城市地下工程建设对地下水环境的影响及措施分析

城市地下工程建设对地下水环境的影响及措施分析

摘要：与矿产、土地一样，地下空间也是一种不可转移和不可再生的资源，地下水是地下空间的有机组成部分。随着我国越来越多的城市开始着力开发地下空间资源，地下工程建设对地下水环境的影响日益引起人们关注。文章对常见城市地下工程建设造成的地下水环境问题进行了总结分析，并探讨了相应的预防或减缓措施，希望能够引起人们对城市地下水环境问题的重视。

关键词：城市地下工程;地下水环境;影响

在城市化进程不断加快的时期，城市规模也在不断扩大，越来越多的城市为了缓解地上资源紧张，将目光投向了城市的地下空间。在对城市的地下空间资源进行开发时，如果没有进行科学的设计和施工，很容易造成地下水环境的破坏，从而严重影响整个城市地下水系统的平衡。本文总结分析了常见的城市地下工程对地下水环境造成的影响，希望能够引起社会各界对于地下水环境保护的重视，谨慎、科学地开发利用城市地下空间，采取有效的措施以保护地下水环境。

1 地下工程对地下水动力场的影响

1.1 地下工程人工降水的影响

常见城市地下工程有地铁、地下商场、地下车库、人防工程、过江隧道、地下管线等。城市地下工程基于其空间分布特点，其开发利用须首先对地下岩土体进行开挖，而地下水赋存于地下岩土体空隙中，地下工程的开挖难免会挖至潜水面以下，造成岩土体介质中地下水的涌出。为保证开挖面的稳定性和干燥、便利施工，则需要采取人工降水措施对地下水进行抽排，将地下水水位降至开挖基底以下。遇到地下水赋存量丰富区域，抽排将造成地下水的大量流失;以南京市某地下隧道工程为例，其施工过程中的日抽排地下水可达上万立方米。而一般地下工程建设规模大，施工周期往往在几个月甚至更长;这样一来，局部水动力条件必然会因为长时间的抽水而发生改变，形成地下水降深漏斗。从单个地下工程建设来看，水位降深的影响可能并不大，但不计其数的地下工程降水的累积效应会造成城市地下水系统的失衡。

1.2 岩溶区地下工程填方的影响

除了人工降水造成的地下水动力场变化外，在岩溶区进行地下工程建设，还应注意基底溶洞的发育情况。为保证基底稳定，通常需要对基底的溶洞进行充填;但若充填的溶洞为地下岩溶管道流的重要径流通道，充填则将截断地下水的流通路径，有可能地下水径流方向发生重大变化，造成下游地下水水量减少，甚至断流。

1.3 地下工程建成后的影响

地下工程通常会在初期支护和二次衬砌间敷设复合防水卷材、掺入防水剂，并对施工缝、沉降缝，采用具有耐寒、耐老化特性的膨胀止水条和中埋式止水带填缝。一般采取上述防水措施后，可保证地下水不会渗入地下工程内。营运期地下工程垌身对地下水的拦截作用，使得地下径流绕开垌身，四周的地下水位发生变化，迎水面水位壅高，背水面下降，原有的地下水径流规律被打破;严重者还会影响到城市供水及地表植物的生长。如南京某地铁工程地铁隧道穿越一古河道，置于古河道下部的饱和粉砂夹细砂含水层，不仅阻碍地下水的传输，而且还通过侵占古河道降低地下水蓄存能力和调节能力，这种影响是大范围、长久的。

2 地下工程对地下水化学场的影响

2.1 施工期污染物排放的影响

地下工程施工过程中，为改善土体的强度和抗渗能力还需使用到各种化学注浆，可能会造成地下水的水质污染。施工产生的排水、洗刷水、冻裂漏水、施工机械漏油和废浆通过岩土层孔隙裂隙渗漏也可能对地下水水质造成严重影响。地下水的水化学条件会因地下工程各种施工废水的随意排放而发生变化，如地下水的物理组成或化学成分、微生物含量等，可能造成水质恶化和水污染的加剧。

