川藏铁路地下水环境影响关注的重点及对策研究

张 颖

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

新建铁路川藏线雅安至林芝段工程是国家《中长期铁路网规划》中的重点铁路建设项目，拟建川藏铁路位于青藏高原东南部，所经区域地形复杂，具有显著地形的高差、敏感的生态系统等环境特征[1-2]。铁路隧道施工造成地下水疏排，可能改变地表水、潜水含水层和下部含水层之间的水力联系，破坏地下水补径排关系[3-8]，进而影响区域生态环境、居民饮水水源等是地下水环境影响关注的重点。

为了科学的支持川藏铁路建设，保护沿线区域地下水环境不受污染，保障居民生产生活用水、隧顶植被及湿地的生态需水，研究川藏铁路的建设对区域地下水环境的影响及其相应对策显得十分重要。川藏铁路昌都至林芝段隧道长度占全线长度比重高达91%，其隧道工程对地下水环境的影响尤为显著[9-10]，其中，昌都至林芝段先期开工段的拉月隧道具有较强的代表性，以拉月隧道作为工程背景，重点分析该隧道工程施工期地下水疏排可能引发的生态环境、居民饮水问题，并研究解决相关问题的对策，不仅有利于本隧道工程的建设，而且可作为该区域其他隧道工程建设中解决同类问题的参考。

1 工程背景

1.1 工程概况

拉月隧道位于林芝市波密县通麦镇与林芝市八一区鲁朗镇东久曲之间318国道西北侧，隧道埋深120～2 100 m。隧道洞身距离国道最远垂直距离约5.89 km，最近约1.72 km。隧道全长31 090.6 m。为单洞双线隧道，单面坡。

1.2 地质概况

隧道经过的地层有前寒武系念青唐古拉岩群片麻岩局部夹片岩、喜山期花岗岩及构造岩类，培龙贡支浅埋段主要为第四系冲洪积碎石类土。隧道依次通过f5-1～ f5-11断层和F52通麦金珠拉韧性剪切带，如图1所示。

图1 拉月隧道工程地质剖面

1.3 水文地质条件

拉月隧道隧址区域主要地下水类型为基岩裂隙水及构造裂隙水，弱-中等富水，培龙贡支段落强富水。

拉月隧道隧址区隶属雅鲁藏布—狮泉河水热活动带。晚新生代以来，该区地热活动十分强烈。其中，最为人所熟悉的是通麦长青温泉，该温泉位于隧道进口西南侧，帕龙藏布西北岸，距离隧道直线距离约2 km，现场调查结果显示，该温泉已被帕龙藏布水体淹灭，但温泉出露点可见大量高温水蒸气，温度可达80～94 ℃。

2 地下水环境影响关注的重点

2.1 地下水疏排对植被的影响

根据调查，拉月隧道上方根系较深的林芝云杉林和高山松林面积最大，分别占比31.36%和25.15%，香柏、高山柏、滇藏方枝柏灌丛，占比16.20%，印栲、刺栲、红木荷林占比10.76%，植被类型面积最少的是雪层杜鹃、髯花杜鹃灌丛，占比1.88%。

拉月隧道DK1176+851～DK1177+786段穿越岩层为非可溶岩断层带，隧段埋深约为1 000 m，弱富水性，该段落植被主要为林芝云杉林，但隧道开挖基本不会造成该段落地下水大量漏失，因此基本不会对隧道顶部植被的正常生长产生影响；隧道出口段DK1190+762～DK1201+478主要分布高山松林和林芝云杉林，该段埋深多在200 m以上，仅DK1191+652～DK1191+738段埋深约120 m，地层为中等-弱富水，隧段开挖疏排浅层地下水可能影响高山松林和林芝云杉林所需的生态水量[11-15]。但隧址区处于温暖半湿润气候，年降水量为650 mm，降水量相对丰富，因此可以初步预测出拉月隧道地下水疏排可能会造成局部隧顶植被略有变化，但充沛的降雨可缓解地下水疏排对植被的影响，整体生态影响较小。

