張 穎

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

新建鐵路川藏線雅安至林芝段工程是國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中的重點(diǎn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目，擬建川藏鐵路位于青藏高原東南部，所經(jīng)區(qū)域地形復(fù)雜，具有顯著地形的高差、敏感的生態(tài)系統(tǒng)等環(huán)境特征[1-2]。鐵路隧道施工造成地下水疏排，可能改變地表水、潛水含水層和下部含水層之間的水力聯(lián)系，破壞地下水補(bǔ)徑排關(guān)系[3-8]，進(jìn)而影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境、居民飲水水源等是地下水環(huán)境影響關(guān)注的重點(diǎn)。

為了科學(xué)的支持川藏鐵路建設(shè)，保護(hù)沿線區(qū)域地下水環(huán)境不受污染，保障居民生產(chǎn)生活用水、隧頂植被及濕地的生態(tài)需水，研究川藏鐵路的建設(shè)對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境的影響及其相應(yīng)對(duì)策顯得十分重要。川藏鐵路昌都至林芝段隧道長(zhǎng)度占全線長(zhǎng)度比重高達(dá)91%，其隧道工程對(duì)地下水環(huán)境的影響尤為顯著[9-10]，其中，昌都至林芝段先期開(kāi)工段的拉月隧道具有較強(qiáng)的代表性，以拉月隧道作為工程背景，重點(diǎn)分析該隧道工程施工期地下水疏排可能引發(fā)的生態(tài)環(huán)境、居民飲水問(wèn)題，并研究解決相關(guān)問(wèn)題的對(duì)策，不僅有利于本隧道工程的建設(shè)，而且可作為該區(qū)域其他隧道工程建設(shè)中解決同類問(wèn)題的參考。

1 工程背景

1.1 工程概況

拉月隧道位于林芝市波密縣通麥鎮(zhèn)與林芝市八一區(qū)魯朗鎮(zhèn)東久曲之間318國(guó)道西北側(cè)，隧道埋深120～2 100 m。隧道洞身距離國(guó)道最遠(yuǎn)垂直距離約5.89 km，最近約1.72 km。隧道全長(zhǎng)31 090.6 m。為單洞雙線隧道，單面坡。

1.2 地質(zhì)概況

隧道經(jīng)過(guò)的地層有前寒武系念青唐古拉巖群片麻巖局部夾片巖、喜山期花崗巖及構(gòu)造巖類，培龍貢支淺埋段主要為第四系沖洪積碎石類土。隧道依次通過(guò)f5-1～ f5-11斷層和F52通麥金珠拉韌性剪切帶，如圖1所示。

圖1 拉月隧道工程地質(zhì)剖面

1.3 水文地質(zhì)條件

拉月隧道隧址區(qū)域主要地下水類型為基巖裂隙水及構(gòu)造裂隙水，弱-中等富水，培龍貢支段落強(qiáng)富水。

拉月隧道隧址區(qū)隸屬雅魯藏布—獅泉河水熱活動(dòng)帶。晚新生代以來(lái)，該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)十分強(qiáng)烈。其中，最為人所熟悉的是通麥長(zhǎng)青溫泉，該溫泉位于隧道進(jìn)口西南側(cè)，帕龍藏布西北岸，距離隧道直線距離約2 km，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，該溫泉已被帕龍藏布水體淹滅，但溫泉出露點(diǎn)可見(jiàn)大量高溫水蒸氣，溫度可達(dá)80～94 ℃。

2 地下水環(huán)境影響關(guān)注的重點(diǎn)

2.1 地下水疏排對(duì)植被的影響

根據(jù)調(diào)查，拉月隧道上方根系較深的林芝云杉林和高山松林面積最大，分別占比31.36%和25.15%，香柏、高山柏、滇藏方枝柏灌叢，占比16.20%，印栲、刺栲、紅木荷林占比10.76%，植被類型面積最少的是雪層杜鵑、髯花杜鵑灌叢，占比1.88%。

