隧道水文地质环境变化及其对生态环境的评估

王仕远

（贵州省地质矿产勘查开发局一○四地质大队，贵州 都匀 558000）

如何构建更加完善的社会生态环境，是当下社会国内外关注的共性话题。在早期国家经济高速发展与建设的背景下，群体以掠夺社会资源、过度消耗自然环境，换取对地区经济发展能力的提升。但此种方式对于社会生态环境可持续发展所造成的代价是十分巨大的，无节制地掠夺社会资源，只会造成社会中不可再生资源越来越少、对自然生态社会环境的破坏较大、自然灾害发生的次数越来越频繁、动植物生存环境被破坏导致生态环境失衡。在针对此方面的研究中发现，对社会发展造成最为直接的影响表现为对水文地质环境变化的影响。隧址区地处黔中山原丘陵中部。隧道进出口均位于斜坡上，进口自然坡度35°～45°，出口自然坡度10°～20°。场区海拔1248～1465m，相对高差217.0m；隧道轴线通过地段的地面高程为1267.6～1457.8m，相对高差为190.2m。地貌类型主要为侵蚀—溶蚀低中山地貌。隧址区属长江流域乌江水系。隧道区无地表明流通过，地表水系不发育。在针对水文地质环境的相关市场调研中，通常会从地下水、水质、土质等方面，对水文地质环境进行描述。基于我国当下市场经济发展的趋近与稳定，社会及相关单位已关注到生态环境建设的重要性，并在各大地区生态环保局内制定了与建设良好地区生态环境支撑政策，致力于通过此种方式解决社会对于可不再生资源消耗过度的问题。

1 隧址区气象水文变化相关数据获取

区内地处低纬度高海拔的云贵高原山区，四季温度适宜，有充足的日照时长，没有极寒与极热的季节，年平均气温在14.8℃，最冷月均温4.6℃，最热月均温23.6℃；年平均降水量为1128mm，日最大降雨量234.9mm（1999 年 6 月 30 日），月最高降水量为335.3mm（2012 年5 月），月最低降水量为16mm（2007年11 月），全年无霜期为278d。年日照时数1160h 左右，无霜期280d 以上。每年5～9 月月降雨量大于100mm，累积降雨量约占全年降雨量的69%，为丰水期；每年3～4 及10～11 月月降雨量为50～100mm，累积降雨量约占全年降雨量的25%，为平水期:每年12月至翌年3月降雨量小于50mm，为枯水期。

2 隧址区水文地质条件概述

2.1 隧址区岩溶发育特征

隧址区地表岩溶形态有以下几种类型：

（1）溶洞：①溶洞RD1：位于路线YK25+580 右侧30m 处，洞口直径约3m，可见深度5m。对隧道无影响。②溶洞RD2：位于路线ZK25+660左侧70m处，洞口直径约10m，可见深度30m。对隧道无影响。③溶洞RD3：位于路线ZK26+012 右侧11m处，洞口直径约1m，可见深度2m，对隧道无影响。④溶洞RD4：位于路线YK26+195 左侧40m 处，洞口直径约5m，可见深度15m，对隧道无影响。⑤溶洞RD5：位于路线ZK26+202左侧22m处，洞口直径约5m，可见深度15m。溶洞位于隧道开挖区内，对隧道有影响。

（2）岩溶洼地：①岩溶洼地W1：位于YK24+450左侧12m 处，直径约20m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。隧道位于洼地下方，对隧道有影响。②岩溶洼地W2：位于ZK24+500 处，直径约25m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。隧道位于洼地下方，对隧道有影响。③岩溶洼地W3：位于ZK24+580左侧100m处，直径约25m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。对隧道无影响。④岩溶洼地W4：位于ZK25+030左侧120m处，直径约60m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。对隧道无影响。⑤岩溶洼地W5：位于ZK25+550处，直径约10m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。隧道埋深位于洼地下方，对隧道有影响。⑥岩溶洼地W6：位于ZK25+650 左侧72m 处，直径约40m，洼地内有一落水洞YD2发育，为雨季地表水的下渗通道。隧道埋深位于洼地下方，对隧道有影响。⑦岩溶洼地W7：位于ZK24+950左侧325m处，直径约140m，洼地内无落水洞发育，为雨季地表水的下渗通道。对隧道无影响。

