杭州紫之隧道地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

楊建元,饒 猛,何桂鳳,房云峰,董貴明

(1.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院浙江華東建設(shè)工程有限公司,浙江 杭州 310030;

2.昆明綠地環(huán)保工程咨詢有限公司,云南 昆明 650228;3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院,江蘇 徐州 221116)

在HJ 610—2011《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-地下水環(huán)境》[1](以下簡(jiǎn)稱導(dǎo)則)開(kāi)始實(shí)施以后,國(guó)內(nèi)已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)展了各類建設(shè)項(xiàng)目的地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)是如何針對(duì)項(xiàng)目本身可能產(chǎn)生的水環(huán)境問(wèn)題,依據(jù)導(dǎo)則要求,確定評(píng)價(jià)等級(jí)并采用合適的方法完成地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)。隧道工程由于其涌水問(wèn)題突出,且往往位于基巖山區(qū),水文地質(zhì)條件一般較復(fù)雜,其地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)問(wèn)題具有一定的難度,在導(dǎo)則實(shí)施以后尚未見(jiàn)到有相關(guān)的文獻(xiàn)討論這一問(wèn)題。筆者以杭州市紫之隧道為例,提出分段運(yùn)用解析法、水文地質(zhì)條件分析和水均衡法相結(jié)合的隧道地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)方法,完成地下水環(huán)境影響工作,可為類似工程提供參考和借鑒。

1 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)與要求

1.1 工程概況與項(xiàng)目類別

圖1 紫之隧道平面布置

紫之隧道為“杭城第一隧”,南起之浦路,下穿五浦河、之江路、向西北方向進(jìn)入山嶺區(qū)域;經(jīng)桃桂山、湯家山北側(cè)、白虎灣、羅文尖東側(cè)、竹竿山西側(cè)、象鼻籠山西北側(cè)、龍門(mén)山西北側(cè)、美人峰西北側(cè)、北高峰西側(cè)、蔡國(guó)忠山西側(cè)山體,向北下穿西溪路、天目山路、沿山河至北出口終點(diǎn)紫金港路。隧道全長(zhǎng)13.9 km,分左右兩線,兩線幾近平行展布,各線包含3座隧道(自南往北分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào))、2座橋梁(圖1);橋梁總長(zhǎng)200 m,隧道與隧道之間采用高架橋形式連接;隧道采用礦山法暗挖后襯砌支護(hù),高架橋采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。隧道兩端出洞口段采用明挖U型槽及明挖矩形槽暗埋方式。

紫之隧道項(xiàng)目屬于線性工程類(隧道)項(xiàng)目,根據(jù)隧道工程建設(shè)特點(diǎn)及其周邊水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件,在項(xiàng)目建設(shè)、永久生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中,不會(huì)造成地下水水質(zhì)污染,但在項(xiàng)目建設(shè)、永久運(yùn)行過(guò)程中,可能引起地下水流場(chǎng)或地下水水位變化,可能導(dǎo)致環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題,屬Ⅱ類建設(shè)項(xiàng)目。

1.2 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)導(dǎo)則[1]規(guī)定,Ⅱ類建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)按以下條件分為3個(gè)級(jí)別(表1):①供、排水(或注水)規(guī)模;②地下水水位變化范圍;③地下水環(huán)境敏感程度;④環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題的大小等。

表1 Ⅱ類建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)工作等級(jí)分級(jí)

紫之隧道地下水排水量按大氣降水滲入法[2]計(jì)算，約為0.55萬(wàn)m3/d,按徑流模數(shù)法計(jì)算約為0.95萬(wàn)m3/d。根據(jù)導(dǎo)則中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)項(xiàng)目工程供水、排水(或注水)規(guī)模分級(jí)為中等。

建設(shè)項(xiàng)目引起的地下水水位變化區(qū)域范圍可用影響半徑來(lái)表示。影響半徑是在隧道上方地下水位降至隧道頂部高程的條件下,根據(jù)庫(kù)薩金公式[1]進(jìn)行計(jì)算的。

(1)

式中:R為影響半徑;S為降深,這里取值為隧道上方含水層厚度;D為含水層厚度;K為含水層滲透系數(shù)。

根據(jù)文獻(xiàn)[3]和相關(guān)研究結(jié)果,對(duì)于裂隙含水層,庫(kù)薩金公式的計(jì)算結(jié)果一般比實(shí)際值偏小2～5倍?？紤]到紫之隧道下部風(fēng)化作用明顯變?nèi)?滲透系數(shù)明顯變小,此處將庫(kù)薩金公式計(jì)算值的3.5倍作為公式估算結(jié)果,為31.9～1 154.3 m,根據(jù)導(dǎo)則中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)項(xiàng)目引起的地下水水位變化范圍分級(jí)為小～中等。