2.2 地下水疏排对湿地的影响

隧道工程地下水疏排对湿地生态影响情况复杂，地下水疏排对湿地生态影响需要综合考虑湿地水源补给来源、断层和地层裂隙发育程度、岩溶水分布等多种因素[16-18]。

拉月隧道所在水文地质单元总汇水面积约359.8 km2，可划分为7个小型地表汇水单元，各汇水盆地面积分别为①号45.2 km2、②号56.7 km2、③号35.3 km2、④号39.2 km2、⑤号54.3 km2、⑥号92.0 km2、⑦号37.1 km2，如图2所示。

图2 川藏铁路拉月隧道顶部湿地分布

拉月隧道所在水文地质单元内的湿地类型主要有3种，河流湿地、湖泊湿地和沼泽湿地。①、④、⑥号和⑦号汇水盆地区域零星有沼泽湿地分布，①、④号和⑦号汇水盆地内沼泽湿地主要分布于隧道洞身下方汇水区域，隧道工程建设地下水疏排对这类湿地环境影响较小，施工期应防止过量排水；⑥号汇水盆地内隧道洞顶北侧分布有一处沼泽湿地，该湿地主要为高山冰湖，隧道穿越冰湖下游溪沟段里程为DK1176+000～DK1178+000，该段隧道埋深约120 m，溪沟底下沟谷段岩性主要为卵砾石层，地下水漏失对地表湿地生态水量有一定影响，但隧址区降雨量为650 mm，湿地海拔高，以大气降雨及冰水融水补给，补给水量充沛，因此，隧道建设对⑥号汇水单元隧道上方湿地影响有限；①号汇水单元内分布有湖泊湿地7个，湖泊平均面积约0.2 km2，多为高山冰湖，接受大气降水和冰雪融水补给，但以上7处湖泊湿地均分布于拉月隧道出口对面汇水区域，中间有溪沟分割，隧道与湖泊湿地无水力联系，隧道工程建设地下水疏排对其基本无影响。

2.3 地下水疏排对居民饮水的影响

拉月隧道沿线饮水居民主要涉及拉月村。拉月村人口数约为220人。村庄水源为村落西北侧山间溪沟水，拉月隧道穿越拉月村饮水水源的汇水区。

拉月村的水源为村庄西北侧山间溪沟水，汇水区面积约1.9 km2。隧道DK1190+660～DK1194+300段穿水源汇水区，穿越长度为3.64 km，该隧段为片麻岩地层，断裂构造不发育，水源汇水区隧道埋深210～740 m，影响半径约595.3 m，影响半径范围内涉及的地表溪沟水汇水区面积约0.5 km2，经初步预测，隧道疏排水不会对其顶部溪沟水造成较大影响。

2.4 地下热水排放对受纳水体的影响

拉月隧道周边水系主要有拉月曲和帕隆藏布江两大水系。根据地形地貌条件，4号和5号横洞地下热水拟最终汇入拉月曲，如图3所示。

图3 拉月隧道4号和5号横洞地热水受纳水体水系

根据河流完全混合模式和河流一维稳态模式，考虑地下热水未处理排放最终汇入拉月曲，4号和5号横洞地热水排入拉月曲河段后，会使得河流水温从5 ℃增长至5.3 ℃，增加了0.3 ℃，4号、5号横洞地热水排放至拉月曲后约2 618 m，热水与河流水充分混合均匀[19-22]。根据勘探调查，地下热水汇入的拉月曲分布有异尾高原鳅、细尾高原鳅、拉萨裂腹鱼等鱼类，但调查期间未发现鱼类的产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道。因此，热水对拉月曲的水生生态总体影响轻微。

3 地下水环境影响对策研究

3.1 地下水疏排对水源、植被、湿地影响的防护措施

(1)隧道施工时坚持“以堵为主、限量排放”的防治水原则，采取“堵水防漏，保护环境”和“先探水、预注浆、后开挖、补注浆、再衬砌”的设计、施工理念，达到堵水防漏的目的。

