西藏扎拉水电站施工期对水环境的潜在影响及预测分析

王建国 贾召文 黑亮 朱小平 杨锦程

收稿日期：2023-07-31

基金项目：

深圳市2022可持续发展专项（专2022N010）；广东省重点领域研发计划项目（2020B1111530001）

作者简介：

王建国，男，高级工程师，硕士，主要从事水环境治理与水生态修复研究工作。E-mail：438554729@qq.com

通信作者：

贾召文，男，工程师，主要从事水利水电工程技术与合同管理工作。E-mail：jiazhaowen@126.com

引用格式：

王建国，贾召文，黑亮，等.

西藏扎拉水电站施工期对水环境的潜在影响及预测分析

［J］.水利水电快报，2024，45（6）：109-115.

摘要：

为研究西藏扎拉水电站在施工建设过程中对周边区域及河流水环境的潜在影响，在工程建设前期，通过区域环境调查及参考同类型工程经验，分析了工程施工对水环境形成的潜在污染源，并预测了施工废（污）水及引水隧洞排水对水环境的影响程度。研究结果表明：地表水环境共有6个潜在污染源；砂石骨料废水若不经处理直接排放至施工河段，污染物的混合过程段长达2.7 km，下游SS浓度增量达337.5 mg/L；生活污水与河流水体充分混合后，河流COD和NH3-N的浓度增量仅为0.034 mg/L和0.003 mg/L，但生活污水中一般含有大量细菌和病原体，直接排放对下游水域及人群健康有害；地下水环境方面，引水隧洞对地下水水位、水量及敏感点均存在一定影响；隧洞在穿越三叠系上统瓦浦组第四段地层时，影响半径最大可达828.43 m，最大涌水量为4.16 m3/（d·m）。

关键词：

施工废（污）水； 水环境； 水污染； 扎拉水电站

中图法分类号：X52；TV51

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.06.019

文章编号：1006-0081（2024）06-0109-07

0  引  言

西藏地处青藏高原西南部，是“世界屋脊”的主体部分，有着极为丰富的生物资源，森林、湿地、草原、荒漠等生态系统均有分布，是中国重要的国家安全屏障与生态安全屏障。但其生态系统脆弱，一旦遭到破坏，影响较大且很难恢复。因此，生态环境的保护将成为该地水电资源开发面对的主要挑战［1-2］。

本文以西藏扎拉水电站为例，参考同类型工程环境保护的经验，在工程建设前期分析、预测了扎拉水电站在施工期间可能带来的水环境问题。根据分析、预测的结论，针对性地提出了若干保护措施，对水电站工程建设中水环境保护具有一定参考价值。

1  研究区域概况

工程所在河流的河源区海拔4 954 m，流域面积

9 379 km2，干流

总长444.3 km，多年平均径流量为34.8亿m3，河道天然落差3 122 m，平均坡降7.0‰，总体呈现出河道短曲、落差大、水能资源充沛的特点。扎拉水电站坝址位于左贡县碧土乡扎郎村，控制流域面积8 546 km2，多年平均流量110 m3/s［3］，总装机容量为1 015 MW（含生态机组15 MW），单独运行时多年平均发电量为39.46亿kW·h（含生态机组电量0.86亿kW·h）。

2  工程施工对水环境的潜在影响分析

工程施工不可避免地改变了区域原有的水环境，施工过程亦会给水环境带来一系列影响［4］。参考类似工程的经验，通过调查扎拉水电站在施工期的水环境污染源，结合施工区域水环境特点，从地表水环境、地下水环境两个方面分析工程造成的潜在影响。

2.1  工程施工对地表水环境的潜在影响

扎拉水电站施工期间水环境污染源包括生产废水和生活污水两大部分，其中生产废水大部分来源于砂石骨料加工废水，另有少量混凝土拌和冲洗废水、机修系统含油废水及基坑和洞室排水等；生活污水主要来源于施工生活区的施工人员生活用水（表1）。

