水利工程地下水环境影响评价要点及方法探讨——以某水电站建设项目为例

冯 雪，赵 鑫，李青云，黄 茁，林 莉

（长江科学院a.流域水环境研究所；b.流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室，武汉 430010）

水利工程地下水环境影响评价要点及方法探讨
——以某水电站建设项目为例

冯 雪a，b，赵 鑫a，b，李青云a，b，黄 茁a，b，林 莉a，b

（长江科学院a.流域水环境研究所；b.流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室，武汉 430010）

针对水利工程建设项目地下水环境影响评价的特点，分析了水利工程对地下水的影响方式，以某水电站建设项目为例，就水利工程类建设项目地下水环境影响评价的项目分类、评价工作等级划分、评价范围确定、地下水环境现状调查与评价、水利工程建设项目对地下水环境的影响预测评价等方面的技术要点和方法展开讨论，并结合水利工程建设项目产生的影响提出相应的防治措施，为保护地下水环境、解决工程建设和运行带来的问题提供技术参考。

水利工程；地下水环境；影响评价；评价要点；评价方法

2015，32（01）：39－42

1 研究背景

自然状态存在的水并不能完全符合人类的需要，且在极端天气条件下还可能对人们生活造成威胁，兴建水利工程可以达到开发利用水资源和消除水害的目的。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、输水管道等不同类型的水工建筑物，从而实现防洪、供水、灌溉、发电等功能，以满足人们生活和生产对水资源的需要。

水利工程具有工程量大、工作条件复杂、工期长、施工难度大、受自然条件制约、对环境影响大等特点。水利工程对地下水环境的影响主要针对地下水水位和水质两大方面。工程建设期和运行期是否会对地下水环境产生影响需要进行研究论证。地下水环境评价是从保护地下水环境的角度出发，对拟建工程项目可能造成的地下水环境变化进行预测，并根据预测结果，论证工程项目实施的可行性，同时提出相应的地下水环境保护措施。《环境影响评价技术导则地下水环境》（HJ 610—2011）（以下简称《导则》）于2011年6月1日起正式实施，表明国家对地下水环境的重视，做好相关工程的环境影响评价工作对地下水环境的保护具有重大意义，地下水环境影响研究已经成为环境影响评价的重要内容。

2 水利工程对地下水环境的影响

2.1 对地下水水位的影响

水工建筑物及区域性调水工程对地下水水位可能产生较大影响。工程投入使用后，随着地下水开采量的减少，地下水水位总体会呈上升趋势，水位上升幅度受随水文地质条件的不同而有所差异［1］。另外，水库蓄水后，可能造成区域地下水水位抬升，使得含水层之间的水力联系及地下水补、径、排条件发生变化。如果由于库区周围地质条件原因导致地下排水不畅或地下水水位原本很低，地下水水位就有可能大幅度升高，当地下水水位实际埋深小于或等于临界埋深时，则会产生浸没现象［2］，造成土壤盐碱化、农作物减产、土基软化、房屋基础受损等问题。

2.2 对地下水水质的影响

水利工程对地下水水质的影响主要表现在以下几个方面：

（1）引水工程本身对水质的影响。如过滤网经过一段时间发生锈蚀，使得地下水中铁含量增加；输水管内碳酸钙和二氧化硅析出，对局部地下水水质造成影响。

（2）包气带变化对水质的影响。工程运行期，地下水水位抬升后，包气带浸润层岩性发生变化，不同岩性土与地下水发生各种水化学作用过程中，可能引起地下水化学成分的变化。

（3）固体废弃物对水质的影响。地下水位抬升后，包气带空间变小，饱水带空间增大，包气带中的一些人工回填废弃物，如生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾等，在水位上升后与地下水直接接触，可能污染地下水。

