水利工程地下水環(huán)境影響評價要點及方法探討
——以某水電站建設(shè)項目為例

馮 雪，趙 鑫，李青云，黃 茁，林 莉

（長江科學(xué)院a.流域水環(huán)境研究所；b.流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點實驗室，武漢 430010）

水利工程地下水環(huán)境影響評價要點及方法探討
——以某水電站建設(shè)項目為例

馮 雪a，b，趙 鑫a，b，李青云a，b，黃 茁a，b，林 莉a，b

（長江科學(xué)院a.流域水環(huán)境研究所；b.流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點實驗室，武漢 430010）

針對水利工程建設(shè)項目地下水環(huán)境影響評價的特點，分析了水利工程對地下水的影響方式，以某水電站建設(shè)項目為例，就水利工程類建設(shè)項目地下水環(huán)境影響評價的項目分類、評價工作等級劃分、評價范圍確定、地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評價、水利工程建設(shè)項目對地下水環(huán)境的影響預(yù)測評價等方面的技術(shù)要點和方法展開討論，并結(jié)合水利工程建設(shè)項目產(chǎn)生的影響提出相應(yīng)的防治措施，為保護地下水環(huán)境、解決工程建設(shè)和運行帶來的問題提供技術(shù)參考。

水利工程；地下水環(huán)境；影響評價；評價要點；評價方法

2015，32（01）：39－42

1 研究背景

自然狀態(tài)存在的水并不能完全符合人類的需要，且在極端天氣條件下還可能對人們生活造成威脅，興建水利工程可以達到開發(fā)利用水資源和消除水害的目的。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、輸水管道等不同類型的水工建筑物，從而實現(xiàn)防洪、供水、灌溉、發(fā)電等功能，以滿足人們生活和生產(chǎn)對水資源的需要。

水利工程具有工程量大、工作條件復(fù)雜、工期長、施工難度大、受自然條件制約、對環(huán)境影響大等特點。水利工程對地下水環(huán)境的影響主要針對地下水水位和水質(zhì)兩大方面。工程建設(shè)期和運行期是否會對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響需要進行研究論證。地下水環(huán)境評價是從保護地下水環(huán)境的角度出發(fā)，對擬建工程項目可能造成的地下水環(huán)境變化進行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果，論證工程項目實施的可行性，同時提出相應(yīng)的地下水環(huán)境保護措施?！董h(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ 610—2011）（以下簡稱《導(dǎo)則》）于2011年6月1日起正式實施，表明國家對地下水環(huán)境的重視，做好相關(guān)工程的環(huán)境影響評價工作對地下水環(huán)境的保護具有重大意義，地下水環(huán)境影響研究已經(jīng)成為環(huán)境影響評價的重要內(nèi)容。

2 水利工程對地下水環(huán)境的影響

2.1 對地下水水位的影響

水工建筑物及區(qū)域性調(diào)水工程對地下水水位可能產(chǎn)生較大影響。工程投入使用后，隨著地下水開采量的減少，地下水水位總體會呈上升趨勢，水位上升幅度受隨水文地質(zhì)條件的不同而有所差異［1］。另外，水庫蓄水后，可能造成區(qū)域地下水水位抬升，使得含水層之間的水力聯(lián)系及地下水補、徑、排條件發(fā)生變化。如果由于庫區(qū)周圍地質(zhì)條件原因?qū)е碌叵屡潘粫郴虻叵滤辉竞艿?，地下水水位就有可能大幅度升高，?dāng)?shù)叵滤粚嶋H埋深小于或等于臨界埋深時，則會產(chǎn)生浸沒現(xiàn)象［2］，造成土壤鹽堿化、農(nóng)作物減產(chǎn)、土基軟化、房屋基礎(chǔ)受損等問題。

2.2 對地下水水質(zhì)的影響

水利工程對地下水水質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）引水工程本身對水質(zhì)的影響。如過濾網(wǎng)經(jīng)過一段時間發(fā)生銹蝕，使得地下水中鐵含量增加；輸水管內(nèi)碳酸鈣和二氧化硅析出，對局部地下水水質(zhì)造成影響。