紫之隧道影響區(qū)域內(nèi)無(wú)名泉分布,地處地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū),表現(xiàn)為小規(guī)模崩塌,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育不強(qiáng)烈,工程區(qū)隧道路線走廊丘陵植被覆蓋率超過(guò)90%,水土流失問(wèn)題不突出。主體工程所采取的施工工藝、施工方法等基本符合水土保持要求,各項(xiàng)防治措施實(shí)施后,將有效控制工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失,減輕施工對(duì)項(xiàng)目區(qū)環(huán)境的影響,工程不存在重大的水土保持制約性因素。根據(jù)導(dǎo)則中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地的地下水環(huán)境敏感程度為不敏感～較敏感。

紫之隧道工程區(qū)四季交替明顯,水量充沛,日照充足,無(wú)可溶巖分布,工程區(qū)不具備產(chǎn)生地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷、海水入侵、濕地退化、土地荒漠化等環(huán)境地質(zhì)條件,含水層疏干現(xiàn)象不明顯,工程建設(shè)不會(huì)出現(xiàn)土壤鹽漬化、沼澤化問(wèn)題。根據(jù)導(dǎo)則中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),建設(shè)項(xiàng)目造成的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題分級(jí)為弱。

根據(jù)導(dǎo)則規(guī)定,結(jié)合上述指標(biāo),按表1地下水評(píng)價(jià)等級(jí)劃分依據(jù),確定紫之隧道地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)為三級(jí)。

1.3 評(píng)價(jià)范圍及評(píng)價(jià)要求

紫之隧道工程建設(shè)、永久生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中可能引發(fā)地下水流場(chǎng)或地下水位變化的主要為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)隧道。南、北兩端平原區(qū)明挖暗埋段、U型槽段施工及運(yùn)行期均采取止水處理措施，引起地下水流場(chǎng)、地下水位變化的可能性小,因此紫之隧道地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)范圍確定為紫之隧道(1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)隧道)項(xiàng)目所處的水文地質(zhì)單元,評(píng)價(jià)范圍面積約43 km2。

紫之隧道地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作等級(jí)為三級(jí),建設(shè)項(xiàng)目類別為Ⅱ類,評(píng)價(jià)工作應(yīng)在搜集、分析紫之隧道工程區(qū)及其周邊現(xiàn)有資料基礎(chǔ)上,補(bǔ)充必要的水文地質(zhì)鉆探、壓水試驗(yàn)、地下水監(jiān)測(cè),說(shuō)明評(píng)價(jià)區(qū)地下水分布情況,了解當(dāng)?shù)氐闹饕h(huán)境水文地質(zhì)條件、項(xiàng)目所在區(qū)域的地下水開(kāi)采利用現(xiàn)狀與規(guī)劃;了解建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)區(qū)的環(huán)境水文地質(zhì)條件,進(jìn)行地下水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià);結(jié)合具體的環(huán)境水文地質(zhì)條件有針對(duì)性地進(jìn)行現(xiàn)狀監(jiān)測(cè),通過(guò)地下水均衡法、解析法、水文地質(zhì)條件分析等方法進(jìn)行地下水影響分析與評(píng)價(jià);提出紫之隧道切實(shí)可行的環(huán)境保護(hù)措施。

2 地下水環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 氣象水文特征

圖2 紫之隧道水文地質(zhì)平面簡(jiǎn)圖

工程區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),四季交替明顯,水量充沛,日照充足。歷年年平均降水量為1 435 mm,年最大降水量達(dá)1 755.6 mm,年最小降水量?jī)H為774.4 mm。24 h最大降水量為252.4 mm,72 h最大降水量為306.5 mm。研究區(qū)水系屬錢塘江水系,隧道南端穿越五浦河、現(xiàn)狀河等河流,北段穿越沿山河等河流。

2.2 地形、地層、構(gòu)造特征

工程區(qū)屬杭嘉湖平原的西南端、天目山系余脈的低山丘陵地貌,區(qū)域地勢(shì)呈西高東低之勢(shì)。南部出口為錢塘江沖海積平原,隧道走廊基本位于丘陵地貌區(qū),沿線植被覆蓋率超過(guò)90%,地形坡度約5～35°,北線接口則與杭州西部湖沼積平原接壤。

