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摘要：基于对天津市地下水监测，对地下水含水层层组分层监测止水技术研究；在实施监测井工程中，对先进的钻探工艺、技术方法和措施研究；依据天津地层情况，对大深度、粉细颗粒含水层中一孔多层地下水监测孔成井结构的研究。分析一孔多层地下水监测孔成井技术。
关键词：水资源地下水监测一孔多层成井结构
地下水监测是一项长期的基础性、公益性技术工作，是认识和掌握地下水动态变化特征，科学评价地下水资源，制定合理开发利用与有效保护措施，减轻和防治地下水污染及其相关的地质灾害和生态环境等问题的重要基础，可以直接为水资源的管理和保护、地下水的合理开发、可持续利用以及地质灾害防治和生态环境保护等提供科学支持和技术保障。
天津市地下水监测站网主要依托于生产井发展起来的，1999年在全市开始地下水位自动监测建设。2005年起，我市开始加大地下水监测投入力度，着力地下水监测站网的建设和改造，重点是地下水专用监测井建设和地下水信息系统建设，目的是实现地下水监测井专有化，提高地下水监测数据精度以及地下水监测信息传输和处理的时效性。目前，我市地下水监测井全部为单孔监测井或丛式单孔监测井群。一眼井只能监测一个地下水层组，存在相对成本高、占地面积大、施工周期长、不便于仪器的施用和管理等问题。形成了人、财投入大，采集信息不便的现象。一孔多层（多井）成井技术的研究与应用解决了市区，城镇地下水专用监测井建设难等问题。
一、 一孔多层地下水监测井技术研究概况
国内开发利用地下水成井未见一孔多层井新技术的开发。近几年随着专用监测井的发展建设，依我国各地区地质、水文地质条件的不同多采用巢式或连续多通道（水平通道）监测井群的建设方式，以满足多层次地下水动态监测及动态要素获取的需求。近期虽偶见一孔多层监测井的建设，但其成井深度、井径、井内孔数及成井技术方法均不适用于天津地区大垂深、多地下含水组一孔多层地下水监测井的建设。
天津一孔多层地下水监测井技术的研究与建设，受启于石油系统的丛式定向井成井技术及单项工艺技术方法。S—1000型钻机机具经改装及配置的重新组合使其成孔直径达1.0M，成孔深度达600M之深。根据监测需求在大钻孔内成3-5眼不同垂深，监测不同地下含水层组水力状态的专用监测井，即一孔多层地下水动态监测井。
根据研究路线将一孔多井成井难点技术分解为单独的大口径成孔技术，多层次下管技术、多层次管外围填砾技术，多层次水泥环止水技术，多层次大功率空压机洗井技术。每一单独工程工艺技术按工程序实施，而各工程工艺技术或措施又为环环相连。我们在实施建设一孔多井成井研究实验除孔径略大外，各工艺工序技术均有几十眼井的成功经验和工艺措施。监测井管管材使用规制钢卷管。因其抗压抗剪加抗负压力指标满足于一孔多层井建设的需求。
二、 一孔多层地下水动态监测井结构
一孔多层地下水动态监测井结构是由大口径孔深，依各监测层位按序排布的泵室管、变径、井壁管、滤水管和最深层组的井底封，钻孔和各类管材之间排布不同层位的砾料、止水泥球、止水水泥环等。这种按设计钻凿的钻孔，各类井管的按序排布和其外围的填料共同组成井结构，按设计实施，一孔可成三至五眼井，详见图。
三、一孔多层地下水监测井经济效益
1）与普通的地下水监测井工程对比，占地面积小。天津市大部分地区监测站点要监测5层含水组，每层要打1眼监测井，共要5眼井。当利用了一孔多层成井后占地节省五分之一。一孔多井成井后占地面积小于1m2，加上观测设施专用井房占地面积小于10m2。有效的提高了土地的使用率减少了征地费用问题。
2）对水质稳定性和质量要求较高而需水量较大的企业及其有关需求部门，不但解决了集约性开采的难点又便于操控新技术的应用同时便于管理降低了成本。
3）解决了松散层地下水水资源地由分散开发集中供水变为集约式开发集中供水的问题，大幅度地降低开发建设，管理成本同时便于新技术的应用、环保节能。
随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，对水的需求与日俱增，水日益成为经济社会可持续发展的制约因素之一。长期持续超采地下水，诱发的地质灾害不断加重；地下水污染日趋严重，危害突出，令人触目惊心；水资源不合理开发利用导致地下水盐失衡，生态退化严重。供水安全、水环境安全日益受到威胁，相关地质灾害也越来越严重，这些已危及到人民群众的身体健康与生命财产安全，制约着经济社会的全面、协调、可持续发展。地下水监测信息对于工业生产、农田灌溉、城市供水及生態环境保护等都具有重要作用，是进行地下水开发利用规划，实现地表水和地下水联合调度，科学管理水资源的重要信息，直接关系到人民生活、工农业生产的布局，关系到国民经济的建设与发展。
综上所述，对地下水实施有效的监测，具有显著的社会效益、经济效益、环境效益。对水资源优化配置、农业结构调整，工业发展布局，城市发展规划，生态环境建设等具有战略指导意义。对地面沉降、海水入侵等控制，具有现实指导作用。对支撑经济社会全面、协调、可持续发展，保障全面建设小康社会目标实现，长期发挥作用。