2.2 物探探测的岩溶发育情况

根据初勘资料，初勘布设了一条大地电磁法EH4测线，并结合相关地质资料，解释发现多个较为明显的异常点，隧道开挖时需加强防范。其中，异常A、B、C分别在ZK23+957、ZK24+043、ZK24+155位置附近，位于隧道附近或经过隧道，表现为视电阻率较低，推测岩体破碎，裂隙发育，为导水裂隙带；异常D、E、F、G分别在ZK24+229、ZK24+342、ZK24+439、ZK24+598附近，位于隧道附近或经过隧道，表现为中心低阻，周围高阻，推测为岩溶发育，可能存在溶洞，为导水通道；异常H在ZK24+924～ZK24+964段，位于隧道下方附近，推测岩体破碎，裂隙发育，为导水裂隙带。在ZK25+055～ZK25+237段有3个异常点：I、J、K，位于隧道附近或经过隧道，表现为向左斜向低阻，推测为岩溶发育，为导水通道。异常L、M、N 分别在ZK25+349、ZK25+430、ZK25+700 附近，经过隧道或位于隧道附近，推测岩体破碎，裂隙发育，可能存在溶洞，为导水通道。隧道物探异常点见图1。

图1 隧道物探异常点

2.3 钻孔揭露岩溶形态

在隧址区范围施工9个钻孔，其中，5个钻孔揭露9个洞隙，洞隙高度0.6～4m，充填物主要为粘土。钻孔揭露地层岩溶裂隙发育，岩溶裂隙位于隧道开挖区内，对隧道的建设有影响。钻孔揭露的岩溶发育特征如表1所示。

表1 岩溶及裂隙发育特征统计表

2.4 隧址区地下水类型及富水性

隧址区分布地层由老至新有二叠系阳新统栖霞—茅口组（P2q-m）、乐平统吴家坪组（P3w）和第四系（Q）。地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶水、碳酸盐岩类夹碎屑岩类岩溶水、松散岩类孔隙水。各岩层富水特征如下：

（1）碳酸盐岩类岩溶水：栖霞—茅口组（P2q-m）：出露于工作区南部。茅口组岩性为生物屑灰岩、白云质斑块生物屑灰岩，栖霞组生物屑泥晶灰岩、泥质条带生物屑泥晶灰岩夹层状燧石，含碳酸盐岩类岩溶水，工作区未见泉点，钻孔ZK0262-01、ZK0262-02揭露地下水位埋深分别为13.60m、8.80m，地下水位标高分别为1320.45m、1320.39m，枯季地下水径流模数3.2～3.9L/(s·km2)，岩溶裂隙发育，富水性强。水化学类型HCO3-Ca，矿化度182.60mg/L。

（2）碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶水：二叠系乐平统吴家坪组（P3w）：工作区大面积出露。以灰岩夹粘土岩为主，底部含煤层。含碳酸盐岩类夹碎屑岩类岩溶水，调查发现泉点3个，流量0.1～1L/s，枯季地下水径流模数1.3～3.2L/(s·km2)，富水性中等。水化学类型HCO3-Ca，矿化度179.36mg/L。

（3）松散岩类孔隙水：第四系（Q）：分布广泛而零散，主要为残坡积碎石土，与各地层呈不整合接触，在一些岩溶洼地和山间坝子中厚度较大。含松散岩类孔隙水，透水性强，富水性贫乏。

