中條山隧道水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)及降排水影響分析

王江浩

（運城市水文水資源勘測站,山西 運城 044000）

0 引言

水文地質(zhì)勘查通過對地下水文參數(shù)的探測與分析，勘查地下巖土中水分含量對巖層水理性質(zhì)的影響以及對巖土穩(wěn)定性的預(yù)測，避免地下水對巖土工程造成一定的危害[1]。新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道中條山隧道是一座特長越嶺隧道，位于山西省西南部，區(qū)域地形地貌復(fù)雜。通過收集已有地質(zhì)、地貌、水文地質(zhì)等資料確定隧道施工影響范圍，調(diào)查影響區(qū)地表清泉水流量、水庫進(jìn)庫水量及蓄水量動態(tài)變化和地下水動態(tài)，分析區(qū)域水文變化因素，綜合評價隧道施工對區(qū)域水文條件的影響，為區(qū)域水環(huán)境監(jiān)測提供有效建議。

1 工程概況

中條山隧道位于山西省運城市境內(nèi)，隧道線路穿越中條山山脈。隧道進(jìn)口端位于運城市鹽湖區(qū)境內(nèi)，出口端位于運城市平陸縣常樂鎮(zhèn)，設(shè)計為雙洞單線隧道。隧道一般段線間距設(shè)計為35 m，隧道最大埋深約840 m。隧道左線全長18405 m，右線全長18410 m。隧址區(qū)劃分為三個地貌類型，以中條山為界，中條山北麓為運城盆地，中條山為構(gòu)造侵蝕中山區(qū)，中條山南麓為構(gòu)造—侵蝕堆積地貌。

2 區(qū)域水文地質(zhì)條件

2.1 隧道區(qū)地下水系統(tǒng)及含水巖組劃分

2.1.1 隧道區(qū)地下水系統(tǒng)劃分

隧道區(qū)域地下水系統(tǒng)以分水嶺為界橫跨兩個地下水子系統(tǒng)，分水嶺以北屬于黃河流域地下水系統(tǒng)中的涑水河地下水子系統(tǒng)，分水嶺以南屬于黃河流域地下水系統(tǒng)中的中條山南入黃地下水子系統(tǒng)。涑水河地下水子系統(tǒng)包括中條山北、稷王山南涑水河流域，其間分布有運城盆地。地下水以盆地松散巖類孔隙水為主，富水性較好，但水質(zhì)不佳，其次為變質(zhì)巖類裂隙水。該水系內(nèi)地下水為一完整的水文地質(zhì)單元，補、徑、排條件清晰，為同一地下水系統(tǒng)；中條山南入黃地下水子系統(tǒng)包括中條山山脈雪花山、唐王山、舜王山、析城山沿線以南的諸多河流水系及芮城盆地。地下水以變質(zhì)巖類裂隙水為主，其次為松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖裂隙巖溶水也有一定分布。該水系內(nèi)地下水均向南排入黃河。

2.1.2 隧道區(qū)地下水含水巖組劃分

根據(jù)地層巖性、地下水類型、含水介質(zhì)空間性質(zhì)及水力特征，劃分三個地下水含水巖組:（1）松散巖類孔隙水含水巖組；（2）碎屑巖、變質(zhì)巖及巖漿巖類裂隙孔隙水含水巖組；（3）碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地形、地貌和巖性構(gòu)造條件，同時遵循氣象、水文特征整體性原則，區(qū)內(nèi)可分為三個水文區(qū)劃單元:（1）運城盆地水文區(qū)；（2）中條山基巖水文區(qū)；（3）中條山南麓水文區(qū)，見圖1。

2.2 隧道區(qū)水文地質(zhì)特征及地下水資源量

根據(jù)隧道區(qū)地形地貌、地層巖性、構(gòu)造特征及地表水調(diào)查，隧道區(qū)可劃分為北坡、南坡兩個次一級水文地質(zhì)單元，南坡水域?qū)儆邳S河流域地下水系統(tǒng)中的中條山南入黃地下水子系統(tǒng)；北坡水域?qū)儆邳S河流域地下水系統(tǒng)中的涑水河地下水子系統(tǒng)。

隧道區(qū)地處中山區(qū)，降水入滲是山地丘陵區(qū)地下水的唯一補給來源，河川基于降水入滲法，巖溶泉域采用排泄量法計算。據(jù)有關(guān)資料計算，隧道區(qū)地下水資源量統(tǒng)計見表1。

