隧道水文地質(zhì)環(huán)境變化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的評(píng)估

王仕遠(yuǎn)

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一○四地質(zhì)大隊(duì)，貴州 都勻 558000）

如何構(gòu)建更加完善的社會(huì)生態(tài)環(huán)境，是當(dāng)下社會(huì)國(guó)內(nèi)外關(guān)注的共性話題。在早期國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與建設(shè)的背景下，群體以掠奪社會(huì)資源、過度消耗自然環(huán)境，換取對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力的提升。但此種方式對(duì)于社會(huì)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展所造成的代價(jià)是十分巨大的，無節(jié)制地掠奪社會(huì)資源，只會(huì)造成社會(huì)中不可再生資源越來越少、對(duì)自然生態(tài)社會(huì)環(huán)境的破壞較大、自然災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)越來越頻繁、動(dòng)植物生存環(huán)境被破壞導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失衡。在針對(duì)此方面的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)社會(huì)發(fā)展造成最為直接的影響表現(xiàn)為對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響。隧址區(qū)地處黔中山原丘陵中部。隧道進(jìn)出口均位于斜坡上，進(jìn)口自然坡度35°～45°，出口自然坡度10°～20°。場(chǎng)區(qū)海拔1248～1465m，相對(duì)高差217.0m；隧道軸線通過地段的地面高程為1267.6～1457.8m，相對(duì)高差為190.2m。地貌類型主要為侵蝕—溶蝕低中山地貌。隧址區(qū)屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅怠Ｋ淼绤^(qū)無地表明流通過，地表水系不發(fā)育。在針對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)市場(chǎng)調(diào)研中，通常會(huì)從地下水、水質(zhì)、土質(zhì)等方面，對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行描述?；谖覈?guó)當(dāng)下市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨近與穩(wěn)定，社會(huì)及相關(guān)單位已關(guān)注到生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要性，并在各大地區(qū)生態(tài)環(huán)保局內(nèi)制定了與建設(shè)良好地區(qū)生態(tài)環(huán)境支撐政策，致力于通過此種方式解決社會(huì)對(duì)于可不再生資源消耗過度的問題。

1 隧址區(qū)氣象水文變化相關(guān)數(shù)據(jù)獲取

區(qū)內(nèi)地處低緯度高海拔的云貴高原山區(qū)，四季溫度適宜，有充足的日照時(shí)長(zhǎng)，沒有極寒與極熱的季節(jié)，年平均氣溫在14.8℃，最冷月均溫4.6℃，最熱月均溫23.6℃；年平均降水量為1128mm，日最大降雨量234.9mm（1999 年 6 月 30 日），月最高降水量為335.3mm（2012 年5 月），月最低降水量為16mm（2007年11 月），全年無霜期為278d。年日照時(shí)數(shù)1160h 左右，無霜期280d 以上。每年5～9 月月降雨量大于100mm，累積降雨量約占全年降雨量的69%，為豐水期；每年3～4 及10～11 月月降雨量為50～100mm，累積降雨量約占全年降雨量的25%，為平水期:每年12月至翌年3月降雨量小于50mm，為枯水期。

2 隧址區(qū)水文地質(zhì)條件概述

2.1 隧址區(qū)巖溶發(fā)育特征

隧址區(qū)地表巖溶形態(tài)有以下幾種類型：

（1）溶洞：①溶洞RD1：位于路線YK25+580 右側(cè)30m 處，洞口直徑約3m，可見深度5m。對(duì)隧道無影響。②溶洞RD2：位于路線ZK25+660左側(cè)70m處，洞口直徑約10m，可見深度30m。對(duì)隧道無影響。③溶洞RD3：位于路線ZK26+012 右側(cè)11m處，洞口直徑約1m，可見深度2m，對(duì)隧道無影響。④溶洞RD4：位于路線YK26+195 左側(cè)40m 處，洞口直徑約5m，可見深度15m，對(duì)隧道無影響。⑤溶洞RD5：位于路線ZK26+202左側(cè)22m處，洞口直徑約5m，可見深度15m。溶洞位于隧道開挖區(qū)內(nèi)，對(duì)隧道有影響。

