城市地下工程建設(shè)對地下水環(huán)境的影響及措施分析

位菁　趙鑫

摘 要：與礦產(chǎn)、土地一樣，地下空間也是一種不可轉(zhuǎn)移和不可再生的資源，地下水是地下空間的有機(jī)組成部分。隨著我國越來越多的城市開始著力開發(fā)地下空間資源，地下工程建設(shè)對地下水環(huán)境的影響日益引起人們關(guān)注。文章對常見城市地下工程建設(shè)造成的地下水環(huán)境問題進(jìn)行了總結(jié)分析，并探討了相應(yīng)的預(yù)防或減緩措施，希望能夠引起人們對城市地下水環(huán)境問題的重視。

關(guān)鍵詞：城市地下工程；地下水環(huán)境；影響

中圖分類號：TU94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0147-02

在城市化進(jìn)程不斷加快的時(shí)期，城市規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，越來越多的城市為了緩解地上資源緊張，將目光投向了城市的地下空間。在對城市的地下空間資源進(jìn)行開發(fā)時(shí)，如果沒有進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)和施工，很容易造成地下水環(huán)境的破壞，從而嚴(yán)重影響整個(gè)城市地下水系統(tǒng)的平衡。本文總結(jié)分析了常見的城市地下工程對地下水環(huán)境造成的影響，希望能夠引起社會(huì)各界對于地下水環(huán)境保護(hù)的重視，謹(jǐn)慎、科學(xué)地開發(fā)利用城市地下空間，采取有效的措施以保護(hù)地下水環(huán)境。

1 地下工程對地下水動(dòng)力場的影響

1.1 地下工程人工降水的影響

常見城市地下工程有地鐵、地下商場、地下車庫、人防工程、過江隧道、地下管線等。城市地下工程基于其空間分布特點(diǎn)，其開發(fā)利用須首先對地下巖土體進(jìn)行開挖，而地下水賦存于地下巖土體空隙中，地下工程的開挖難免會(huì)挖至潛水面以下，造成巖土體介質(zhì)中地下水的涌出。為保證開挖面的穩(wěn)定性和干燥、便利施工，則需要采取人工降水措施對地下水進(jìn)行抽排，將地下水水位降至開挖基底以下。遇到地下水賦存量豐富區(qū)域，抽排將造成地下水的大量流失；以南京市某地下隧道工程為例，其施工過程中的日抽排地下水可達(dá)上萬立方米。而一般地下工程建設(shè)規(guī)模大，施工周期往往在幾個(gè)月甚至更長；這樣一來，局部水動(dòng)力條件必然會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間的抽水而發(fā)生改變，形成地下水降深漏斗。從單個(gè)地下工程建設(shè)來看，水位降深的影響可能并不大，但不計(jì)其數(shù)的地下工程降水的累積效應(yīng)會(huì)造成城市地下水系統(tǒng)的失衡。

1.2 巖溶區(qū)地下工程填方的影響

除了人工降水造成的地下水動(dòng)力場變化外，在巖溶區(qū)進(jìn)行地下工程建設(shè)，還應(yīng)注意基底溶洞的發(fā)育情況。為保證基底穩(wěn)定，通常需要對基底的溶洞進(jìn)行充填；但若充填的溶洞為地下巖溶管道流的重要徑流通道，充填則將截?cái)嗟叵滤牧魍窂?，有可能地下水徑流方向發(fā)生重大變化，造成下游地下水水量減少，甚至斷流。

1.3 地下工程建成后的影響

地下工程通常會(huì)在初期支護(hù)和二次襯砌間敷設(shè)復(fù)合防水卷材、摻入防水劑，并對施工縫、沉降縫，采用具有耐寒、耐老化特性的膨脹止水條和中埋式止水帶填縫。一般采取上述防水措施后，可保證地下水不會(huì)滲入地下工程內(nèi)。營運(yùn)期地下工程垌身對地下水的攔截作用，使得地下徑流繞開垌身，四周的地下水位發(fā)生變化，迎水面水位壅高，背水面下降，原有的地下水徑流規(guī)律被打破；嚴(yán)重者還會(huì)影響到城市供水及地表植物的生長。如南京某地鐵工程地鐵隧道穿越一古河道，置于古河道下部的飽和粉砂夾細(xì)砂含水層，不僅阻礙地下水的傳輸，而且還通過侵占古河道降低地下水蓄存能力和調(diào)節(jié)能力，這種影響是大范圍、長久的。

2 地下工程對地下水化學(xué)場的影響

2.1 施工期污染物排放的影響

地下工程施工過程中，為改善土體的強(qiáng)度和抗?jié)B能力還需使用到各種化學(xué)注漿，可能會(huì)造成地下水的水質(zhì)污染。施工產(chǎn)生的排水、洗刷水、凍裂漏水、施工機(jī)械漏油和廢漿通過巖土層孔隙裂隙滲漏也可能對地下水水質(zhì)造成嚴(yán)重影響。地下水的水化學(xué)條件會(huì)因地下工程各種施工廢水的隨意排放而發(fā)生變化，如地下水的物理組成或化學(xué)成分、微生物含量等，可能造成水質(zhì)惡化和水污染的加劇。

