地下工程建设对城市地下水环境的影响及保护措施研究

■张 斌 ■江苏省地质勘查技术院，江苏 南京 210000

城市地下工程建设使城市的生存空间明显加大，例如地下停车场、地下仓库等地下建筑;地铁、轨道等地下交通设施;地下电缆、水管等地下公共设施等，但随着其规模的逐渐加大，人们逐渐认识到地下工程会改变地下水原有流通、补给路径，使地下城市水环境发生明显改变。

1 地下工程建设对城市地下水环境的影响

1.1 地下工程建设对城市地下水环境的影响分析

虽然地下工程建设减少了对地表环境景观、基础设施等造成的破坏，但对地下水环境却造成了严重的影响，首先，地下工程特别是隧道等需要独立生活空间的工程，需要对地下水径流进行拦截，实质上就是在地下空间人为打造一座“挡水墙”，挡水墙的出现使地下水流通路径被迫发生变化，地下水原本的水位随之调整，通常“墙面”迎水坡的水位会被抬升，而背水坡的水位会因为无法正常获得补给而被迫下降，造成地下水动力场发生改变，这不仅影响地下水循环的顺利实现而且对城市地表居民供水、城市周围湖泊水供给等都会造成影响;对于处于岩溶地貌之上的城市，岩溶中的缝隙是地下水流通的主要通道，其地下工程建设有可能使地下水的主要流通渠道被打破或被添堵，造成严重的水动力场变化。

其次地下工程建设，特别是规模相对较大的地下建设工程，在施工的过程中不仅要进行深基坑开挖，而且在这个过程中要进行降水，这不仅有可能造成地表建筑物沉降，而且会使地下水的动力流场发生改变，使其周围存在的污染水在对其补给的过程中流入潜水层，使潜水层受到污染，这种污染会随着水循环过程而持续扩大污染范围，对水环境的破坏极其严重。再次在地下工程施工过程中会使用大量含有污染物的化学制剂对地下土体进行加固和防渗透处理，例如施工机械漏油、化学注浆等，而且由于地下工程通常任务量大，施工时间久，工人在施工的过程中会制造大量的生活、生产垃圾，而这些污染物在降水过程有可能进入地下水造成地下水污染;工程施工结束投入使用后，人们的生产生活必然会产生大量的垃圾，虽然现阶段我国针对地下工程要求修建专门的垃圾处理通道，但仍无法全面控制垃圾对地下水的污染，使地下水的化学场发生改变［1］。

1.2 结合实例分析地下工程建设对城市地下水环境的影响

某城市地铁工程潜水赋存在第四系松散对基层，全新统冲积砂层、中下更新统冲洪积砂砾石以及风沙黄土构成其潜水含水层，随着地势起伏，潜水层埋藏深度在10 米至40 米间变化，河漫滩位置水位相对较高，埋藏深度不足五米，由于此城市处于温带大陆性气候区，地下水位主要受地表径流、大气降水和灌溉水补给，所以多年水位变化幅度相对较小，在1 至2 米之间浮动，整体上水位变化与地形起伏变化基本相同。

地铁工程所处土壤类型、水文条件、基坑规模等因素决定存在一个位置需要在基坑开挖前要针对地下水、土层中的滞水、地下管道中的渗透水、地表存在的无组织排水以及近期的降水进行基坑排降水，以防止在基坑土石方工程中出现地表或地下水涌入、坑底隆起、坑外地层严重变形等问题，此位置位于粘滞黄土层，地下水位深度为10.2 米，受黄土性质影响其渗透系数只有每天1 至16 米，地下水位与厚度不足三米的饱和软黄土层相连，按照降水量经验公式，公式中Q代表工程使用的n 口井一天共同排数的水量，K 代表实际的渗透系数;H 代表当地的含水层厚度，S 代表深降;a 代表具体的导压系数，t 代表实际降水时间;r 代表区域内每一口井到达任意点的距离，经计算此处预测降水量将达到每天10000 以上立方米，这必然会对其地下水流场造成影响，但考虑到此处位置周边没有高大的建筑物，所以降落漏斗导致的地表沉降并不会构成严重的地基塌陷威胁，所以在施工的过程中只要适当的利用混凝土灌注的排桩对基坑进行加固维护即可，由于地下水循环是一个动力循环过程，所以在长时间的水位变化过程中，这种影响的程度会逐渐降低甚至完全消失［2］。另外利用地下水流数学模型，可以对此位置的含水层标高、地下水流进行预测，通过对当地实际降水、地质条件、前期水文报告等资料进行分析后得到相关数据并代入水流数学模型，可以发现此地铁的延伸方向与地下水流的流动方向会发生斜交，也就是说地铁路段中的某“点”会形成地下水流通路径上的阻碍，使其流场发生变化，地铁迎水坡的水位会被抬升，而背水坡的水位会被迫下降，由此可见地铁工程的修建对地下水位有可能产生重大影响，所以应尽量压低隧道的高度，使隧道大部分处于地下潜水层的上部，降低对地下水的影响［3］。

