王仕遠
(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一○四地質(zhì)大隊,貴州 都勻 558000)
如何構(gòu)建更加完善的社會生態(tài)環(huán)境,是當下社會國內(nèi)外關(guān)注的共性話題。在早期國家經(jīng)濟高速發(fā)展與建設的背景下,群體以掠奪社會資源、過度消耗自然環(huán)境,換取對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展能力的提升。但此種方式對于社會生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展所造成的代價是十分巨大的,無節(jié)制地掠奪社會資源,只會造成社會中不可再生資源越來越少、對自然生態(tài)社會環(huán)境的破壞較大、自然災害發(fā)生的次數(shù)越來越頻繁、動植物生存環(huán)境被破壞導致生態(tài)環(huán)境失衡。在針對此方面的研究中發(fā)現(xiàn),對社會發(fā)展造成最為直接的影響表現(xiàn)為對水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響。隧址區(qū)地處黔中山原丘陵中部。隧道進出口均位于斜坡上,進口自然坡度35°~45°,出口自然坡度10°~20°。場區(qū)海拔1248~1465m,相對高差217.0m;隧道軸線通過地段的地面高程為1267.6~1457.8m,相對高差為190.2m。地貌類型主要為侵蝕—溶蝕低中山地貌。隧址區(qū)屬長江流域烏江水系。隧道區(qū)無地表明流通過,地表水系不發(fā)育。在針對水文地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)市場調(diào)研中,通常會從地下水、水質(zhì)、土質(zhì)等方面,對水文地質(zhì)環(huán)境進行描述。基于我國當下市場經(jīng)濟發(fā)展的趨近與穩(wěn)定,社會及相關(guān)單位已關(guān)注到生態(tài)環(huán)境建設的重要性,并在各大地區(qū)生態(tài)環(huán)保局內(nèi)制定了與建設良好地區(qū)生態(tài)環(huán)境支撐政策,致力于通過此種方式解決社會對于可不再生資源消耗過度的問題。
區(qū)內(nèi)地處低緯度高海拔的云貴高原山區(qū),四季溫度適宜,有充足的日照時長,沒有極寒與極熱的季節(jié),年平均氣溫在14.8℃,最冷月均溫4.6℃,最熱月均溫23.6℃;年平均降水量為1128mm,日最大降雨量234.9mm(1999 年 6 月 30 日),月最高降水量為335.3mm(2012 年5 月),月最低降水量為16mm(2007年11 月),全年無霜期為278d。年日照時數(shù)1160h 左右,無霜期280d 以上。每年5~9 月月降雨量大于100mm,累積降雨量約占全年降雨量的69%,為豐水期;每年3~4 及10~11 月月降雨量為50~100mm,累積降雨量約占全年降雨量的25%,為平水期:每年12月至翌年3月降雨量小于50mm,為枯水期。
隧址區(qū)地表巖溶形態(tài)有以下幾種類型:
(1)溶洞:①溶洞RD1:位于路線YK25+580 右側(cè)30m 處,洞口直徑約3m,可見深度5m。對隧道無影響。②溶洞RD2:位于路線ZK25+660左側(cè)70m處,洞口直徑約10m,可見深度30m。對隧道無影響。③溶洞RD3:位于路線ZK26+012 右側(cè)11m處,洞口直徑約1m,可見深度2m,對隧道無影響。④溶洞RD4:位于路線YK26+195 左側(cè)40m 處,洞口直徑約5m,可見深度15m,對隧道無影響。⑤溶洞RD5:位于路線ZK26+202左側(cè)22m處,洞口直徑約5m,可見深度15m。溶洞位于隧道開挖區(qū)內(nèi),對隧道有影響。
(2)巖溶洼地:①巖溶洼地W1:位于YK24+450左側(cè)12m 處,直徑約20m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。隧道位于洼地下方,對隧道有影響。②巖溶洼地W2:位于ZK24+500 處,直徑約25m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。隧道位于洼地下方,對隧道有影響。③巖溶洼地W3:位于ZK24+580左側(cè)100m處,直徑約25m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。對隧道無影響。④巖溶洼地W4:位于ZK25+030左側(cè)120m處,直徑約60m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。對隧道無影響。⑤巖溶洼地W5:位于ZK25+550處,直徑約10m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。隧道埋深位于洼地下方,對隧道有影響。⑥巖溶洼地W6:位于ZK25+650 左側(cè)72m 處,直徑約40m,洼地內(nèi)有一落水洞YD2發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。隧道埋深位于洼地下方,對隧道有影響。⑦巖溶洼地W7:位于ZK24+950左側(cè)325m處,直徑約140m,洼地內(nèi)無落水洞發(fā)育,為雨季地表水的下滲通道。對隧道無影響。