(2)在既有勘探资料的基础上，加强超前地质预报，探明掌子面及隧洞前方地质条件，以便采取有效的施工措施，尽量减小对地下水环境的扰动，防止隧道涌突水。

(3)建立监控点，对拉月隧道顶部可能受影响的地表饮用水水源水位、流量进行监控。

(4)对隧道工程疏排地下水可能对植被或湿地有影响的采取加强隧道堵水，以堵为主，限量排放的措施，同时对堵水后隧顶植被及湿地进行遥感监测，建议在整个隧道的施工期动态监测植被类型、面积、长势，湿地面积，湿地植被类型和长势等，若在采取强化堵水等工程措施后依然对隧道顶部植被及湿地有影响，则在施工期根据实际情况，制定适宜的生态修复方案进行生态修复。

(5)隧道开工前，制定饮用水水源漏失应急预案。根据监控结果，结合拉月村附近区域水文地质、环境条件，考虑采用另寻水源、汽车送水等补救、补偿措施。

3.2 地下热水疏排的防护措施

(1)隧道开工前制定拉月隧道排放地热水环境影响的应急预案。应急预案应至少包括以下内容。

①地热水超前地质预报技术及实施方案。

②地热水水温、水质、水量动态监测技术方案。

③应急响应启动及终止条件，若地热水水温、水质、水量及受纳水体水温、水质超过临界量，立即启动应急预案；若水温超过临界量，立即暂停隧道掘进施工，立即增设冷却塔或其他降温设施；若水质超过临界量，立即投加混凝剂、助凝剂等，实现对超标物质的去除。

(2)施工期加强超前地质预报及水质监测

①对拉月隧道4号横洞、5号横洞及正洞DK1180+000～DK1187+400，DK1187+400～DK1191+500段利用瞬变电磁和超前钻孔对隧道掌子面前方高温热水进行超前地质预报，对超前钻孔排出的地下水水质进行检测。

②拉月隧道在施工期产生的热水由4号横洞和5号横洞排出最终进入拉月曲，根据受纳水体的实际情况，分别在热水进入受纳水体的入河断面以及入河断面上游和入河断面下游各设置1个监测断面，监测指标为水温和水质。

(3)隧道水质处理工艺

拉月隧道4号横洞、5号横洞口均设置废水处理站1座，处理横洞口排出的清污分流后的施工废水，并设置调节沉淀池，废水处理站工艺为调节沉淀—澄清—过滤，并在废水处理站旁预留冷却塔场坪。

若超前地质预报及超前钻孔确实探测出正洞DK1180+000～DK1187+400，DK1187+400～DK1191+500段有高温热水，则将高温水与施工废水一并收集后排入洞外废水处理站处理，确保废水排放口水质满足GB8978—1996《污水综合排放标准》一级标准要求以及受纳水体水温、水质满足GB3838—2002《地表水环境质量标准》标准要求。

(4)建议下阶段进一步加强对穿越雅鲁藏布—狮泉河高温热水分布区域的拉月隧道等隧道涌水水质监测及处理技术研究，减轻水环境影响。

4 结论与建议

(1)拉月隧道隧址区隶属雅鲁藏布—狮泉河水热活动带，有断层发育，隧道顶部分布有居民饮水点、深根系陆生植被及小型湿地。对于研究川藏铁路全线的地下水环境影响具有较强的代表性。

(2)拉月隧道施工可能产生的环境问题较多，可采取超前地质预报、建立监控点、生态修复、另寻水源、冷却塔降温等措施进行常规处理。针对拉月隧道的地热水问题，还应对其排水水温、水质进行跟踪监测，并进一步研究其处理技术，确保地下热水排放对下游受纳水体的生态环境影响可控。

(3)拉月隧道排放的地下热水是一种自然资源，可结合工程实际，应用于隧道附近施工营地、拌和站等辅助工程的热能需求；另外，结合拉月隧道周边生态修复、农畜牧业的需水情况，可进行多级利用，如用于居民供暖、生活用水等。