沁河大桥建设对山西延河泉域下河泉岩溶地下水影响评价_张栋.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 018沁河大桥建设对山西延河泉域下河泉岩溶地下水影响评价张栋，武勇毅(太原碧蓝水利工程设计股份有限公司，山西 太原 030024)摘要延河泉域是山西省 19 个岩溶大泉之一，延河泉域范围内的下河泉岩溶地下水是区域生活供水的重要水源，对该泉域岩溶地下水管理保护尤为重要。为评估沁河大桥建设工程项目对下河泉岩溶地下水的影响程度，在研究延河泉域下河泉地下水分布特点及沁河大桥建设项目与下河泉位置关系的基础上，对建设及运行过程中对泉域岩溶含水层扰动与地下水水质影响进行评价，结果可知:项目施工不会打穿峰峰组隔水底板触及岩溶地下水，对岩溶地下水不会产生影响，项目施工期不会对下河泉水源地水环境产生明显影响;项目建设对地下水水质的影响主要是桥梁桩基施工产生的钻渣废液下渗、施工物料堆放渗漏液下渗、预制场和拌合站生产废水排放等导致的水质污染，但研究区岩溶地下水属于承压水，隔水性较好，地下水水位高于地表，若存在隔水性较差的区域，岩溶地下水向上径流，而污染物受地下水的顶托作用，不会往岩溶含水层下渗，故项目施工及运营产生的污染物也不影响区域岩溶地下水水质。根据评价结论有针对性制定大桥建设和运行期水环境保护对策，确保大桥建设运行不会对下河泉岩溶地下水产生明显影响。关键词延河泉域;下河泉;沁河大桥;影响分析;措施中图分类号P641 134文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0055 03收稿日期2022 10 10作者简介张栋(1986 )，男，山西文水人，工程师，主要从事水资源方面工作。水是生命的源泉，随着地下水管理条例 的颁布实施标志着地下水迈入依法严管的新阶段。保护地下水资源环境，把深层地下水作为战略储备资源给予最为严格的保护，促使地下水资源长期可持续利用已经经刻不容缓。山西省最早已于 1998 年 12 月划定 19 处岩溶大泉的泉域范围和重点保护区范围，并于 2022 年 9 月 28 日修订通过山西省泉域水资源保护条例 以加强泉域水资源的管理和保护。因此在经济发展同时需要慎重考虑项目建设对泉域的影响并提出保护措施，本文以沁河大桥建设工程为对象，分析大桥建设对延河泉域下河泉的影响并提出保护措施。图 1延河泉域泉群多级排泄图1延河泉域下河泉概况1 1延河泉域延河泉域是山西省 19 个岩溶大泉之一，地处太行山南段西麓，行政区划上跨越阳城县、泽州县和沁水县，总面积2 575km2。延河泉域岩溶水系统的排泄主要受地质构造、岩溶发育程度和区域排泄基准面控制。沁河是本区最低排泄基准面，岩溶地下水都集中向沁河河谷排泄。由于区内构造总体上是岩层向北倾斜的单斜构造，但倾角较缓，其中又发育数个东西向走向的开阔褶皱。受这些褶皱和断裂带的影响，使得岩溶地下水呈分散泉的形式排泄，形成沁河排泄带(图 1)。1 2下河泉延河泉域范围内有两个重点保护区。一个是延河泉水出露处重点保护区，另一个是下河泉重点保护区。下河泉岩溶地下水作为当地生活供水水源，位于延河泉域下河泉子系统排泄带，即沁河与芦苇河交汇处，北至沁河岸边的河头村北及芦苇河旁的小庄村，南至沁河北留水轮泵站。现下河泉水源地已建成井组 3 个，共 9 眼水源井，出水量在 145 482m3/h。下河泉水源地供水井组分布见图 2，水井基本情况见表 1。图 2下河泉水源地范围及供水井组分布示意图2沁河大桥与下河泉水源地关系位置沁河大桥在阳城县河头村西约 100 m，跨越沁河，桥长528 m，孔跨 13 40。该桥位于整体式路基上，桥上部结构采552023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.3用装配式预应力砼连续 T 梁，共计 4 联;下部结构桥台采用柱式台，桥墩采用柱式墩、空心墩、实体墩，墩台基础均采用钻孔灌注桩基础，桩基深 20 m。