2.1.1  砂石骨料加工废水

工程共布置有2个砂石骨料加工系统，大坝砂石加工系统废水排水量为264 m3/h，厂房砂石加工系统废水排水量为114 m3/h。类比同类工程，废水中的主要污染物为SS，浓度一般为30 000～50 000 mg/L。废水达标处理后可回用或综合利用于洒水降尘、农林灌溉等。

2.1.2  混凝土拌和系统碱性冲洗废水

混凝土拌和系统废水主要来源于混凝土转筒、料罐、搅拌机等冲洗废水。废水pH一般大于10，悬浮物含量较高，其浓度可达5 000 mg/L左右。废水具有悬浮物浓度高、污水排放量小、间歇集中排放的特点。正常情况下，该废水经处理回用后不会对周围水域水质产生影响；但若处理设备非正常运行导致废水外排事故时，将对附近局部水域造成污染。总体来看，废水量少且非连续分散排放，因此其影响范围与程度均较小。

2.1.3  含油废水

工程施工高峰期需定期清洗主要施工机械设备，废水产生量约为73.08 m3/d，含油废水主要污染物为石油类和悬浮物，排放的废水中悬浮物约500～1 000 mg/L、

石油类约40～100 mg/L。含油废水若随意排放至冲沟、滩地，会降低土壤肥力，改变土壤结构，不利于施工场地恢复；若直接排放至河水，将会在水体表面形成油膜，使水中溶解氧难以补充，影响施工河段水质。

2.1.4  基坑排水

基坑排水包括初期排水和经常性排水。类比国内同类型水电工程基坑废水监测结果，基坑初期排水水质与河流水质相似，对河水水质基本无影响。基坑经常性排水设计排水量为24 m3/h，水的悬浮物含量和pH值较高，经常性基坑排水的pH值达11～12，悬浮物浓度一般在2 000 mg/L左右。基坑废水如果不经处理直接排入河水，将对下游河段水体水质造成一定影响。

2.1.5  洞室排水

类比国内同类型水电工程洞室废水监测结果，洞室排水主要为地下渗出水，并包含少量正常施工排水及洒水降尘弃水等，含有一定的SS和炸药残留物，并伴有少量油污。若渗水量过大且不采取有效的处理措施就直接排入河道或支沟，可能增大水体SS 的含量，将对排放口附近环境和受纳水体带来一定的影响。

2.1.6  生活污水

生活污水中主要污染物来源于排泄物、食物残渣、洗涤剂等。根据工程经验，生活污水污染物指标COD浓度一般为400 mg/L，NH3-N浓度一般为35 mg/L。本工程生活污水主要来源为扎拉和珠拉两个施工营地，高峰期排放量分别为84 m3/d和156 m3/d。生活污水排放量相对于河水流量很小，但生活污水中含有较多细菌和病原体等，需采取措施进行处理，达标后予以排放。

2.2  工程施工对地下水环境的潜在影响

2.2.1  引水隧洞对地下水位影响

扎拉水电站引水系统施工时将在河水右岸开凿引水隧洞，通过引水隧洞引水至调压井，后再通过压

力管道引水至河水下游右岸厂房发电。隧洞沿线出

露地层包括二叠系下统纳错群P1nc、三叠系中统忙怀组T2m，三叠系上统瓦浦组T3wp。引水线路穿越规模较大的区域性断裂有3条，从坝址到厂址依次为玉曲断裂、闹中断裂、坡郎断裂，同时还分布了一些与这些区域性大断裂伴生的次级小型断层。第四系松散覆盖层由崩坡积块碎石土及冲积漂卵砾石、含漂砂卵砾石组成，主要分布于山脊两侧岸坡中下部、坡脚及河床部位。断层带内岩体呈碎裂-散体结构，工程性质差，地下水出露高程高于隧洞底板，隧洞穿越这些地层时对地下水水位产生影响。

如果引水隧洞施工过程中该段含水层地下水发生大量渗漏，将会在隧洞沿线一定范围内形成地下水降落漏斗区，造成引水隧洞周边区域地下水水位下降。因此，施工中应采取必要的止水措施。引水隧洞穿越断裂带发育区域时，难免会造成地下水涌入隧洞引起局部范围地下水水位下降。隧洞开挖可能对开挖区及周边地下水的流场、水位、水量等造成一定影响［5］。