2.5 隧址区地下水埋藏类型及富水埋深

据调查期间2个钻孔地下水位观测，隧址区地下水埋深在8.8～13.6m，埋深较浅。钻孔揭露地下水如表2所示。

表2 钻孔揭露地下水埋深统计表

3 隧道环境水文地质工作

隧道环境水文地质工作是一项非常重要的工作。不仅要了解该地区的水文地质动态和变化，而且还要评估发生自然灾害的可能性，这一点十分重要及时做出相关预测预报。水文地质建设工作将贯穿这一时期，不同阶段对各项活动的要求有相同和不同的工作重点。隧址区南东高北西低，区内地表水体不发育，周边未见河流、溪沟、水塘等地表水体。

3.1 勘察设计阶段

3.1.1 水文地质勘测主要任务

（1）预测隧道内在施工期间的最大涌水量与运营期间的稳定涌水量，并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段；

（2）对地下水与围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响进行评价；

（3）评估排除地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势，充分估测隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围，并提出相应防治意见。

（4）探明工程区内的水文地质条件，并对水文地质进行划分，对含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数进行调研，对地下水的补给来源进行查明以及排泄的路径。

3.1.2 勘测的重点地段

根据调查研究和大量的工程实践相关结果可以得到下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，同时也是水文地质勘测的重点地段。

（1）岩体破碎带。包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等；

（2）渗漏层与非渗漏层交界面(带)。主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等；

（3）地表水系发育或汇合地段。主要有：地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段；

（4）岩溶地区主要有：岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。上述重点地段的勘测，除应按有关规范、规则执行外，还应注意如下工作内容：

①对岩体结构破碎带，应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质；对节理裂隙密集带及褶曲轴部，主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素，决定着岩体的导水性和富水性。

②对渗漏层与非渗漏层交界面（带），主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时，应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。

③地质构造破碎地段往往成为地表水系发育或水沟汇合地段，在这些地段调查的主要任务是查明地表水与地下水的互补关系、地表水下渗参数及古河床的位置、规模、深度和走向。

④对于岩溶发育区，除了要寻找区域内岩溶发育分布规律外，还应注意考察岩溶发育区与工程轴线的空间关系，即工程标高处于岩溶水动力剖面中那一带。新建隧道应尽量同时避开断层带和可溶与不可溶岩石的接触带。覆盖型岩溶区，应查明覆盖层的厚度、特征。

3.2 施工阶段

施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析：地表水、地下水露头的变化；隧道内涌水、漏水状况；水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。

（1）水文地质观测：①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测；②井泉流量、钻孔水位等观测；③洞内涌水、漏水调查，观测出水部位、出水量、水质、含泥砂量变化规律。

（2）调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。

（3）调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应，进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报，了解环境影响的范围及发展趋势。

（4）调查分析防水治水措施的作用和效果。

3.3 运营阶段

（1）隧道建成后，若仍有地下水涌入和渗漏入隧道内，则运营阶段仍需加强水文地质工作，其重点是：调查水对隧道工程的衬砌、道床及线路上部建筑物的影响程度，建立工点履历卡片；

（2）进行隧道内工作环境分析；

（3）进行地表生态环境现状调查和发展趋势预测；

（4）提出灾害治理措施及环境保护措施。

4 结语

本文从地区入水量与水质降低、生态环境调节能力下降两个方面，以隧址区为例，在对地区的水文地质环境调查研究中发现，受到地方经济发展的影响，地区生态资源无节制掠夺过度，已对地区生态环境造成了十分恶劣的影响。为了解决此种生态环境问题，可在后期针对此方面的研究中，将加强地区生态环境污染治理工作作为核心，制定并出台针对地区的生态环境保障文件，并在此基础上，对当下的开发水域进行科学化管理，以此种方式，改善地区生态环境现状，提升地区入水量与水质。尽管本文此次研究已相对完善，但在后期的相关研究中，仍需要在本文提出论点的基础上，对此方面进行拓展研究，致力于提高地区生态环境调节能力。