自然界大部分湖泊 ,尤其是人工湖都向地下渗水 。正由于渗水才保证了近岸植物的存活和多种水生生物的发展 。如果将渗水的通道完全堵塞 ,一点水也不渗 ,对于生态将是灾难性的 。
植物生长要求包气带有一定的含水量 。当渗水量过大时 ,多余的水就要补充地下水而流失 。圆明园管理处提供 :年需水量900万立方米 ,而湖底渗漏达700万立方米 。实际大部分渗漏水是补充了地下水而流失了 。因此 ,在保证生态环境的前提下 ,用环保材料作一定的防渗工程 ,从而科学地控制渗漏的水量是合理的 。就目前的技术 ,这个目标可以实现 。
地层由粘土 、粉砂 、细砂、中砂 、卵石 、砾石以及它们的各种组合而成,它们的渗水性能差异很大 。人们用渗透系数K来表征渗透能力 。
岩土渗透系数
岩土名称 |
K(m/d) |
岩土名称 |
K(m/d) |
粘土 |
0.05 |
细砂 |
1.0~5.0 |
粘质粘土 |
0.01~0.1 |
中砂 |
5.0~20 |
粉土 |
0.1~0.5 |
粗砂 |
20~50 |
黄土 |
0.25~0.5 |
园砾 |
50~100 |
粘砂 |
0.5~1.0 |
卵石 |
100~500 |
从表中看出砂层 、卵 、砾石层K值大,水容易在其中流动 ,是透水层 、含水层 ;粘土K值小 ,是不透水层 、隔水层 ,是理想的环保防渗材料 。在水利 、污水处理等工程中均采用粘土铺垫的方法防渗 。
就圆明园工程而言 ,若用粘土铺垫的方法 ,固然能截断渗透途径 ,达到基本不渗水的效果 ,但是要保留一定的渗漏要求则不易实现 。
鉴于以上分析:我认为用粘土(或膨润土)制成比重1.15—1.20的泥浆向湖面一遍遍喷洒 ,粘土颗粒会均匀的沉入湖底 。既能防渗又不会完全堵死渗透通道 。
由于地层结构的千差万别和泥浆材料 、泥浆性能指标的不确定性,因此 ,在防渗施工前 ,应根据湖底地层的特点 ,取一定数量的原状土样作渗水试验 ,并作泥浆不同配比的性能试验 ,必要时还应作大型室内模拟渗漏试验 ,取得泥浆参数和防渗效果的数据 ,概略设计出优质泥浆及其用量 ,确定喷洒次数 。
在施工过程和施工结束后 ,应监测湖底及其周围地下水位的变化 ,同时监测湖面水位的变化及降雨量 、水面蒸发量等 ,从而较准确地计算出渗水量的变化 ,科学地控制最适宜的渗水量 。
对于湖边坡的防渗 ,其机理与湖底是一样的 。只要不是垂直的边坡 ,喷洒泥浆的方法同样适用 。实际工作中湖底和湖边坡的防渗是统一考虑的 。边坡防渗还应监测岸边包气带的含水量 ,使其能保证岸边植物生长不受影响 。
作者陈洪志 ,河北建设勘察研究院有限公司 ,教授级高级工程师 。1968年毕业于北京地质系院水文地质系 ,一直从事水文地质工作 。