2.2.2  工程对敏感点的影响

通过对工程区的现场调查，共发现10个地下泉点，为工程施工敏感点。当地直接引流出露的敏感点泉水，作为部分村民饮用水水源和少量的农业生产用水。引水隧洞施工对敏感点的补给流量有一定影响，施工期有可能减小温泉流量，影响程度中等。此外，工程施工期间可能由于降雨淋滤等作用，影响部分泉点的浑浊度和SS。

3  工程施工对水环境影响的预测分析

3.1  地表水环境影响预测分析

工程河段为Ⅲ类水域，根据GB 8978-1996《污水综合排放标准》，施工废（污）水应处理达标后排放或回用。因此，正常情况下需对各种施工废（污）水采取相应的水处理措施后再排放和回用，避免对工程河段的水质造成影响。但若事故排放，则将对河流水质造成一定影响。基于砂石骨料加工废水水量较大、生活污水含有COD和NH3-N的情况，地表水环境影响预测与评价将考虑砂石骨料加工废水和生活污水不经处理直接排放（即事故排放）的最不利工况，评价时段选择90%保证率的最枯月最不利时段。

3.1.1  砂石骨料加工废水

3.1.1.1  预测模型及参数选取

本次预测采用HJ/T 2.3-93《环境影响评价技术导则-地面水环境》推荐的岸边排放二维稳态混合模式预测混合过程段水质，采用河流完全混合模式预测充分混合段水质，预测的主要污染物为SS［6-7］。其中，为便于判定污染物扩散混合段长度，当二维稳态混合模式计算值与水流垂直方向（y方向）上各断面浓度差值小于5%时，即可近似视为完全混合，此时，在x方向从排污断面至该完全混合断面即为混合段长度。计算模型如下：

l=0.4B2uMy（1）

My=（0.058H+0.065B）（gHI）1/2（2）

C（x，y）=Ch+CpQpH（πMyxu）1/2×

exp-uy24Myx+exp-u（2B-y）24Myx（3）

式中：l为混合过程段长度，m；

B为河流平均宽度，m；

u为x方向平均流速，取枯水年的最枯月平均流速，m/s；

My为河流横向混合（弥散）系数，m2/s；

H为河流平均水深，取枯水年的最枯月平均水深，m；

I为河流坡度；

x为预测点沿河流方向的坐标值，m；

y为预测点离排放口的横向距离，m；

Qp为污水流量，按高峰排放计，m3/s；

Cp为污染物排放浓度，mg/L；

Ch为河流上游污染物的浓度（本底浓度），mg/L。

3.1.1.2  预测结果与评价

根据二维稳态混合模式，工程河段污染物混合过程段长度约为2.7 km，混合过程段的SS浓度分布预测结果详见图1。

预测结果表明，排放口下游2 688 m以下河段为充分混合段，SS浓度为353 mg/L，SS浓度增量达

337.5 mg/L，对河流水质影响较大。因此，要对砂石料废水进行处理后循环利用，避免废水直接排入河流。

3.1.2  生活污水

3.1.2.1  预测模型及参数选取

工程施工营地主要有扎拉和珠拉两个，施工高峰期，两个营地生活污水排放量最大分别为84 m3/d（0.001 0 m3/s）、156 m3/d（0.001 8 m3/s）。因生活污水排放量相对于河水流量很小，可采用HJ/T 2.3-2018《环境影响评价技术导则 地表水环境》推荐的零维河流均匀混合模型，预测事故排放时生活污水与河流水充分混合后的污染物浓度。主要预测污染物为COD和NH3-N，按照施工高峰期所有生活污水在90%保证率最枯月同时直接排入河水的最不利情况进行考虑。计算模型如下：