（4）水利工程建设设置的弃渣场和施工废水、生活污水如处理不当，可能对区域地下水水质造成影响。

3 评价要点与评价方法

进行水利工程项目地下水环境影响需结合拟建的工程概况，重点考虑地下水环境影响范围、保护目标、污染源、区域地下水环境现状、工程运行后对地下水环境的影响预测、预采取的保护措施等方面。地下水环境影响评价工作内容与程序如图1所示。

图1 地下水环境影响评价工作内容与程序示意图Fig.1 W ork content and procedures of assessing the environmental impact on groundwater

下面以某水电站建设为例，对水利工程项目地下水环境评价的要点和方法进行探讨。

3.1 工程概况

拟建工程是一座以发电为主、兼顾航运等综合效益的水电枢纽工程，电站设计正常蓄水位为67.5 m，死水位为67.1 m，汛期最低临时运行水位66.0 m。坝址左岸地下水水位57.8～74.2m，右岸地下水水位57.8～65.8 m。该工程右岸防护堤自坝右与右岸土石坝相接，坝顶高程72.0 m，右岸防护堤及隔水防渗墙建成后，将使区域地下水位上升幅度得到有效控制。工程施工期的弃渣场分左、右岸设置，主体工程分左、右岸3期施工，每期施工的弃渣均不过江堆弃，采用就地消纳的方法。

3.2 水利工程建设项目分类及评价工作等级划分

根据《导则》的建设分类要求，结合水电站工程特点，考虑工程对区域地下水水质、水位的影响，确定工程所属类别。

本工程对区域地下水水质基本不产生影响，不具备I类项目特征；工程运行期由于水库蓄水，会引起地下水流场与水位变化，具备II类建设项目特征，确定该工程为II类建设项目。由于地下水位抬升对水库两岸居民生产、生活产生影响的平均距离小于1.5 km。根据《导则》表8，该工程地下水位变化区域范围分级可确定为“中”。根据《导则》表9地下水敏感程度分级标准，项目场地无集中式饮用水水源地准保护区，也无热水、矿泉水、温泉等特殊地下水资源保护区，无生态脆弱区重点保护区域，无地质灾害易发区，无重要湿地、水土流失重点防治区、沙化土地封禁保护区等，仅在部分村庄分布有分散式水井，据此可确定本项目环境敏感程度为“较敏感”。工程运行期间，水库蓄水不会产生土壤盐渍化、沼泽化等环境水文地质问题，由《导则》表10，判别项目环境水文地质问题为“弱”。综上各种因素，由《导则》表11，本次评价等级定为二级，见表1。

3.3 确定评价范围和评价时段

根据《导则》要求，Ⅱ类建设项目地下水环境现状调查与评价的范围应包括建设项目建设、生产运行和服务期满后3个阶段的地下水水位变化的影响区域，其中应特别关注相关的环境保护目标和敏感区域，必要时应扩展至完整的水文地质单元，以及可能与建设项目所在的水文地质单元存在直接补排关系的区域［3］。该水电站工程建设期及服务期满后均不会对地下水水位产生影响，对地下水水位的影响主要集中在工程运行期，地下水抬升造成的影响主要为浸没影响，因此，确定评价范围为受浸没影响的区域，评价时段定在工程运行期。

表1 地下水环境影响评价工作等级分析Table 1 Assessment levels of environmental im pact on groundwater

3.4 地下水环境现状调查与评价

根据导则要求，评价等级为一级的建设项目，应在评价期内至少分别对1个连续水文年的枯、平、丰水期的地下水水位、水质各监测1次；评价等级为二级的建设项目，对于新建项目，若有近3年内不少于1个连续水文年的枯、丰水期监测资料，应在评价期内进行至少1次地下水水位、水质监测；评价等级为3级的建设项目，应至少在评价期内监测1次地下水水位、水质，并尽可能在枯水期进行［3］。布点时，地下水水位监测点数应大于相应评价级别地下水水质监测点数的2倍以上。

