防渗帷幕、导排防渗系统及防渗帷幕的应用方法与流程

本发明涉及地下水防渗修复技术领域，尤其涉及一种防渗帷幕、导排防渗系统及防渗帷幕的应用方法。

背景技术：

随着我国工业的快速发展，致使环境污染也日趋严重。由于一些化工、矿山企业的堆浸场、尾矿库等缺乏有效的防渗措施，因此，导致工业废物(液)、化工产品、矿渣等对土壤及地下水体造成了污染，严重危害了人们赖以生存的环境。其中，垂直防渗帷幕是污染场地治理过程中极为重要的配套设施，是一种在污染物扩散或迁移途径上进行垂直帷幕灌浆或布设柔性防渗衬垫，以减少甚至完全阻断污染物的扩散，实现污染有效控制的方法。

其中，现有的垂直防渗帷幕虽然能够实现防止污染物的扩散，但是，现有的垂直防渗帷幕均为一元阻隔结构，因此，阻隔效果较差，难以实现对污染物的绝对阻断；除此之外，现有的垂直防渗帷幕自身的完整性难以保障和检测，在运行过程中出现损坏时，无法进行有效检测，造成潜在的渗透隐患，存在防渗效果差的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防渗帷幕、导排防渗系统及防渗帷幕的应用方法，以缓解现有技术中的防渗帷幕存在防渗效果差的技术问题。

本发明提供了一种防渗帷幕，包括：

阻隔层；

第一截断层；

第二截断层，与所述第一截断层贴合，并设置成存储流体的结构；

至少一个抽排管，设置在所述第一截断层内且与所述第二截断层连通；

所述阻隔层、所述第一截断层、所述第二截断层和所述抽排管的渗透系数依次增大；

其中，所述第一截断层和所述第二截断层两者均与所述阻隔层平行贴合，且所述第二截断层较所述第一截断层更靠近地下不透水层。

进一步的，所述抽排管为多个；

多个所述抽排管彼此平行设置在所述第一截断层内，且每个所述抽排管均与所述第二截断层连通。

进一步的，所述抽排管与所述第一截断层一体成型。

进一步的，所述第二截断层包括：

第二截断层本体，与所述第一截断层贴合；

多个聚集槽，沿所述第二截断层本体凹陷形成；

所述抽排管与所述聚集槽对应连通。

进一步的，所述阻隔层的渗透系数小于10^-5cm/s，所述第一截断层的渗透系数小于10^-3cm/s，所述第二截断层的渗透系数小于10^-1cm/s。

进一步的所述阻隔层与所述第一截断层的渗透系数比不大于10^-2cm/s。

进一步的，所述第一截断层与所述第二截断层的渗透系数比为不大于10^-2cm/s。

进一步的，土壤背景与所述第二截断层的渗透系数比为不大于10^-2cm/s。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种防渗帷幕，该防渗帷幕包括阻隔层、第一截断层、与第一截断层贴合的第二截断层和设置在第一截断层内的至少一个抽排管，其中，第二截断层设置成存储流体的结构，抽排管与第二截断层连通，具体的，阻隔层、第一截断层、第二截断层和抽排管的渗透系数依次增大，同时，第一截断层和第二截断层两者均与阻隔层平行贴合，且第二截断层较第一截断层更靠近地下不透水层。进行阻断污染物扩散时，将阻隔层放置在靠近具有污染物的一侧，当含有污染物的地下水经过阻隔层时，由于阻隔层的渗透系数较小，因此，大部分的污染物被阻隔层有效阻隔，其中，小部分的污染物通过渗透方式以水平饱和渗流(受水头压力差或浓度梯度控制)的方式穿过阻隔层进入第一截断层；当小部分污染物进入第一截断层时，由于第一截断层的渗透系数大于阻隔层的渗透系数，因此，小部分污染物进入第一截断层后渗流形式从水平饱和渗流转变为垂向非饱和渗流(主要受重力控制)，进而在第一截断层内垂直向下流动，垂直向下的流动方式可以防止透过阻隔层的小部分污染物继续穿过第一截断层，其中，在第一截断层内垂直向下流动的污染物可以运动至渗透系数更大的第二截断层内并汇聚在一起，最后，通过与第二截断层连通的抽排管排出至指定的处理区域。这种设计结构，通过渗透系数依次增大的阻隔层、第一截断层和第二截断层形成多元化的梯度阻隔，进而有效的限制了污染物的扩散，同时，又由于阻隔层与第一截断层的渗透系数不同，因此，以水平饱和渗流方式经过阻隔层的污染物会以垂直非饱和渗流的方式在第一截断层内向下流动，最终在第二截断层处通过抽排管排出，以达到对污染物绝对阻隔的目的。

