夾巖水利樞紐工程隧洞施工期地下水監(jiān)測、處理及補償

楊路通 易吉林 張賀

摘要：夾巖水利樞紐工程地處貴州喀斯特發(fā)育地區(qū)，包含水源樞紐工程和輸水工程兩大部分，隧洞施工會遇到地下水處理問題，且容易對沿線居民生活用水造成影響。介紹了夾巖工程輸水區(qū)隧洞施工期地下水監(jiān)測、廢污水處理措施及對居民飲用水影響補償，分析了隧洞施工圖階段對比初步設計階段隧洞地下水處理投資變化原因，提出了加強涌水及廢污水處理監(jiān)測等建議，可為類似工程隧洞施工地下水處理提供參考。

關鍵詞：水工隧洞;地下水監(jiān)測;廢污水處理;夾巖水利樞紐工程;貴州省

中圖法分類號：X832文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.015

Abstract：The Jiayan Hydro-complex Project is located in karst area of Guizhou Province. The project consists of water source project and water conveyance project. There were problems in the groundwater treatment during the tunnel construction， which would affect the drinking water of residents along the line. The groundwater monitoring， wastewater treatment measures and compensation for impact of drinking water ?during tunnel construction period in the water diversion area were introduced. The reasons for the changes of groundwater treatment investment in the tunnel construction drawing stage were analyzed comparing with the investment in the preliminary design stage. The suggestions such as enhancing water gushing and wastewater treatment monitoring were put forward， which can provide a reference for similar projects.

Key words：hydraulic tunnel; groundwater monitoring; wastewater treatment; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou Province

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡稱“夾巖工程”）涉及貴州省畢節(jié)、遵義兩個地級市共10個區(qū)縣，初步設計批復建設工期66個月。在施工圖階段，隨著隧洞工程施工，隧洞涌水排放對環(huán)境產生不利影響，隧洞施工影響周邊居民點飲用水。此時對區(qū)域地下水水位、流量、水質等進行監(jiān)測，監(jiān)控隧洞涌水水量、水質情況，監(jiān)測及檢查隧洞廢污水處理措施效果，評價補償工程施工對周邊水體及居民點飲用水的影響程度非常必要。

1 工程概況

夾巖工程輸水部分主要由畢大供水工程、灌區(qū)骨干輸水工程組成。畢大供水工程由取水隧洞、提水泵站、提水壓力管道，王家壩輸水隧洞和輸水管道5個部分組成。灌區(qū)骨干輸水工程由總干渠、北干渠、南干渠、金遵干渠、黔西分干渠、金沙分干渠、供水管線、支渠，以及灌區(qū)骨干泵站等組成。畢大提水線路和灌區(qū)輸水線路干渠總長317.781 km，其中隧洞135.582 km（56座），單個隧洞長度大于1km的有14座，見表1。輸水隧洞均為無壓隧洞，除畢大供水工程布置的王家壩輸水隧洞、北干渠（附廓前）隧洞和南干渠隧洞為圓形斷面外，其他均采用城門洞型，為承受抗外水壓穩(wěn)定，深埋長隧洞全斷面采用C25鋼筋混凝土襯砌，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖厚度分別為0.4，0.4 m和0.5 m， 過水斷面的形狀和尺寸沿程不變。

2014年7月，設計單位編制完成了《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程地下水環(huán)境影響評價報告》，報告中對夾巖工程地下水環(huán)境現(xiàn)狀進行了調查與評價，對工程對地下水環(huán)境影響進行預測評價，初步分析了隧洞施工涌水量以及對洞頂居民飲用水的影響，并提出相應處理措施，同時考慮進行施工期地下水監(jiān)測。隨著隧洞工程施工，發(fā)現(xiàn)隧洞涌水量以及對洞頂居民飲用水的影響較前期預測均有一定變化。

2 隧洞施工期地下水監(jiān)測

隧洞施工期地下水監(jiān)測旨在調查和監(jiān)測施工生產、生活廢污水排放狀況;監(jiān)督和檢查廢污水處理設施運轉情況及處理后的廢污水達標排放情況。對工程施工影響河道、水庫水質進行常規(guī)地表水使用功能的監(jiān)測，以分析和評價施工廢污水對地下水的影響;對周邊居民點生活飲用水進行常規(guī)監(jiān)測，確保飲用水的供水安全。

2.1 招標階段施工期監(jiān)測計劃

根據項目施工期廢污水產生情況及可能影響到的地下水范圍，考慮對地下水水位、水量、水質進行監(jiān)測，招標階段施工期廢污水及水環(huán)境監(jiān)測計劃見表2。