拉月隧道DK1176+851～DK1177+786段穿越巖層為非可溶巖斷層帶，隧段埋深約為1 000 m，弱富水性，該段落植被主要為林芝云杉林，但隧道開(kāi)挖基本不會(huì)造成該段落地下水大量漏失，因此基本不會(huì)對(duì)隧道頂部植被的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生影響；隧道出口段DK1190+762～DK1201+478主要分布高山松林和林芝云杉林，該段埋深多在200 m以上，僅DK1191+652～DK1191+738段埋深約120 m，地層為中等-弱富水，隧段開(kāi)挖疏排淺層地下水可能影響高山松林和林芝云杉林所需的生態(tài)水量[11-15]。但隧址區(qū)處于溫暖半濕潤(rùn)氣候，年降水量為650 mm，降水量相對(duì)豐富，因此可以初步預(yù)測(cè)出拉月隧道地下水疏排可能會(huì)造成局部隧頂植被略有變化，但充沛的降雨可緩解地下水疏排對(duì)植被的影響，整體生態(tài)影響較小。

2.2 地下水疏排對(duì)濕地的影響

隧道工程地下水疏排對(duì)濕地生態(tài)影響情況復(fù)雜，地下水疏排對(duì)濕地生態(tài)影響需要綜合考慮濕地水源補(bǔ)給來(lái)源、斷層和地層裂隙發(fā)育程度、巖溶水分布等多種因素[16-18]。

拉月隧道所在水文地質(zhì)單元總匯水面積約359.8 km2，可劃分為7個(gè)小型地表匯水單元，各匯水盆地面積分別為①號(hào)45.2 km2、②號(hào)56.7 km2、③號(hào)35.3 km2、④號(hào)39.2 km2、⑤號(hào)54.3 km2、⑥號(hào)92.0 km2、⑦號(hào)37.1 km2，如圖2所示。

圖2 川藏鐵路拉月隧道頂部濕地分布

拉月隧道所在水文地質(zhì)單元內(nèi)的濕地類型主要有3種，河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地。①、④、⑥號(hào)和⑦號(hào)匯水盆地區(qū)域零星有沼澤濕地分布，①、④號(hào)和⑦號(hào)匯水盆地內(nèi)沼澤濕地主要分布于隧道洞身下方匯水區(qū)域，隧道工程建設(shè)地下水疏排對(duì)這類濕地環(huán)境影響較小，施工期應(yīng)防止過(guò)量排水；⑥號(hào)匯水盆地內(nèi)隧道洞頂北側(cè)分布有一處沼澤濕地，該濕地主要為高山冰湖，隧道穿越冰湖下游溪溝段里程為DK1176+000～DK1178+000，該段隧道埋深約120 m，溪溝底下溝谷段巖性主要為卵礫石層，地下水漏失對(duì)地表濕地生態(tài)水量有一定影響，但隧址區(qū)降雨量為650 mm，濕地海拔高，以大氣降雨及冰水融水補(bǔ)給，補(bǔ)給水量充沛，因此，隧道建設(shè)對(duì)⑥號(hào)匯水單元隧道上方濕地影響有限；①號(hào)匯水單元內(nèi)分布有湖泊濕地7個(gè)，湖泊平均面積約0.2 km2，多為高山冰湖，接受大氣降水和冰雪融水補(bǔ)給，但以上7處湖泊濕地均分布于拉月隧道出口對(duì)面匯水區(qū)域，中間有溪溝分割，隧道與湖泊濕地?zé)o水力聯(lián)系，隧道工程建設(shè)地下水疏排對(duì)其基本無(wú)影響。

