城市快速轨道交通建设对地下水环境影响分析

西北大学学报(自然科学版) 2008年4月，第38卷第2期，Apr．，2008，Vo1．38，No．2 Journal of Northwest University(Natural Science Edition) 城市快速轨道交通建设对地下水环境影响分析 — — 以西安市城市轨道交通二号线为例 陈爱侠 ，杨晓婷，王文科 (长安大学 环境科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，陕西 西安 710064) 摘要：目的 分析研究轨道交通建设对地下水环境的影响途径，探讨轨道交通建设与城市环境协调 发展的思路。 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 结合西安市城市快速轨道交通二号线工程区的水文地质条件和工程施工方 案，定性分析工程在施工期对地下水环境的影响，利用VisualMODFLOW 软件定量分析工程在营运 期对地下水流场的影响。结果 工程在施工期只有张家堡车站采用轻型井点降水，预测降水量为 10 454．15 m ／d；89％的区间隧道采用盾构法和浅埋暗挖法施工，不需工程降水，ll％的区间隧道 采用高压旋喷注浆桩间止水的控水方式；工程在营运期对地下水的影响无论在抬升区还是下降区， 潜水位的变幅基本在 0．04～1．75 m之间。结论 根据工程在不同阶段对地下水环境的影响程度， 采取必要的减缓措施。使轨道交通建设对地下水环境的影响减少到最小。 关 键 词：城市快速轨道交通；水文地质；地下水环境 中图分类号：X820．3 文献标识码：A 文章编号：1000-274X(2008)02-0313-05 城市快速轨道交通是指由地下、地面和高架组 成的市区电气铁路的通称。大力发展快速轨道交通 是解决城市交通拥挤状况的重要途径。近年来，轨 道交通在我国迅猛发展，越来越多的城市开始兴建 地铁项目。作为开发城市地下空间的地铁项目，不 可避免地对地下水环境造成一定影响 ¨J。本文以 西安市城市快速轨道交通二号线为例，初步研究轨 道交通建设对地下水环境的潜在影响。 1 西安市城市快速轨道交通二号线工 程介绍 1．1 工程概况 西安市城市快速轨道交通二号线北起在建的郑 西铁路客运专线铁路北客站，南至韦曲。沿西安市 南北向主客流走廊布设。线路全长 26．302 km，其 中地下线 20．919 km，地面敞开段0．450 km，高架线 4．933 km。共设车站 2l座，其中地下站 l7座，高架 站4座。西安市城市快速轨道交通二号线线路走向 及线位敷设方式见图 1。 图 1 西安市快速轨道交通二号线线路走向示意图 Fig．1 The sketch map of second line project in Xi，锄 city rapid rail transit 1．2 工程区水文地质概况 西安境内第四系地层分布广泛，厚度大，地下水 主要类型有潜水和承压水。潜水位埋深一般 l0～ 收稿日期：2006-10-10 基金项 目：陕西省国际科技合作计划基金资助项 目(2006kw-06) 作者简介：陈爱侠(1967一)，女，陕西富平人，长安大学副教授，从事交通环境保护研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com 西北大学学报(自然科学版) 第 38卷 40 m，含水层厚度为 l0—30 m；承压层水位一般 40 100 m，含水层厚度为50 100 m 。 工程区地下水主要赋存于第 四系松散堆积层 中，行径于潜水含水层中。本工程地下线的埋深一 般在 l0—20 m。 工程区的水文地质概况见表 1。 表 1 工程区的水文地质概况 ， Tab．1 The hydrogeological conditions of the project 1．3 工程施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 目前，城市快速轨道地下车站的施工方法主要 有明挖法、盖挖法和暗挖矿山法，区间隧道采用的施 工方法主要有明挖法和暗挖法，其中暗挖矿山法包 括浅埋暗挖法和盾构法 。本工程 l7座地下车站 中，其中2座车站采用暗挖矿山法，6座车站采用盖 挖顺筑法，9座车站采用明挖法。 区间隧道(17 431．18 m)施工方法中，浅埋暗挖 法施工段长度为 5 726．13 m，占地下区间长度的 32．85％；盾构法施工段长度 10 083．92 m，占地下区 间长度的 57．85％；明挖法施工段长度为 1 621．13 m，占地下区间长度的9．3％。 工程施工方案见表 2。 