隧道施工擾動下排水水質及環境影響初探

安新 趙曉濤 胡瓊 杜微

摘要：本文從環境科學的角度對中國安能集團第三工程局有限公司成都分公司在進行類似西氣東輸工程的隧道施工排水過程中水質變化及其環境影響進行了初步探討。研究指出，隧道施工排水活動顯著改變了排水區域的水質參數，包括但不限于pH值的變化、懸浮物的增加以及重金屬的潛在釋放。此外，排水對地下水流動模式造成的改變可能對周邊生態系統和地下水資源產生長遠影響。針對上述問題，文章提出了一系列施工排水管理措施，包括水質處理、水量控制、生態保護和監測預警系統的建立，以及預防和應急響應機制的制定，旨在減少環境影響并促進施工活動與環境保護的協調發展。通過綜合性的管理措施，可以有效地緩解施工排水對環境的不良影響，保護水資源和生態環境，同時確保工程建設的順利進行。

關鍵詞：隧道施工?排水水質變化?環境影響?管理措施?地下水資源

中圖分類號：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

西氣東輸項目是我國實施西部大開發戰略的重要組成部分，對促進我國能源結構調整，保障國家能源安全具有重要意義。隧道施工作為管道工程的重要組成部分，在施工過程中會對地下水流動路徑、土壤結構以及周邊生態環境產生顯著影響。尤其是施工排水過程中，水質的變化直接關系到地表水體和地下水的質量，進而影響到更廣泛的生態環境。

1?隧道施工擾動概述

隨著能源需求的增加和經濟的發展，隧道工程作為輸送能源的關鍵手段之一，其建設在國家基礎設施中占據了重要位置。然而，隧道施工過程中不可避免地會對所處環境造成擾動，特別是在施工排水行為中，這種擾動更為顯著。隧道施工擾動主要分為兩大類：機械擾動和水文地質擾動[1]。

1.1?機械擾動

機械擾動是指在隧道施工過程中，由于爆破、開挖、運輸等活動，對地層造成的物理干擾和破壞。這種擾動通常會導致地表沉降、裂縫產生和周邊建筑物的穩定性受到威脅。在施工過程中，振動和沖擊波是機械擾動的主要表現形式，這些振動和沖擊波可以傳播至遠距離，影響到較大范圍的環境和建筑物。

在地表以下進行隧道施工時，由于巖土體的移除，會導致原有的地應力狀態發生變化，從而影響到鄰近區域的土體穩定性。尤其是在城市密集地區進行隧道施工時，對于地表和地下建筑物的保護措施需要特別注意，以免產生嚴重的社會和經濟后果。

1.2?水文地質擾動

水文地質擾動主要是指由于隧道施工排水導致的地下水流動場和水文地質條件的改變。施工過程中，為了保證工程安全和施工效率，常常需要對施工區域進行排水，以降低地下水位，減小地下水對施工的影響。然而，這種人為的排水活動會打破原有的水文平衡狀態，導致地下水流動路徑和流速發生變化，影響到周邊區域的水文地質條件。

在排水過程中，如果遇到特殊地質結構，如裂隙發育區、溶洞密集區等，水文地質擾動會更加復雜。這不僅會增加施工的難度，還可能引起地表塌陷、泥石流等地質災害，對環境和人類活動構成威脅。

在地下水位下降的影響下，還可能造成地表植被的死亡，因為植被的生長很大程度上依賴于地下水。這種連鎖反應可能導致生態系統的失衡，對生物多樣性造成負面影響[2]。

2?施工排水水質影響分析

在隧道施工過程中，排水活動直接影響到排放區域的水質，這就需要對特定的水質監測指標進行跟蹤。監測指標包括但不限于pH值、懸浮物（SS）、化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）以及重金屬含量等。

首先，施工初期排水活動對水質的影響最為顯著。施工排水通常會造成pH值的波動，特別是在穿過含有硫化礦物或碳酸鹽巖石的地層時，排水中溶解的酸性或堿性物質會使pH值發生改變。pH值的異常波動會破壞水生生物的生存環境，甚至會導致某些物質的溶解度和生化活性發生變化，影響整體水質。

懸浮物的增加是施工初期排水的另一大特點，因為土壤和巖石的顆粒被水流帶走，增加了水體的渾濁度，降低了光的穿透力，影響水下植物的光合作用。高濃度的懸浮物還可能攜帶其他污染物質，如有機物和微生物，導致COD和微生物含量上升[3]。

3?環境影響評估

3.1?排水引起的直接生態影響

首先，水體富營養化是由于排水中氮、磷等營養鹽含量增加導致的。這些物質是水生植物和藻類的重要營養源，它們的過量會造成藻類大量繁殖，從而引起水華現象。藻類的過度生長不僅會阻塞水道，影響水生生物的生長和繁衍，還會在藻類死亡后通過分解過程消耗大量溶解氧，造成水體缺氧，影響魚類和其他水生動物的生存。

其次，排水活動引起的生物多樣性降低，主要是由于水質變化導致原有水生生物不能適應新的生活環境。pH值、溶解氧水平和有機物含量的變化都可能導致某些物種無法存活，進而減少生物種類。長期以來，這種變化可能會造成某些物種的消失，改變原有的食物鏈和生態平衡。