（2）包氣帶變化對水質(zhì)的影響。工程運行期，地下水水位抬升后，包氣帶浸潤層巖性發(fā)生變化，不同巖性土與地下水發(fā)生各種水化學(xué)作用過程中，可能引起地下水化學(xué)成分的變化。

（3）固體廢棄物對水質(zhì)的影響。地下水位抬升后，包氣帶空間變小，飽水帶空間增大，包氣帶中的一些人工回填廢棄物，如生活垃圾、工業(yè)垃圾、建筑垃圾等，在水位上升后與地下水直接接觸，可能污染地下水。

（4）水利工程建設(shè)設(shè)置的棄渣場和施工廢水、生活污水如處理不當(dāng)，可能對區(qū)域地下水水質(zhì)造成影響。

3 評價要點與評價方法

進行水利工程項目地下水環(huán)境影響需結(jié)合擬建的工程概況，重點考慮地下水環(huán)境影響范圍、保護目標、污染源、區(qū)域地下水環(huán)境現(xiàn)狀、工程運行后對地下水環(huán)境的影響預(yù)測、預(yù)采取的保護措施等方面。地下水環(huán)境影響評價工作內(nèi)容與程序如圖1所示。

圖1 地下水環(huán)境影響評價工作內(nèi)容與程序示意圖Fig.1 W ork content and procedures of assessing the environmental impact on groundwater

下面以某水電站建設(shè)為例，對水利工程項目地下水環(huán)境評價的要點和方法進行探討。

3.1 工程概況

擬建工程是一座以發(fā)電為主、兼顧航運等綜合效益的水電樞紐工程，電站設(shè)計正常蓄水位為67.5 m，死水位為67.1 m，汛期最低臨時運行水位66.0 m。壩址左岸地下水水位57.8～74.2m，右岸地下水水位57.8～65.8 m。該工程右岸防護堤自壩右與右岸土石壩相接，壩頂高程72.0 m，右岸防護堤及隔水防滲墻建成后，將使區(qū)域地下水位上升幅度得到有效控制。工程施工期的棄渣場分左、右岸設(shè)置，主體工程分左、右岸3期施工，每期施工的棄渣均不過江堆棄，采用就地消納的方法。

3.2 水利工程建設(shè)項目分類及評價工作等級劃分

根據(jù)《導(dǎo)則》的建設(shè)分類要求，結(jié)合水電站工程特點，考慮工程對區(qū)域地下水水質(zhì)、水位的影響，確定工程所屬類別。

本工程對區(qū)域地下水水質(zhì)基本不產(chǎn)生影響，不具備I類項目特征；工程運行期由于水庫蓄水，會引起地下水流場與水位變化，具備II類建設(shè)項目特征，確定該工程為II類建設(shè)項目。由于地下水位抬升對水庫兩岸居民生產(chǎn)、生活產(chǎn)生影響的平均距離小于1.5 km。根據(jù)《導(dǎo)則》表8，該工程地下水位變化區(qū)域范圍分級可確定為“中”。根據(jù)《導(dǎo)則》表9地下水敏感程度分級標準，項目場地?zé)o集中式飲用水水源地準保護區(qū)，也無熱水、礦泉水、溫泉等特殊地下水資源保護區(qū)，無生態(tài)脆弱區(qū)重點保護區(qū)域，無地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，無重要濕地、水土流失重點防治區(qū)、沙化土地封禁保護區(qū)等，僅在部分村莊分布有分散式水井，據(jù)此可確定本項目環(huán)境敏感程度為“較敏感”。工程運行期間，水庫蓄水不會產(chǎn)生土壤鹽漬化、沼澤化等環(huán)境水文地質(zhì)問題，由《導(dǎo)則》表10，判別項目環(huán)境水文地質(zhì)問題為“弱”。綜上各種因素，由《導(dǎo)則》表11，本次評價等級定為二級，見表1。