表2 工程施工方案 Tab．2 The construction scheme of the project 2 工程施工对地下水环境影响的定性 分析 2．1 工程施工对地下水水质的影响 工程施工中会产生泥浆水、冲洗水，并有地表径 流雨水汇人施工区，由于这些施工废水不含有毒物 质，仅含一些泥砂。所以，在施工场地设置临时沉淀 池，将含砂废水经沉淀池沉淀后可排人城市雨水管 道系统，因而工程施工不会对地下水水质造成影响。 根据实地调查，本工程仅有西寨村和徐家寨两 个村子的村民使用第四纪潜水作为生活用水，项 目 在此以高架形式通过，因此，工程施工不会对居民的 生活用水造成影响。 2．2 工程施工对地下水水位的影响 不同施工方法对地下水水位的影响不同，具体 分析如下： 2．2．1 盾构法 本工程在张家堡一尤家庄、南康 村一南稍门、小寨一长延堡区间段采用盾构法施工。 这种施工方法不需施工降水，对地下水水位影响较 小 。 2．2．2 明挖法和盖挖法 本工程在城运村、张家 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 陈爱侠等：城市快速轨道交通建设对地下水环境影响分析 一 315一 堡、尤家庄、方新村、北关、草场坡、长延堡、三爻村和 风栖路车站，以及麻家什子一张家堡、草场坡一小寨 (长安立交桥段)、长延堡一三爻村区间均采用明挖 法施工。在南康村、龙首村、北大街、南稍门、小寨、 八里村车站采取盖挖法施工。除张家堡车站需要采 取井点降水，长延堡车站需要采取明沟加集水井的 降水方式以外，其余站点和区间的明挖、盖挖施工均 采用高压旋喷注浆桩间止水的控水方式。桩间止水 方式对地下水水位的影响很小。考虑到施工中的非 正常情况(如施工质量的影响，少量地下水渗入施 工区)，施工中须采取措施进行排水。 长延堡站地下黄土的透水性较差，渗透系数为 1～16 m／d，地下水位附近有小于 3 nl饱和软黄土 层，降低地下水水位深度不大，约为 1．4 nl_4 J，采取 明沟加集水井的方法降排水，主要解决地表雨水径 流和少量涌水。明挖法对该处地下水位的影响很 小。 张家堡站位于张家堡绿化广场内，采用轻型井 点降水，预测工程降水量为 10 454．15 nl。／d，其降水 就近排人城市雨水管网。对地下水产生一定影响， 须采取相应措施。 2．2．3 浅埋暗挖法 工程在钟楼站和南门站，以及 尤家庄一南康村、南稍 门一小寨 (除长安立交桥 段)、三爻村一友谊街 区间采用浅埋暗挖法施工。 这种方法采用锚喷结构作为洞室的施工支护，然后 再施作二次衬砌，不需要施工降水，仅有少量渗入的 地下水需要排出。工程施工对地下水位的影响很 小，对建筑物的间接影响也很小，但考虑到钟楼站距 钟楼(70 m)、南门站距南城门(30 n1)的距离较近， 应采取措施加强对古建筑的保护。 3 工程营运期对地下水流场的影响 为了进一步分析工程营运期对地下水流场的潜 在影响，本文利用数值模拟的方法 J，预测工程建 设对地下水流场的潜在影响如下： 3．1 水文地质概念模型 工程区南侧有来自地下水侧向径流补给，按流 量边界处理；北侧的渭河排泄地下水可概化为定水 头边界；沣河作为西边界可概化为隔水边界；东侧的 泸河概化为流量补给边界。根据水均衡法计算提供 的南、北边界的补排量，分别作为南、北边界的补给 与排泄量，加入模型中，作为数值模型的输入项。工 程区东侧的泸河侧向补给量按均衡法计算流量输入 模型。该区的地下水主要接受大气降水人渗补给。 径流方向总体与地形基本一致，自东南向西北径流。 降水人渗量依据气象部门实际降雨资料 (1950— 2004)，按实际降水量乘以降水人渗补给系数后加 入模型。参数分区主要依据地质、地貌及水文地质 条件，并结合已有的研究成果，进行参数分区 ．8 J， 渗透系数初值主要利用前期 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中的数据。给水度 初值依据前人工作资料并结合经验值而得 J。 3．2 地下水流数学模型 f击(K )+ (K )+告(K )=．s I ( ，Y， )∈D，t>0， 1日( ，Y， ，0)=no( ，Y， ) ( ，Y， )∈D， I 一 {K a a H n f _rj= ( ，Y， ) ( ，)，， )∈ ， I f>0，J=1，2 I f日= ， --(K+ )OH + 。 潜水面 " 。 式中：D为渗流区域；日为含水层水位标高(m)；K为 含水层的渗透系数(m／d)；S，为 自由水面以下含水 层储水率(1／d)；／z为潜水含水层的重力给水度；Wl 为潜水面的降水补给量(nl ／d·nl )；风 为含水层的 初始水位(n1)； 为含水层的流量边界√=1，2。