岩溶隧道工程建设地下河环境负效应研究

刘跃荫

（广西水文地质工程地质勘察院，广西 柳州 545006）

岩溶隧道工程建设地下河环境负效应研究

刘跃荫

（广西水文地质工程地质勘察院，广西 柳州 545006）

随着我国城市轨道交通的迅猛发展和科学技术水平的日益进步，在岩溶地区地下河流域修建轨道交通地下隧道工程越来越多。然而，在改善城市交通环境的同时，隧道工程建设引发地下河环境负效应的事件也屡见不鲜，不仅危及隧道工程安全，影响施工进度，还会引发一系列环境地质问题。因此，笔者认为有必要构建一套岩溶隧道地下河环境负效应评价体系，以客观反映和科学评价岩溶隧道建设引起的主要环境地质问题。

岩溶隧道；地下河；负效应；环境地质；评价体系

环境负效应是指对人类或环境有害而无利或者是弊大于利的环境效应。岩溶隧道工程建设地下河环境负效应是指岩溶隧道工程建设对地下河环境产生不利影响，从而引发一系列环境地质问题。

1 评价指标体系构建

本次研究主要参考平行式指标体系模式，构建评价指标体系，并对具体指标进行准确定义和量化。也就是说，先把研究系统分解成若干子系统，再按照子系统分类对每个子系统进行测度。在这种框架下，评价指标体系的层次结构非常清晰，便于在综合评价时有条理地进行[1]。

岩溶隧道工程建设之所以会发生水害或诱发地下河环境负效应，其根源在于工程建设造成地下河破坏，即工程建设改变了地下河的地质环境条件，破坏了地下河的补、径、排系统。负效应程度影响因素主要与隧道工程性质及地质背景条件有关，具体可划分为自然地理、水文地质、工程地质和隧道工程等四个子系统，共11个具体指标。

1.1 评价指标的量化方法

评价指标的量化往往体现评价者的评价立场，从而影响到评价结论。本次评价主要采用专家评价法进行其隶属度的确定，通过组织经验丰富的专家，集中专家的群体智慧，按其对地下河环境效应敏感程度划分“弱（Ⅰ）”“中等（Ⅱ）”“强（Ⅲ）”三级进行相应赋值，并采用数学统计法计算出各评价指标的隶属度。

1.2 指标权重的确定

在岩溶隧道工程建设地下河环境负效应评价指标体系中，由于每个指标所反映的内容都不相同，其在整个指标体系中所占的位置和发挥的作用也不尽一致，因此必须首先确定每个指标的重要程度，即权重。

本次所建岩溶隧道工程建设地下河环境负效应评价指标体系尚属岩溶地下河环境负效应评价方面的初步研究，其指标选取和量化等仍有待进一步深入和完善。由于客观赋值法需要大量统计数据来反求指标权重，在目前这一阶段尚难达到，因此本次评价拟采用主观赋值法中的序关系分析法（GI）确定权值[2]。

2 评价体系在工程中的实例研究

为检验本次岩溶隧道工程地下河环境负效应评价体系的合理性和可行性，本文以柳州市拟建轻轨1号线红庙地下河段隧道工程为例进行研究。

2.1 工程概况

拟建柳州市轻轨1号线红庙地下河段隧道工程，埋深24 m，下穿红庙地下河流域，西起柳州正断层，东至马鞍山，线路总长约1.7 km，距柳江垂向距离250.0 m。

2.2 地质背景

红庙地下河起源于市制药厂，于华丰湾及赵家井一带排入柳江，全长约2.0 km，枯季流量239.7 L/s，地下水富水性以强富水为主，水位埋深3.0～5.0 m，水力度坡1.84‰，径流速度75 m/h。所处宏观地貌为峰林谷地，第四系覆盖层厚度10.0～20.0 m，降雨入渗系数为0.56，下伏基岩主要由石炭系下统都安组（C1-2d）灰岩及中统大埔组（C2d）白云岩组成，受柳州正断层及拉堡逆断层双重作用影响，流域内岩体裂隙、孔隙发育，部分裂隙受后期岩溶作用发育形成一定规模的岩溶裂隙洞穴，岩溶发育强烈（见图1）。

图1 轻轨1号线红庙地下河段工程地质平面图

2.3 地下河环境负效应影响评价

笔者以上文建立的地下河环境负效应影响评价指标体系及评价方法体系理论为基础，参照有关红庙地下河指标参数的量化以及专家评分综合权重成果，对柳州市城市轨道交通1号线红庙地下河地下敷设段岩溶隧道工程建设对地下河环境产生负效应大小进行评价。根据各指标量化结果及隶属度计算结果，并建立了模糊关系矩阵，如表1所示。

表1 1号线红庙地下河地下敷设段岩溶隧道工程评价模糊关系矩阵表

根据表1计算出的综合权重及模糊关系矩阵，利用模糊综合评价方法可定量计算柳州市城市轨道交通1号线红庙地下河地下敷设段工程建设产生的地下河环境负效应影响程度。以水文地质准则层[B2］集为例，计算其一级评判结果如下：

用同样的方法可计算出自然地理[B1］、工程地质[B3］以及隧道工程[B4］准则层的一级评判结果：

B1=(0.080 2,0.333 5,0.586 3)；

B3=(0.193 1,0.316 8,0.490 1)

B4=(0.032 2,0.203 6,0.764 1)

在对各准则层内指标进行一级评判结果的基础上，可根据各准则层指标的权重进行二级评判，从而获得综合评价结果：

由上述计算结果可知，柳州市城市轨道交通1号线红庙地下河地下敷设段工程建设产生的地下河环境负效应以强（Ⅲ级）为主，其次是中等（Ⅱ级），综合评价结果为强。工程建设容易导致地下河堵塞抑或大量疏排地下水，从而引发区域地下水位下降（上升），造成地下水污染、岩溶地面塌陷等环境地质问题，进而导致建设工程隧道开挖围岩失稳、涌（突）水事故等一系列地下河环境负效应的可能性大、危害程度大，危险性大。

3 结论

柳州市城市轨道交通1号线红庙地下河地下敷设段工程建设产生的地下河环境负效应以强（Ⅲ级）为主，其次是中等（Ⅱ级），综合评价结果为强。由于地下河岩溶地质环境极为复杂，常有理论不能有效指导工程实践的现象，因此笔者建议人们加强城市建设地下河环境负效应的理论研究。

1 刘 建，刘 丹．岩溶隧道地下水环境负效应评价体系研究[D].成都：西南交通大学，2011.

2 刘跃荫，曾家华.柳州市地下河对城市建设影响评价报告[R].柳州：广西水文地质工程地质队，2016.

Study on Negative Effects of Underground River Environment in Karst Tunnel Engineering

Liu Yuemeng
(Guangxi Hydrogeological Engineering Geological Prospecting Institute, Liuzhou 545006, China)

With the rapid development of urban rail transit and the increasing progress of science and technology, there are more and more underground tunnels in the underground river basin in Karst area. However, in the process of improving the urban traffic environment, the tunnel project construction caused the negative effects of the underground river environment is also common, not only endanger the tunnel project safety, affecting the progress of construction, but also lead to a series of environmental geological problems. Therefore, I think it is necessary to construct a set of Karst tunnel underground river environmental impact assessment system to objectively reflect and scientific evaluation of Karst tunnel construction caused by the main environmental geological problems.

Karst tunnel; underground river; negative effect; environmental geology; evaluation system

U457.2

A

1008-9500(2017)09-00102-03

2017-07-17

刘跃荫（1984-），男，广西邕宁人，工程师，研究方向：水文地质工程地质环境地质。