3.3 確定評價范圍和評價時段

根據(jù)《導(dǎo)則》要求，Ⅱ類建設(shè)項目地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評價的范圍應(yīng)包括建設(shè)項目建設(shè)、生產(chǎn)運行和服務(wù)期滿后3個階段的地下水水位變化的影響區(qū)域，其中應(yīng)特別關(guān)注相關(guān)的環(huán)境保護目標和敏感區(qū)域，必要時應(yīng)擴展至完整的水文地質(zhì)單元，以及可能與建設(shè)項目所在的水文地質(zhì)單元存在直接補排關(guān)系的區(qū)域［3］。該水電站工程建設(shè)期及服務(wù)期滿后均不會對地下水水位產(chǎn)生影響，對地下水水位的影響主要集中在工程運行期，地下水抬升造成的影響主要為浸沒影響，因此，確定評價范圍為受浸沒影響的區(qū)域，評價時段定在工程運行期。

表1 地下水環(huán)境影響評價工作等級分析Table 1 Assessment levels of environmental im pact on groundwater

3.4 地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評價

根據(jù)導(dǎo)則要求，評價等級為一級的建設(shè)項目，應(yīng)在評價期內(nèi)至少分別對1個連續(xù)水文年的枯、平、豐水期的地下水水位、水質(zhì)各監(jiān)測1次；評價等級為二級的建設(shè)項目，對于新建項目，若有近3年內(nèi)不少于1個連續(xù)水文年的枯、豐水期監(jiān)測資料，應(yīng)在評價期內(nèi)進行至少1次地下水水位、水質(zhì)監(jiān)測；評價等級為3級的建設(shè)項目，應(yīng)至少在評價期內(nèi)監(jiān)測1次地下水水位、水質(zhì)，并盡可能在枯水期進行［3］。布點時，地下水水位監(jiān)測點數(shù)應(yīng)大于相應(yīng)評價級別地下水水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)的2倍以上。

該水電站工程屬于評價等級為二級的新建項目，因此分別于2011年11月枯水期和2012年5月豐水期對研究區(qū)地下水水質(zhì)、水位進行現(xiàn)狀監(jiān)測和評價。

對研究區(qū)地下水現(xiàn)狀評價結(jié)果表明：研究區(qū)水質(zhì)總體較好，豐水期綜合水質(zhì)類別均可以達到Ⅲ類水質(zhì)標準；枯水期個別地方除鐵、氨氮含量超標外，其余地方綜合水質(zhì)標準均為在Ⅲ類標準范圍內(nèi)。研究區(qū)不存在由原生地下水水質(zhì)問題引起的地方病。研究區(qū)地下水的水力坡度較小，地下水總體徑流方向為由南向北流動，局部地區(qū)由于巖層滲透性較強，地下水位受降雨影響，有一定波動，但由于研究區(qū)排泄通暢，地下水位較平穩(wěn)，豐水期、枯水期變化不大。

3.5 地下水環(huán)境預(yù)測與評價

地下水環(huán)境影響預(yù)測方法包括數(shù)學(xué)模型法和類比預(yù)測法。其中，數(shù)學(xué)模型法包括數(shù)值法、解析法、均衡法、回歸分析、趨勢外推、時序分析等方法。一級評價應(yīng)采用數(shù)值法；二級評價中水文地質(zhì)條件復(fù)雜時應(yīng)采用數(shù)值法，水文地質(zhì)條件簡單時可采用解析法；三級評價可采用回歸分析、趨勢外推、時序分析或類比預(yù)測法［3］。

該水電站工程雖然屬于Ⅱ類項目二級評價，但研究范圍內(nèi)地下水水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，地下水呈空間三維運動狀態(tài)，為保證預(yù)測結(jié)果的準確性，仍選擇數(shù)值法對地下水水位變化情況進行預(yù)測，模擬軟件選用VISUALMODFLOW 4.2。主要步驟為：①通過分析區(qū)域水文地質(zhì)條件，對水文地質(zhì)條件進行概化，確定含水層類型、水文地質(zhì)參數(shù)、邊界條件，建立水文地質(zhì)概念模型；②配置地下水流動數(shù)學(xué)模型，進行模型參數(shù)識別；③模擬分析蓄水后地下水滲流場分布特征。