C=（CpQp+ChQh）/（Qp+Qh）（4）

式中：C为充分混合后污染物浓度，mg/L；

Qh为河流枯水年最枯月流量，m3/s。

3.1.2.2  预测结果与评价

预测结果见表2，生活污水与河流水体充分混合后，河流COD和NH3-N的浓度分别为10.034 mg/L和0.065 mg/L，较河流本底污染物浓度增加仅为0.034 mg/L和0.003 mg/L，预测结果与环评报告书结果基本一致，即扎拉水电站施工生活污水排放对河水水质影响较小。但由于生活污水中一般含有大量细菌和病原体，直接排放入河可能对下游水域及人群健康产生一定不利影响，因此仍需采取一定处理措施进行干预。

3.2  地下水环境影响预测评价

通过钻孔分析发现，大部分隧洞洞段处于地下水水位以下，本次主要依据半理论半经验的计算方法来预测施工期排水水量及影响范围，通过推荐排水渠和狭长坑道线性类建设项目的地下水水位变化区域半径计算公式，预测计算施工排水的影响范围，并用铁路规范经验公式，预测计算隧洞施工排水的最大涌水量及单宽流量。

3.2.1  隧洞排水影响范围预测

本次隧洞排水影响范围预测采用地下水动力学法，又称解析法，是根据地下水动力学原理，用数学解析的方法对给定边界值和初值条件下的地下水运动建立解析式，而达到预测隧洞影响范围的目的［8］。推荐排水渠和狭长坑道线性类建设项目的地下水水位变化区域半径计算公式如下：

R=1.79Khtμ（5）

R=hK2W1-exp-6Wtμh（6）

式中：R为影响半径，m；

h为潜水含水层厚度，m；

K为含水层渗透系数，m/d；

W为降水补给强度，m/d；

μ为重力给水度；

t为排水时间，h。

3.2.2  隧洞排水涌水量预测

隧洞施工期间最大涌水量预测计算，参考TB 10049-2004《铁路工程水文地质勘察规程》中根据工程实例总结出的经验公式，具体公式如下：

Q0=L2πKHln4Hd（7）

式中：Q0为预测隧洞通过含水体可能最大涌水量，m3/d；

L为隧洞通过含水层的长度，m；

K为含水层的渗透系数，m/d；

H为静水位至洞身横断面等效圆中心的距离，m；

d为洞身横断面等价圆直径，m。

3.2.3  引水隧洞对地下水水位影响分析

引水隧洞主洞及各支洞总长7 112 m，共穿越4套地层，主要地层岩性包括砂岩、板岩、灰岩和大理岩。隧洞排水影响范围与隧洞施工最大涌水量的预测结果见表3。

根据预测结果可知，引水隧洞主洞及各支洞对地下水位的影响半径在76.63～828.43 m范围内，且隧洞在穿越砂岩、灰岩地层时，由于地层岩性的渗透性较好，引水隧洞的影响范围往往较大。对地下水环境影响程度最大的为三叠系上统瓦浦组第四段（T3wp4）洞段，长度共计1 120 m，影响半径达828.43 m，桩号为K3+677～K3+976；

在最大涌水量预测方面，隧洞穿越的各地层主要为基岩裂隙水和岩溶水，其中，基岩裂隙水涌水量较小，在穿越P1nc地层时，基岩裂隙水涌水量最大为

0.24 m3/（d·m）；隧洞穿越岩溶水时的涌水量相对较大，其中三叠系上统瓦浦组第四段（T3wp4）洞段的Qmax最大，达到了4.16 m3/（d·m）。

扎拉水电站引水隧洞所穿越区域地形起伏较大，地势总体中部高、两端低，主要山脊、河流一般近

南北向展布。隧洞穿越基岩裂隙水含水层时，隧洞

施工对地下水影响弱，穿越岩溶水含水层时，隧洞施工对地下水影响相对较强。因此，为避免引水隧洞的施工建设对工程区域地下水环境造成过大影响，需在建设过程中采取必要措施进行干预。

