楊路通 易吉林 張賀

摘要：夾巖水利樞紐工程地處貴州喀斯特發(fā)育地區(qū)，包含水源樞紐工程和輸水工程兩大部分，隧洞施工會(huì)遇到地下水處理問題，且容易對(duì)沿線居民生活用水造成影響。介紹了夾巖工程輸水區(qū)隧洞施工期地下水監(jiān)測(cè)、廢污水處理措施及對(duì)居民飲用水影響補(bǔ)償，分析了隧洞施工圖階段對(duì)比初步設(shè)計(jì)階段隧洞地下水處理投資變化原因，提出了加強(qiáng)涌水及廢污水處理監(jiān)測(cè)等建議，可為類似工程隧洞施工地下水處理提供參考。

關(guān)鍵詞：水工隧洞;地下水監(jiān)測(cè);廢污水處理;夾巖水利樞紐工程;貴州省

中圖法分類號(hào)：X832文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.015

Abstract：The Jiayan Hydro-complex Project is located in karst area of Guizhou Province. The project consists of water source project and water conveyance project. There were problems in the groundwater treatment during the tunnel construction， which would affect the drinking water of residents along the line. The groundwater monitoring， wastewater treatment measures and compensation for impact of drinking water ?during tunnel construction period in the water diversion area were introduced. The reasons for the changes of groundwater treatment investment in the tunnel construction drawing stage were analyzed comparing with the investment in the preliminary design stage. The suggestions such as enhancing water gushing and wastewater treatment monitoring were put forward， which can provide a reference for similar projects.

Key words：hydraulic tunnel; groundwater monitoring; wastewater treatment; Jiayan Hydro-complex Project; Guizhou Province

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡(jiǎn)稱“夾巖工程”）涉及貴州省畢節(jié)、遵義兩個(gè)地級(jí)市共10個(gè)區(qū)縣，初步設(shè)計(jì)批復(fù)建設(shè)工期66個(gè)月。在施工圖階段，隨著隧洞工程施工，隧洞涌水排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，隧洞施工影響周邊居民點(diǎn)飲用水。此時(shí)對(duì)區(qū)域地下水水位、流量、水質(zhì)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)控隧洞涌水水量、水質(zhì)情況，監(jiān)測(cè)及檢查隧洞廢污水處理措施效果，評(píng)價(jià)補(bǔ)償工程施工對(duì)周邊水體及居民點(diǎn)飲用水的影響程度非常必要。

1 工程概況

夾巖工程輸水部分主要由畢大供水工程、灌區(qū)骨干輸水工程組成。畢大供水工程由取水隧洞、提水泵站、提水壓力管道，王家壩輸水隧洞和輸水管道5個(gè)部分組成。灌區(qū)骨干輸水工程由總干渠、北干渠、南干渠、金遵干渠、黔西分干渠、金沙分干渠、供水管線、支渠，以及灌區(qū)骨干泵站等組成。畢大提水線路和灌區(qū)輸水線路干渠總長(zhǎng)317.781 km，其中隧洞135.582 km（56座），單個(gè)隧洞長(zhǎng)度大于1km的有14座，見表1。輸水隧洞均為無(wú)壓隧洞，除畢大供水工程布置的王家壩輸水隧洞、北干渠（附廓前）隧洞和南干渠隧洞為圓形斷面外，其他均采用城門洞型，為承受抗外水壓穩(wěn)定，深埋長(zhǎng)隧洞全斷面采用C25鋼筋混凝土襯砌，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖厚度分別為0.4，0.4 m和0.5 m， 過水?dāng)嗝娴男螤詈统叽缪爻滩蛔儭?/p>

2014年7月，設(shè)計(jì)單位編制完成了《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告》，報(bào)告中對(duì)夾巖工程地下水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查與評(píng)價(jià)，對(duì)工程對(duì)地下水環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，初步分析了隧洞施工涌水量以及對(duì)洞頂居民飲用水的影響，并提出相應(yīng)處理措施，同時(shí)考慮進(jìn)行施工期地下水監(jiān)測(cè)。隨著隧洞工程施工，發(fā)現(xiàn)隧洞涌水量以及對(duì)洞頂居民飲用水的影響較前期預(yù)測(cè)均有一定變化。

2 隧洞施工期地下水監(jiān)測(cè)

隧洞施工期地下水監(jiān)測(cè)旨在調(diào)查和監(jiān)測(cè)施工生產(chǎn)、生活廢污水排放狀況;監(jiān)督和檢查廢污水處理設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)情況及處理后的廢污水達(dá)標(biāo)排放情況。對(duì)工程施工影響河道、水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行常規(guī)地表水使用功能的監(jiān)測(cè)，以分析和評(píng)價(jià)施工廢污水對(duì)地下水的影響;對(duì)周邊居民點(diǎn)生活飲用水進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)，確保飲用水的供水安全。