預(yù)測結(jié)果表明：水庫蓄水后，研究區(qū)內(nèi)地下水補排關(guān)系基本不變，部分地區(qū)地下水位明顯抬升，水位抬升不會對分散式取水井的取水、供水產(chǎn)生不利影響。水位抬升后，研究區(qū)受浸沒影響總面積約為1.66 km2。

3.6 制定防護措施

該水電站工程運行對地下水環(huán)境產(chǎn)生的影響主要為地下水抬升產(chǎn)生的浸沒問題，可采取以下措施降低地下水位。

（1）設(shè)置排水溝：排水溝方案適用于強透水層埋深較淺的地區(qū)。由于研究區(qū)表層滲透系數(shù)小于10－7m/s且較厚，模擬結(jié)果表明，采用排水溝降壓排水效果不明顯，尤其是對臨界埋深要求較高的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)及建筑物所在地，設(shè)置排水溝不能解決浸沒問題。

（2）集水井方案：集水井抽排是一種降低區(qū)域地下水水位、防治浸沒影響的有效措施。用數(shù)值法模擬不同抽水量條件下集水井對地下水位的降低效果。模擬結(jié)果表明，隨著抽水量的增加，集水井影響半徑逐漸增大，但是總體上，3種抽水量方案對地下水影響范圍有限，難以滿足大范圍內(nèi)降低地下水水位的要求。

（3）防滲墻方案：依據(jù)研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件及數(shù)學(xué)模擬結(jié)果，采用懸掛式防滲墻時，由于增加滲徑距離效果有限，大量地下水會通過底部高滲透性砂礫石含水層進入防滲區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致防滲效果并不明顯，故考慮采用全封閉防滲墻。模擬結(jié)果表明，采用全封閉防滲墻措施可以有效解決圍隔區(qū)內(nèi)地下水位抬升和浸沒問題。

（4）回填墊高方案：回填墊高是將浸沒影響區(qū)地面人為加高，使得地下水埋深大于產(chǎn)生浸沒影響地下水臨界埋深的工程措施。回填墊高方案可增加地下水埋深，減輕由于地下水水位上升及毛細水通過細小孔隙上升到地面附近導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減產(chǎn)和建筑物基礎(chǔ)下沉等問題。研究區(qū)屬于典型的二元結(jié)構(gòu)，因此在墊高的過程中，一方面要使得地面高程增加，另一方面還需增加回填材料的透水性，減小毛細水的危害。

3.7 地下水動態(tài)監(jiān)測方案

在制定地下水動態(tài)監(jiān)測方案時需結(jié)合研究區(qū)含水層系統(tǒng)和地下水徑流系統(tǒng)特征，考慮潛在污染源、環(huán)境保護目標等因素，布置地下水監(jiān)測點。監(jiān)測點應(yīng)能反映研究區(qū)地下水的環(huán)境質(zhì)量狀況，能反映地下水補給源、地下水與地表水的水力聯(lián)系，能反應(yīng)工程對環(huán)境敏感目標的影響。同時，為確保監(jiān)測結(jié)果的代表性和實際采樣的可行性、方便性，應(yīng)盡量選擇經(jīng)常使用的民井、生產(chǎn)井作為監(jiān)測點。該水電站運行階段，水位抬升后，可能導(dǎo)致地下水的補、徑、排條件發(fā)生變化，在庫區(qū)及受工程影響的區(qū)域加強地下水水位監(jiān)測，并進一步分析水位抬升程度及抬升后對土壤、建筑物基礎(chǔ)、農(nóng)作物等產(chǎn)生的影響。

4 結(jié) 論

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，從而達到除害興利目的而修建的工程。水利工程建設(shè)項目由于具有工程量大、工作條件復(fù)雜、對環(huán)境影響大等特點，在建設(shè)期、運行期均可能對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響，因此，對水利工程建設(shè)項目開展地下水環(huán)境影響評價工作十分必要。結(jié)合該水電站實例，在進行水利工程地下水環(huán)境影響評價時，應(yīng)注意以下幾方面內(nèi)容：