（2）巖溶洼地：①巖溶洼地W1：位于YK24+450左側(cè)12m 處，直徑約20m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。隧道位于洼地下方，對(duì)隧道有影響。②巖溶洼地W2：位于ZK24+500 處，直徑約25m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。隧道位于洼地下方，對(duì)隧道有影響。③巖溶洼地W3：位于ZK24+580左側(cè)100m處，直徑約25m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。對(duì)隧道無影響。④巖溶洼地W4：位于ZK25+030左側(cè)120m處，直徑約60m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。對(duì)隧道無影響。⑤巖溶洼地W5：位于ZK25+550處，直徑約10m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。隧道埋深位于洼地下方，對(duì)隧道有影響。⑥巖溶洼地W6：位于ZK25+650 左側(cè)72m 處，直徑約40m，洼地內(nèi)有一落水洞YD2發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。隧道埋深位于洼地下方，對(duì)隧道有影響。⑦巖溶洼地W7：位于ZK24+950左側(cè)325m處，直徑約140m，洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育，為雨季地表水的下滲通道。對(duì)隧道無影響。

2.2 物探探測(cè)的巖溶發(fā)育情況

根據(jù)初勘資料，初勘布設(shè)了一條大地電磁法EH4測(cè)線，并結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料，解釋發(fā)現(xiàn)多個(gè)較為明顯的異常點(diǎn)，隧道開挖時(shí)需加強(qiáng)防范。其中，異常A、B、C分別在ZK23+957、ZK24+043、ZK24+155位置附近，位于隧道附近或經(jīng)過隧道，表現(xiàn)為視電阻率較低，推測(cè)巖體破碎，裂隙發(fā)育，為導(dǎo)水裂隙帶；異常D、E、F、G分別在ZK24+229、ZK24+342、ZK24+439、ZK24+598附近，位于隧道附近或經(jīng)過隧道，表現(xiàn)為中心低阻，周圍高阻，推測(cè)為巖溶發(fā)育，可能存在溶洞，為導(dǎo)水通道；異常H在ZK24+924～ZK24+964段，位于隧道下方附近，推測(cè)巖體破碎，裂隙發(fā)育，為導(dǎo)水裂隙帶。在ZK25+055～ZK25+237段有3個(gè)異常點(diǎn)：I、J、K，位于隧道附近或經(jīng)過隧道，表現(xiàn)為向左斜向低阻，推測(cè)為巖溶發(fā)育，為導(dǎo)水通道。異常L、M、N 分別在ZK25+349、ZK25+430、ZK25+700 附近，經(jīng)過隧道或位于隧道附近，推測(cè)巖體破碎，裂隙發(fā)育，可能存在溶洞，為導(dǎo)水通道。隧道物探異常點(diǎn)見圖1。

圖1 隧道物探異常點(diǎn)

2.3 鉆孔揭露巖溶形態(tài)

在隧址區(qū)范圍施工9個(gè)鉆孔，其中，5個(gè)鉆孔揭露9個(gè)洞隙，洞隙高度0.6～4m，充填物主要為粘土。鉆孔揭露地層巖溶裂隙發(fā)育，巖溶裂隙位于隧道開挖區(qū)內(nèi)，對(duì)隧道的建設(shè)有影響。鉆孔揭露的巖溶發(fā)育特征如表1所示。

表1 巖溶及裂隙發(fā)育特征統(tǒng)計(jì)表

2.4 隧址區(qū)地下水類型及富水性

隧址區(qū)分布地層由老至新有二疊系陽(yáng)新統(tǒng)棲霞—茅口組（P2q-m）、樂平統(tǒng)吳家坪組（P3w）和第四系（Q）。地下水類型主要為碳酸鹽巖類巖溶水、碳酸鹽巖類夾碎屑巖類巖溶水、松散巖類孔隙水。各巖層富水特征如下：

