地下工程排水对背斜区地下水环境的影响

潘自强 

  中铁四局集团第五工程有限公司  

摘要：地下工程排水是现代工程建设中常见的一项措施，然而，它可能对背斜区地下水环境造成一定的影响。本文通过对地下工程排水对背斜区地下水环境的影响进行研究和分析，探讨了排水对地下水位、水质及流动规律的影响机制，以及可能引发的环境问题，并提出了相应的管理对策和保护措施。

关键词：地下工程排水；背斜区；地下水环境；影响机制；环境问题；管理对策

背斜区是地质构造中的一种特殊形态，其地下水环境具有一定的特点和敏感性。随着现代工程建设的不断发展，地下工程排水成为常见的工程措施之一。然而，地下工程排水可能对背斜区地下水环境造成一系列的影响，包括地下水位变化、水质污染和流动规律改变等。因此，深入研究地下工程排水对背斜区地下水环境的影响及其机制，对于科学指导和有效管理地下工程建设具有重要意义。

1地下工程排水对背斜区地下水位的影响

1.1 排水引起地下水位变化的原因

地下工程排水系统的运行通常会导致地下水位发生变化，首先，排水系统的抽水作用会减少地下水的储存量，导致地下水位下降。抽水过程中，地下水被抽取到排水系统中，从而减少了地下水在地下水层中的储存量。如果排水量较大或抽水时间较长，地下水位将会明显下降。其次，排水系统的排放作用会向周围环境释放水分，可能导致地下水位上升。当排水系统将抽取的地下水排放到地表水体系或其他地下水体系中时，这部分水分会增加周围地下水体系的水量，从而引起地下水位的上升。排水系统的运行可能会改变地下水层的水动力条件，导致地下水位发生变化。

1.2 地下工程排水对地下水位变化的影响机制

首先，排水量与排水速度是直接影响地下水位变化的关键因素。排水量指的是单位时间内从地下水层中抽取或排放的水量，排水速度则是指地下水位下降或上升的速率。当排水量较大或排水速度较快时，地下水位下降或上升的程度也会相应增加。其次，地下工程排水会影响地下水的补给与消耗平衡。正常情况下，地下水补给与消耗保持平衡，维持着地下水位的稳定。排水系统的抽水作用会导致地下水补给不足或消耗过多，打破平衡状态，从而引起地下水位的变化。

2地下工程排水对背斜区地下水质的影响

2.1 排水对地下水质的潜在影响因素

地下工程排水对地下水质的影响受到多种因素的影响，以下是其中几个重要的因素：1）排水水质：排水水质的污染程度和成分直接影响着地下水质。如果排水中含有高浓度的污染物，如重金属、有机化合物或营养物质等，这些物质可能会通过渗滤作用进入地下水体中，导致地下水质污染。2）排水系统的设计和管理：排水系统的设计合理性以及管理措施的有效性对地下水质的潜在影响至关重要。如果排水系统设计不当或管理不善，可能会导致排水水量过大、水流速度过快等问题，增加污染物对地下水的输入量和速率。3）地下水流动规律：地下水流动路径和速度决定了排水对地下水质的传输和扩散效应。

2.2 地下工程排水对地下水质的影响机制

地下工程排水对地下水质的影响涉及多种机制，以下是其中几个主要机制：1）溶解负荷：排水中的溶解物质与地下水接触后，可能溶解进入地下水中，改变地下水的化学组成。例如，含有高浓度盐类或溶解性有机物的排水，可能导致地下水中盐度升高或有机物浓度增加，从而影响地下水的饮用或农业用途。2）扩散和迁移：排水中的污染物可通过地下水流动的扩散和迁移作用，传输到周围地下水体系中。扩散是指污染物在地下水中的自然传播过程，受到浓度差异和扩散系数的影响。迁移则是指污染物随地下水流动方向的传输，其速度和方向受到地下水流速和水流路径的控制。3）地下水补给和补给源质量：排水对地下水补给源的影响可能改变地下水质的来源和质量。如果排水从含有较高污染物浓度的区域抽取并排放到地下水体系中，可能导致地下水质受到污染。

