中條山隧道水文地質結構及降排水影響分析

王江浩

（運城市水文水資源勘測站,山西 運城 044000）

0 引言

水文地質勘查通過對地下水文參數的探測與分析，勘查地下巖土中水分含量對巖層水理性質的影響以及對巖土穩定性的預測，避免地下水對巖土工程造成一定的危害[1]。新建蒙西至華中地區鐵路煤運通道中條山隧道是一座特長越嶺隧道，位于山西省西南部，區域地形地貌復雜。通過收集已有地質、地貌、水文地質等資料確定隧道施工影響范圍，調查影響區地表清泉水流量、水庫進庫水量及蓄水量動態變化和地下水動態，分析區域水文變化因素，綜合評價隧道施工對區域水文條件的影響，為區域水環境監測提供有效建議。

1 工程概況

中條山隧道位于山西省運城市境內，隧道線路穿越中條山山脈。隧道進口端位于運城市鹽湖區境內，出口端位于運城市平陸縣常樂鎮，設計為雙洞單線隧道。隧道一般段線間距設計為35 m，隧道最大埋深約840 m。隧道左線全長18405 m，右線全長18410 m。隧址區劃分為三個地貌類型，以中條山為界，中條山北麓為運城盆地，中條山為構造侵蝕中山區，中條山南麓為構造—侵蝕堆積地貌。

2 區域水文地質條件

2.1 隧道區地下水系統及含水巖組劃分

2.1.1 隧道區地下水系統劃分

隧道區域地下水系統以分水嶺為界橫跨兩個地下水子系統，分水嶺以北屬于黃河流域地下水系統中的涑水河地下水子系統，分水嶺以南屬于黃河流域地下水系統中的中條山南入黃地下水子系統。涑水河地下水子系統包括中條山北、稷王山南涑水河流域，其間分布有運城盆地。地下水以盆地松散巖類孔隙水為主，富水性較好，但水質不佳，其次為變質巖類裂隙水。該水系內地下水為一完整的水文地質單元，補、徑、排條件清晰，為同一地下水系統；中條山南入黃地下水子系統包括中條山山脈雪花山、唐王山、舜王山、析城山沿線以南的諸多河流水系及芮城盆地。地下水以變質巖類裂隙水為主，其次為松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖裂隙巖溶水也有一定分布。該水系內地下水均向南排入黃河。

2.1.2 隧道區地下水含水巖組劃分

根據地層巖性、地下水類型、含水介質空間性質及水力特征，劃分三個地下水含水巖組:（1）松散巖類孔隙水含水巖組；（2）碎屑巖、變質巖及巖漿巖類裂隙孔隙水含水巖組；（3）碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水巖組。

根據區內地形、地貌和巖性構造條件，同時遵循氣象、水文特征整體性原則，區內可分為三個水文區劃單元:（1）運城盆地水文區；（2）中條山基巖水文區；（3）中條山南麓水文區，見圖1。

2.2 隧道區水文地質特征及地下水資源量

根據隧道區地形地貌、地層巖性、構造特征及地表水調查，隧道區可劃分為北坡、南坡兩個次一級水文地質單元，南坡水域屬于黃河流域地下水系統中的中條山南入黃地下水子系統；北坡水域屬于黃河流域地下水系統中的涑水河地下水子系統。

隧道區地處中山區，降水入滲是山地丘陵區地下水的唯一補給來源，河川基于降水入滲法，巖溶泉域采用排泄量法計算。據有關資料計算，隧道區地下水資源量統計見表1。

表1 隧道區地下水資源量統計表 單位：億m3/a

圖1 隧道區水系分布及水文區劃圖

3 隧道降排水影響分析評價

結合區域水環境特征，確定受隧道施工影響范圍為205 km2。對區內流域進行野外查勘、測量，收集歷史水文資料調查各流域泉水數量、流量，河道清水流量，水庫及塘壩的蓄水動態，對比隧道施工前后水文資料，分析確定區域受影響情況。

3.1 隧道降排水對區域地表水影響

3.1.1 調查范圍

對影響區洪池鄉、常樂鎮、張村鎮3 個鄉鎮內南候溝、圪塔澗、張峪澗、五龍廟4 個流域的清泉水流量、水庫蓄水變化情況進行調查，調查面積205.0 km2，共調查泉水13 處、河道清水斷面3 處、水庫13 座、塘壩電灌站2 座。調查點位分布見圖2。

圖2 調查站點位分布圖

3.1.2 清泉水動態分析

收集隧道施工前后流域內15 處斷面實測清泉水流量成果，對比分析確定流量變化情況。斷面流量成果見表2。

表2 隧道施工前后流域清泉水斷面流量變化

3.1.3 水庫蓄水動態變化

收集隧道施工前后流域內13 座水庫，2 處塘壩電灌站蓄水水位，對比分析確定受影響情況，具體見表3。

3.2 隧道排水對地下水影響調查

3.2.1 確定調查范圍

本次調查主要在山前洪積扇和黃河高階地區進行，共布設調查站點164 處，調查面積約150 km2。調查范圍見圖3。

表3 隧道施工前后流域水庫蓄水位變化

圖3 隧道排水影響區地下水調查范圍圖

3.2.2 地下混合水動態分析

分析計算了2016 年～2019 年的地下水埋深變化情況，三年平均變幅為-5.76 m，變幅最大值為-8.68 m，位于常樂鎮窯頭村，變幅最小值為-1.50 m，位于常樂鎮張家莊。根據統計資料隧道施工前后（2016 年～2019 年），區域內地下水埋深呈明顯下降趨勢，鐵路隧道附近下降幅度最大，降幅超過了7.0 m，向東西兩側及隧道出口之外的南側逐漸變小。變幅分布見圖4。

圖4 隧道排水影響區地下水埋深變幅圖

3.2.3 地下承壓水動態分析

隧道對洪積扇承壓水水位的影響情況見表4。

表4 隧道排水影響區承壓水水位降深

從監測數據來看，中條山隧道施工降排水后，2016 年～2019 年區內地下水位呈明顯下降趨勢，地下水埋深年均降5.76 m，下降最幅度為8.68 m。隧道排水對區內深層承壓水的影響非常強烈，隧道軸線附近降深124 m，最小也高達30 m。

4 結論

中條山隧道根據隧道區地形地貌、地層巖性、構造特征及地表水調查，將隧道區劃分為三個水文區劃單元，即運城盆地水文區、中條山基巖水文區及中條山南麓水文區。隧道開展施工降排水后，對區域地表水和地下水動態均引起顯著變化，部分泉水流量減少甚至斷流，水庫蓄水量較往年均有所減少，部分水庫甚至庫干，地下水位降深十分明顯。可見，蒙華鐵路隧道排水是引起區內泉水干枯、斷流，水庫干枯、蓄水減少，地下水下降最主要的因素，其對區域水環境的影響顯著，建議有關部門強化對隧道排水、區域地下水和地表水的監測力度。