管理的状态。83.3 报废原因分析报废机井报废的主要原因有四点：一是地下水位下降，造成井中无水，已成干眼；二是井壁管破损、错位造成水泵卡死、井塌或出砂量严
12、重超标；三是当时的成井工艺落后，未封孔等原因，造成井水被地表水污染无法使用，或滤料选择不合理，含砂量高不能使用；四是长时间未用，被人为地破坏填入石块等。3.4 报废机井存在的问题报废机井存在问题有以下四点：没有机井资料，没法确定滤水管位置；孔内有异物：水泵或被泥沙石块等充填；本次报废的机井凿井时间多为 60、70、80 年代，井壁管材料主要采用水泥管，黏结性较差，使用寿命短， 现在北京市已禁止使用水泥管作为井壁材料。报废 机井位置偏僻，水电供应困难，有些井位几乎没有进出场道路。94 封填报废机井的意义 昌平区报废的机井凿井时间多为 60、70、80 年代，机井井口防止污水入渗的隔离材料破碎严重
13、，已经失去止水作用。如果不及时对报废机井封填，生活污水、工业污水、 农业污染就很容易通过这些报废的机井渗入地下，形成地下水的点污染源。报废机井主要以农村报废井为主，这 些报废机井大多处于无人管理的状态。随着经济开发不断地深入，部分用水单位因为搬迁、停产、倒 闭 ，致使机井无人管护而闲置。这些无人管护而闲置和报废的机井，因地处生活区、开发区、耕地内，很可能遭到生活垃圾、工业垃圾、 农业污 染的侵害，从而进一步对地下水水体造成污染，如果不及时处理，这些机井很可能演变为地下水的点污染源，对宝贵的地下水源构成威胁。根据昌平区地下水水质调查结果，昌平区饮用水水质尚未受到影响。地下水资源是昌平区主要的供水
14、水源，随着昌平区工农业生产的发展，人民生活水平的提高，对水的需求也不断的增长，必须加强对昌平区地下水资源的科学管理和保护工作。地下水的水质是决定其能否被利用的首要因素，也是保护生态环境的关键因素。相对地表水，地下水赋存条件十分复杂，地下水埋藏深、水质不易受污染；但地下水广泛分布在我们脚下的每一寸土地，地下水循环缓慢自我净化能力较弱，地下水一旦被污染，治理起来非10常困难，甚至难以根治，进行人工治理几乎是不可能的，因为我们不可能把所有被污染的土壤和地下水都更换出来。在这方面，发达国家有深刻的经验教训：虽然地表水已经还清，但土壤和地下水的污染问题还十分突出，尽管投入了巨资进行治理，但效果并不理想。
15、地表水的污染看得见，因此各方面对地表水的污染十分关注，无论从政策还是财政上都花费了大量的人力物力：政府对生活垃圾的处理，已经采取了集中处理，在做好防渗的基础上进行填埋和焚烧；河流污染地下表层水已经被人们所认同，对河道进行治理、污水治理兴建污水处理厂等。地下水看不见，对人们生存环境的影响不像地表水那么直接，加之人们对地下水的了解比较少，因此对地下水污染的关注不如对地表水污染的关注。但正是由于地下水的污染是看不到的，其潜在危害就更严重。如果说地表水的污染相当于外伤，那么地下水的污染则相当于癌症。此，地下水是宝贵的供水水源，我们利用地下水资源时要充分考虑地下水资源的这一特点，尽量减少地下水资源的污染
16、。为此我们决定对昌平区无人管理及报废机井进行封填处理，彻底消除地下水源的隐患。115 封填报废机井的方法报废机井一般没有机井档案资料，只能采取全井封堵的方法。采用适当配比的水泥浆封井，是解决地下水资源污染的好办法。5.1 封井试验泥浆 封填法：所用压浆材料为膨润土，膨润土的特性是颗粒小、分散性好。膨润土膨胀吸水性好，利用它遇水膨胀的性能，将其压入地层中，膨 润土压入地层中时间越长膨胀性越好。膨润土先被压入滤料层，通过滤 料层后进入含水层，把地层中沙子等黏结在一起，作用与水泥浇筑相同。这样彻底阻断了各含水层之间的相互渗透，起到了封井的目的。水泥 浆封填法：所用压浆材料为水泥，利用水泥遇水后凝固的
17、特性，将水泥压入井中，水泥先被压入地层，通过过滤料层进入含水层中，把地 层中沙子等黏结在一起，这样彻底阻断了各含水层之间的相互渗透，起到了封井的目的。泥浆封填法、水泥浆封填法这两种封井工艺除材料不同，封井步骤是一样的。 为了确定哪一种封填方法效果好、成本低，昌平区水务局对境内 8 眼报废机井进行封填，通过试验最终确定水泥浆封填法效果好，成本低，满足封井要求。采用水泥浆封井法进行机井封填通过试验得出以下经验值。水灰比 为 0.5:1，水泥浆比重为 1.8312压浆 量=管内体积量+ 管外滤料层孔隙量+地层入渗量不同井径所需水泥浆量汇总表井孔直径 （mm）井管直径（mm）内径/外径每米深井管内需水
18、泥浆量（ m3）每米深井孔与井管之间环形空间需水泥浆量（m 3）每米井管内需水泥浆量和井孔与井管之间环形空间需水泥浆量之和为（m3）每米井管内（填3.2cm 碎石后）需水泥浆量和井孔与井管之间环形空间需水泥浆量之和为（m3）600 300/400 0.07065 0.0471 0.11775 0.0824251000 600/800 0.2826 0.08478 0.36738 0.22608对于深井，井管直径低于 300mm 的井，用密封塞加 压水泥浆压浆法进行封填；对于大口井，可以采用管内填 3.2cm 机碎石的方法进行压浆封填。无论是采取密封塞加压水泥浆压浆法，还是采用管内填砾的压浆法进