（1）碳酸鹽巖類巖溶水：棲霞—茅口組（P2q-m）：出露于工作區(qū)南部。茅口組巖性為生物屑灰?guī)r、白云質(zhì)斑塊生物屑灰?guī)r，棲霞組生物屑泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶生物屑泥晶灰?guī)r夾層狀燧石，含碳酸鹽巖類巖溶水，工作區(qū)未見泉點(diǎn)，鉆孔ZK0262-01、ZK0262-02揭露地下水位埋深分別為13.60m、8.80m，地下水位標(biāo)高分別為1320.45m、1320.39m，枯季地下水徑流模數(shù)3.2～3.9L/(s·km2)，巖溶裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)。水化學(xué)類型HCO3-Ca，礦化度182.60mg/L。

（2）碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水：二疊系樂平統(tǒng)吳家坪組（P3w）：工作區(qū)大面積出露。以灰?guī)r夾粘土巖為主，底部含煤層。含碳酸鹽巖類夾碎屑巖類巖溶水，調(diào)查發(fā)現(xiàn)泉點(diǎn)3個(gè)，流量0.1～1L/s，枯季地下水徑流模數(shù)1.3～3.2L/(s·km2)，富水性中等。水化學(xué)類型HCO3-Ca，礦化度179.36mg/L。

（3）松散巖類孔隙水：第四系（Q）：分布廣泛而零散，主要為殘坡積碎石土，與各地層呈不整合接觸，在一些巖溶洼地和山間壩子中厚度較大。含松散巖類孔隙水，透水性強(qiáng)，富水性貧乏。

2.5 隧址區(qū)地下水埋藏類型及富水埋深

據(jù)調(diào)查期間2個(gè)鉆孔地下水位觀測(cè)，隧址區(qū)地下水埋深在8.8～13.6m，埋深較淺。鉆孔揭露地下水如表2所示。

表2 鉆孔揭露地下水埋深統(tǒng)計(jì)表

3 隧道環(huán)境水文地質(zhì)工作

隧道環(huán)境水文地質(zhì)工作是一項(xiàng)非常重要的工作。不僅要了解該地區(qū)的水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)和變化，而且還要評(píng)估發(fā)生自然災(zāi)害的可能性，這一點(diǎn)十分重要及時(shí)做出相關(guān)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。水文地質(zhì)建設(shè)工作將貫穿這一時(shí)期，不同階段對(duì)各項(xiàng)活動(dòng)的要求有相同和不同的工作重點(diǎn)。隧址區(qū)南東高北西低，區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育，周邊未見河流、溪溝、水塘等地表水體。

3.1 勘察設(shè)計(jì)階段

3.1.1 水文地質(zhì)勘測(cè)主要任務(wù)

（1）預(yù)測(cè)隧道內(nèi)在施工期間的最大涌水量與運(yùn)營(yíng)期間的穩(wěn)定涌水量，并預(yù)測(cè)可能發(fā)生集中(或突發(fā))涌水的地段；

（2）對(duì)地下水與圍巖分類、隧道掘進(jìn)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)；

（3）評(píng)估排除地下水后對(duì)工程周圍生態(tài)環(huán)境的影響程度和發(fā)展趨勢(shì)，充分估測(cè)隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍，并提出相應(yīng)防治意見。

（4）探明工程區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件，并對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行劃分，對(duì)含水層的位置、水理性質(zhì)、水位等水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)研，對(duì)地下水的補(bǔ)給來源進(jìn)行查明以及排泄的路徑。

3.1.2 勘測(cè)的重點(diǎn)地段

根據(jù)調(diào)查研究和大量的工程實(shí)踐相關(guān)結(jié)果可以得到下列地質(zhì)環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段，同時(shí)也是水文地質(zhì)勘測(cè)的重點(diǎn)地段。

（1）巖體破碎帶。包括斷裂帶、節(jié)理裂隙密集帶、褶曲軸部等；

（2）滲漏層與非滲漏層交界面(帶)。主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結(jié)構(gòu)巖體接觸帶等；

（3）地表水系發(fā)育或匯合地段。主要有：地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段；

（4）巖溶地區(qū)主要有：巖溶洞穴、洼地、地下河發(fā)育地段。上述重點(diǎn)地段的勘測(cè)，除應(yīng)按有關(guān)規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行外，還應(yīng)注意如下工作內(nèi)容：