隧道走廊出露的地層以志留系(S)安吉組、大白地組、康山組、唐家塢組粉砂巖,泥盆系(D)西湖組石英砂巖、第四系坡洪積層黏性土夾砂礫石為主,兩端出口以沖海積、沖湖積黏質(zhì)粉土為主。

工程區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,節(jié)理發(fā)育,以北東、北西走向,中～陡傾角節(jié)理為主,受區(qū)域構(gòu)造影響,紫之隧道主要發(fā)育北東向斷層帶和北西向斷層帶。北東向斷層帶以壓性為主,斷裂帶中多膠結(jié),導(dǎo)水性差。

2.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)環(huán)境水文特點(diǎn),按照各巖土類的滲透性、富水性等共分為3個(gè)環(huán)境水文地質(zhì)單元(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其中丘陵山區(qū)層狀基巖裂隙水分為2個(gè)環(huán)境水文地質(zhì)亞單元(Ⅲ1、Ⅲ2)(圖2)。即，

Ⅰ:平原區(qū)孔隙水。含水組巖性為全新統(tǒng)沖海積砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂潛水含水層(al-mQ4)、全新統(tǒng)沖湖積粉質(zhì)黏土潛水含水層(al-lQ4),為沿孔隙滲透補(bǔ)給滲透性弱的松散土堆積區(qū)地下水。

Ⅱ:山前谷地孔隙潛水。含水組巖性為全新統(tǒng)洪沖積(p1-alQ2)、更新統(tǒng)沖洪積、坡洪積砂礫(卵)石為主的潛水含水層(al-p1Q3、dl-p1Q3、dl-p1Q2),為沿孔隙補(bǔ)給滲透性中等～強(qiáng)的松散土堆積區(qū)地下水。

Ⅲ:丘陵山區(qū)層狀基巖裂隙水。含水層巖性為基巖山區(qū)層狀石英砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖。根據(jù)巖性及滲透性等可分為2個(gè)亞單元：Ⅲ1為志留系細(xì)砂巖構(gòu)造裂隙水含水巖組的滲透補(bǔ)給、滲透性弱的碎屑巖類地下水;Ⅲ2為泥盆系上統(tǒng)西湖組石英砂巖構(gòu)造裂隙水含水巖組的沿孔隙裂隙呈層狀滲透補(bǔ)給、滲透性中等的碎屑巖類地下水。

2.4 地下水環(huán)境條件

結(jié)合鉆孔水位監(jiān)測(cè)及現(xiàn)狀水井、河流等水位測(cè)量,水位監(jiān)測(cè)孔及民用水井監(jiān)測(cè)井水位均存在一定的波動(dòng),平原區(qū)地下水位波動(dòng)幅度最小,一般地下水位埋深為0.5～2.9 m;山前谷地地下水位波動(dòng)亦不大,一般地下水位埋深為1.0～4.9 m;丘陵山區(qū)地下水水位受降水等氣候影響較大,地下水位埋深較大,水位均處于基巖中,一般埋深約10～35 m,個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)枯季埋深達(dá)70 m。

評(píng)價(jià)區(qū)降水充沛,植被發(fā)育,地下水以層狀基巖裂隙水為主,地下水化學(xué)類型為為HC03-Ca型,評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)無(wú)環(huán)境污染源,未有需重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo),無(wú)強(qiáng)地下水開(kāi)采,評(píng)價(jià)區(qū)未發(fā)現(xiàn)環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題。

3 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法

工程沿線在項(xiàng)目建設(shè)、永久運(yùn)行過(guò)程中的隧道涌水會(huì)引起地下水位的下降,還可能會(huì)引起河流的滲漏。地下水位的下降可能會(huì)對(duì)工程區(qū)植被、泉流量、生活用水井產(chǎn)生影響。根據(jù)導(dǎo)則中地下水環(huán)境影響三級(jí)評(píng)價(jià)工作的要求,且鑒于紫之隧道工程的重要性,其地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)采用解析法與水文地質(zhì)條件分析的組合法、水均衡法分析隧道涌水的影響,進(jìn)而對(duì)隧道產(chǎn)生的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表2 隧道各分段基本情況

注:編號(hào)1和14為平原區(qū),其他為基巖山區(qū)。

圖3 紫之隧道剖面布置

3.1 解析法與水文地質(zhì)條件分析的組合方法(方法一)

