解析法在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

陸天才

摘 要：近幾年來，地下水環(huán)境問題深受重視。由于地下水環(huán)境污染存在一定的隱蔽性和一定的滯后性，而且地下水一旦被污染不容易發(fā)現(xiàn)。因此，全面而又準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)地下水環(huán)境的影響意義十分重大?！董h(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ610-2016）規(guī)定：一級(jí)評(píng)價(jià)應(yīng)采用數(shù)值法，不宜概化為等效多孔介質(zhì)的地區(qū)除外;二級(jí)評(píng)價(jià)中水文地質(zhì)條件復(fù)雜且適宜采用數(shù)值法時(shí)，建議優(yōu)先采用數(shù)值法;三級(jí)評(píng)價(jià)可采用解析法或類比分析法。

關(guān)鍵詞：解析法;地下水環(huán)境;應(yīng)用

在研究當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用解析法對(duì)地下水位進(jìn)行研究，并采用動(dòng)力學(xué)原理對(duì)地下水位進(jìn)行預(yù)測，保證地下水位能夠不受施工影響。本文主要以廣東地區(qū)隧洞施工為案例，分析了解析法在地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

一、研究背景

道路施工的隧洞挖掘常常會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間，施工中為了趕時(shí)間，經(jīng)常會(huì)增加一些支洞或者斜洞以及豎井等，執(zhí)行的原則是以排為主，防排結(jié)合的治理方法。所有開挖隧洞一旦有大氣降水滲透到地下水局部，就會(huì)讓地下水位下降，還會(huì)讓地表嚴(yán)重缺乏水分，井水和泉水特別容易干枯，地面的熔巖很容易塌陷給生態(tài)環(huán)境帶來不利影響，會(huì)給地下水系統(tǒng)帶來十分不利的影響，對(duì)水位的影響范圍非常大。從整個(gè)概況來看，隧洞在建設(shè)過程中排水會(huì)對(duì)區(qū)域地下水位造成嚴(yán)重的影響，讓地下水位不斷下降，很容易導(dǎo)致水資源短缺流量減少等一系列問題，會(huì)讓區(qū)域面積內(nèi)的水資源嚴(yán)重枯竭從而引發(fā)嚴(yán)重的水文地質(zhì)問題。

施工剛開始運(yùn)行的期間，一旦有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，將會(huì)讓線路兩邊的地下水位上升，很容易讓土壤出現(xiàn)鹽漬化和沼澤化。所以對(duì)地下水影響進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，應(yīng)該將重點(diǎn)放在隧洞工程上，主要評(píng)價(jià)排水的線路對(duì)地下水位的影響程度，分析的時(shí)候常用的方法是解析法，文章運(yùn)用解析法對(duì)其進(jìn)行探究。運(yùn)用解析法預(yù)測隧洞涌水量已經(jīng)被廣泛采用，國內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)都采用了這種方法，并收到了很好的效果。

二、研究區(qū)域概況

1.工程概況

以廣東粵西某高速公路隧洞群為例，該項(xiàng)目隧洞的長短不一致，最多的是長隧洞和特長隧洞。其中最長的隧洞達(dá)到了6500米，施工難度較大，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)非常高。