2.3 地下水疏排對(duì)居民飲水的影響

拉月隧道沿線飲水居民主要涉及拉月村。拉月村人口數(shù)約為220人。村莊水源為村落西北側(cè)山間溪溝水，拉月隧道穿越拉月村飲水水源的匯水區(qū)。

拉月村的水源為村莊西北側(cè)山間溪溝水，匯水區(qū)面積約1.9 km2。隧道DK1190+660～DK1194+300段穿水源匯水區(qū)，穿越長(zhǎng)度為3.64 km，該隧段為片麻巖地層，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，水源匯水區(qū)隧道埋深210～740 m，影響半徑約595.3 m，影響半徑范圍內(nèi)涉及的地表溪溝水匯水區(qū)面積約0.5 km2，經(jīng)初步預(yù)測(cè)，隧道疏排水不會(huì)對(duì)其頂部溪溝水造成較大影響。

2.4 地下熱水排放對(duì)受納水體的影響

拉月隧道周邊水系主要有拉月曲和帕隆藏布江兩大水系。根據(jù)地形地貌條件，4號(hào)和5號(hào)橫洞地下熱水?dāng)M最終匯入拉月曲，如圖3所示。

圖3 拉月隧道4號(hào)和5號(hào)橫洞地?zé)崴芗{水體水系

根據(jù)河流完全混合模式和河流一維穩(wěn)態(tài)模式，考慮地下熱水未處理排放最終匯入拉月曲，4號(hào)和5號(hào)橫洞地?zé)崴湃肜虑佣魏螅瑫?huì)使得河流水溫從5 ℃增長(zhǎng)至5.3 ℃，增加了0.3 ℃，4號(hào)、5號(hào)橫洞地?zé)崴欧胖晾虑蠹s2 618 m，熱水與河流水充分混合均勻[19-22]。根據(jù)勘探調(diào)查，地下熱水匯入的拉月曲分布有異尾高原鰍、細(xì)尾高原鰍、拉薩裂腹魚等魚類，但調(diào)查期間未發(fā)現(xiàn)魚類的產(chǎn)卵場(chǎng)、索餌場(chǎng)、越冬場(chǎng)和洄游通道。因此，熱水對(duì)拉月曲的水生生態(tài)總體影響輕微。

3 地下水環(huán)境影響對(duì)策研究

3.1 地下水疏排對(duì)水源、植被、濕地影響的防護(hù)措施

(1)隧道施工時(shí)堅(jiān)持“以堵為主、限量排放”的防治水原則，采取“堵水防漏，保護(hù)環(huán)境”和“先探水、預(yù)注漿、后開(kāi)挖、補(bǔ)注漿、再襯砌”的設(shè)計(jì)、施工理念，達(dá)到堵水防漏的目的。

(2)在既有勘探資料的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探明掌子面及隧洞前方地質(zhì)條件，以便采取有效的施工措施，盡量減小對(duì)地下水環(huán)境的擾動(dòng)，防止隧道涌突水。

(3)建立監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)拉月隧道頂部可能受影響的地表飲用水水源水位、流量進(jìn)行監(jiān)控。

(4)對(duì)隧道工程疏排地下水可能對(duì)植被或濕地有影響的采取加強(qiáng)隧道堵水，以堵為主，限量排放的措施，同時(shí)對(duì)堵水后隧頂植被及濕地進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，建議在整個(gè)隧道的施工期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)植被類型、面積、長(zhǎng)勢(shì)，濕地面積，濕地植被類型和長(zhǎng)勢(shì)等，若在采取強(qiáng)化堵水等工程措施后依然對(duì)隧道頂部植被及濕地有影響，則在施工期根據(jù)實(shí)際情況，制定適宜的生態(tài)修復(fù)方案進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

(5)隧道開(kāi)工前，制定飲用水水源漏失應(yīng)急預(yù)案。根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，結(jié)合拉月村附近區(qū)域水文地質(zhì)、環(huán)境條件，考慮采用另尋水源、汽車送水等補(bǔ)救、補(bǔ)償措施。