注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看
关键词：水资源地下水监测一孔多层成井结构
地下水监测是一项长期的基础性、公益性技术工作，是认识和掌握地下水动态变化特征，科学评价地下水资源，制定合理开发利用与有效保护措施，减轻和防治地下水污染及其相关的地质灾害和生态环境等问题的重要基础，可以直接为水资源的管理和保护、地下水的合理开发、可持续利用以及地质灾害防治和生态环境保护等提供科学支持和技术保障。
天津市地下水监测站网主要依托于生产井发展起来的，1999年在全市开始地下水位自动监测建设。2005年起，我市开始加大地下水监测投入力度，着力地下水监测站网的建设和改造，重点是地下水专用监测井建设和地下水信息系统建设，目的是实现地下水监测井专有化，提高地下水监测数据精度以及地下水监测信息传输和处理的时效性。目前，我市地下水监测井全部为单孔监测井或丛式单孔监测井群。一眼井只能监测一个地下水层组，存在相对成本高、占地面积大、施工周期长、不便于仪器的施用和管理等问题。形成了人、财投入大，采集信息不便的现象。一孔多层（多井）成井技术的研究与应用解决了市区，城镇地下水专用监测井建设难等问题。
一、 一孔多层地下水监测井技术研究概况
国内开发利用地下水成井未见一孔多层井新技术的开发。近几年随着专用监测井的发展建设，依我国各地区地质、水文地质条件的不同多采用巢式或连续多通道（水平通道）监测井群的建设方式，以满足多层次地下水动态监测及动态要素获取的需求。近期虽偶见一孔多层监测井的建设，但其成井深度、井径、井内孔数及成井技术方法均不适用于天津地区大垂深、多地下含水组一孔多层地下水监测井的建设。
天津一孔多层地下水监测井技术的研究与建设，受启于石油系统的丛式定向井成井技术及单项工艺技术方法。S—1000型钻机机具经改装及配置的重新组合使其成孔直径达1.0M，成孔深度达600M之深。根据监测需求在大钻孔内成3-5眼不同垂深，监测不同地下含水层组水力状态的专用监测井，即一孔多层地下水动态监测井。
根据研究路线将一孔多井成井难点技术分解为单独的大口径成孔技术，多层次下管技术、多层次管外围填砾技术，多层次水泥环止水技术，多层次大功率空压机洗井技术。每一单独工程工艺技术按工程序实施，而各工程工艺技术或措施又为环环相连。我们在实施建设一孔多井成井研究实验除孔径略大外，各工艺工序技术均有几十眼井的成功经验和工艺措施。监测井管管材使用规制钢卷管。因其抗压抗剪加抗负压力指标满足于一孔多层井建设的需求。
二、 一孔多层地下水动态监测井结构
一孔多层地下水动态监测井结构是由大口径孔深，依各监测层位按序排布的泵室管、变径、井壁管、滤水管和最深层组的井底封，钻孔和各类管材之间排布不同层位的砾料、止水泥球、止水水泥环等。这种按设计钻凿的钻孔，各类井管的按序排布和其外围的填料共同组成井结构，按设计实施，一孔可成三至五眼井，详见图。
三、一孔多层地下水监测井经济效益
1）与普通的地下水监测井工程对比，占地面积小。天津市大部分地区监测站点要监测5层含水组，每层要打1眼监测井，共要5眼井。当利用了一孔多层成井后占地节省五分之一。一孔多井成井后占地面积小于1m2，加上观测设施专用井房占地面积小于10m2。有效的提高了土地的使用率减少了征地费用问题。
2）对水质稳定性和质量要求较高而需水量较大的企业及其有关需求部门，不但解决了集约性开采的难点又便于操控新技术的应用同时便于管理降低了成本。
3）解决了松散层地下水水资源地由分散开发集中供水变为集约式开发集中供水的问题，大幅度地降低开发建设，管理成本同时便于新技术的应用、环保节能。
随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，对水的需求与日俱增，水日益成为经济社会可持续发展的制约因素之一。长期持续超采地下水，诱发的地质灾害不断加重；地下水污染日趋严重，危害突出，令人触目惊心；水资源不合理开发利用导致地下水盐失衡，生态退化严重。供水安全、水环境安全日益受到威胁，相关地质灾害也越来越严重，这些已危及到人民群众的身体健康与生命财产安全，制约着经济社会的全面、协调、可持续发展。地下水监测信息对于工业生产、农田灌溉、城市供水及生態环境保护等都具有重要作用，是进行地下水开发利用规划，实现地表水和地下水联合调度，科学管理水资源的重要信息，直接关系到人民生活、工农业生产的布局，关系到国民经济的建设与发展。
综上所述，对地下水实施有效的监测，具有显著的社会效益、经济效益、环境效益。对水资源优化配置、农业结构调整，工业发展布局，城市发展规划，生态环境建设等具有战略指导意义。对地面沉降、海水入侵等控制，具有现实指导作用。对支撑经济社会全面、协调、可持续发展，保障全面建设小康社会目标实现，长期发挥作用。
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