该水电站工程属于评价等级为二级的新建项目，因此分别于2011年11月枯水期和2012年5月丰水期对研究区地下水水质、水位进行现状监测和评价。

对研究区地下水现状评价结果表明：研究区水质总体较好，丰水期综合水质类别均可以达到Ⅲ类水质标准；枯水期个别地方除铁、氨氮含量超标外，其余地方综合水质标准均为在Ⅲ类标准范围内。研究区不存在由原生地下水水质问题引起的地方病。研究区地下水的水力坡度较小，地下水总体径流方向为由南向北流动，局部地区由于岩层渗透性较强，地下水位受降雨影响，有一定波动，但由于研究区排泄通畅，地下水位较平稳，丰水期、枯水期变化不大。

3.5 地下水环境预测与评价

地下水环境影响预测方法包括数学模型法和类比预测法。其中，数学模型法包括数值法、解析法、均衡法、回归分析、趋势外推、时序分析等方法。一级评价应采用数值法；二级评价中水文地质条件复杂时应采用数值法，水文地质条件简单时可采用解析法；三级评价可采用回归分析、趋势外推、时序分析或类比预测法［3］。

该水电站工程虽然属于Ⅱ类项目二级评价，但研究范围内地下水水文地质条件较复杂，地下水呈空间三维运动状态，为保证预测结果的准确性，仍选择数值法对地下水水位变化情况进行预测，模拟软件选用VISUALMODFLOW 4.2。主要步骤为：①通过分析区域水文地质条件，对水文地质条件进行概化，确定含水层类型、水文地质参数、边界条件，建立水文地质概念模型；②配置地下水流动数学模型，进行模型参数识别；③模拟分析蓄水后地下水渗流场分布特征。

预测结果表明：水库蓄水后，研究区内地下水补排关系基本不变，部分地区地下水位明显抬升，水位抬升不会对分散式取水井的取水、供水产生不利影响。水位抬升后，研究区受浸没影响总面积约为1.66 km2。

3.6 制定防护措施

该水电站工程运行对地下水环境产生的影响主要为地下水抬升产生的浸没问题，可采取以下措施降低地下水位。

（1）设置排水沟：排水沟方案适用于强透水层埋深较浅的地区。由于研究区表层渗透系数小于10－7m/s且较厚，模拟结果表明，采用排水沟降压排水效果不明显，尤其是对临界埋深要求较高的农业耕作区及建筑物所在地，设置排水沟不能解决浸没问题。

（2）集水井方案：集水井抽排是一种降低区域地下水水位、防治浸没影响的有效措施。用数值法模拟不同抽水量条件下集水井对地下水位的降低效果。模拟结果表明，随着抽水量的增加，集水井影响半径逐渐增大，但是总体上，3种抽水量方案对地下水影响范围有限，难以满足大范围内降低地下水水位的要求。

（3）防渗墙方案：依据研究区内的地质条件及数学模拟结果，采用悬挂式防渗墙时，由于增加渗径距离效果有限，大量地下水会通过底部高渗透性砂砾石含水层进入防渗区内，导致防渗效果并不明显，故考虑采用全封闭防渗墙。模拟结果表明，采用全封闭防渗墙措施可以有效解决围隔区内地下水位抬升和浸没问题。

（4）回填垫高方案：回填垫高是将浸没影响区地面人为加高，使得地下水埋深大于产生浸没影响地下水临界埋深的工程措施。回填垫高方案可增加地下水埋深，减轻由于地下水水位上升及毛细水通过细小孔隙上升到地面附近导致的农业生产减产和建筑物基础下沉等问题。研究区属于典型的二元结构，因此在垫高的过程中，一方面要使得地面高程增加，另一方面还需增加回填材料的透水性，减小毛细水的危害。

3.7 地下水动态监测方案

在制定地下水动态监测方案时需结合研究区含水层系统和地下水径流系统特征，考虑潜在污染源、环境保护目标等因素，布置地下水监测点。监测点应能反映研究区地下水的环境质量状况，能反映地下水补给源、地下水与地表水的水力联系，能反应工程对环境敏感目标的影响。同时，为确保监测结果的代表性和实际采样的可行性、方便性，应尽量选择经常使用的民井、生产井作为监测点。该水电站运行阶段，水位抬升后，可能导致地下水的补、径、排条件发生变化，在库区及受工程影响的区域加强地下水水位监测，并进一步分析水位抬升程度及抬升后对土壤、建筑物基础、农作物等产生的影响。