2.工程地質(zhì)條件

區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)建比較復(fù)雜，地形起伏非常大。一般情況下，高差都在500m以下。從元古界到新生界的沿線地層都暴露在外，各種沉積巖以及變質(zhì)巖也都暴露在外邊。項(xiàng)目沿線范圍廣泛分布著元古界和古生界，新生界是比較零散的分布。隧洞工程的引水線路一般會(huì)經(jīng)過很多可熔巖地層，像白云質(zhì)灰?guī)r以及陡山陀組白云巖都屬于可熔巖，這些可熔巖可以形成很多個(gè)斷裂的破碎帶儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)。破碎帶的形成主要以南北或者北東為主，東西方向不會(huì)發(fā)育。結(jié)合地勘報(bào)告，項(xiàng)目工程在施工當(dāng)中遇到的碳酸鹽巖比較多，在整個(gè)線路上占很大的比例。地表以及下面的巖溶都會(huì)發(fā)育，各種各樣的巖溶形態(tài)都會(huì)有所發(fā)育。區(qū)域巖溶期一共分為四個(gè)階段，第一個(gè)階段是在高度達(dá)到2300-2500m的巖溶不會(huì)發(fā)育，只會(huì)出現(xiàn)一些巖溶的殘留。第二期的總高在2000-2100m，巖溶開始剛剛發(fā)育，發(fā)育的巖溶在形態(tài)上大多是垂直巖溶，像落水洞以及漏斗等，水平巖溶的形態(tài)非常少，發(fā)育的地形也都是峰叢洼地以及溶丘洼地。第三個(gè)階段高度在1600-1900m，這個(gè)階段的巖溶是非常發(fā)育的階段，不但垂直巖溶在發(fā)育，很多水平巖溶也得到了發(fā)育，地表不但會(huì)有落水洞和漏斗，還會(huì)出現(xiàn)很多暗河和水平溶洞。第四個(gè)階段是南盤江期，高度在1200-1500m，這個(gè)時(shí)候的巖溶已經(jīng)達(dá)到了一種極度發(fā)育的狀態(tài)，為隧洞工程建設(shè)中線路的埋設(shè)創(chuàng)造了有利條件。

三、運(yùn)用解析法預(yù)測地下水環(huán)境的計(jì)算方法

對(duì)涌水量的預(yù)測方法以及計(jì)算的準(zhǔn)確性和隧洞的充水條件有關(guān)，因此應(yīng)該正確分析充水條件計(jì)算參數(shù)。對(duì)整個(gè)地形以及巖溶的發(fā)育狀態(tài)和地下水位的分布情況都需要實(shí)際探測考察，對(duì)鉆孔深度進(jìn)行研究，對(duì)地下水位進(jìn)行推算，以推算出來的結(jié)果為主要依據(jù)，可以合理采用大氣降雨滲透到地下的原理，對(duì)隧洞內(nèi)部涌水量進(jìn)行一個(gè)初步的預(yù)測。運(yùn)用解析法計(jì)算隧洞涌水量的方法主要依據(jù)地下水動(dòng)力原理，將整個(gè)地質(zhì)模型進(jìn)行化解，結(jié)合工程開展的實(shí)際狀況將計(jì)算中的不足適時(shí)的進(jìn)行調(diào)整。計(jì)算隧洞涌水量的方法有很多種，目前采用的基本方法就有古德曼經(jīng)驗(yàn)式以及地下徑流深度法等多種方法。解析法也就是地下水動(dòng)力學(xué)法，采用的原理是地下水動(dòng)力原理，運(yùn)用數(shù)學(xué)解析原理給地下水運(yùn)用建立一個(gè)解析式將隧洞工程對(duì)地下水位的影響降到最小。對(duì)地下水位變化區(qū)域進(jìn)行計(jì)算的半徑公式如下，其中R代表影響半徑，H代表潛水量水層厚度，K代表含水量的滲透系數(shù)， 代表的是重力給水度，t代表的是排水時(shí)間。

四、實(shí)例分析

1.參數(shù)的選取

計(jì)算隧洞涌水量的時(shí)候必須依據(jù)滲透系數(shù)以及大氣降水的滲透系數(shù)，隧洞工程選擇參數(shù)的時(shí)候，一定要結(jié)合區(qū)域地形的地貌特征以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)，觀察巖溶的發(fā)育程度，根據(jù)鉆孔的深度采取合理科學(xué)的參數(shù)。根據(jù)水文有關(guān)地質(zhì)規(guī)定，滲透系數(shù)的選取一定要十分合理，結(jié)合工程項(xiàng)目的地勘報(bào)告，工程中具體的參數(shù)范圍見下表。

2.對(duì)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析

能夠正確分析水文地質(zhì)的條件合理選用計(jì)算方法和計(jì)算參數(shù)才能夠正確的計(jì)算出涌水量，根據(jù)對(duì)水文條件的調(diào)查分析，要充分觀察巖溶發(fā)育情況，對(duì)線路鉆孔巖溶也要進(jìn)行分析，這樣可以準(zhǔn)確的推算出地下水位。嚴(yán)格依據(jù)地下水位動(dòng)力學(xué)原理，對(duì)隧洞的涌水量進(jìn)行一個(gè)全面的預(yù)測，科學(xué)給出評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.評(píng)價(jià)工作分析