本发明提供一种具有上述防渗帷幕的导排防渗系统。

本发明提供的技术方案可以达到以下有益效果：

该导排防渗系统与上述防渗帷幕所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明提供一种具有上述防渗帷幕的应用方法，包括如下步骤：

步骤s10，开槽：沿污染场地外围的位置垂直开槽，槽底开挖至地下不透水层，在垂直开槽的过程中采用泥浆护壁；

步骤s20，将所述防渗帷幕插入至槽底，其中，阻隔层靠近受污染的一侧；

步骤s30，回填：向槽中回填砂土以移除护壁泥浆。

本发明提供的技术方案可以达到以下有益效果：

该防渗帷幕的应用方法与上述防渗帷幕所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防渗帷幕的结构示意图图；

图2为图1中第二截断层的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的防渗帷幕阻隔污染物的过程示意图；

图4为本发明实施例提供的防渗帷幕应用方法的流程图。

图标：

1-阻隔层；

2-第一截断层；

3-第二截断层；

31-第二截断层本体；

32-聚集槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种防渗帷幕，该防渗帷幕包括阻隔层1、第一截断层2、与第一截断层2贴合的第二截断层3和设置在第一截断层2内的至少一个抽排管，其中，第二截断层3设置成存储流体的结构，抽排管与第二截断层3连通，具体的，阻隔层1、第一截断层2、第二截断层3和抽排管的渗透系数依次增大，同时，第一截断层2和第二截断层3两者均与阻隔层1平行贴合，且第二截断层3较第一截断层2更靠近地下不透水层。进行阻断污染物扩散时，将阻隔层1放置在靠近具有污染物的一侧，当含有污染物的地下水经过阻隔层1时，由于阻隔层1的渗透系数较小，因此，大部分的污染物被阻隔层1有效阻隔，其中，小部分的污染物通过渗透方式以水平饱和渗流受水头压力差或浓度梯度控制的方式穿过阻隔层1进入第一截断层2；当小部分污染物进入第一截断层2时，由于第一截断层2的渗透系数大于阻隔层1的渗透系数，因此，小部分污染物进入第一截断层2后渗流形式从水平饱和渗流转变为垂向非饱和渗流主要受重力控制，进而在第一截断层2内垂直向下流动，垂直向下的流动方式可以防止透过阻隔层1的小部分污染物继续穿过第一截断层2，其中，在第一截断层2内垂直向下流动的污染物可以运动至渗透系数更大的第二截断层3内并汇聚在一起，最后，通过与第二截断层3连通的抽排管排出至指定的处理区域。

这种设计结构，通过渗透系数依次增大的阻隔层1、第一截断层2和第二截断层3形成多元化的梯度阻隔，进而有效的限制了污染物的扩散，同时，又由于阻隔层1与第一截断层2的渗透系数不同，因此，以水平饱和渗流方式经过阻隔层1的污染物会以垂直非饱和渗流的方式在第一截断层2内向下流动，最终在第二截断层3处通过抽排管排出，以达到对污染物绝对阻隔的目的。

该防渗帷幕除上述优势之外，还具有以下优势：

(1)该防渗帷幕不要求绝对不透水或不渗透，也不要求施工或运行过程绝对的无破损或无缺陷，进而降低了施工要求，提高施工效率。并且该防渗帷幕结构简单，施工工艺要求低，由于其阻断能力的实现主要依托阻隔层1、第一截断层2和第二截断层3各功能层之间的渗流梯度差控制，因此对各功能层，尤其是阻隔层1材料的阻隔性能要求不是很高。

(2)进一步的，由于对上述各功能层材料的要求以及施工工艺的要求降低，因此，相应材料及施工与工程质量的控制要求也随之降低，进而降低整体成本。

(3)由于该防渗帷幕对材料本身的隔断能力要求降低，因此，组成该防渗帷幕的材料市场来源更广，例如，可以选择抗渗性能一般(小于10^-5cm/s即可)，同时具有更广泛的环境适应性(抗na离子，cl离子腐蚀能力)，因此，阻断效果更好。

