隧道施工扰动下排水水质及环境影响初探

安新 赵晓涛 胡琼 杜微

摘要：本文從环境科学的角度对中国安能集团第三工程局有限公司成都分公司在进行类似西气东输工程的隧道施工排水过程中水质变化及其环境影响进行了初步探讨。研究指出，隧道施工排水活动显著改变了排水区域的水质参数，包括但不限于pH值的变化、悬浮物的增加以及重金属的潜在释放。此外，排水对地下水流动模式造成的改变可能对周边生态系统和地下水资源产生长远影响。针对上述问题，文章提出了一系列施工排水管理措施，包括水质处理、水量控制、生态保护和监测预警系统的建立，以及预防和应急响应机制的制定，旨在减少环境影响并促进施工活动与环境保护的协调发展。通过综合性的管理措施，可以有效地缓解施工排水对环境的不良影响，保护水资源和生态环境，同时确保工程建设的顺利进行。

关键词：隧道施工 排水水质变化 环境影响 管理措施 地下水资源

中图分类号：U452

A Preliminary Study on the Water Quality and Environmental Impact of  Drainage Under Tunnel Construction Disturbance

AN Xin1   ZHAO Xiaotao 1   HU Qiong 1  DU Wei2

1.Chengdu Branch， China Anneng Group Third Engineering Bureau Co.， Ltd.，  Chengdu， Sichuan Province， 611136 China;2. Shaanxi Huaxin Testing Technology Co.， Ltd.， Xi'an， Shaanxi Province， 710077 China

Abstract： This article preliminarily explores water quality changes and their environmental impacts in the drainage process of the Chengdu Branch of China Anneng Group Third Engineering Bureau Co.， Ltd. constructing tunnels similar to the West-East Gas Transmission Project from the perspective of environmental science. Research shows that the activities of tunnel construction drainage significantly alter the water quality parameters of the drainage area， including but not limited to changes in pH value， increase in suspended solids and the potential release of heavy metals. In addition， the changes of groundwater flow patterns caused by drainage may have long-term impacts on surrounding ecosystems and groundwater resources. In order to solve above issues， the article proposes a series of management measures for construction drainage， including water quality treatment， water quantity control， ecological protection， the establishment of monitoring and early-warning systems， and the development of prevention and emergency response mechanisms， aimed at reducing environmental impacts and promoting the coordinated development of construction activities and environmental protection. Through comprehensive management measures， the adverse effects of construction drainage on the environment can be effectively alleviated， water resources and the ecological environment can be protected， and the smooth progress of engineering construction can be ensured.

Key Words： Tunnel construction; Water quality changes of drainage; Environmental impact; Management measure; Groundwater resource

西氣东输项目是我国实施西部大开发战略的重要组成部分，对促进我国能源结构调整，保障国家能源安全具有重要意义。隧道施工作为管道工程的重要组成部分，在施工过程中会对地下水流动路径、土壤结构以及周边生态环境产生显著影响。尤其是施工排水过程中，水质的变化直接关系到地表水体和地下水的质量，进而影响到更广泛的生态环境。

1 隧道施工扰动概述

随着能源需求的增加和经济的发展，隧道工程作为输送能源的关键手段之一，其建设在国家基础设施中占据了重要位置。然而，隧道施工过程中不可避免地会对所处环境造成扰动，特别是在施工排水行为中，这种扰动更为显著。隧道施工扰动主要分为两大类：机械扰动和水文地质扰动[1]。

1.1 机械扰动

机械扰动是指在隧道施工过程中，由于爆破、开挖、运输等活动，对地层造成的物理干扰和破坏。这种扰动通常会导致地表沉降、裂缝产生和周边建筑物的稳定性受到威胁。在施工过程中，振动和冲击波是机械扰动的主要表现形式，这些振动和冲击波可以传播至远距离，影响到较大范围的环境和建筑物。

在地表以下进行隧道施工时，由于岩土体的移除，会导致原有的地应力状态发生变化，从而影响到邻近区域的土体稳定性。尤其是在城市密集地区进行隧道施工时，对于地表和地下建筑物的保护措施需要特别注意，以免产生严重的社会和经济后果。