4  水环境保护技术措施

由前文对水环境污染的预测，扎拉水电站的施工建设将对周边区域的地表水和地下水环境造成干扰。本文从生态文明、绿色发展的角度出发，参考国内同类型的建设项目经验，

本文针对工程施工期不同类型的废水可能产生的影响，提出以下水环境保护措施（图2）。

4.1  地表水环境保护措施

（1） 砂石骨料冲洗废水处理。

工程建设共有2个砂石加工系统，废水排量分别为264 m3/h和114 m3/h。由于砂石料冲洗废水水量较大、SS浓度较高，可考虑将废水经处理后回用，不排放。参考DL/T 5098-2010《水电工程砂石加工系统设计规范》中有关砂石加工系统回用水水质要求，可从占地、投资、出水稳定等角度，采用自然沉淀法或采用砂水机械分离＋沉淀池+DH高效旋流澄清器处理废水。

（2） 混凝土系统废水处理。

扎拉水电站混凝土拌和系统废水产生量不大，适合采用中和沉淀法进行处理。废水经沉淀、中和处理达标后循环使用，也可用于场内洒水或其他较低的用水要求。

（3） 含油废水处理。

含油废水可由布设于机械维修场周围的排水沟收集，汇集于调节池。经隔油池进行油水初级分离，上层浮油可回收，下层含乳化油的液体进入气浮装置。一个工作日所产生的含油废水经收集后，在夜间由污水泵抽至气浮装置进行深度处理，即在气浮分离室进行渣水分离。定期由刮渣机刮入浮渣槽，清水由集水管引出进入后续处理构筑物，其中部分清水则经回流水泵加压，进入压力溶气灌。经多介质过滤器过滤，水质可满足中水回用水要求。

（4） 基坑排水处理。基坑初期排水水质与河流水质基本相似，故可直接排放。经常性排水包含了大量的渗水及降水，天然状况下也可直接汇入河道。基坑排水可借鉴三峡工程等水电项目的处理经验，采用向基坑集水区投加絮凝剂处理措施，静置沉淀2 h后抽水排放，定时人工清除沉淀泥渣，运往附近渣场统一处理。

（5） 洞室排水处理。

由于洞室排水以地下渗出水为主，非真正意义施工废水，且天然状况下也将通过沟道外排并经地表渗滤进入河道，对河流水质基本没有污染。工程少量渗出的洞室排水经沉淀处理后综合利用。

（6） 生活污水处理。

水电站的生活污水处理，可采用国家生态环境部对大中型水电站推荐的地埋式生活污水成套处理设备。该设备可根据施工人员数量及排水规模变化，设置单台设备运行或多台设备同时运行，不会因人员的增减造成对系统的影响，且出水水质满足GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。

4.2  地下水环境保护措施

（1） 引水隧洞地下水环境保护措施。

引水隧洞对地下水水位、水量均存在一定的影响。为保护地下水环境现状，可考虑：① 建立专门的地质超前预报机制，在施工中进行地质预报；② 隧洞施工过程要贯彻“堵水防漏”原则，做到“先探水、预注浆、后开挖、补注浆、再衬砌”施工工序，施工中加强支护，做到边开挖边衬砌［9］；③ 施工期间布置监测点开展环境及地下水位、水量监测，根据区域供水条件和水文地质条件预先制定好水源应急预案，确定其他可备用供水水源。

（2） 工程敏感泉点保护措施。

工程区共有10个地下敏感泉点，用作当地部分村民的饮用水水源和农业生产用水。为避免影响地下泉点水质、水量，在工程施工建设过程中，应做到：① 施工过程中，若遇到热水渗出，应及时关注各敏感泉点的流量变化情况，同时做好热水资源的保护，保障原泉点不衰减；② 针对部分重要敏感泉点，可采用泉口开挖混泥土浇筑封闭式蓄水池，用涵管向外引水供水，保障该水源不受弃渣场大气淋滤水的影响等。

4.3  水环境保护管理措施

为保护库周环境及水库水质，库周及库区上游干、支流建议严禁发展污染企业，严禁设置各类排污口，禁止人畜粪便、垃圾、生活污水直接下河；建设单位应配合地方环保部门做好库区及上游环境污染监督监察。合理开发利用和保护水资源，对河水水资源进行优化配置，优化扎拉水库调度运行，减少工程实施对下游用水的不利影响，特别保证坝下减水河段内的生态环境用水。