2 在地下工程建设过程中保护城市地下水环境的措施

我国虽于2001 年年底发布了《建设部关于修改〈城市地下空间开发利用管理规定〉的决定》，将第八条规定修改为“编制城市地下空间规划必备的城市勘察、测量、水文、地质等资料应当符合国家有关规定”，但以地下空间利用强度为调整核心的具体规划仍未出台，所以以施工地域水文地质条件作为地下工程施工力度依据的地下空间开发力度规划应尽早制定并落实，从而使地下空间利用对地下水环境的影响降低［4］。另外通过我国地下空间开发利用相关法律法规可以发现，其都针对于地下水环境对地下工程建设的影响进行规定，而忽视了地下工程建设对地下水环境的破坏，所以在地下工程施工前必须要全面准确的进行施工地域的水文地质勘察，例如当地地下水的埋藏情况、地下水存在的补水、径流和排水关系，在施工过程中有可能对地下水造成的污染程度、地下水中的化学成分含量等，通过专业的勘察对施工选址的可行性进行综合评估;然后针对地下工程施工的工艺水平和施工规模，预测施工过程可能对地下水环境造成的影响及程度，例如有可能造成的地下水污染、水位变化等，通过全面的预测可以对地下工程施工环境可行性进行评估;在地下工程进入施工阶段，要采取科学合理的降水方案，避免因人为降水失误而导致的地下水位不可逆问题，在岩溶地质环境中，考虑到岩溶缝隙为地下水的主要路径，在土石方施工过程中应有意识的回避其重要的岩溶通道;针对施工过程中产生的废水应抽排到地表面，在对其进行专业的沉淀隔油处理并在符合相关标准规定后才可将其在地表排放;地下工程投入使用后，应严格限制在地下空间随意进行垃圾排放，并通过修建防渗帷幕、防渗墙等设施降低施工污染物或人为污染物对地下水造成污染的程度，除此之外，要定期对地下工程施工周围地下水水质进行检测，当发现地下水水质发生变化时，要密切监控并及时采取措施进行控制［5］。

3 结论

通过上述分析可以发现，地下工程建设会改变地下水流通路径、使水位、补给路径等发生变化，加大地下水体污染的可能，使地下水环境更加脆弱，不利于人与自然和谐发展，所以在地下工程设计、施工及维护过程中应采取有效措施，尽可能的降低对地下水体环境的破坏，另外，为减少地下水体污染程度，人们在日常生活中也应注意垃圾处理，将环境保护意识落实于生活中。

［1］杨晓婷，张徽，王文科，王钊.地下工程建设对城市地下水环境的影响分析［J］.铁道工程学报，2011，01(11):6-10.

［2］张曦.城市化进程对地下水系统的影响［D］.成都:成都理工大学，2013.

［3］张忠兴.城市地下资源开发的相互影响及其系统动力学研究［D］.南京:南京大学，2012.

［4］鲁嘉.城市地下水环境场变异与土结构相互作用的理论分析［D］.南宁:广西大学，2013.

［5］张惠平.城市地下工程建设中的环境工程地质问题——预防与控制［J］.自然灾害学报，2012，12(04):146-149.