其 中J=1时，代表南部边界√=2时，代表西部边界； qj(x，)，， ，t)为二类边界的单宽流量(nl。／d·n1)，(．『 的含义同前)；凡为渗流区西部、南部边界面的法线 方向。 3．3 预测结果 本文模拟采用 VisualMODFLOW 软件对地下水 流进行预测 J，将地铁工程概化为一个局部的弱透 水层，在现状开采条件不变的情况下，分别预测极端 情况(即连续 5年枯水年、平水年、丰水年)本工程 建设前后地下水的流场，结果见图 2。由于地下水 流方向与西安地铁二号线的延伸方向斜交，在潜水 含水层中添加一弱透水层，它阻碍了地下水的径流， 导致了流场发生了一些变化，在工程线路的东侧地 下水位略有抬升，西侧地下水位稍有下降，但是从 3 个极端降水频率年(95％，75％，50％)预测数据(见 表 3)分析 ，工程建设对地下水的影响无论是在抬升 区还是下降区潜水位的变幅不大，基本在 0．04～ 1．75 nl之间。这是因为工程隧道的高度即就是弱 透水层的厚度只有 6 nl，而其通过的潜水含水层厚 约 30～40 nl，再加隧道位于潜水含水层的上部，在 个别地段还只有部分插入含水层中，因此，工程在营 运期对地下水的流场影响较小。 维普资讯 http://www.cqvip.com 一 316一 西北大学学报(自然科学版) 第 38卷 (a)95％降水频率 (b)75％降水频率 (c)50％降水频率 图2 不同降水频率下工程修建前后潜水流场对比图 Fig．2 The Comr~t chart of ground water level under the different precipitation frequency around the project construction 注：实线为工程修建前的流场，虚线为工程修建后流场 表3 不同降水频率年地下水潜水位变幅 ’鼬．3 range of t~round water level ampUtude an- 4 地下水环境影响减缓措施 der different precipitation frequency m 地下水潜水位变幅／m 站 名 95％降水 75％降水 50％降水 频率 频率 频率 工程施工对地下水活动的扰动，会影响地面建 筑物的不均匀沉降，因此施工期对基坑周围3倍基 坑范围内的古建筑(钟楼、明城墙)和重要建筑物需 进行沉降监测，依据监测结果，确定是否需要回灌， 以及回灌的时机和回灌水量。回灌用水可以采用抽 取地下水或城市供水管网水。 为减轻施工中的地下水污染情况，应尽量采用 污染小的建筑材料、化学浆液，施工污水、废浆和生 活污水不能直接随意排放 ，建筑垃圾应及时处理，防 止污染地下水，并可以通过修建防渗层、防渗墙或防 渗帷幕等方法，以防止污染物外泄。 为了较准确地掌握工程区营运阶段地下水动态 变化，保证地铁工程和附近重要建筑物的安全，建议 在钟楼和明城墙区域设立地下水动态观测网，以便 及时采取防护措施。同时，对于地铁运营期间产生 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 陈爱侠等：城市快速轨道交通建设对地下水环境影响分析 一 317一 的生活污水经化粪池处理后排人城市污水管网，以 免污染地下水。 5 结 语 随着大城市轨道交通的快速发展，研究轨道交 通建设对地下水环境的影响是一个迫在眉睫的新问 题。由于这种影响具有很长的“时滞性”，目前还未 引起人们的普遍重视，但其所导致的结果不可忽 视。城市地下空间和土地、水、矿物、建材等一样， 是一种宝贵资源。这种资源和土地资源一样，具有 不可再生性和不可转移性。地下水亦是有限而不可 代替的自然资源，是城市生态环境的基本要素，在 水资源匮乏的今天，应重视对地下水环境的保护。 城市地下空间开发利用 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 应当是城市立体化发展 规划的一个组成部分，必须科学地、谨慎地开发地 下空间资源，若开发不当，不但无助于城市空间的 拓展，还将影响到整个城市的生态环境。 参考文献： [1] 许劫，王国权，李晓昭．城市地下空间开发对地下水环 l4-l9． 孙亚哲，阎长虹，许崧，等．南京市玄武湖水下交通隧 道环境地质评价[J]．水文地质工程地质，2003，30 (4)：72-75． 庄乾城，罗国煜，李晓昭，等．地铁建设对城市地下水 环境影响的探讨[J]．水文地质工程地质，2003，30 (4)：102-105． 西安市地方志编撰委员会．西安市志[M]．西安：西安 出版社．1996：299-302． 张柏林 ，余才高．