隧道南北兩端處于平原區(qū),地表水水系發(fā)達(dá),隧道涌水對(duì)含水層水位影響不明顯,但會(huì)引起河流的滲漏。因此,隧道南北兩端僅預(yù)測(cè)河流的滲漏量。隧道大部分位于基巖山區(qū),隧道涌水將引起地下水位的下降,在基巖山區(qū)將預(yù)測(cè)分析隧道涌水的影響范圍和對(duì)地下水位的影響。

根據(jù)隧道工程特點(diǎn)、含水層厚度變化、含水層邊界條件和其他水文地質(zhì)條件的不同將隧道進(jìn)行分段,從南向北依次將隧道分成14段,各段的基本情況如表2、圖3所示。表2中隧道長(zhǎng)度為隧道縱剖面上量取的水平長(zhǎng)度;隧道高程為該段隧道頂部平均高程;當(dāng)在某段隧道中進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)時(shí),滲透系數(shù)取值為相應(yīng)試驗(yàn)平均值,未進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)時(shí),取全部水文地質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果平均值;給水度取經(jīng)驗(yàn)值；地下水位取監(jiān)測(cè)期間的平均值。

根據(jù)地形地質(zhì)條件,隧道東側(cè)大部分有山脊線,山脊線處為地下水分水嶺,即零通量邊界。西側(cè)大部分不存在地下水分水嶺,隧道處地下水整體上從分水嶺處向西運(yùn)動(dòng)。隧道東側(cè)水位變化采用解析法計(jì)算分析,西側(cè)采用水文地質(zhì)條件分析的方法進(jìn)行分析,河流滲流量采用解析法計(jì)算。

在解析法降深預(yù)測(cè)中考慮隧道上方地下水位瞬間降至隧道底部高程,分別計(jì)算1 d、10 d、30 d、90 d、180 d和365 d的地下水位降深情況。地下水降深計(jì)算分析不考慮降水補(bǔ)給,降深和滲漏量計(jì)算分析均考慮為隧道處于無(wú)襯砌或襯砌完全失效狀態(tài)。

3.2 水均衡法(方法二)

均衡法僅對(duì)基巖山區(qū)的地下水位降深進(jìn)行預(yù)測(cè)。隧道分段情況、地下水位、隧道西側(cè)邊界、滲透系數(shù)和給水度取值與方法一相同。隧道東側(cè)以分水嶺為邊界。考慮降水入滲補(bǔ)給,降水入滲系數(shù)按照表2取值。均衡期為1年,預(yù)測(cè)25%、50%、75%不同降水頻率和多年平均降水量下的地下水位平均降深。假設(shè)隧道處于無(wú)襯砌或襯砌完全失效狀態(tài)。

表3 隧道東側(cè)和分水嶺處地下水位降深預(yù)測(cè)結(jié)果

4 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

4.1 方法一的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析方法一是解析法與水文地質(zhì)條件分析的組合方法。具體包括隧道東側(cè)存在分水嶺邊界條件下降深計(jì)算的解析法、西側(cè)以及東側(cè)不存在分水嶺邊界條件下降深的水文地質(zhì)條件分析法和平原區(qū)河流滲漏量的解析法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探分析,第5段隧道和第9段隧道位于地下水位以上,隧道工程建設(shè)對(duì)地下水文地質(zhì)條件影響小,故不再進(jìn)行這2個(gè)隧道兩側(cè)地下水位降深預(yù)測(cè)。

4.1.1分水嶺邊界條件下地下水位降深預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

隧道所在含水層為潛水含水層,假設(shè)隧道涌水過(guò)程中地下水以垂直于隧道的方向進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng),隧道上方含水層水位瞬間降至為隧道頂部高程。分水嶺邊界條件下概化后形成如式(2)所示的數(shù)學(xué)模型。

(2)

式中:a為導(dǎo)壓系數(shù)；H=H(x,t)為在t時(shí)刻與x點(diǎn)的水位;x為隧道垂直方向上距離,從分水嶺處算起;t為涌水時(shí)間;L為隧道至分水嶺的距離;H0為整個(gè)含水層厚度,計(jì)算中設(shè)定含水層底板標(biāo)高為-50 m,經(jīng)過(guò)多次試算,含水層底板標(biāo)高從-30 m～-70 m變化時(shí),結(jié)果相差不大,總體上,含水層厚度越大,所得降深結(jié)果越大;S為地下水位降深；Sc為該段隧道上方平均含水層厚度;μ為給水度。