最后，生態系統服務功能退化主要表現在水體自凈能力的下降和水質凈化功能的減弱。排水活動中攜帶的懸浮物和有機物會使得水體變渾濁，減少陽光的滲透，降低光合作用效率，進而影響到水體的自凈功能。在一些情況下，重金屬等有毒物質的累積還會導致土壤和地下水污染，從而影響到生態系統的地下水補給和土壤凈化服務。

3.2?排水對水文地質條件的潛在影響

在隧道施工排水的環境影響評估中，對水文地質條件的影響是一個復雜且關鍵的議題。這些影響主要涉及地下水位變化、地下水流動模式的改變及其相關連鎖效應。

隧道施工涉及的排水通常需要長時間的地下水抽排，這可能導致周邊地下水位的降低。水位的降低會影響到地下水補給，對周邊植物的生長產生影響，尤其是那些依賴地下水的濕地生態系統。地下水位的持續降低，還可能造成地表沉降，影響建筑物的穩定性，增加地面裂縫的風險[4]。

3.3?排水對社會經濟條件的影響

隧道施工排水的環境影響評估還必須考慮對當地社會經濟條件的影響。排水活動不僅會改變自然生態系統，還可能對農業生產、魚業養殖和其他與水資源緊密相關的經濟活動產生負面影響。

由于排水可能導致水質惡化和水位下降，農業灌溉用水可能受到影響，這直接關聯到農作物的產量和質量。例如，水質問題可能會限制某些水生農作物的生長，或者導致農作物受到重金屬等污染物的污染。在漁業方面，水體富營養化可能初期會促進某些魚類的增長，但長遠來看，缺氧和生態平衡的破壞會降低水產資源的總量。

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個重要環節，其目的是為了減輕施工對周邊環境特別是水質與水生態的影響。有效的排水管理措施應該從水質控制、水量調節、生態保護和監測預警等多個方面綜合施策。

4.1在水質控制方面，排水處理是關鍵。

施工排水前需進行物理、化學或生物處理，去除懸浮物質、調整pH值和降低有害化學物質的濃度。例如，可以通過沉淀池讓懸浮物沉降，使用中和劑調節pH值，或者通過活性炭過濾等方式降低重金屬等有毒物質的濃度。另外，施工排水應定期檢測水質，確保排放水質符合當地環境保護標準。

4.2排水水量調節同樣重要。

應制訂排水計劃，避免在雨季或水體敏感時期進行大量排水，減少對生態系統的沖擊。在施工期間，排水量應進行嚴格控制，合理使用蓄水池和調節池暫存過量水體，以平衡水量，確保不會因為施工排水導致周邊地區的地下水位和水文地質條件發生劇烈變化。

在生態保護方面，施工單位需采取措施保護周邊的水生生物和濕地生態系統。例如，建立生物保護區，限制施工活動對其的干擾；恢復性放流，即在施工結束后向受影響的水體中放流一定量的水，以幫助恢復生態平衡；及時修復受損的水域和岸線，以促進水生生物棲息地的恢復[5]。

此外，排水過程中的污染事故預防與應急響應措施同樣重要。需要制定詳細的應急預案，包括污染物泄露、水質突變等突發環境事件的快速響應措施，以最小化可能的環境損害。這包括建立應急聯絡機制，快速的污染源控制和污染物清理程序，以及事后的環境影響評估和修復工作[6]。

5?結語

通過對隧道施工排水水質及其環境影響的初步探討，我們可以得出幾項關鍵性的結論。首先，隧道施工過程中的排水活動對周邊水體水質的影響是顯著的，主要體現在水質參數的變化、重金屬及有害物質的潛在釋放等方面。其次，排水活動導致的水文地質條件改變可能對地下水系統產生深遠影響，包括地下水位的降低、地下水流向的改變及其對生態環境和社會經濟條件的潛在負面效應。

為了緩解這些影響，施工排水管理措施的制定與實施顯得尤為重要。通過合理的水質控制、水量調節、生態保護和監測預警系統的建立，可以有效減輕施工期間排水活動對環境的不利影響。在施工排水過程中采取預防性和應對性的管理措施，對于保護水生態系統、維護地下水資源和保障社會經濟活動的可持續性具有重要意義。

結合本研究的分析和建議，強調的是一個全面的、系統化的環境管理方法。未來，隨著技術的發展和環保意識的提高，對隧道施工排水及其環境影響的認識將不斷深化。中國安能集團第三工程局有限公司成都分公司及同行業的其他公司應積極采納科學的排水管理策略，與時俱進地改進施工技術和環境保護措施，確保施工安全與環境保護的雙贏目標。只有這樣，我們才能在實現基礎設施建設的同時，更好地守護自然環境和保護地球家園。

參考文獻

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• 蘇少凡，蘇培東，邱鵬等.非煤系隧道有害氣體監測與防突降毒措施研究[J].地質災害與環境保護，2022，33（2）：55-61.
• 安鵬濤.?蓮花山區域斷裂富水特長隧道涌水機理與防排水體系研究[D].長沙：中南大學，2022.
• 劉曉杰.?富水黃土隧道圍巖變形特征與控制技術研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2023.
• 許模，李曉，李德良等.隧道施工擾動下排水水質及環境影響初探[J].地質災害與環境保護，2021，32（3）：106-112.