根据项目设计图 3 可见，沁河大桥距离河泉水源地 3#井组距离约 200 m，与 3 1 水源井最近距离约 140 m。表 1水源井基本情况表井组及水源井编号井口标高/m水位埋深/m水位标高/m井深/m1 1#481 50+4 60486 10400 91 2#481 55+4 55486 10400 91 3#483 05+4 60487 65401 52 1#479 50+1 30480 80400 022 2#479 50+1 75481 25400 32 3#479 50+1 00480 50400 53 1#485 00+2 15487 15401 233 2#490 0+5 2495 2400 53 3#488 9+6 15495 05401 3图 3项目与水源地水井平面位置关系图3水文地质条件根据工程地质勘察资料，沁河桥址区位于黄土覆盖基岩低中山区，微地貌为黄土陡坎、河流、冲洪积平原等，表层分布第三、四系粉质黏土或奥陶系中统峰峰组基岩。经钻探揭示，桥址地层由上到下分别为第四系全新统填筑土、上更新统坡洪积物、中更新统冲洪积物、石炭系太原组沉积岩和奥陶系中统峰峰组组成。距离沁河大桥北部约 200 处为下河泉水源地 3#井组，根据晋城市下河泉水源地河头供水区 3 2#井竣工报告，该水井含水层主要位于奥陶系上马家沟组下部及下马家沟组的上部地层，岩溶溶蚀明显，裂隙、岩溶发育，连通性较好，含水层的富水性较好，井口涌水水头高出地面 5 2 m，水位标高495 20 m，延河泉口标高为 463 80 m，具承压性，水量丰富。距离沁河大桥南部约 140 处为下河泉水源地 3 1#水源井，根据晋城市下河泉水源地河头供水区 3 1#井竣工报告，该水井含水层主要位于奥陶系上马家沟组下部及下马家沟组的上部地层，裂隙、岩溶发育，连通性较好，含水层的富水性 较 好，井 口 涌 水 水 头 高 出 地 面 2 15 m，涌 水 量 为21 398 1 L/s，水位标高 487 15 m，延河泉口标高为 463 80m，具承压性，水量丰富。根据沁河大桥南侧约 736 m 处的 1 1#井成井情况，在井深 173 00 m，钻进时冲洗液全部漏失，但地下水无涌出地表，于 195 70 m 地下水涌出地表，三角堰测流量为 57 25L/s，230 00 m 以下涌水量稳定，三角堰高度 35 cm，流量98 56 L/s，岩溶裂隙发育，裂隙的连通性好，含水层的富水性好，水头高出地面+4 60 m，水位标高 486 10 m，延河泉口标高为 463 8 m，岩溶水具承压性，水量丰富。4大桥建设对下河泉水源地地下水影响分析4 1对岩溶含水层的扰动影响根据项目沁河大桥工程地质勘察资料，项目桥址区位于黄土覆盖基岩低中山区，微地貌为黄土陡坎、河流、冲洪积平原等，表层分布第三、四系粉质黏土或奥陶系中统峰峰组基岩。经钻探揭示，桥址处地层由上到下为第四系全新统填筑土、上更新统坡洪积物、中更新统冲洪积物、石炭系太原组沉积岩和奥陶系中统峰峰组组成。结合项目区水井钻井资料，该区第四系全新统厚度约17 5 m，奥陶系峰峰组厚约 26 5 m，奥陶系中统上马家沟组厚度约 256 9 m。根据项目水井资料，绘制了水井 3 2#、水井 3 1#和水井 1 1#的地层剖面图(见图 4)，并根据成井资料得到，该区岩溶水位标高 486 1 495 2 m，由于该区岩溶水井为承压水井，根据钻井成井资料，得到该区承压水水位标高为 285 8 426 5 m。图 4项目区地质剖面图根据沁河大桥工程勘察剖面资料显示，沁河大桥最低地面标高为 477 8 m，根据项目桩基设计，桩基深度均为 20 m，则得到本项目桩底深入标高为 454 8 m。根据剖面图显示，沁河大桥桥底下伏 10 m 左右的第四系地层，桩基埋入奥陶系峰峰组中风化灰岩，最大深入标高为 454 8 m，打穿深度约10 m。