式(2)通過(guò)分離變量方法求解,可得降深表達(dá)式:

(3)

式中:h0為隧道至含水層底板平均距離。

由表2可知,共有8段隧道需使用解析法進(jìn)行涌水后的地下水降深預(yù)測(cè)。表3給出了在隧道東側(cè)距離隧道為100 m和分水嶺處各時(shí)刻的降深計(jì)算結(jié)果。

由表3可知,隨著時(shí)間的增加,降深不斷變大。在涌水發(fā)生365 d時(shí),3、4、8和10段隧道東側(cè)降深較大,主要是因?yàn)橄鄳?yīng)段滲透系數(shù)和隧道以上含水層厚度相對(duì)較大。在有分水嶺的各隧道段,隧道涌水的影響邊界在分水嶺處,分水嶺向東受隧道涌水影響明顯變小。

4.1.2隧道西側(cè)及東側(cè)無(wú)分水嶺各段預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

受地形的影響,隧道西側(cè)地下水整體向西運(yùn)動(dòng)。當(dāng)隧道涌水后,由于隧道處地下水位快速下降,因此,隧道西側(cè)一定范圍內(nèi)的地下水將向反方向運(yùn)動(dòng),即向東流入隧道。隨著涌水時(shí)間的延長(zhǎng),隧道涌水在西側(cè)的影響半徑不斷變大,地下水水位將繼續(xù)下降。在某些隧道段的西側(cè),存在局部的分水嶺(長(zhǎng)度小于相應(yīng)的隧道段長(zhǎng)度),該部分仍然以分水嶺為影響邊界;在某些隧道段的西側(cè),也存在當(dāng)一直延伸到坡底時(shí),地下水位仍高于隧道底部高程的部分,此時(shí),主要結(jié)合庫(kù)薩金公式再進(jìn)行對(duì)比分析影響半徑;隧道段西側(cè)其他條件下以地下水位與隧道底部高程相等處為邊界。各隧道段的影響邊界均為該隧道段各部分影響邊界的平均值。隧道東側(cè)無(wú)分水嶺條件下(包括有局部分水嶺的隧道段)的分析同隧道西側(cè)。各段隧道的最大水位降深為隧道處的水位降深,即隧道處的含水層厚度。隧道西側(cè)及東側(cè)無(wú)分水嶺各段地下水位降深預(yù)測(cè)結(jié)果如表4所示。

表5 均衡法計(jì)算結(jié)果

表4 隧道西側(cè)及東側(cè)無(wú)分水嶺各段地下水位降深預(yù)測(cè)結(jié)果 m

注:( )中為相應(yīng)東側(cè)影響半徑。

從表4可以看出,隧道西側(cè)整體影響半徑小于東側(cè),除8號(hào)隧道影響半徑略超過(guò)300 m外,其他各段影響半徑均小于300 m,最小為72.6 m。

4.2 方法二的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

均衡區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地下水埋深較大(大部分均在10 m及其以上),當(dāng)隧道發(fā)生涌水后,地下水位還將下降,因此,均衡方程中不考慮潛水蒸發(fā),均衡項(xiàng)僅為降水、隧道涌水和潛水含水層的重力釋水。均衡方程為

10-3PβF-365Q涌水=μΔHF

(4)

式中:P為降水量;β為降水入滲系數(shù);F為均衡區(qū)面積；Q涌水為分段隧道涌水量;ΔH為水位變化量。

涌水量Q涌水采用文獻(xiàn)[4]中的裘布衣理論公式計(jì)算:

(5)

式中：Z為分段隧道長(zhǎng)度,取值見(jiàn)表2;H為隧道底部以上潛水含水層平均厚度,取值見(jiàn)表2;h為隧道內(nèi)水深,取0.2 m;R′為隧道涌水影響半徑,取值見(jiàn)表4,取東西兩側(cè)影響半徑的平均值。

采用1956—2011年降水量進(jìn)行頻率計(jì)算。經(jīng)計(jì)算,25%、50%、75%不同頻率下和多年平均降水量分別為1 667 mm(1970年)、1 542 mm(2009年)、1 360 mm(2000年)和1 537 mm。均衡時(shí)段和均衡期均為1年。均衡法計(jì)算結(jié)果如表5所示。

