巖溶隧道工程建設地下河環境負效應研究

劉躍蔭

（廣西水文地質工程地質勘察院，廣西 柳州 545006）

巖溶隧道工程建設地下河環境負效應研究

劉躍蔭

（廣西水文地質工程地質勘察院，廣西 柳州 545006）

隨著我國城市軌道交通的迅猛發展和科學技術水平的日益進步，在巖溶地區地下河流域修建軌道交通地下隧道工程越來越多。然而，在改善城市交通環境的同時，隧道工程建設引發地下河環境負效應的事件也屢見不鮮，不僅危及隧道工程安全，影響施工進度，還會引發一系列環境地質問題。因此，筆者認為有必要構建一套巖溶隧道地下河環境負效應評價體系，以客觀反映和科學評價巖溶隧道建設引起的主要環境地質問題。

巖溶隧道；地下河；負效應；環境地質；評價體系

環境負效應是指對人類或環境有害而無利或者是弊大于利的環境效應。巖溶隧道工程建設地下河環境負效應是指巖溶隧道工程建設對地下河環境產生不利影響，從而引發一系列環境地質問題。

1 評價指標體系構建

本次研究主要參考平行式指標體系模式，構建評價指標體系，并對具體指標進行準確定義和量化。也就是說，先把研究系統分解成若干子系統，再按照子系統分類對每個子系統進行測度。在這種框架下，評價指標體系的層次結構非常清晰，便于在綜合評價時有條理地進行[1]。

巖溶隧道工程建設之所以會發生水害或誘發地下河環境負效應，其根源在于工程建設造成地下河破壞，即工程建設改變了地下河的地質環境條件，破壞了地下河的補、徑、排系統。負效應程度影響因素主要與隧道工程性質及地質背景條件有關，具體可劃分為自然地理、水文地質、工程地質和隧道工程等四個子系統，共11個具體指標。

1.1 評價指標的量化方法

評價指標的量化往往體現評價者的評價立場，從而影響到評價結論。本次評價主要采用專家評價法進行其隸屬度的確定，通過組織經驗豐富的專家，集中專家的群體智慧，按其對地下河環境效應敏感程度劃分“弱（Ⅰ）”“中等（Ⅱ）”“強（Ⅲ）”三級進行相應賦值，并采用數學統計法計算出各評價指標的隸屬度。

1.2 指標權重的確定

在巖溶隧道工程建設地下河環境負效應評價指標體系中，由于每個指標所反映的內容都不相同，其在整個指標體系中所占的位置和發揮的作用也不盡一致，因此必須首先確定每個指標的重要程度，即權重。

本次所建巖溶隧道工程建設地下河環境負效應評價指標體系尚屬巖溶地下河環境負效應評價方面的初步研究，其指標選取和量化等仍有待進一步深入和完善。由于客觀賦值法需要大量統計數據來反求指標權重，在目前這一階段尚難達到，因此本次評價擬采用主觀賦值法中的序關系分析法（GI）確定權值[2]。

2 評價體系在工程中的實例研究

為檢驗本次巖溶隧道工程地下河環境負效應評價體系的合理性和可行性，本文以柳州市擬建輕軌1號線紅廟地下河段隧道工程為例進行研究。

2.1 工程概況

擬建柳州市輕軌1號線紅廟地下河段隧道工程，埋深24 m，下穿紅廟地下河流域，西起柳州正斷層，東至馬鞍山，線路總長約1.7 km，距柳江垂向距離250.0 m。

2.2 地質背景

紅廟地下河起源于市制藥廠，于華豐灣及趙家井一帶排入柳江，全長約2.0 km，枯季流量239.7 L/s，地下水富水性以強富水為主，水位埋深3.0～5.0 m，水力度坡1.84‰，徑流速度75 m/h。所處宏觀地貌為峰林谷地，第四系覆蓋層厚度10.0～20.0 m，降雨入滲系數為0.56，下伏基巖主要由石炭系下統都安組（C1-2d）灰巖及中統大埔組（C2d）白云巖組成，受柳州正斷層及拉堡逆斷層雙重作用影響，流域內巖體裂隙、孔隙發育，部分裂隙受后期巖溶作用發育形成一定規模的巖溶裂隙洞穴，巖溶發育強烈（見圖1）。