2.2 周邊污染源的影響

若施工現(xiàn)場或者附近存在污染源，則地下工程施工期采取人工降水措施時(shí)，對地下水流態(tài)的改變，可能對城市地下水環(huán)境造成污染。例如某廢棄物堆場與潛水位之間尚有一定距離，加之場址底部土層良好的防滲性能，基本不會(huì)對地下水造成污染。然而由于某過江隧道的建設(shè)，使局部地下水位抬升了1～2 m，導(dǎo)致地下水受到了廢棄物堆場淋濾下滲的污染。此外，地下工程施工排水的情況下形成地下水降深漏斗，也可能造成局部地下水的回沖，導(dǎo)致附近的污染物進(jìn)入地下水系統(tǒng)。

若施工場地下部為受到污染的承壓水，與地下工程基底隔著一層弱隔水層；則因受抽水降深的影響，承壓水水頭會(huì)高于局部潛水水位，通過越流補(bǔ)給的形式，污染的承壓水就會(huì)穿過弱隔水層，從而對上部潛水造成污染。

在某些承壓含水層分布區(qū)域，由于地下工程的開挖，導(dǎo)致承壓含水層隔水頂板被揭露，從而對含水層的天然保護(hù)層造成破壞。場地周邊的污染徑流經(jīng)揭露的天窗直接進(jìn)入承壓含水層，將對地下水水質(zhì)造成污染。

2.3 營運(yùn)期污染物滲漏的影響

根據(jù)城市地下工程的使用特點(diǎn)，地下室人員活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的生活污水、生活垃圾；有些單位甚至將有毒物質(zhì)堆放在防空洞中。若不能妥善處置這些生活污水、生活垃圾或有毒物質(zhì)，其中的污染物質(zhì)可能向地下滲漏，給城市地下水環(huán)境帶來威脅。

3 防治地下工程對地下水環(huán)境影響的措施

對于如何解決地下工程建設(shè)對地下水環(huán)境造成的影響，還沒有形成完整的措施體系，本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)際存在的問題對其防治措施作出如下探討。

①目前尚無城市地下空間利用相關(guān)的專門規(guī)劃，隨著地下空間開發(fā)廣度與深度的不斷增強(qiáng)，可嘗試從規(guī)劃角度綜合考慮一個(gè)城市地下空間可供開發(fā)的強(qiáng)度及對地下水環(huán)境的影響；對于影響大的區(qū)域可通過規(guī)劃對地下工程的開發(fā)進(jìn)行控制，各區(qū)域水文地質(zhì)條件決定實(shí)際開發(fā)的力度；從而科學(xué)、合理地開發(fā)和利用城市地下空間；②當(dāng)前的研究集中于地下水對地下工程建設(shè)的影響，前期會(huì)開展工程地質(zhì)勘察，詳細(xì)分析地下水對工程的危害并提出處理措施；但工程建設(shè)對地下水的環(huán)境影響卻鮮有考慮。首先，有必要在施工前期進(jìn)行專門的環(huán)境水文地質(zhì)勘察，包括對場地水文地質(zhì)條件的探查（地下水的埋藏條件、補(bǔ)徑排關(guān)系、污染程度和化學(xué)組分等）、場地周邊污染源的探查等；確保地下工程選址的合理性。其次，應(yīng)結(jié)合工程施工及營運(yùn)的工藝流程，對可能引起的地下水水位或水質(zhì)變化進(jìn)行預(yù)判，如涌水量或漏斗降深的估算、可能帶來的環(huán)境水文地質(zhì)問題或水質(zhì)污染分析等，據(jù)此分析地下工程建設(shè)的環(huán)境可行性；③針對地下工程施工期及營運(yùn)期間的影響：施工人工降水應(yīng)采取科學(xué)的降水設(shè)計(jì)方案，以防降水不當(dāng)導(dǎo)致地下水水位難以恢復(fù)；巖溶區(qū)的土石方挖填應(yīng)避開重要的巖溶通道；施工期廢水應(yīng)抽排至地面經(jīng)沉淀隔油處理后達(dá)標(biāo)排放；營運(yùn)期應(yīng)加強(qiáng)地下工程的環(huán)境管理，禁止在地下空間隨意排放污染物；適當(dāng)?shù)匦藿ǚ罎B帷幕、防滲墻或防滲層，避免施工過程中出現(xiàn)污染物外泄的情況。加強(qiáng)施工期和營運(yùn)期周邊地下水水位及水質(zhì)的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)水位或水質(zhì)異常，可及時(shí)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

4 結(jié) 語

地下空間是一種不可再生的資源，具有不可轉(zhuǎn)移性和不可代替性；人們在享受地下工程帶來便利的同時(shí)，更應(yīng)重視地下工程建設(shè)對地下水環(huán)境的各種環(huán)境影響，秉承更加謹(jǐn)慎的態(tài)度開發(fā)利用地下空間。在城市立體化發(fā)展規(guī)劃中應(yīng)將地下空間開發(fā)利用規(guī)劃作為一項(xiàng)重要內(nèi)容來考慮；在建設(shè)前期應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境水文地質(zhì)勘察，核實(shí)地下工程的環(huán)境可行性；在地下工程建設(shè)和營運(yùn)的全過程應(yīng)采取有效的環(huán)境保護(hù)措施，盡量避免地下水環(huán)境受到的破壞或污染，以免造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。

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