（1）了解工程概況是地下水環(huán)境影響評價的前提，需要在此基礎(chǔ)上開展項目分類、工作等級劃分、確定評價范圍和評價時段等工作，為后續(xù)的現(xiàn)狀評價、預(yù)測評價做準備。工程分析目的在于為環(huán)境影響預(yù)測和評價提供數(shù)據(jù)，為水利工程項目的環(huán)境管理和采取的環(huán)境措施提供基礎(chǔ)，為項目的環(huán)境決策提供服務(wù)。

（2）現(xiàn)狀調(diào)查與評價階段，應(yīng)根據(jù)水利工程建設(shè)項目評價等級確定地下水水位、水質(zhì)的監(jiān)測時段及監(jiān)測次數(shù)，且地下水水位監(jiān)測點數(shù)應(yīng)大于相應(yīng)評價級別地下水水質(zhì)監(jiān)測點數(shù)的2倍以上。

（3）地下水環(huán)境影響預(yù)測與評價階段，應(yīng)視水利工程建設(shè)項目評價等級而定。

（4）地下水環(huán)境保護措施是地下水環(huán)境影響評價的重要組成部分，措施的適宜程度和執(zhí)行力度決定了工程最終對地下水環(huán)境的影響程度。地下水環(huán)境保護措施的制定要同時具備有效性、經(jīng)濟可行性及可操作性。地下水動態(tài)監(jiān)測方案的制定是地下水環(huán)境影響評價的重要組成部分，通過地下水動態(tài)監(jiān)測可以實時了解工程建設(shè)、運行等階段對地下水環(huán)境產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)問題時，便于及時解決。

［1］劉 予，孫 穎，殷 琨.南水北調(diào)引水進京后北京市地下水環(huán)境預(yù)測［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005，32（5）：93－96.（LIU Yu，SUN Ying，YIN Kun.Prediction ofGroundwater Environment in Beijing afterWater Entering the Capital by the South-North Water Diversion［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2005，32（5）：93－96.（in Chinese））

［2］李寧新.南方低水頭徑流式電站的水庫浸沒問題［J］.人民珠江，2008，（2）：30－33.（LINing-xin.Inundating Problem in Reservoir of Low-head Run-off Plant in South China［J］.Pearl River，2008，（2）：30－33.（in Chinese））.

［3］HJ 610—2011，環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則——地下水環(huán)境［S］.2011.（HJ 610—2011，Technical Guidelines for Environmental Impact Assessment Groundwater Environment［S］.2011.（in Chinese） ）

（編輯：王 慰）

Key Points and M ethods of Assessing the Environmental Im pact of W ater Project on Groundwater：A Case Study

FENG Xue1，2，ZHAO Xin1，2，LIQing-yun1，2，HUANG Zhuo1，2，LIN Li1，2
（1.Department ofWater Environment Research，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2.Hubei Provincial Key Laboratory ofWater Resources in River Basins and Ecological Environment Science，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

The impacts of water projects on groundwater environment is analyzed in this paper.A hydropower station is taken as an example to discuss the technical points and methods of assessing the environmental impact，such as project classification，assessment grades and scope，groundwater survey and evaluation，prediction and evaluation of the impact.Furthermore，corresponding measures to control the impacts are proposed to provide technical basis to protecting groundwater and solving engineering problems caused by the construction and operation of the water projects.

water project；groundwater environment；impactassessment；assessment key points；assessmentmethods

TV213

A

1001－5485（2015）01－0039－04

10.3969/j.issn.1001－5485.2015.01.008

2013－08－28；

2013－10－11

國家自然科學(xué)基金項目（41302204）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費項目（CKSF2014029/SH）

馮 雪（1986－），女，四川成都人，工程師，主要從事水環(huán)境治理及評價工作，（電話）027－82926680（電子信箱）fengxue19860413＠163.com。