（1）大氣降水滲透法預(yù)測。隧洞中最長的隧洞長度達(dá)到了6000m，這個(gè)隧洞會(huì)穿過很多個(gè)巖溶地質(zhì)區(qū)域。地形條件往往呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性，巖溶發(fā)育的程度也非常強(qiáng)烈，像暗河以及落水洞就屬于巖溶發(fā)育極為強(qiáng)烈的地區(qū)。根據(jù)主要線路的埋設(shè)可以將隧洞分成20個(gè)段落，其中有5個(gè)段落涌水量非常強(qiáng)大。運(yùn)用大氣降水滲透法來計(jì)算涌水量，一般數(shù)據(jù)為11 ?406，803，881，2，392，5 330m3/d，單位長度的涌水量預(yù)測數(shù)據(jù)為1.86，0.85，1.23，2.06，3.28m3/d，雨水量比較多的季節(jié)，涌水量常常會(huì)達(dá)到20811，1605，1761，2783，8659m3/d，單位長度以內(nèi)最大的涌水量會(huì)達(dá)到3.71，1.69，2.45，4.11，6.55m3/d，這種情況下，隧洞內(nèi)很容易發(fā)生突水現(xiàn)象危險(xiǎn)性比較高。

（2）地下水動(dòng)力學(xué)預(yù)測。研究鉆孔的水位資料勘察水文地質(zhì)，運(yùn)用各種公式計(jì)算將各個(gè)隧洞的涌水量計(jì)算出來，計(jì)算的過程要十分詳細(xì)，包括各個(gè)隧洞的洞段也要詳細(xì)計(jì)算。這種方法只能針對(duì)水位以下的隧洞進(jìn)行計(jì)算，無法對(duì)水位上面的隧洞進(jìn)行計(jì)算。

五、防治策略

一般實(shí)施隧洞工程的地區(qū)往往水文條件地質(zhì)非常復(fù)雜，該隧洞往往會(huì)經(jīng)過各個(gè)水文地質(zhì)區(qū)域，如果區(qū)域內(nèi)部巖溶發(fā)育的程度比較強(qiáng)烈隧洞施工將會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生極大的影響。很多情況下會(huì)讓水位下降，很多地方解決這種缺水問題的時(shí)候，采用的方法主要是打井或者修建水庫和水窖，通過地表來引水。經(jīng)過研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沒有進(jìn)行隧洞施工之前，部分村落還是以地下泉水來作為主要的生活用水，但是隧洞施工以后，泉水流量勢必會(huì)減少，因此人們才會(huì)使用修建水庫和水窖引水的方式。防止水資源短缺的問題，可以先將各個(gè)村落之間的用水量登記下來，針對(duì)用水量為村民科學(xué)的修建水窖并安裝管道，將水窖里邊的水引入到村落里邊。比如說某村的需水量為74m3/d，就可以修建61m3的水窖來進(jìn)行補(bǔ)給。需水量達(dá)到300m3/d以上的村落，就需要修建水路并將水源引入到村落當(dāng)中。

六、結(jié)語

本文主要從地下水環(huán)境入手，運(yùn)用解析法對(duì)隧洞內(nèi)部的涌水量以及對(duì)地下水位的影響作出了分析。運(yùn)用地下水動(dòng)力學(xué)對(duì)地下水位進(jìn)行預(yù)測，準(zhǔn)確計(jì)算隧洞內(nèi)部的涌水量。及時(shí)預(yù)測隧洞施工可能對(duì)水文地質(zhì)造成的各種危害，施工中要采取必要措施，盡最大力量避免這種危害的出現(xiàn)。隧洞施工中很可能造成地下水位下降或者泉水流量減少等問題，針對(duì)這些問題就需要打井或者修建水庫或者水窖，通過地表解決水資源短缺的問題。

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