加拿大维克高频振动钻机在水库底部淤积层取样的应用1.docVIP

加拿大维克高频振动钻机在水库淤泥沉积物取样中的应用 关键词：高频振动；钻机；取样；水库；淤泥; 沉积物；应用 摘要：一种进口轻便高频振动钻机，能够无扰动或最小扰动取得水下高含水量的沉积物样品，介绍了在水库淤泥沉积层中取样的具体应用及在河湖等其他水系水下取样的推广意义。 前言：水库作为国家水利设施里的重要组成部分，即可满足地区防洪兴利的要求，也可满足部分农田灌溉的需要，同时也是作为城市人民生活饮用水源的重要保证之一，所以水库在人们生活中的重要性不言而喻。水库水源的安全更是重中之重。我国是缺水大国，随着经济和人口规模的不断发展，人类对安全水源的需求和依赖越来越紧迫。作为水源或备用水源的各大水库水质是否被污染，污染到什么程度，主要污染源是什么，这些问题都需要及时了解并解决。在采用各种方法治理现有水体时，不容忽视的污染源还有来自水库底部，数十年长期淤积的底泥淤积层内所含污染物的不断释放。我国大多水库都是建国以后50-80年代修建的，至今已经历了相当长的时间，当时人们的环保意识淡薄，大多水库上游或多或少的存在超标排放，甚至是农药厂、造纸厂等排污大户以前的污染物长期排放，不断地分层的淤积在水库底部，所以要进行彻底的水质治理还需要对水库底部淤泥和深部淤积层进行取样分析，了解水库底部淤积层内所含有的信息，包括污染物所处在位置，所含成分，含量等，再采取综合治理办法彻底治理，才能达到治标治本的效果。 工程背景： **水库位于**河中上游，属于**流域**河水系，水库始建于1958年3月，1960年拦洪。建库以来，多年平均径流量33亿，平均输沙量1200万吨，年均淤泥积725万立米。库总容积5.8亿ｍ３。是一座企业与城市用水、防洪、灌溉及养鱼综合利用、多年水量调节的大型水库，也是**水库的备用水源水库。 日前，**河干流及下游水库因****厂近四十年的严重污染，根据现场采样分析，其氯化物含量达到364---456mg/mI，远超过国家标准250 mg/mI，严重影响水库供水水质，急需对水库底泥污染进行处理。在处理污染底泥过程中，要对库区进行工程勘察。需要对水库底部淤泥和深部淤积层进行取样分析。 2012年4月，美国犹他大学教授与**省水利厅科技处、**市水务局、**市**水库管理局、**省水科院在一起讨论了水下淤泥和沙滩土状样的采集方案，并最终确定采样点。如下图： 采样施工分布有六个采样断面，16个采样点。1—1线断面有四个，2—2线断面有三个，3—3线断面有三个，4--4线断面有二个，5--5线断面有二个，6--6线断面有二个 。线与线间距为2Km。无序钻孔钻进。 施工方案也曾试图采用传统回转钻进方式取样，因传统钻探设备体积太大太笨重，不好固定到水上平台，最为关键的是由于淤积地层相对柔软，含水量大，还有一段是不成型的黑色淤泥质，传统回转钻进过程中取出的样品被强烈的扰动，不能达到取样要求。美国犹他大学教授在国外曾经了解过有一种高频振动的钻机可以解决这样的取样问题。通过搜索找到北京咏归科技有限公司拥有此类进口设备，并决定与我公司合作采用加拿大进口的维克高频振动钻机完成此次底泥淤积层取样任务。 维克高频振动钻机原理和特点： 维克钻机采用高频振动方式进行钻进，而不是传统的旋转和冲击方式，钻进时不需要水，能够快速钻进含水的软土层和淤泥沉积物等。 钻机设计简单，由6.5马力的汽油机作为动力，振动头产生每分钟7000-12000次的振动频率，当振动频率与地层的自然谐振频率叠合时，能把极大的能量直接传递给钻头。高频振动作用使钻头以切削、剪切、断裂的方式钻进地层中，甚至还会引起周围土粒液化，让钻进变得非常容易。 维克钻机钻进速度快，能够达到每分钟1.5米，钻进施工安全性好、适应地层范围广、能够进行连续取样，保证采集到不被扰动的样品，由于不用任何形式的钻井液钻进过程不会产生二次污染。 钻机组成部分： 钻机由以下几部分组成： 振动头（17公斤） 动力装置（28公斤） 4.8米长的柔性管（11公斤） 可装配的提升装置（39公斤） 多种规格尺寸配有特殊设计螺纹的钻杆和钻头 加拿大维克高频振动钻机是北京咏归科技公司最新代理引进的国内唯一的最为轻便的高频振动钻机，该钻机设计紧凑，整套设备不含钻杆重量在100公斤以内，小型皮卡车即可装载，移动运输非常便捷迅速。 准备工作 平台搭建：由于是在水面上工作，首先要按要求搭建一个简易的浮动水上工作平台，由于机器设备重量轻体积小操作人员少，最小只需3*3米大小的操作空间即可。但是考虑到钻进深度和提钻时施加在平台上的重力等原因，必须计算好大致所需要的浮力大小。平台要求平稳坚固，浮力够用，并且装有安全护栏。本例采用两艘玻璃钢游船上面架设脚手架铺设厚木板，并增加六个空油桶以增加浮力和平稳