结合南京地铁建设谈盾构隧道施工 [J]．城市轨道交通研究，2003，6(6)：83-87． 封丽华 ，向永 ，潘孔钊．VISUAL MODFLOW 建模应用 的探讨——水文地质与水资源评价标准化数值模拟 软件交流[J]．新疆地质，2004，32(3)：275-277． 田春声 ，李云峰，郑书彦．关中盆地环境水文地质问题 [M]．西安：陕西科技出版社，1995． 滕志宏 ，张银玲，胡巍．黄土高原地下水资源与水质初 步评价[J]．西北大学学报：自然科学版，2005，35(1)： 105．108． 李佩成．黄土含水层给水度合理取值的研究[J]．水利 学报，1999，3o(11)：3841． (编 辑 徐象平) 境影响的初步研究[J]．工程地质学报，1999，7(1)： Analysis on the influence 0f city rail transit cons truction on ground water environment：taking Xi an urban rail transit second line as an example CHEN Ai—xia，YANG Xiao—ting，WANG Wen—ke (School of Environmental Science and Engineering，Chang an University，Xi an 710069，China) Abstract：Aim To analyze the impact of city rail transit construction on ground water environment an d discuss the harmonizing development idea of them．Methods Based on the hydrogeological conditions and the project con— struction scheme of second line project in Xihn city rapid rail transit，using the VisualMODFLOW software to quan- titatively measure the ground water flow field in project area during construction in order to qualitatively analyze the influence of the project on the ground water environment．Results The research results showed that light well point precipitation Was only used in Zhangjiabao station in the construction period and the forecast precipitation there Was 10 454．15 m ／d．In the 89％ sector of tunnel the shield method and shallow burying subsurface excavation method were used and there is no need for project precipitation；in the 1 1％ sector of tunnel，the jet grouting snagging be- tween piles Was used to control water．In short the influence of project in operation period to ground water regardless of lifting or letdown area，ground water level amplitude Was basically between 0．04～1．75 m．Condusion Some measurements are put forward according to the impact in different stages，in order to minimize the infl uence in sub- way construction． Key words：rapid rail transit；hydrogeology；ground water environment 1 j 1 j 1 { 1j 1 j 1 j 维普资讯 http://www.cqvip.com