2.1 招標(biāo)階段施工期監(jiān)測(cè)計(jì)劃

根據(jù)項(xiàng)目施工期廢污水產(chǎn)生情況及可能影響到的地下水范圍，考慮對(duì)地下水水位、水量、水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，招標(biāo)階段施工期廢污水及水環(huán)境監(jiān)測(cè)計(jì)劃見表2。

2.2 地下水監(jiān)測(cè)工作開展情況

根據(jù)工程施工進(jìn)展情況，夾巖工程環(huán)保監(jiān)測(cè)單位于2016～2019年共開展了8期施工期地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作。主要對(duì)工程施工可能影響井泉、隧洞涌水進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。①常規(guī)監(jiān)測(cè)因子：水量、水位（出露高程）、pH值、氨氮、硝酸鹽氮、糞大腸菌群、溶解性固體、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)[1];②特征監(jiān)測(cè)因子：COD、懸浮物、石油類、硝基苯;③煤系地層涌水特征監(jiān)測(cè)因子：Fe、Mn、砷。

（2）監(jiān)測(cè)頻次。連續(xù)監(jiān)測(cè)2 d，每天監(jiān)測(cè)1次。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)施工進(jìn)展及隧洞涌水、處理情況，每期對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都進(jìn)行了調(diào)整。

2.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

2018年和2019年地下水監(jiān)測(cè)超標(biāo)情況較2016 年和2017年嚴(yán)重，主要因子是pH值、高錳酸鹽指數(shù)?？傮w來(lái)說，施工期地下水監(jiān)測(cè)為監(jiān)控隧洞涌水水量、水質(zhì)情況，監(jiān)測(cè)及檢查隧洞廢污水處理措施效果，以及評(píng)價(jià)工程施工對(duì)周邊水體及居民點(diǎn)飲用水水質(zhì)的影響程度等方面，提供了一定的基礎(chǔ)資料，基本達(dá)到了預(yù)期效果。

3 隧洞施工期地下水處理

3.1 施工期實(shí)際涌水情況

工程施工過程中，對(duì)部分長(zhǎng)隧洞進(jìn)行了超前預(yù)報(bào)及處理預(yù)案，預(yù)測(cè)涌水量大的洞段，事先采取泄壓或超前封閉等措施，將每小時(shí)涌水量控制在0.33 m3/s以內(nèi)。當(dāng)涌水量較大，抽排費(fèi)用過高，則對(duì)主要涌水點(diǎn)（段）進(jìn)行強(qiáng)制封堵。在施工期間，各隧洞實(shí)際涌水量與初設(shè)階段通過地質(zhì)專業(yè)手段及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的預(yù)測(cè)成果對(duì)比分析，施工過程中實(shí)際產(chǎn)生涌水量相對(duì)較大的隧洞變化不大，詳見表3。

3.2 隧洞涌水處理措施

隧洞廢污水屬于懸浮物濃度高的無(wú)機(jī)中性廢污水，因此采用技術(shù)成熟、處理效果穩(wěn)定可靠的處理工藝，即“預(yù)沉調(diào)節(jié)池+絮凝混合池+沉淀池+污泥池”的組合處理工藝。

沉砂是將廢污水中含有的大量砂粒和土粒沉降分離去除的過程[2]。如果不預(yù)先沉砂，會(huì)影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行，最常見的是磨損水泵、堵塞管網(wǎng)。沉砂池主要用于去除廢污水中粒徑大于 0.2 mm， 密度大于 2.65 t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)備免受磨損和阻塞。

絮凝沉淀是顆粒物在水中絮凝沉淀的過程[3]。在水中投加混凝劑后，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中，互相碰撞凝聚， 尺寸和質(zhì)量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不僅取決于沉淀速度，而且與沉淀深度有關(guān)。地面水中投加混凝劑后形成的礬花，生活污水中的有機(jī)懸浮物，活性污泥在沉淀過程中都會(huì)出現(xiàn)絮凝沉淀的現(xiàn)象。

隧洞廢污水處理流程見圖1。

（1）用管道將隧洞廢污水引至預(yù)沉池，進(jìn)行初步沉砂。

（2）絮凝劑應(yīng)先溶于自來(lái)水后，由計(jì)量泵抽至管道混合器，經(jīng)初沉后的隧洞廢污水引至管道混合器，與絮凝溶液混合。

（3）隧洞廢污水與絮凝液在絮凝混合池充分混合后，進(jìn)入沉淀池沉淀，上層清水排放或回用，絮凝混合池污泥采用吸泥泵吸至沉淀池，與其沉積污泥一同采用橋式吸泥機(jī)抽至污泥池。

（4）污泥池上層清水排放或回用，施工單位應(yīng)根據(jù)泥沙淤積程度安排清淤頻次（不超過2 d清理一次）。下層污泥干化后清運(yùn)至渣場(chǎng)填埋。