1.2 水文地质扰动

水文地质扰动主要是指由于隧道施工排水导致的地下水流动场和水文地质条件的改变。施工过程中，为了保证工程安全和施工效率，常常需要对施工区域进行排水，以降低地下水位，减小地下水对施工的影响。然而，这种人为的排水活动会打破原有的水文平衡状态，导致地下水流动路径和流速发生变化，影响到周边区域的水文地质条件。

在排水过程中，如果遇到特殊地质结构，如裂隙发育区、溶洞密集区等，水文地质扰动会更加复杂。这不仅会增加施工的难度，还可能引起地表塌陷、泥石流等地质灾害，对环境和人类活动构成威胁。

在地下水位下降的影响下，还可能造成地表植被的死亡，因为植被的生长很大程度上依赖于地下水。这种连锁反应可能导致生态系统的失衡，对生物多样性造成负面影响[2]。

2 施工排水水质影响分析

在隧道施工过程中，排水活动直接影响到排放区域的水质，这就需要对特定的水质监测指标进行跟踪。监测指标包括但不限于pH值、悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）以及重金属含量等。

首先，施工初期排水活动对水质的影响最为显著。施工排水通常会造成pH值的波动，特别是在穿过含有硫化矿物或碳酸盐岩石的地层时，排水中溶解的酸性或碱性物质会使pH值发生改变。pH值的异常波动会破坏水生生物的生存环境，甚至会导致某些物质的溶解度和生化活性发生变化，影响整体水质。

悬浮物的增加是施工初期排水的另一大特点，因为土壤和岩石的颗粒被水流带走，增加了水体的浑浊度，降低了光的穿透力，影响水下植物的光合作用。高浓度的悬浮物还可能携带其他污染物质，如有机物和微生物，导致COD和微生物含量上升[3]。

3 环境影响评估

3.1 排水引起的直接生态影响

首先，水体富营养化是由于排水中氮、磷等营养盐含量增加导致的。这些物质是水生植物和藻类的重要营养源，它们的过量会造成藻类大量繁殖，从而引起水华现象。藻类的过度生长不仅会阻塞水道，影响水生生物的生长和繁衍，还会在藻类死亡后通过分解过程消耗大量溶解氧，造成水体缺氧，影响鱼类和其他水生动物的生存。

其次，排水活动引起的生物多样性降低，主要是由于水质变化导致原有水生生物不能适应新的生活环境。pH值、溶解氧水平和有机物含量的变化都可能导致某些物种无法存活，进而减少生物种类。长期以来，这种变化可能会造成某些物种的消失，改变原有的食物链和生态平衡。

最后，生态系统服务功能退化主要表现在水体自净能力的下降和水质净化功能的减弱。排水活动中携带的悬浮物和有机物会使得水体变浑浊，减少阳光的渗透，降低光合作用效率，进而影响到水体的自净功能。在一些情况下，重金属等有毒物质的累积还会导致土壤和地下水污染，从而影响到生态系统的地下水补给和土壤净化服务。

3.2 排水对水文地质条件的潜在影响

在隧道施工排水的环境影响评估中，对水文地质条件的影响是一个复杂且关键的议题。这些影响主要涉及地下水位变化、地下水流动模式的改变及其相关连锁效应。

隧道施工涉及的排水通常需要长时间的地下水抽排，这可能导致周边地下水位的降低。水位的降低会影响到地下水补给，对周边植物的生长产生影响，尤其是那些依赖地下水的湿地生态系统。地下水位的持续降低，还可能造成地表沉降，影响建筑物的稳定性，增加地面裂缝的风险[4]。

3.3 排水对社会经济条件的影响

隧道施工排水的环境影响评估还必须考虑对当地社会经济条件的影响。排水活动不仅会改变自然生态系统，还可能对农业生产、鱼业养殖和其他与水资源紧密相关的经济活动产生负面影响。

由于排水可能导致水质恶化和水位下降，农业灌溉用水可能受到影响，这直接关联到农作物的产量和质量。例如，水质问题可能会限制某些水生农作物的生长，或者导致农作物受到重金属等污染物的污染。在渔业方面，水体富营养化可能初期会促进某些鱼类的增长，但长远来看，缺氧和生态平衡的破坏会降低水产资源的总量。