2.2 周边污染源的影响

若施工现场或者附近存在污染源，则地下工程施工期采取人工降水措施时，对地下水流态的改变，可能对城市地下水环境造成污染。例如某废弃物堆场与潜水位之间尚有一定距离，加之场址底部土层良好的防渗性能，基本不会对地下水造成污染。然而由于某过江隧道的建设，使局部地下水位抬升了1～2 m，导致地下水受到了废弃物堆场淋滤下渗的污染。此外，地下工程施工排水的情况下形成地下水降深漏斗，也可能造成局部地下水的回冲，导致附近的污染物进入地下水系统。

若施工场地下部为受到污染的承压水，与地下工程基底隔着一层弱隔水层;则因受抽水降深的影响，承压水水头会高于局部潜水水位，通过越流补给的形式，污染的承压水就会穿过弱隔水层，从而对上部潜水造成污染。

在某些承压含水层分布区域，由于地下工程的开挖，导致承压含水层隔水顶板被揭露，从而对含水层的天然保护层造成破坏。场地周边的污染径流经揭露的天窗直接进入承压含水层，将对地下水水质造成污染。

2.3 营运期污染物渗漏的影响

根据城市地下工程的使用特点，地下室人员活动会产生大量的生活污水、生活垃圾;有些单位甚至将有毒物质堆放在防空洞中。若不能妥善

处置这些生活污水、生活垃圾或有毒物质，其中的污染物质可能向地下渗漏，给城市地下水环境带来威胁。

3 防治地下工程对地下水环境影响的措施

对于如何解决地下工程建设对地下水环境造成的影响，还没有形成完整的措施体系，本文结合当前实际存在的问题对其防治措施作出如下探讨。

①目前尚无城市地下空间利用相关的专门规划，随着地下空间开发广度与深度的不断增强，可尝试从规划角度综合考虑一个城市地下空间可供开发的强度及对地下水环境的影响;对于影响大的区域可通过规划

对地下工程的开发进行控制，各区域水文地质条件决定实际开发的力度;从而科学、合理地开发和利用城市地下空间;

②当前的研究集中于地下水对地下工程建设的影响，前期会开展工程地质勘察，详细分析地下水对工程的危害并提出处理措施;但工程建设对地下水的环境影响却鲜有考虑。首先，有必要在施工前期进行专门的环境水文地质勘察，包括对场地水文地质条件的探查(地下水的埋藏条件、补径排关系、污染程度和化学组分等)、场地周边污染源的探查等;确保地下工程选址的合理性。其次，应结合工程施工及营运的工艺流程，对可能引起的地下水水位或水质变化进行预判，如涌水量或漏斗降深的估算、可能带来的环境水文地质问题或水质污染分析等，据此分析地下工程建设的环境可行性;

③针对地下工程施工期及营运期间的影响：施工人工降水应采取科学的降水设计方案，以防降水不当导致地下水水位难以恢复;岩溶区的土石方挖填应避开重要的岩溶通道;施工期废水应抽排至地面经沉淀隔油

处理后达标排放;营运期应加强地下工程的环境管理，禁止在地下空间随意排放污染物;适当地修建防渗帷幕、防渗墙或防渗层，避免施工过程中出现污染物外泄的情况。加强施工期和营运期周边地下水水位及水质的监控，一旦发现水位或水质异常，可及时采取相应的补救措施。

4 结语

地下空间是一种不可再生的资源，具有不可转移性和不可代替性;

人们在享受地下工程带来便利的同时，更应重视地下工程建设对地下水环境的各种环境影响，秉承更加谨慎的态度开发利用地下空间。在城市立体化发展规划中应将地下空间开发利用规划作为一项重要内容来考虑;在建设前期应进行详细的环境水文地质勘察，核实地下工程的环境可行性;在地下工程建设和营运的全过程应采取有效的环境保护措施，尽量避免地下水环境受到的破坏或污染，以免造成不可逆转的损失。