對(duì)比表5和表3、表4可以看出,考慮降水入滲補(bǔ)給條件下,均衡法預(yù)測(cè)的1年末地下水位降深明顯變小了。其中,第6、7、11、12和13隧道段涌水量小于降水入滲補(bǔ)給量,因此,在這些地方隧道涌水對(duì)地下水位降深整體下降很小。

4.3 河流滲漏量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

根據(jù)文獻(xiàn)[3],河流滲漏量計(jì)算公式選擇為

(6)

式中:Q為河流滲漏量;α′為河水渾濁程度系數(shù);B為河流下方隧道長(zhǎng)度;Py為河流水面至隧道頂?shù)木嚯x;P0為隧道內(nèi)水壓;d為隧道直徑;h′為河床至隧道底的距離。

河流滲漏量計(jì)算結(jié)果如表6所示。

5 結(jié) 論

a. 隧道大部分位于基巖山區(qū),巖性以砂巖類為主,無(wú)可溶巖分布,工程建設(shè)后不會(huì)產(chǎn)生地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷和土地荒漠化等環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題。

表6 河流滲漏量計(jì)算結(jié)果

b. 隧道西側(cè)的平均影響半徑為177.7 m,隧道東側(cè)主要以分水嶺為影響邊界,平均影響半徑為244.1 m。在假設(shè)隧道處于無(wú)襯砌或襯砌完全失效狀態(tài)的條件下,分別采用不考慮降水補(bǔ)給的解析法及水文地質(zhì)分析組合方法、考慮不同頻率下的降水補(bǔ)給水均衡法對(duì)隧道排水對(duì)地下水位的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,隧道涌水1年后地下水位降幅最大部位位于隧道頂部,地下水位降深由隧道處向東西兩側(cè)漸變小;若考慮降水的補(bǔ)給,隧道涌水1年后的地下水位降深明顯比方法一變小了,且基巖山區(qū)的共12個(gè)隧道段中,第5、6、7、9、11、12和13隧道段地下水位降深整體下降很小或者基本無(wú)變化。

c. 隧道大部分位于基巖山區(qū),民用水井和水庫(kù)高程均低于隧道開(kāi)挖高程,隧道涌水對(duì)民用水井取水影響小。隧道涌水在一定范圍內(nèi)會(huì)引起一定程度的地下水位下降,可能會(huì)對(duì)影響范圍內(nèi)的植被生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,但由于工程區(qū)降水量豐富,且經(jīng)隧道內(nèi)采取堵水措施以后,可有效降低對(duì)植被的影響。隧道工程南北兩端為平原區(qū),地表水系發(fā)達(dá),隧道涌水對(duì)地下水位影響不明顯。

d. 山嶺隧道全斷面襯砌,可有效避免地下水滲漏問(wèn)題;隧道南、北兩段平原區(qū)明挖暗埋段施工過(guò)程中可采用SMW工法樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁加止水帷幕圍護(hù)結(jié)構(gòu)等措施做好基坑圍護(hù)與止水,運(yùn)行期采用防水鋼筋混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)自防水,結(jié)構(gòu)外緣設(shè)置全包式的防水板。

e. 在有效止水措施作用下,隧道永久運(yùn)行期基本不對(duì)工程區(qū)及其周邊的地下水環(huán)境產(chǎn)生影響,施工期對(duì)隧道部分區(qū)段的地下水環(huán)境有一定的影響,但在有效防滲措施情形下項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)對(duì)地下水水質(zhì)影響很小。在相關(guān)保護(hù)措施實(shí)施后,該項(xiàng)目對(duì)地下水環(huán)境的影響是可以接受的。

[1] HJ 610—2011 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則:地下水環(huán)境[S].

[2] 田海濤,董益華,王延輝.隧道涌水量預(yù)測(cè)的研究[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2007,5(3):75-77,97.(TIAN Haitao,DONG Yihua,WANG Yanhui.Study on forecasting for water-gushed yield of tunnel[J].Journal of Water Resources and Architectural Engineering,2007,5(3):75-77,97.(in Chinese))

[3] 施鑫源,王世杰,石松山,等.供水水文地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:地質(zhì)出版社,1983.

[4] TB 10049—2004 鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程[S].

[5] DZ 0225—2004 建設(shè)項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范[S].

[6] 地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì).水文地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:地質(zhì)出版社,1983.

[7] 楊維,張戈,張平,等.水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

[8] 張蔚榛.地下水非穩(wěn)定流計(jì)算和地下水資源評(píng)價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,1983.