其中，在本实施例中，为能够实现污染物的有效阻隔，具体的，阻隔层1的材料可以采用膨润土、hdpe膜、水泥等阻隔材料；同时，为能够实现以水平饱和渗流方式经过阻隔层1的污染物会以垂直非饱和渗流的方式在第一截断层2内向下流动，进而第一截断层2与阻隔层1的渗透性能之间须具有明显的差异，因此，第一截断层2可以采用细砂、粗砂或细砾石等具有较高渗透性能的材料；进一步的，为能够使得第二截断层3具有较好的存储能力，第二截断层3可采用卵石、砾石或者其他具有高渗透性的材料。

如图1所示，抽排管可以为一个或者多个，其中，在本实施例中，为能够迅速的将汇集在第二截断层3处的污染物及时排放至指定的处理区域内，抽排管为多个，多个抽排管彼此平行设置在第一截断层2内，且每个抽排管均与第二截断层3连通。

其中，抽排管可以为设置在第一截断层2内的单独管道，为能够提高第一截断层2的密封性，防止第一截断层2存在渗透隐患，在本实施例中，优选地，抽排管与第一截断层2一体成型。

如图2所示，具体的，第二截断层3包括与第一截断层2贴合的第二截断层本体31和沿第二截断层本体31凹陷形成的多个聚集槽32，抽排管与聚集槽32对应连通，其中，在第一截断层2内垂直向下流动的污染物可以运动至渗透系数更大的第二截断层本体31内并汇聚在一起，由于抽排管与聚集槽32对应连通，因此，汇集在第二截断层本体31内的污染物可以通过与聚集槽32连通的抽排管排出到指定的区域。

进行排水时，可以将抽水件与抽排管一一对应连接，在抽水件的作用下将汇集在聚集槽32内的污染物通过抽排管排放至指定的处理区域，其中，抽排管除了对污染物具有收集及导排的作用，同时，在抽取的过程中，抽水件对应连接有流量监测装置，当哪个抽排管对应的水流或者污染物浓度明显增大时，亦或者大于规定的阈值时，则表明该部分的阻隔层1存在泄漏的现象，需要及时进行修补，进一步提高了该防渗帷幕的功能性，具有监测能力的优点。

具体的，在本实施例中，为能够实现污染物的有效阻隔，其中，阻隔层1的渗透系数小于10^-5cm/s，第一截断层2的渗透系数小于10^-3cm/s，第二截断层3的渗透系数小于10^-1cm/s。

其中，阻隔层1、第一截断层2和第二截断层3在满足渗透系数大小要求的同时，为能够使得污染物能够以水平饱和渗流受水头压力差或浓度梯度控制的方式穿过阻隔层1，再以垂向非饱和渗流主要受重力控制的方式在第一截断层2内流动，阻隔层1与第一截断层2的渗透性能须具有明显的差异，并且两者的渗透系数比需满足k阻隔层/k第一截断层≤10^-2cm/s；同时，为能够使得第二截断层3具有良好的存储能力，第一截断层2与第二截断层3的渗透性能须具有明显的差异，并且两者的渗透系数比需满足k第一截断层/k第二截断层≤10^-2cm/s；进一步的，为能够使得该防渗帷幕具有良好的防渗效果，土壤背景的渗透系数与第二截断层3的渗透系数比也得满足k土壤背景/k第二截断层≤10^-2cm/s。

具体的，根据上述表达可知，阻隔层1与第一截断层2的渗透系数比不大于10^-2cm/s；第一截断层2与第二截断层3的渗透系数比为不大于10^-2cm/s；土壤背景与第二截断层3的渗透系数比为不大于10^-2cm/s。

本实施例还提供一种导排防渗系统，该导排防渗系统包括抽水泵和上述任一实施例所述的防渗帷幕，其中，抽水泵与抽排管连通。

该导排防渗系统与上述任一实施例中所述的防渗帷幕具有的优势相同，在此不再赘述。

如图4所示，本实施例还提供一种上述任一实施例所述的防渗帷幕的应用方法，该方法包括如下步骤：

步骤s10，开槽：沿污染场地外围的位置垂直开槽，槽底开挖至地下不透水层，在垂直开槽的过程中采用泥浆护壁；

步骤s20，将防渗帷幕插入至槽底，其中，阻隔层1靠近受污染的一侧；

步骤s30，回填：向槽中回填砂土以移除护壁泥浆。

该防渗帷幕的应用方法与上述任一实施例中所述的防渗帷幕具有的优势相同，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。