5  结  语

本文以西藏扎拉水电站为研究对象，结合工程建设区和区域水环境特点，分析、预测了水电站的施工建设对区域水环境的潜在影响。其中，地表水环境存在6个污染源，砂石骨料废水未经处理直接排放的污染较大，污染物充分混合河段长约2.7 km，河流的SS浓度增量可达337.5 mg/L；生活污水因存在细菌和病原体等，不宜直接排放；引水隧洞对于地下水的影响半径最大可达828.43 m，最大涌水量为4.16 m3/（d·m），需采取一定措施进行干预。

本文根据对水环境潜在影响的预测与分析，针对性地从地表水保护和地下水保护两个方面，提出了相应保护措施，以维护工程区河段水体及地下水的现有水域功能，保护区域水体水质，确保工程地域生态环境不被破坏，也可为水利工程建设期中的水环境保护相关工作提供借鉴。

参考文献：

［1］  鲁万波，将初娜姆，杨旭成.西藏经济高质量发展不平衡和不充分研究［J］.西藏大学学报（社会科学版），2023，38（1）：160-168.

［2］  杨永江，张晨笛.中国水电发展热点综述［J］.水电与新能源，2021，35（9）：1-7.

［3］  马俊超，王琨，张仲伟.水电站减水河段河道生态流量计算［J］.水利水电快报，2022，43（7）：15-19.

［4］  巴亚东，江波，柳雅纯.清江水布垭水电站水环境影响后评价［J］.人民长江，2017，48（增2）：43-46，80.

［5］  王梅，杨洋，田冉.云南某引水隧洞涌排水的环境问题分析［J］.甘肃水利水电技术，2020，56（2）：53-57.

［6］  弓晓峰，何宗健，林波.二维稳态混合模式在水体预测分析中的应用研究［J］.南昌大学学报（工科版），1998，20（1）：69-71.

［7］  章文.基于二维稳态水质混合模式的水利工程施工对饮用水水源保护区的影响预测分析［J］.江西水利科技，2015，41（3）：213-217.

［8］  沐红元，米健，李少飞，等.基于地下水环境影响的隧洞选线研究［J］.长江科学院院报，2020，37（9）：160-164.

［9］  吴建，周志芳，李鸣威，等.隧洞涌水量预测计算方法研究进展［J］.工程地质学报，2019，27（4）：890-902.

（编辑：李  晗）

Potential impact and forecast analysis on water environment during construction period of Xizang Zhala Hydropower Station

WANG Jianguo1，JIA Zhaowen2，HEI Liang1，ZHU Xiaoping1，YANG Jincheng1，3

（1. Key Laboratory of Pearl River Estuary Management and Protection，Ministry of Water Resources，Pearl River Water Resources Research Institute，Pearl River Conservancy Commission，Guangzhou 510000，China；

2.Xizang Datang Zhala Hydropower Development Co.，Ltd.，Changdu 854000，China；

3.College of Harbour Coastal and Offshore Engineering，Hohai University，Nanjing 210098，China）

Abstract：

In order to study the potential impact and water environment of Zhala Hydropower Station on the surrounding area during the construction process，the potential pollution sources of water environment were analyzed through regional environmental investigation.The experience of similar projects in the early stage of the project construction and the impact of construction waste water and diversion tunnel drainage on the water environment were predicted. The results showed that there were six potential pollution sources in the surface water environment. The mixing process of pollutants was 2.7 km long，and the downstream SS concentration increment was 337.5 mg/L if the sand aggregate waste water was discharged directly into the construction river without treatment. When domestic sewage was fully mixed with water body，the concentration increment of COD and NH3-N in the river was only 0.034 mg/L and 0.003 mg/L，but the domestic sewage generally contained a large amount of bacteria and pathogens，and direct discharge was harmful to the downstream water and human health. In terms of groundwater environment，diversion tunnel had a certain influence on the groundwater level，water quantity and sensitive points. When the tunnel crossed the fourth section of Upper Triassic Wapu Formation（T3wp4），the maximum influence radius can reach 828.43 m，and the maximum water inflow was 4.16 m3/（d·m）.

Key words：

waste water and sewage； water environment； water pollution； Zhala Hydropower Station