2.2 地下水監(jiān)測工作開展情況

根據工程施工進展情況，夾巖工程環(huán)保監(jiān)測單位于2016～2019年共開展了8期施工期地下水環(huán)境質量監(jiān)測工作。主要對工程施工可能影響井泉、隧洞涌水進行監(jiān)測。

（1）監(jiān)測項目。①常規(guī)監(jiān)測因子：水量、水位（出露高程）、pH值、氨氮、硝酸鹽氮、糞大腸菌群、溶解性固體、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)[1];②特征監(jiān)測因子：COD、懸浮物、石油類、硝基苯;③煤系地層涌水特征監(jiān)測因子：Fe、Mn、砷。

（2）監(jiān)測頻次。連續(xù)監(jiān)測2 d，每天監(jiān)測1次。

（3）監(jiān)測點。根據施工進展及隧洞涌水、處理情況，每期對監(jiān)測點都進行了調整。

2.3 監(jiān)測結果

2018年和2019年地下水監(jiān)測超標情況較2016 年和2017年嚴重，主要因子是pH值、高錳酸鹽指數(shù)?？傮w來說，施工期地下水監(jiān)測為監(jiān)控隧洞涌水水量、水質情況，監(jiān)測及檢查隧洞廢污水處理措施效果，以及評價工程施工對周邊水體及居民點飲用水水質的影響程度等方面，提供了一定的基礎資料，基本達到了預期效果。

3 隧洞施工期地下水處理

3.1 施工期實際涌水情況

工程施工過程中，對部分長隧洞進行了超前預報及處理預案，預測涌水量大的洞段，事先采取泄壓或超前封閉等措施，將每小時涌水量控制在0.33 m3/s以內。當涌水量較大，抽排費用過高，則對主要涌水點（段）進行強制封堵。在施工期間，各隧洞實際涌水量與初設階段通過地質專業(yè)手段及現(xiàn)場調研的預測成果對比分析，施工過程中實際產生涌水量相對較大的隧洞變化不大，詳見表3。

3.2 隧洞涌水處理措施

隧洞廢污水屬于懸浮物濃度高的無機中性廢污水，因此采用技術成熟、處理效果穩(wěn)定可靠的處理工藝，即“預沉調節(jié)池+絮凝混合池+沉淀池+污泥池”的組合處理工藝。

沉砂是將廢污水中含有的大量砂粒和土粒沉降分離去除的過程[2]。如果不預先沉砂，會影響后續(xù)處理設備的運行，最常見的是磨損水泵、堵塞管網。沉砂池主要用于去除廢污水中粒徑大于 0.2 mm， 密度大于 2.65 t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設備免受磨損和阻塞。

絮凝沉淀是顆粒物在水中絮凝沉淀的過程[3]。在水中投加混凝劑后，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中，互相碰撞凝聚， 尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不僅取決于沉淀速度，而且與沉淀深度有關。地面水中投加混凝劑后形成的礬花，生活污水中的有機懸浮物，活性污泥在沉淀過程中都會出現(xiàn)絮凝沉淀的現(xiàn)象。

隧洞廢污水處理流程見圖1。

（1）用管道將隧洞廢污水引至預沉池，進行初步沉砂。

（2）絮凝劑應先溶于自來水后，由計量泵抽至管道混合器，經初沉后的隧洞廢污水引至管道混合器，與絮凝溶液混合。

（3）隧洞廢污水與絮凝液在絮凝混合池充分混合后，進入沉淀池沉淀，上層清水排放或回用，絮凝混合池污泥采用吸泥泵吸至沉淀池，與其沉積污泥一同采用橋式吸泥機抽至污泥池。

（4）污泥池上層清水排放或回用，施工單位應根據泥沙淤積程度安排清淤頻次（不超過2 d清理一次）。下層污泥干化后清運至渣場填埋。

3.3 隧洞涌水處理實施效果

根據地下水監(jiān)測結果，2018年和2019 年部分標段隧洞處理設施出口水質超標， 主要因子為 pH 值和高錳酸鹽指數(shù)。超標原因包括：① 2018 年來，隧洞工程大部分已貫通，隧洞進行底板清理和襯砌過程中施工管理不當導致水質變差;②部分施工單位已按設計方案修建洞室廢污水處理設施，但并未按照設計方案要求對處理設施進行運行維護管理，未按時向處理設施投加藥劑和及時清淤，導致達不到處理效果。