2.3 地下水质污染可能引发的环境问题

地下工程排水对地下水质的污染可能引发多种环境问题，包括但不限于以下几个方面：1）水质污染：排水中的污染物可能对地下水质产生不良影响，超过环境标准的化学物质浓度可能使地下水无法安全用作饮用水源或农业灌溉水。这可能威胁人类健康和生态系统的稳定性。2）生态系统破坏：地下水质污染可能对依赖地下水的生态系统造成破坏。地下水是湿地、河流和湖泊等生态系统的重要水源，如果地下水质受到污染，生物多样性可能受到损害，物种数量和分布受到限制，生态平衡可能被打破。3）人类健康风险：污染的地下水可能成为饮用水源，对人类健康构成潜在风险。

3地下工程排水对背斜区地下水流动规律的影响

3.1 排水对地下水流动规律的改变机制

地下工程排水对背斜区地下水流动规律的改变主要通过以下机制实现：1）抽水作用：排水系统的抽水作用减少了地下水储存量，降低了地下水位，改变了地下水的流动方向和速度；2）地下水补给源的减少：排水导致地下水补给源的减少，降低了地下水的补给量，进而影响了地下水流动规律；3）地下水与地表水的关系改变：排水可能改变地下水与地表水之间的水位关系，导致地下水流向地表水体系或与地表水体系之间的交互关系发生变化。

3.2地下工程排水对地下水流动规律的影响程度和范围

地下工程排水对地下水流动规律的影响程度和范围取决于多种因素，包括：1）排水量和排水速度：排水量的大小以及排水速度的快慢直接影响地下水流动规律的改变程度；2）地下水补给条件：地下水补给条件的变化会影响地下水流动规律的响应程度；3）地下工程的空间布局和排水系统设计：地下工程的空间布局和排水系统设计合理与否会决定排水对地下水流动规律的影响范围。

4管理对策和保护措施

4.1 合理规划和设计地下工程排水系统

在地下工程排水系统的规划和设计阶段，合理考虑地下水流动规律的变化至关重要。需要进行详尽的地下水水文地质调查和评价，这包括收集地下水位、地下水流速、地下水补给源以及地下水化学性质等数据，以了解地下水系统的特征和行为。根据地下水调查和评价的结果，确定合适的排水方案。排水量和排水速度应根据地下水系统的特征和工程需求进行合理估算和设计。避免过度抽水或排放，以减少对地下水流动规律的不利影响。合理规划和设计排水系统，确保不会严重干扰地下水补给源的供应，以维持地下水系统的平衡。合理布置排水井、管道和泵站等设施，以便有效地控制地下水流动，并避免排水系统的堵塞和故障。利用地下水模型和数值模拟技术，对排水系统的设计进行模拟和预测，评估其对地下水流动规律的影响，并根据模拟结果进行必要的调整和优化。

4.2 监测与预警机制的建立

建立地下水位、地下水流速和水质监测网络是确保地下工程排水系统有效管理和保护的重要手段。建立监测网络，覆盖地下水系统的关键区域和要点。确定监测井点位，并安装合适的监测设备，包括水位计、流速计和水质传感器等，以实时监测地下水位、地下水流速和水质的变化。定期进行地下水位、地下水流速和水质的监测，确保数据的准确性和连续性。监测数据应及时记录和保存，以便后续分析和对比。利用现代技术和软件工具，对监测数据进行分析和处理，以提取有用的信息和趋势，发现地下水流动规律的变化。

5 结语

地下工程排水对地下水质的潜在影响是一个重要的环境问题。本文总结了影响地下工程排水对地下水质的潜在影响因素、影响机制以及可能引发的环境问题。排水水质、排水系统的设计和管理、地下水流动规律被确认为影响地下工程排水对地下水质的重要因素。排水的溶解负荷、扩散和迁移，以及对地下水补给源的影响是主要的影响机制。地下水质污染可能导致水质恶化、生态系统破坏和人类健康风险。超过环境标准的化学物质浓度可能威胁到水源的安全性和生态系统的稳定性。受污染的地下水对人类饮用可能造成健康问题。

参考文献

1. 李明华，赵芳，王晓峰. 地下工程排水对地下水质的影响及防护措施[J]. 环境与可持续发展，2018，43(5): 12-17.
2. 张建新，刘晓明，王欢. 地下工程排水对地下水质的影响机理[J]. 水利学报，2017，48(3): 309-317.