4 施工排水管理措施

施工排水管理是隧道施工過程中的一个重要环节，其目的是为了减轻施工对周边环境特别是水质与水生态的影响。有效的排水管理措施应该从水质控制、水量调节、生态保护和监测预警等多个方面综合施策。

4.1在水质控制方面，排水处理是关键。

施工排水前需进行物理、化学或生物处理，去除悬浮物质、调整pH值和降低有害化学物质的浓度。例如，可以通过沉淀池让悬浮物沉降，使用中和剂调节pH值，或者通过活性炭过滤等方式降低重金属等有毒物质的浓度。另外，施工排水应定期检测水质，确保排放水质符合当地环境保护标准。

4.2排水水量调节同样重要。

应制订排水计划，避免在雨季或水体敏感时期进行大量排水，减少对生态系统的冲击。在施工期间，排水量应进行严格控制，合理使用蓄水池和调节池暂存过量水体，以平衡水量，确保不会因为施工排水导致周边地区的地下水位和水文地质条件发生剧烈变化。

在生态保护方面，施工单位需采取措施保护周边的水生生物和湿地生态系统。例如，建立生物保护区，限制施工活动对其的干扰；恢复性放流，即在施工结束后向受影响的水体中放流一定量的水，以帮助恢复生态平衡；及时修复受损的水域和岸线，以促进水生生物栖息地的恢复[5]。

此外，排水过程中的污染事故预防与应急响应措施同样重要。需要制定详细的应急预案，包括污染物泄露、水质突变等突发环境事件的快速响应措施，以最小化可能的环境损害。这包括建立应急联络机制，快速的污染源控制和污染物清理程序，以及事后的环境影响评估和修复工作[6]。

5 结语

通过对隧道施工排水水质及其环境影响的初步探讨，我们可以得出几项关键性的结论。首先，隧道施工过程中的排水活动对周边水体水质的影响是显著的，主要体现在水质参数的变化、重金属及有害物质的潜在释放等方面。其次，排水活动导致的水文地质条件改变可能对地下水系统产生深远影响，包括地下水位的降低、地下水流向的改变及其对生态环境和社会经济条件的潜在负面效应。

为了缓解这些影响，施工排水管理措施的制定与实施显得尤为重要。通过合理的水质控制、水量调节、生态保护和监测预警系统的建立，可以有效减轻施工期间排水活动对环境的不利影响。在施工排水过程中采取预防性和应对性的管理措施，对于保护水生态系统、维护地下水资源和保障社会经济活动的可持续性具有重要意义。

结合本研究的分析和建议，强调的是一个全面的、系统化的环境管理方法。未来，随着技术的发展和环保意识的提高，对隧道施工排水及其环境影响的认识将不断深化。中国安能集团第三工程局有限公司成都分公司及同行业的其他公司应积极采纳科学的排水管理策略，与时俱进地改进施工技术和环境保护措施，确保施工安全与环境保护的双赢目标。只有这样，我们才能在实现基础设施建设的同时，更好地守护自然环境和保护地球家园。

参考文献

• 王建云.盾构掘进对燃气管线影响及保护措施研究[D].南京：南京林业大学，2022.
• 何灵玲，张友，彭汉发等.BIM在地下空间领域的研究热点与发展趋势[J].地下空间与工程学报，2022，18（S1）：14-25，35.
• 苏少凡，苏培东，邱鹏等.非煤系隧道有害气体监测与防突降毒措施研究[J].地质灾害与环境保护，2022，33（2）：55-61.
• 安鹏涛. 莲花山区域断裂富水特长隧道涌水机理与防排水体系研究[D].长沙：中南大学，2022.
• 刘晓杰. 富水黄土隧道围岩变形特征与控制技术研究[D].兰州：兰州交通大学，2023.
• 许模，李晓，李德良等.隧道施工扰动下排水水质及环境影响初探[J].地质灾害与环境保护，2021，32（3）：106-112.