4 隧洞施工期對居民點飲用水影響及補償

4.1 影響分析

隧洞施工對地下水環(huán)境造成影響，主要是通過改變賦存地下水的地質環(huán)境，從而改變影響范圍內地下水天然補徑排條件，使地下水以隧洞為中心構成新的匯勢，在隧洞排水影響范圍內形成新的地下水循環(huán)系統(tǒng)，進而改變影響區(qū)地下水的分布格局。由于區(qū)域內地表水與地下水往往有較密切的水力聯(lián)系，地下水常以泉水形式溢出地表，溝谷基流的一部分也是地下水的再現(xiàn)，因此，當?shù)叵滤h(huán)境發(fā)生改變，造成隧洞所在山體地下水位下降、地下水資源流失時，在地表表現(xiàn)形式即是泉水、井水消失或流量減少以及溝渠水、地表水體水資源枯竭。特別是在隧洞穿越巖溶區(qū)時，一旦挖斷地下水的連通管道，或穿越巖溶區(qū)強含水層及地下水暗河，施工過程中則易引起涌水，從而導致隧洞所在山體地下水大幅漏失[4]。

4.2補償措施

根據地下水水位變化影響地下水用戶程度及居民點規(guī)模，采取替代水源建設、發(fā)放補償費用的措施。

（1）對于較集中的居民點工程建設導致水量減小、甚至干涸的，修建替代水源，類比貴州省同規(guī)模農村供水工程，建設費用約1 000 元/人。

（2）對于其余較分散的受影響的居民點，影響泉水的流量減小，采取發(fā)放補償費用的措施。貴州省農村居民生活用水量標準為 75 L/（人·d），水價按5元/m3，施工期按5 a計，補償標準為 684.3元/人。

工程施工過程中，參建單位、當?shù)卣块T與受影響居民積極溝通，對隧洞可能造成影響的各居民點建立動態(tài)監(jiān)測點進行監(jiān)控，并按照相關要求實施恢復重建及臨時補償?shù)却胧?。目前受影響居民點已基本恢復正常供水。

5 結論與建議

5.1 結 論

根據統(tǒng)計，隧洞涌水處理及居民點飲用水處理較初步設計階段投資均有增加[5]，經分析主要有以下幾方面原因：

（1）施工圖階段考慮處理隧洞涌水量為 1.09 m3/s，較初設階段（0.151 m3/s）增加了0.94 m3/s;

（2）施工圖階段考慮采取措施的隧洞涌水點數(shù)量 19個，較初設階段（9個）增加了10個; 同時考慮了排水區(qū)域敏感性，如經過農田、排至飲用水源等;

（3）隧洞廢污水處理措施采用預沉調節(jié)池+絮凝混合池+沉淀池+污泥池，或者一體化設備，較初設階段（沉淀池）工藝較復雜，處理效果要求高;

（4）永久影響影響居民點較分散，較初設階段增加16個受影響居民點，臨時影響人數(shù)增加了5 660人，且考慮了恢復重建措施建成使用前的相關過渡措施、補償費用。

5.2 建 議

（1）施工過程中，應加強涌水量監(jiān)控和涌水水質監(jiān)測，針對各涌水點特征進行隧洞涌水處理。加強對隧洞涌水處理設施效果監(jiān)測，保證排放達到設計標準要求。

（2）針對工程施工對居民點飲用水影響，應多專業(yè)協(xié)調配合，找準居民點飲用水減少、干涸原因，完善處理依據。

（3）地下水監(jiān)測單位應結合區(qū)域水文地質、工程地質特征，完善地下水監(jiān)控方案。

參考文獻：

[1] 杜祥運. 夾巖水利樞紐工程施工涌水水質特征及處理[J]. ?水利水電快報， 2019，40（6）： 54-57，62.

[2] 段艷芳. ?老鷹水庫水源保護望水河泄水工程沉砂結構設計[J]. ?山西水利， 2019，35（11）： 32-33，43.

[3] 徐正本，張可蘭. 絮凝沉淀法除鐵、錳[J]. ?環(huán)境與健康雜志， 1994（4）： 158-160.

[4] 胡學強，吳貞術. ?隧洞施工地下水環(huán)境保護措施探討[J]. ?黑龍江水利科技， 2019，47（9）： 73-74，175.

[5] 張平俊，楊文. 夾巖水利樞紐工程建設理若干問題探討[J]. ?水利水電快報， 2019，40（6）： 1-3.

（編輯：李 慧）