城市地下空間開發(fā)對(duì)地下水環(huán)境影響的初步研究

1、城市地下空間開發(fā)對(duì)地下水環(huán)境影響的初步研究城市地下空間開發(fā)對(duì)地下水環(huán)境影響的初步研究許劼王國(guó)權(quán)李曉昭摘要本文以南京地鐵、玄武湖水底交通隧道為例，初步分析了玄武湖水底交通隧道對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響。這種潛在影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：阻滯地下水的排泄，引起地下水位的升降，誘發(fā)玄武湖水與古河道水的貫通。結(jié)果則是地下水污染加劇，城市生態(tài)環(huán)境的惡化。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞地下工程地鐵水底交通隧道古河道地下水環(huán)境1前言前言土地是城市空間存在和擴(kuò)展的載體，當(dāng)?shù)厣?/p>

2、空間發(fā)展到一定程度時(shí)，人們把注意力轉(zhuǎn)向地下空間，而且逐漸認(rèn)識(shí)到了城市地下空間在擴(kuò)大城市空間容量上的優(yōu)勢(shì)和潛力［1］。城市立體化是大城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著地下空間資源的大力開發(fā)，地下水對(duì)地下工程的影響引起了人們的普遍關(guān)注，但地下工程對(duì)地下水環(huán)境的影響則很少有人問津，一方面是由于常見的地下工程(如高層建筑深基坑等)不足以對(duì)地下水環(huán)境構(gòu)成較大的影響，另一方面也是由于人們還沒有認(rèn)識(shí)到這個(gè)問題的嚴(yán)重性。本文以南京地鐵、玄武湖水底交通隧道為例，初

3、步研究地下工程對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響。2地下工程對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響地下工程對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響開發(fā)地下空間，不可避免地會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成一定影響。一般地講，地鐵、水底交通隧道等大跨度的地下工程對(duì)地下水環(huán)境的影響可分為兩類：一為隧道施工期間所產(chǎn)生的影響，二為隧道建成后潛在的影響。地下工程施工中為保證開挖面的穩(wěn)定，往往需要人工降水。例如在地下水較淺的的地區(qū)進(jìn)行深基坑開挖、用盾構(gòu)法在飽和土體中施工隧道，都需要進(jìn)行大面積的人工降水。大面積

4、的人工降水將導(dǎo)致地下水的“漏斗式”下降，使地下水的動(dòng)力場(chǎng)和化學(xué)場(chǎng)發(fā)生變化，引起地下水中某些物理化學(xué)組分和微生物含量的變化，可能導(dǎo)致地下水的污染逐步加劇，水質(zhì)惡化；施工中為提高土體的防滲性能和增強(qiáng)土體的強(qiáng)度所進(jìn)行的化學(xué)注漿，可能引起地下水的化學(xué)污染；施工產(chǎn)生的廢水(洞內(nèi)漏水、洗刷水、排水)、廢漿以及施工機(jī)械漏油等，也將影響到地下水質(zhì)。相比而言，地下工程施工期間對(duì)地下水環(huán)境產(chǎn)生的影響是局部范圍內(nèi)的，在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是能夠得到緩解的，而地下

5、工程在運(yùn)營(yíng)中對(duì)地下水環(huán)境的影響則是大范圍的，在時(shí)間上有明顯的“滯后性”，并且這種影響具有“累積效應(yīng)”。本文以玄武湖水底交通隧道為例，主要分析地下工程建成后對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響。3南京市近期地下空間開發(fā)對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響南京市近期地下空間開發(fā)對(duì)地下水環(huán)境的潛在影響3.13.1工程概況工程概況為緩解南京市區(qū)的交通擁擠，早在1986年4月，南京市成立了“南京市綜來分析，古河道地下水水質(zhì)比較穩(wěn)定，這種“穩(wěn)定”與古河道本身的“自凈能力”有很

6、大的關(guān)系。古河道“自凈能力”主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一為古河道粉細(xì)砂、砂質(zhì)粘土等對(duì)污水的吸附、過濾作用，二為古河道的排泄作用，古河道為地下水通道，污水經(jīng)古河道排泄到長(zhǎng)江，其中后者起主要作用。地鐵先后5次與古河道相截，玄武湖水底交通隧道正好與古河道相正交，它們尤如6條“圍堰”，截住了地下水的徑流。以玄武湖水底交通隧道為例，在隧址古河道斷面上，隧道占古河道截面面積的12(圖2)，由公式Q=KwI(Q為單位時(shí)間內(nèi)過水?dāng)嗝鎤的流量，K為滲透系數(shù)，w

7、為過水?dāng)嗝婷娣e，I為水流梯度）?？芍?，如果忽略修建隧道前后滲流速度的變化，則古河道向長(zhǎng)江的排泄量將減少一半，這就使得地下水難以及時(shí)排泄，污染物不斷積累，因而使地下水的污染逐步加劇，水質(zhì)惡化。另一方面，隧道建成后將改變地下水的徑流條件。古河道的底部為隔水層的基巖，兩側(cè)谷坡又為粘性土，使得古河道為一天然的地下水通道。地下工程對(duì)地下水的“攔截”必將導(dǎo)致迎水面地下水位的抬升和背水面地下水位的下降。自南向北的第一道“圍堰”（江東門～光華門段地鐵）

8、以南的地下水位將有明顯抬升，目前該段古河道地下水位一般為地下1～2m，地下水位的抬升將可能導(dǎo)致部分洼地沼澤化。市區(qū)地下水位的逐級(jí)下降，必將影響到城市供水及附近樹木的生長(zhǎng)，給城市的綠化帶來困難?？傊坏淖兓?，將影響到整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境。圖2隧址處古河道橫斷面圖1.細(xì)粉砂；2.粉質(zhì)粘土；3.淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；4.閃長(zhǎng)巖5.安山巖；6.人工填土；7.淤泥；8.隧道。此外，玄武湖下面分布有一層較薄的淤泥層，成了玄武湖的隔水底板，隧道施工及建成