4 结 论

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，从而达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程建设项目由于具有工程量大、工作条件复杂、对环境影响大等特点，在建设期、运行期均可能对地下水环境产生影响，因此，对水利工程建设项目开展地下水环境影响评价工作十分必要。结合该水电站实例，在进行水利工程地下水环境影响评价时，应注意以下几方面内容：

（1）了解工程概况是地下水环境影响评价的前提，需要在此基础上开展项目分类、工作等级划分、确定评价范围和评价时段等工作，为后续的现状评价、预测评价做准备。工程分析目的在于为环境影响预测和评价提供数据，为水利工程项目的环境管理和采取的环境措施提供基础，为项目的环境决策提供服务。

（2）现状调查与评价阶段，应根据水利工程建设项目评价等级确定地下水水位、水质的监测时段及监测次数，且地下水水位监测点数应大于相应评价级别地下水水质监测点数的2倍以上。

（3）地下水环境影响预测与评价阶段，应视水利工程建设项目评价等级而定。

（4）地下水环境保护措施是地下水环境影响评价的重要组成部分，措施的适宜程度和执行力度决定了工程最终对地下水环境的影响程度。地下水环境保护措施的制定要同时具备有效性、经济可行性及可操作性。地下水动态监测方案的制定是地下水环境影响评价的重要组成部分，通过地下水动态监测可以实时了解工程建设、运行等阶段对地下水环境产生的影响，发现问题时，便于及时解决。

［1］刘 予，孙 颖，殷 琨.南水北调引水进京后北京市地下水环境预测［J］.水文地质工程地质，2005，32（5）：93－96.（LIU Yu，SUN Ying，YIN Kun.Prediction ofGroundwater Environment in Beijing afterWater Entering the Capital by the South-North Water Diversion［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2005，32（5）：93－96.（in Chinese））

［2］李宁新.南方低水头径流式电站的水库浸没问题［J］.人民珠江，2008，（2）：30－33.（LINing-xin.Inundating Problem in Reservoir of Low-head Run-off Plant in South China［J］.Pearl River，2008，（2）：30－33.（in Chinese））.

［3］HJ 610—2011，环境影响评价技术导则——地下水环境［S］.2011.（HJ 610—2011，Technical Guidelines for Environmental Impact Assessment Groundwater Environment［S］.2011.（in Chinese） ）

（编辑：王 慰）

Key Points and M ethods of Assessing the Environmental Im pact of W ater Project on Groundwater：A Case Study

FENG Xue1，2，ZHAO Xin1，2，LIQing-yun1，2，HUANG Zhuo1，2，LIN Li1，2
（1.Department ofWater Environment Research，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2.Hubei Provincial Key Laboratory ofWater Resources in River Basins and Ecological Environment Science，Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

The impacts of water projects on groundwater environment is analyzed in this paper.A hydropower station is taken as an example to discuss the technical points and methods of assessing the environmental impact，such as project classification，assessment grades and scope，groundwater survey and evaluation，prediction and evaluation of the impact.Furthermore，corresponding measures to control the impacts are proposed to provide technical basis to protecting groundwater and solving engineering problems caused by the construction and operation of the water projects.

water project；groundwater environment；impactassessment；assessment key points；assessmentmethods

TV213

A

1001－5485（2015）01－0039－04

10.3969/j.issn.1001－5485.2015.01.008

2013－08－28；

2013－10－11

国家自然科学基金项目（41302204）；中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（CKSF2014029/SH）

冯 雪（1986－），女，四川成都人，工程师，主要从事水环境治理及评价工作，（电话）027－82926680（电子信箱）fengxue19860413＠163.com。