根據(jù)初勘資料,初勘布設了一條大地電磁法EH4測線,并結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料,解釋發(fā)現(xiàn)多個較為明顯的異常點,隧道開挖時需加強防范。其中,異常A、B、C分別在ZK23+957、ZK24+043、ZK24+155位置附近,位于隧道附近或經(jīng)過隧道,表現(xiàn)為視電阻率較低,推測巖體破碎,裂隙發(fā)育,為導水裂隙帶;異常D、E、F、G分別在ZK24+229、ZK24+342、ZK24+439、ZK24+598附近,位于隧道附近或經(jīng)過隧道,表現(xiàn)為中心低阻,周圍高阻,推測為巖溶發(fā)育,可能存在溶洞,為導水通道;異常H在ZK24+924~ZK24+964段,位于隧道下方附近,推測巖體破碎,裂隙發(fā)育,為導水裂隙帶。在ZK25+055~ZK25+237段有3個異常點:I、J、K,位于隧道附近或經(jīng)過隧道,表現(xiàn)為向左斜向低阻,推測為巖溶發(fā)育,為導水通道。異常L、M、N 分別在ZK25+349、ZK25+430、ZK25+700 附近,經(jīng)過隧道或位于隧道附近,推測巖體破碎,裂隙發(fā)育,可能存在溶洞,為導水通道。隧道物探異常點見圖1。
圖1 隧道物探異常點
在隧址區(qū)范圍施工9個鉆孔,其中,5個鉆孔揭露9個洞隙,洞隙高度0.6~4m,充填物主要為粘土。鉆孔揭露地層巖溶裂隙發(fā)育,巖溶裂隙位于隧道開挖區(qū)內(nèi),對隧道的建設有影響。鉆孔揭露的巖溶發(fā)育特征如表1所示。
表1 巖溶及裂隙發(fā)育特征統(tǒng)計表
隧址區(qū)分布地層由老至新有二疊系陽新統(tǒng)棲霞—茅口組(P2q-m)、樂平統(tǒng)吳家坪組(P3w)和第四系(Q)。地下水類型主要為碳酸鹽巖類巖溶水、碳酸鹽巖類夾碎屑巖類巖溶水、松散巖類孔隙水。各巖層富水特征如下:
(1)碳酸鹽巖類巖溶水:棲霞—茅口組(P2q-m):出露于工作區(qū)南部。茅口組巖性為生物屑灰?guī)r、白云質(zhì)斑塊生物屑灰?guī)r,棲霞組生物屑泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶生物屑泥晶灰?guī)r夾層狀燧石,含碳酸鹽巖類巖溶水,工作區(qū)未見泉點,鉆孔ZK0262-01、ZK0262-02揭露地下水位埋深分別為13.60m、8.80m,地下水位標高分別為1320.45m、1320.39m,枯季地下水徑流模數(shù)3.2~3.9L/(s·km2),巖溶裂隙發(fā)育,富水性強。水化學類型HCO3-Ca,礦化度182.60mg/L。
(2)碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水:二疊系樂平統(tǒng)吳家坪組(P3w):工作區(qū)大面積出露。以灰?guī)r夾粘土巖為主,底部含煤層。含碳酸鹽巖類夾碎屑巖類巖溶水,調(diào)查發(fā)現(xiàn)泉點3個,流量0.1~1L/s,枯季地下水徑流模數(shù)1.3~3.2L/(s·km2),富水性中等。水化學類型HCO3-Ca,礦化度179.36mg/L。
(3)松散巖類孔隙水:第四系(Q):分布廣泛而零散,主要為殘坡積碎石土,與各地層呈不整合接觸,在一些巖溶洼地和山間壩子中厚度較大。含松散巖類孔隙水,透水性強,富水性貧乏。
據(jù)調(diào)查期間2個鉆孔地下水位觀測,隧址區(qū)地下水埋深在8.8~13.6m,埋深較淺。鉆孔揭露地下水如表2所示。
表2 鉆孔揭露地下水埋深統(tǒng)計表
隧道環(huán)境水文地質(zhì)工作是一項非常重要的工作。不僅要了解該地區(qū)的水文地質(zhì)動態(tài)和變化,而且還要評估發(fā)生自然災害的可能性,這一點十分重要及時做出相關(guān)預測預報。水文地質(zhì)建設工作將貫穿這一時期,不同階段對各項活動的要求有相同和不同的工作重點。隧址區(qū)南東高北西低,區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育,周邊未見河流、溪溝、水塘等地表水體。
3.1.1 水文地質(zhì)勘測主要任務
(1)預測隧道內(nèi)在施工期間的最大涌水量與運營期間的穩(wěn)定涌水量,并預測可能發(fā)生集中(或突發(fā))涌水的地段;
(2)對地下水與圍巖分類、隧道掘進和支護結(jié)構(gòu)的影響進行評價;
(3)評估排除地下水后對工程周圍生態(tài)環(huán)境的影響程度和發(fā)展趨勢,充分估測隧道開挖引起表水漏失、地面沉降、巖溶塌陷等的程度和范圍,并提出相應防治意見。
(4)探明工程區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件,并對水文地質(zhì)進行劃分,對含水層的位置、水理性質(zhì)、水位等水文地質(zhì)參數(shù)進行調(diào)研,對地下水的補給來源進行查明以及排泄的路徑。