3.2 地下熱水疏排的防護(hù)措施

(1)隧道開(kāi)工前制定拉月隧道排放地?zé)崴h(huán)境影響的應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)至少包括以下內(nèi)容。

①地?zé)崴暗刭|(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)及實(shí)施方案。

②地?zé)崴疁?、水質(zhì)、水量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方案。

③應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)及終止條件，若地?zé)崴疁?、水質(zhì)、水量及受納水體水溫、水質(zhì)超過(guò)臨界量，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案；若水溫超過(guò)臨界量，立即暫停隧道掘進(jìn)施工，立即增設(shè)冷卻塔或其他降溫設(shè)施；若水質(zhì)超過(guò)臨界量，立即投加混凝劑、助凝劑等，實(shí)現(xiàn)對(duì)超標(biāo)物質(zhì)的去除。

(2)施工期加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及水質(zhì)監(jiān)測(cè)

①對(duì)拉月隧道4號(hào)橫洞、5號(hào)橫洞及正洞DK1180+000～DK1187+400，DK1187+400～DK1191+500段利用瞬變電磁和超前鉆孔對(duì)隧道掌子面前方高溫?zé)崴M(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)超前鉆孔排出的地下水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

②拉月隧道在施工期產(chǎn)生的熱水由4號(hào)橫洞和5號(hào)橫洞排出最終進(jìn)入拉月曲，根據(jù)受納水體的實(shí)際情況，分別在熱水進(jìn)入受納水體的入河斷面以及入河斷面上游和入河斷面下游各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)指標(biāo)為水溫和水質(zhì)。

(3)隧道水質(zhì)處理工藝

拉月隧道4號(hào)橫洞、5號(hào)橫洞口均設(shè)置廢水處理站1座，處理橫洞口排出的清污分流后的施工廢水，并設(shè)置調(diào)節(jié)沉淀池，廢水處理站工藝為調(diào)節(jié)沉淀—澄清—過(guò)濾，并在廢水處理站旁預(yù)留冷卻塔場(chǎng)坪。

若超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及超前鉆孔確實(shí)探測(cè)出正洞DK1180+000～DK1187+400，DK1187+400～DK1191+500段有高溫?zé)崴?，則將高溫水與施工廢水一并收集后排入洞外廢水處理站處理，確保廢水排放口水質(zhì)滿足GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求以及受納水體水溫、水質(zhì)滿足GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4)建議下階段進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)穿越雅魯藏布—獅泉河高溫?zé)崴植紖^(qū)域的拉月隧道等隧道涌水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及處理技術(shù)研究，減輕水環(huán)境影響。

4 結(jié)論與建議

(1)拉月隧道隧址區(qū)隸屬雅魯藏布—獅泉河水熱活動(dòng)帶，有斷層發(fā)育，隧道頂部分布有居民飲水點(diǎn)、深根系陸生植被及小型濕地。對(duì)于研究川藏鐵路全線的地下水環(huán)境影響具有較強(qiáng)的代表性。

(2)拉月隧道施工可能產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題較多，可采取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、建立監(jiān)控點(diǎn)、生態(tài)修復(fù)、另尋水源、冷卻塔降溫等措施進(jìn)行常規(guī)處理。針對(duì)拉月隧道的地?zé)崴畣?wèn)題，還應(yīng)對(duì)其排水水溫、水質(zhì)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并進(jìn)一步研究其處理技術(shù)，確保地下熱水排放對(duì)下游受納水體的生態(tài)環(huán)境影響可控。

(3)拉月隧道排放的地下熱水是一種自然資源，可結(jié)合工程實(shí)際，應(yīng)用于隧道附近施工營(yíng)地、拌和站等輔助工程的熱能需求；另外，結(jié)合拉月隧道周邊生態(tài)修復(fù)、農(nóng)畜牧業(yè)的需水情況，可進(jìn)行多級(jí)利用，如用于居民供暖、生活用水等。