3.3 隧洞涌水處理實(shí)施效果

根據(jù)地下水監(jiān)測(cè)結(jié)果，2018年和2019 年部分標(biāo)段隧洞處理設(shè)施出口水質(zhì)超標(biāo)， 主要因子為 pH 值和高錳酸鹽指數(shù)。超標(biāo)原因包括：① 2018 年來(lái)，隧洞工程大部分已貫通，隧洞進(jìn)行底板清理和襯砌過程中施工管理不當(dāng)導(dǎo)致水質(zhì)變差;②部分施工單位已按設(shè)計(jì)方案修建洞室廢污水處理設(shè)施，但并未按照設(shè)計(jì)方案要求對(duì)處理設(shè)施進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)管理，未按時(shí)向處理設(shè)施投加藥劑和及時(shí)清淤，導(dǎo)致達(dá)不到處理效果。

4 隧洞施工期對(duì)居民點(diǎn)飲用水影響及補(bǔ)償

4.1 影響分析

隧洞施工對(duì)地下水環(huán)境造成影響，主要是通過改變賦存地下水的地質(zhì)環(huán)境，從而改變影響范圍內(nèi)地下水天然補(bǔ)徑排條件，使地下水以隧洞為中心構(gòu)成新的匯勢(shì)，在隧洞排水影響范圍內(nèi)形成新的地下水循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)而改變影響區(qū)地下水的分布格局。由于區(qū)域內(nèi)地表水與地下水往往有較密切的水力聯(lián)系，地下水常以泉水形式溢出地表，溝谷基流的一部分也是地下水的再現(xiàn)，因此，當(dāng)?shù)叵滤h(huán)境發(fā)生改變，造成隧洞所在山體地下水位下降、地下水資源流失時(shí)，在地表表現(xiàn)形式即是泉水、井水消失或流量減少以及溝渠水、地表水體水資源枯竭。特別是在隧洞穿越巖溶區(qū)時(shí)，一旦挖斷地下水的連通管道，或穿越巖溶區(qū)強(qiáng)含水層及地下水暗河，施工過程中則易引起涌水，從而導(dǎo)致隧洞所在山體地下水大幅漏失[4]。

4.2補(bǔ)償措施

根據(jù)地下水水位變化影響地下水用戶程度及居民點(diǎn)規(guī)模，采取替代水源建設(shè)、發(fā)放補(bǔ)償費(fèi)用的措施。

（1）對(duì)于較集中的居民點(diǎn)工程建設(shè)導(dǎo)致水量減小、甚至干涸的，修建替代水源，類比貴州省同規(guī)模農(nóng)村供水工程，建設(shè)費(fèi)用約1 000 元/人。

（2）對(duì)于其余較分散的受影響的居民點(diǎn)，影響泉水的流量減小，采取發(fā)放補(bǔ)償費(fèi)用的措施。貴州省農(nóng)村居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)為 75 L/（人·d），水價(jià)按5元/m3，施工期按5 a計(jì)，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為 684.3元/人。

工程施工過程中，參建單位、當(dāng)?shù)卣块T與受影響居民積極溝通，對(duì)隧洞可能造成影響的各居民點(diǎn)建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，并按照相關(guān)要求實(shí)施恢復(fù)重建及臨時(shí)補(bǔ)償?shù)却胧Ｄ壳笆苡绊懢用顸c(diǎn)已基本恢復(fù)正常供水。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧洞涌水處理及居民點(diǎn)飲用水處理較初步設(shè)計(jì)階段投資均有增加[5]，經(jīng)分析主要有以下幾方面原因：

（1）施工圖階段考慮處理隧洞涌水量為 1.09 m3/s，較初設(shè)階段（0.151 m3/s）增加了0.94 m3/s;

（2）施工圖階段考慮采取措施的隧洞涌水點(diǎn)數(shù)量 19個(gè)，較初設(shè)階段（9個(gè)）增加了10個(gè); 同時(shí)考慮了排水區(qū)域敏感性，如經(jīng)過農(nóng)田、排至飲用水源等;

（3）隧洞廢污水處理措施采用預(yù)沉調(diào)節(jié)池+絮凝混合池+沉淀池+污泥池，或者一體化設(shè)備，較初設(shè)階段（沉淀池）工藝較復(fù)雜，處理效果要求高;

（4）永久影響影響居民點(diǎn)較分散，較初設(shè)階段增加16個(gè)受影響居民點(diǎn)，臨時(shí)影響人數(shù)增加了5 660人，且考慮了恢復(fù)重建措施建成使用前的相關(guān)過渡措施、補(bǔ)償費(fèi)用。

5.2 建 議

（1）施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)涌水量監(jiān)控和涌水水質(zhì)監(jiān)測(cè)，針對(duì)各涌水點(diǎn)特征進(jìn)行隧洞涌水處理。加強(qiáng)對(duì)隧洞涌水處理設(shè)施效果監(jiān)測(cè)，保證排放達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）針對(duì)工程施工對(duì)居民點(diǎn)飲用水影響，應(yīng)多專業(yè)協(xié)調(diào)配合，找準(zhǔn)居民點(diǎn)飲用水減少、干涸原因，完善處理依據(jù)。

（3）地下水監(jiān)測(cè)單位應(yīng)結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特征，完善地下水監(jiān)控方案。

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（編輯：李 慧）