3.1.2 勘測的重點地段
根據(jù)調(diào)查研究和大量的工程實踐相關(guān)結(jié)果可以得到下列地質(zhì)環(huán)境是容易發(fā)生集中涌水和可能引發(fā)生態(tài)環(huán)境惡化的地段,同時也是水文地質(zhì)勘測的重點地段。
(1)巖體破碎帶。包括斷裂帶、節(jié)理裂隙密集帶、褶曲軸部等;
(2)滲漏層與非滲漏層交界面(帶)。主要有地層不整合接觸帶、可溶巖與非可溶巖交互帶、不同巖性和不同結(jié)構(gòu)巖體接觸帶等;
(3)地表水系發(fā)育或匯合地段。主要有:地表水體、古河床、山間河谷、盆地等地段;
(4)巖溶地區(qū)主要有:巖溶洞穴、洼地、地下河發(fā)育地段。上述重點地段的勘測,除應按有關(guān)規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行外,還應注意如下工作內(nèi)容:
①對巖體結(jié)構(gòu)破碎帶,應查明斷層的力學屬性、產(chǎn)狀、上下盤巖層和巖體裂隙發(fā)育程度及斷層帶的充填、膠結(jié)性質(zhì);對節(jié)理裂隙密集帶及褶曲軸部,主要應查明裂隙發(fā)育程度及裂隙的張開性、延伸性。上述地質(zhì)因素,決定著巖體的導水性和富水性。
②對滲漏層與非滲漏層交界面(帶),主要查明交界面的產(chǎn)狀、交界面(帶)的特性以及交界面底板的滲漏特性。若沿交界面有發(fā)育巖溶洞穴時,應查明洞穴標高與隧道標高的關(guān)系及洞穴的充水特性。
③地質(zhì)構(gòu)造破碎地段往往成為地表水系發(fā)育或水溝匯合地段,在這些地段調(diào)查的主要任務是查明地表水與地下水的互補關(guān)系、地表水下滲參數(shù)及古河床的位置、規(guī)模、深度和走向。
④對于巖溶發(fā)育區(qū),除了要尋找區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育分布規(guī)律外,還應注意考察巖溶發(fā)育區(qū)與工程軸線的空間關(guān)系,即工程標高處于巖溶水動力剖面中那一帶。新建隧道應盡量同時避開斷層帶和可溶與不可溶巖石的接觸帶。覆蓋型巖溶區(qū),應查明覆蓋層的厚度、特征。
施工階段環(huán)境水文地質(zhì)工作的重點是調(diào)查分析:地表水、地下水露頭的變化;隧道內(nèi)涌水、漏水狀況;水對圍巖穩(wěn)定性的影響以及各種防治措施的作用和效果。
(1)水文地質(zhì)觀測:①地表水體(如河水、溝流水、山塘、水庫)水位、流量及下滲量觀測;②井泉流量、鉆孔水位等觀測;③洞內(nèi)涌水、漏水調(diào)查,觀測出水部位、出水量、水質(zhì)、含泥砂量變化規(guī)律。
(2)調(diào)查隧道內(nèi)涌、漏水對圍巖穩(wěn)定的影響以及地下水與隧道內(nèi)各種地質(zhì)災害的關(guān)系。
(3)調(diào)查分析隧道內(nèi)大量涌水或排放地下水的環(huán)境效應,進行因地下水位迅速降低造成周圍生態(tài)環(huán)境惡化的可能性和災害程度的預測預報,了解環(huán)境影響的范圍及發(fā)展趨勢。
(4)調(diào)查分析防水治水措施的作用和效果。
(1)隧道建成后,若仍有地下水涌入和滲漏入隧道內(nèi),則運營階段仍需加強水文地質(zhì)工作,其重點是:調(diào)查水對隧道工程的襯砌、道床及線路上部建筑物的影響程度,建立工點履歷卡片;
(2)進行隧道內(nèi)工作環(huán)境分析;
(3)進行地表生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查和發(fā)展趨勢預測;
(4)提出災害治理措施及環(huán)境保護措施。
本文從地區(qū)入水量與水質(zhì)降低、生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)能力下降兩個方面,以隧址區(qū)為例,在對地區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn),受到地方經(jīng)濟發(fā)展的影響,地區(qū)生態(tài)資源無節(jié)制掠奪過度,已對地區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了十分惡劣的影響。為了解決此種生態(tài)環(huán)境問題,可在后期針對此方面的研究中,將加強地區(qū)生態(tài)環(huán)境污染治理工作作為核心,制定并出臺針對地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保障文件,并在此基礎(chǔ)上,對當下的開發(fā)水域進行科學化管理,以此種方式,改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,提升地區(qū)入水量與水質(zhì)。盡管本文此次研究已相對完善,但在后期的相關(guān)研究中,仍需要在本文提出論點的基礎(chǔ)上,對此方面進行拓展研究,致力于提高地區(qū)生態(tài)環(huán)境調(diào)節(jié)能力。