19、行封井的报废机井中，各井封井压浆时泥浆泵压浆均达到和超过 20kg/cm2压力，各井封井实际所用水泥浆 用量均超过井管内和井孔与井管之间环形空间所需水泥浆用量之和计算值，达到了 1.5 倍，根据所封机井所用水泥浆量推算，封井所用水泥浆均进入滤料层，并通过滤料层进入到含水层中，能够阻断各含水层之间的水力联系，起到了封井的作用。5.2 水泥浆压力灌浆工艺流程图输浆 搅拌 上灰 给水安放钻机下钻杆储浆箱压浆 清洗设备135.3 封填报废机井的投资情况治理地下水污染，我们只有切断污染地下水的通道，封填这些报废的机井。 过去打井是为了造福于民，现在封井是为了子孙后代能喝上清洁、卫 生的地下水。治理地下水
20、污染以防为主，同样需要投入人力、物力和财力。封填报废机井单井封井成本为 38917.89 元，根据昌平区封井计划 2005 年封填报废机井 100 眼，投资 389.2 万元，2006 年计划封填报废机井 175 眼，投资 681.1 万元。封井总投资为 1070.3 万元。5.4 封井质量保证选择 合格的施工队伍：封井质量的好坏直接影响着昌平区地下水的水质， 为确保封填后的井不会成为地下水的点污染源，必须选择设备先进、技术好、信誉好、有 资质的队伍 进行施工。同时与施工队签定合同书，明确责任， 确保封井质量。封井前 进行封井设计：对每一眼报废机井都认真收集原始的机井成井资料，资料齐全的根据资
21、料确定被污染的含水层进行封填，资料不齐全的要求施工队测量井深，进行全井封填。对每一眼报废机井在施工前都要有设计，估算封井材料用量，并在施工后进行比较，确保封井成功。封井后 进行封井验收：对封填的报废机井组织相关的人员进行封填验收， 查看施工现场记录，施工材料的出入单等与施工有关的单据，同时 要求施工单位对每一眼报废的机井都留有照片资料。要求14施工队对封井资金实行专款专用，对资金的使用情况进行财务审查。6 地下水污染，加强防范是根本昌平区对全区范围内的无人管理及报废机井进行封填是为保护地下水资源而进行的一项有意义的工作。在工作中我们感到地下水污染的防治工作任重而道远，防治地下水污染工作应做好以
22、下几项工作：6.1 贯彻“以防为主、防治结合”的原则。 地下水水质的污染常具有缓慢、隐蔽、不易及时察觉、不易治理复原等特点，因此对地下水水质的治理，必须贯彻“ 以防为主、防治结合” 的原则。只有这样，才能使地下水环境质 量不断向良性循环发展，不断提高水质的可用性。6.2 加强立法、完善各项管理制度。将地表水与地下水综合管理制度以法律形式确定下来，加强综合管理的权威性、系统性、确定性，并 为其他各方面的管理工作展开奠定法律基础。同时，在立法中针对地下水的特点也可以对其开发、利用、治理、保护和管理各方面单独立法，提高地下水管理的法律地位。对地表水和地下水的综合管理，最终要通过一系列管理制度体现，包
23、括取水许可制度、规划制度、水资源联合优化分配和调度制度、节约用水制度等等。在进行制度安排时，应充分考虑地表水和地下水之间的相互联系和制约，将其作为一个整体看待。尤其是在进行区域、流域水资源规划时，应加强地下水规划工作。156.3 针对地下水本身的特点、问题，加强基础性工作。要对地下水资源进行科学管理和保护首先应把握地下水的特点和规律，因此，需要加 强有关的基础性工作。一是加强与地下水有关的各种研究，包括研究地下水形成、分布、转 化规律，地下水与地表水的相互关系，缺水地区地下水可开采量评估方法，以及地下水补给技术、 污染防治技术等。二是建立、完善地下水监测网络，为开展地下水资源管理工作积累资料，
24、并加强地下水动态监测工作的科学化、规范化，以保证监测资料的可信度。6.4 要建立水资源保护带，有效防止地下水污染。工业污染的控制是水污染防治中的一个十分重要的环节，应从末端治理逐步改为源头控制；应严格限制高耗水、重污染企业的建设，大力推行清洁生产，采用先进工艺，争取实现工业用水量和废水排放量的零增长，以及有毒、有害污染物的零排放。在农业生产上要逐步减少农药、化肥的使用6.5 加强宣传，以提高各级政府、管理者、公众对地下水现状、问题的认识程度。由于立法体系的不健全以及基础性研究的缺乏，无论是政府管理部门还是普通公民对地下水的现状、问题的认识都存在很大的局限性，在实际工作中也忽略了地下水的管理和保护。最明显的就是在各级水资源规划中，涉及地下水的内容太少。规划是水资源管理工作的主线，地下水规划的缺乏，使地下水管理工作显得零散和混乱，没有了系统性。因此要进一步加大保护水资源和节约用水工作的宣传力度。要更16加广泛地向全社会宣传水资源紧缺的形势，保护水资源的重要性和节约用水的重要意义和紧迫性，进一步提高全民的节水意识，水的忧患意识。