①對(duì)巖體結(jié)構(gòu)破碎帶，應(yīng)查明斷層的力學(xué)屬性、產(chǎn)狀、上下盤巖層和巖體裂隙發(fā)育程度及斷層帶的充填、膠結(jié)性質(zhì)；對(duì)節(jié)理裂隙密集帶及褶曲軸部，主要應(yīng)查明裂隙發(fā)育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質(zhì)因素，決定著巖體的導(dǎo)水性和富水性。

②對(duì)滲漏層與非滲漏層交界面（帶），主要查明交界面的產(chǎn)狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發(fā)育巖溶洞穴時(shí)，應(yīng)查明洞穴標(biāo)高與隧道標(biāo)高的關(guān)系及洞穴的充水特性。

③地質(zhì)構(gòu)造破碎地段往往成為地表水系發(fā)育或水溝匯合地段，在這些地段調(diào)查的主要任務(wù)是查明地表水與地下水的互補(bǔ)關(guān)系、地表水下滲參數(shù)及古河床的位置、規(guī)模、深度和走向。

④對(duì)于巖溶發(fā)育區(qū)，除了要尋找區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育分布規(guī)律外，還應(yīng)注意考察巖溶發(fā)育區(qū)與工程軸線的空間關(guān)系，即工程標(biāo)高處于巖溶水動(dòng)力剖面中那一帶。新建隧道應(yīng)盡量同時(shí)避開斷層帶和可溶與不可溶巖石的接觸帶。覆蓋型巖溶區(qū)，應(yīng)查明覆蓋層的厚度、特征。

3.2 施工階段

施工階段環(huán)境水文地質(zhì)工作的重點(diǎn)是調(diào)查分析：地表水、地下水露頭的變化；隧道內(nèi)涌水、漏水狀況；水對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。

（1）水文地質(zhì)觀測(cè)：①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫(kù))水位、流量及下滲量觀測(cè)；②井泉流量、鉆孔水位等觀測(cè)；③洞內(nèi)涌水、漏水調(diào)查，觀測(cè)出水部位、出水量、水質(zhì)、含泥砂量變化規(guī)律。

（2）調(diào)查隧道內(nèi)涌、漏水對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響以及地下水與隧道內(nèi)各種地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。

（3）調(diào)查分析隧道內(nèi)大量涌水或排放地下水的環(huán)境效應(yīng)，進(jìn)行因地下水位迅速降低造成周圍生態(tài)環(huán)境惡化的可能性和災(zāi)害程度的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，了解環(huán)境影響的范圍及發(fā)展趨勢(shì)。

（4）調(diào)查分析防水治水措施的作用和效果。

3.3 運(yùn)營(yíng)階段

（1）隧道建成后，若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內(nèi)，則運(yùn)營(yíng)階段仍需加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，其重點(diǎn)是：調(diào)查水對(duì)隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度，建立工點(diǎn)履歷卡片；

（2）進(jìn)行隧道內(nèi)工作環(huán)境分析；

（3）進(jìn)行地表生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)；

（4）提出災(zāi)害治理措施及環(huán)境保護(hù)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從地區(qū)入水量與水質(zhì)降低、生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)能力下降兩個(gè)方面，以隧址區(qū)為例，在對(duì)地區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，受到地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，地區(qū)生態(tài)資源無節(jié)制掠奪過度，已對(duì)地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了十分惡劣的影響。為了解決此種生態(tài)環(huán)境問題，可在后期針對(duì)此方面的研究中，將加強(qiáng)地區(qū)生態(tài)環(huán)境污染治理工作作為核心，制定并出臺(tái)針對(duì)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保障文件，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)下的開發(fā)水域進(jìn)行科學(xué)化管理，以此種方式，改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，提升地區(qū)入水量與水質(zhì)。盡管本文此次研究已相對(duì)完善，但在后期的相關(guān)研究中，仍需要在本文提出論點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)此方面進(jìn)行拓展研究，致力于提高地區(qū)生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)能力。