圖1 輕軌1號線紅廟地下河段工程地質平面圖

2.3 地下河環境負效應影響評價

筆者以上文建立的地下河環境負效應影響評價指標體系及評價方法體系理論為基礎，參照有關紅廟地下河指標參數的量化以及專家評分綜合權重成果，對柳州市城市軌道交通1號線紅廟地下河地下敷設段巖溶隧道工程建設對地下河環境產生負效應大小進行評價。根據各指標量化結果及隸屬度計算結果，并建立了模糊關系矩陣，如表1所示。

表1 1號線紅廟地下河地下敷設段巖溶隧道工程評價模糊關系矩陣表

根據表1計算出的綜合權重及模糊關系矩陣，利用模糊綜合評價方法可定量計算柳州市城市軌道交通1號線紅廟地下河地下敷設段工程建設產生的地下河環境負效應影響程度。以水文地質準則層[B2］集為例，計算其一級評判結果如下：

用同樣的方法可計算出自然地理[B1］、工程地質[B3］以及隧道工程[B4］準則層的一級評判結果：

B1=(0.080 2,0.333 5,0.586 3)；

B3=(0.193 1,0.316 8,0.490 1)

B4=(0.032 2,0.203 6,0.764 1)

在對各準則層內指標進行一級評判結果的基礎上，可根據各準則層指標的權重進行二級評判，從而獲得綜合評價結果：

由上述計算結果可知，柳州市城市軌道交通1號線紅廟地下河地下敷設段工程建設產生的地下河環境負效應以強（Ⅲ級）為主，其次是中等（Ⅱ級），綜合評價結果為強。工程建設容易導致地下河堵塞抑或大量疏排地下水，從而引發區域地下水位下降（上升），造成地下水污染、巖溶地面塌陷等環境地質問題，進而導致建設工程隧道開挖圍巖失穩、涌（突）水事故等一系列地下河環境負效應的可能性大、危害程度大，危險性大。

3 結論

柳州市城市軌道交通1號線紅廟地下河地下敷設段工程建設產生的地下河環境負效應以強（Ⅲ級）為主，其次是中等（Ⅱ級），綜合評價結果為強。由于地下河巖溶地質環境極為復雜，常有理論不能有效指導工程實踐的現象，因此筆者建議人們加強城市建設地下河環境負效應的理論研究。

1 劉 建，劉 丹．巖溶隧道地下水環境負效應評價體系研究[D].成都：西南交通大學，2011.

2 劉躍蔭，曾家華.柳州市地下河對城市建設影響評價報告[R].柳州：廣西水文地質工程地質隊，2016.

Study on Negative Effects of Underground River Environment in Karst Tunnel Engineering

Liu Yuemeng
(Guangxi Hydrogeological Engineering Geological Prospecting Institute, Liuzhou 545006, China)

With the rapid development of urban rail transit and the increasing progress of science and technology, there are more and more underground tunnels in the underground river basin in Karst area. However, in the process of improving the urban traffic environment, the tunnel project construction caused the negative effects of the underground river environment is also common, not only endanger the tunnel project safety, affecting the progress of construction, but also lead to a series of environmental geological problems. Therefore, I think it is necessary to construct a set of Karst tunnel underground river environmental impact assessment system to objectively reflect and scientific evaluation of Karst tunnel construction caused by the main environmental geological problems.

Karst tunnel; underground river; negative effect; environmental geology; evaluation system

U457.2

A

1008-9500(2017)09-00102-03

2017-07-17

劉躍蔭（1984-），男，廣西邕寧人，工程師，研究方向：水文地質工程地質環境地質。