根据水井成井资料显示，该区岩溶水水位标高 486 1 495 2 m，岩溶水位大于地面 3 5 m，但根据成井资料显示，水源井 1 1 于地下 195 m 地下水涌出地表，水源井 3 2 于地下 63 5 m 涌出地表，水井 3 1 于地下 80 m 涌出地表，说明项目区岩溶发育不一，多呈层状发育。其奥陶系中统峰峰组地层岩性为深灰色状灰岩，渗水性差，隔水性较好，其承压水位(即隔水层底板标高)为 285 8 426 5 m。本项目最大深入标高为 454 8 m，区域峰峰组底板标高约 443 9，项目施工不会打穿峰峰组隔水底板，此外，区域岩溶发育程度不一，奥陶系上马家沟组同样有隔水层分布，其最低隔水底板标高在 285 8 426 5 m。因此，本项目施工既不会打穿峰峰组隔水底板，也不会触及到岩溶地下水，基本不会对岩溶地下水产生影响，因此，项目施工期不会对下河泉水源地水环境产生明显影响。4 2对岩溶地下水水质的影响项目施工对泉域地下水的影响主要是桥梁桩基施工产生的钻渣废液下渗导致的污染、施工需要的物料等堆放产生的65第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月渗漏液下渗导致的污染、预制场和拌合站的生产废水排放导致的污染等。针对上述污染源，本项目采取严格的保护措施，桩基施工采用清水钻井;产生的钻渣及时清理、施工废污水经处理后全部回用不外排;严格落实物料堆放及遮挡，正常情况下，施工期废污水能够全部回用不外排，基本不会对区域地下水产生影响。根据延河泉域峰峰组渗漏水的相关研究，峰峰组渗透系数较小，约 1 10 5cm/s，隔水性较好。若本项目一旦产生生产废污水下渗的现象，污染物年下渗运移深度约 3 15 m，按承压水位埋深 60 m 计算，渗入到岩溶含水层需要 20 a。此外，由于土壤具有吸附作用，污染物在运移过程中会被吸附净化，石油类污染物主要聚集在土壤表层以下 80 cm 内，对表层土壤的影响较大，项目区岩溶水埋藏较深，污染物在下渗过程中经过土壤及岩石的吸附，污染物难以到达含水层。另外，本项目施工期时间较短，污染物总量有限，经土壤吸附后，基本不会对岩溶地下水产生影响。此外，本区岩溶地下水属于承压水，隔水性较好，区域地下水水位高于地表，若存在隔水性较差的区域，岩溶地下水向上径流，而污染物受地下水的顶托作用，不会往岩溶含水层下渗，因此，从该方面考虑，项目施工及运营产生的污染物也不会影响区域岩溶地下水水质。从项目区岩溶地下水补径排条件分析，区域岩溶地下水向沁河河谷径流并向南运移，项目施工产生的污染物会随沁河地表水向南径流，而下河泉水源地水井均位于沁河河谷西岸，项目产生的污染物不会径流到下河泉水源地水井附近，因此，不会影响到水源地水井地下水水质。5沁河大桥项目施工及运行期保护对策5 1大桥施工期保护对策为避免项目施工及运营对区域水环境产生明显影响，项目应采取严格的水资源保护措施。在施工期应采取以下防治措施:(1)禁止在重点保护区设施工驻地;(2)根基施工现场情况，建设隔油池、沉淀池等污水处理设施;(3)石灰和砂浆废液应集中处理，待干燥后与其它固废共同处置，各类建筑材料须集中堆放，并采取防雨措施;施工运输过程中抛洒的各类建筑材料及时清扫，以防随雨水污染附近水体;(4)桩基施工应避免在汛期、丰水期施工;(5)施工人员生活区设移动式环保厕所，并对厕所加强管理;(6)生活污水和施工废水经处理后回用。(7)在延河泉域范围内施工时应严格管理，禁止施工人员乱丢杂物。严禁将弃渣、弃土排入河道中，存放地点必须与当地环保、水利等有关部门协商选址。不得在河道中排放施工产生的废污水及倾倒污物、废渣和生活垃圾。不得利用渗坑、渗井、溶洞、废弃钻孔等排放施工废水，倾倒污物、废渣和生活垃圾。(8)在施工中根据不同材料的特点，有针对性的加强材料的堆放和保管，现场材料分类堆放，堆放处设立标识牌。特别是雨水季节，尽量减少材料遭受雨水侵害，防止雨水冲刷，施工材料要严格管理，不得随意堆放和丢弃，堆放处进行防渗处理以防止化学滤液入渗。(9)拌和场等临时用地应尽量在征地范围内选择，施工营地尽量租用现有民房或设置在非耕地上。(10)禁止暴雨季节在河道施工，雨季来临之前应做好排水及边坡防护设施。