表1 隧道區(qū)地下水資源量統(tǒng)計表 單位：億m3/a

圖1 隧道區(qū)水系分布及水文區(qū)劃圖

3 隧道降排水影響分析評價

結(jié)合區(qū)域水環(huán)境特征，確定受隧道施工影響范圍為205 km2。對區(qū)內(nèi)流域進(jìn)行野外查勘、測量，收集歷史水文資料調(diào)查各流域泉水?dāng)?shù)量、流量，河道清水流量，水庫及塘壩的蓄水動態(tài)，對比隧道施工前后水文資料，分析確定區(qū)域受影響情況。

3.1 隧道降排水對區(qū)域地表水影響

3.1.1 調(diào)查范圍

對影響區(qū)洪池鄉(xiāng)、常樂鎮(zhèn)、張村鎮(zhèn)3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)南候溝、圪塔澗、張峪澗、五龍廟4 個流域的清泉水流量、水庫蓄水變化情況進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查面積205.0 km2，共調(diào)查泉水13 處、河道清水?dāng)嗝? 處、水庫13 座、塘壩電灌站2 座。調(diào)查點位分布見圖2。

圖2 調(diào)查站點位分布圖

3.1.2 清泉水動態(tài)分析

收集隧道施工前后流域內(nèi)15 處斷面實測清泉水流量成果，對比分析確定流量變化情況。斷面流量成果見表2。

表2 隧道施工前后流域清泉水?dāng)嗝媪髁孔兓?/p>

3.1.3 水庫蓄水動態(tài)變化

收集隧道施工前后流域內(nèi)13 座水庫，2 處塘壩電灌站蓄水水位，對比分析確定受影響情況，具體見表3。

3.2 隧道排水對地下水影響調(diào)查

3.2.1 確定調(diào)查范圍

本次調(diào)查主要在山前洪積扇和黃河高階地區(qū)進(jìn)行，共布設(shè)調(diào)查站點164 處，調(diào)查面積約150 km2。調(diào)查范圍見圖3。

表3 隧道施工前后流域水庫蓄水位變化

圖3 隧道排水影響區(qū)地下水調(diào)查范圍圖

3.2.2 地下混合水動態(tài)分析

分析計算了2016 年～2019 年的地下水埋深變化情況，三年平均變幅為-5.76 m，變幅最大值為-8.68 m，位于常樂鎮(zhèn)窯頭村，變幅最小值為-1.50 m，位于常樂鎮(zhèn)張家莊。根據(jù)統(tǒng)計資料隧道施工前后（2016 年～2019 年），區(qū)域內(nèi)地下水埋深呈明顯下降趨勢，鐵路隧道附近下降幅度最大，降幅超過了7.0 m，向東西兩側(cè)及隧道出口之外的南側(cè)逐漸變小。變幅分布見圖4。

圖4 隧道排水影響區(qū)地下水埋深變幅圖

3.2.3 地下承壓水動態(tài)分析

隧道對洪積扇承壓水水位的影響情況見表4。

表4 隧道排水影響區(qū)承壓水水位降深

從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，中條山隧道施工降排水后，2016 年～2019 年區(qū)內(nèi)地下水位呈明顯下降趨勢，地下水埋深年均降5.76 m，下降最幅度為8.68 m。隧道排水對區(qū)內(nèi)深層承壓水的影響非常強烈，隧道軸線附近降深124 m，最小也高達(dá)30 m。

4 結(jié)論

中條山隧道根據(jù)隧道區(qū)地形地貌、地層巖性、構(gòu)造特征及地表水調(diào)查，將隧道區(qū)劃分為三個水文區(qū)劃單元，即運城盆地水文區(qū)、中條山基巖水文區(qū)及中條山南麓水文區(qū)。隧道開展施工降排水后，對區(qū)域地表水和地下水動態(tài)均引起顯著變化，部分泉水流量減少甚至斷流，水庫蓄水量較往年均有所減少，部分水庫甚至庫干，地下水位降深十分明顯?？梢?，蒙華鐵路隧道排水是引起區(qū)內(nèi)泉水干枯、斷流，水庫干枯、蓄水減少，地下水下降最主要的因素，其對區(qū)域水環(huán)境的影響顯著，建議有關(guān)部門強化對隧道排水、區(qū)域地下水和地表水的監(jiān)測力度。