中条山隧道水文地质结构及降排水影响分析

王江浩

（运城市水文水资源勘测站,山西 运城 044000）

0 引言

水文地质勘查通过对地下水文参数的探测与分析，勘查地下岩土中水分含量对岩层水理性质的影响以及对岩土稳定性的预测，避免地下水对岩土工程造成一定的危害[1]。新建蒙西至华中地区铁路煤运通道中条山隧道是一座特长越岭隧道，位于山西省西南部，区域地形地貌复杂。通过收集已有地质、地貌、水文地质等资料确定隧道施工影响范围，调查影响区地表清泉水流量、水库进库水量及蓄水量动态变化和地下水动态，分析区域水文变化因素，综合评价隧道施工对区域水文条件的影响，为区域水环境监测提供有效建议。

1 工程概况

中条山隧道位于山西省运城市境内，隧道线路穿越中条山山脉。隧道进口端位于运城市盐湖区境内，出口端位于运城市平陆县常乐镇，设计为双洞单线隧道。隧道一般段线间距设计为35 m，隧道最大埋深约840 m。隧道左线全长18405 m，右线全长18410 m。隧址区划分为三个地貌类型，以中条山为界，中条山北麓为运城盆地，中条山为构造侵蚀中山区，中条山南麓为构造—侵蚀堆积地貌。

2 区域水文地质条件

2.1 隧道区地下水系统及含水岩组划分

2.1.1 隧道区地下水系统划分

隧道区域地下水系统以分水岭为界横跨两个地下水子系统，分水岭以北属于黄河流域地下水系统中的涑水河地下水子系统，分水岭以南属于黄河流域地下水系统中的中条山南入黄地下水子系统。涑水河地下水子系统包括中条山北、稷王山南涑水河流域，其间分布有运城盆地。地下水以盆地松散岩类孔隙水为主，富水性较好，但水质不佳，其次为变质岩类裂隙水。该水系内地下水为一完整的水文地质单元，补、径、排条件清晰，为同一地下水系统；中条山南入黄地下水子系统包括中条山山脉雪花山、唐王山、舜王山、析城山沿线以南的诸多河流水系及芮城盆地。地下水以变质岩类裂隙水为主，其次为松散岩类孔隙水，碳酸盐岩裂隙岩溶水也有一定分布。该水系内地下水均向南排入黄河。

2.1.2 隧道区地下水含水岩组划分

根据地层岩性、地下水类型、含水介质空间性质及水力特征，划分三个地下水含水岩组:（1）松散岩类孔隙水含水岩组；（2）碎屑岩、变质岩及岩浆岩类裂隙孔隙水含水岩组；（3）碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩组。

根据区内地形、地貌和岩性构造条件，同时遵循气象、水文特征整体性原则，区内可分为三个水文区划单元:（1）运城盆地水文区；（2）中条山基岩水文区；（3）中条山南麓水文区，见图1。

2.2 隧道区水文地质特征及地下水资源量

根据隧道区地形地貌、地层岩性、构造特征及地表水调查，隧道区可划分为北坡、南坡两个次一级水文地质单元，南坡水域属于黄河流域地下水系统中的中条山南入黄地下水子系统；北坡水域属于黄河流域地下水系统中的涑水河地下水子系统。

隧道区地处中山区，降水入渗是山地丘陵区地下水的唯一补给来源，河川基于降水入渗法，岩溶泉域采用排泄量法计算。据有关资料计算，隧道区地下水资源量统计见表1。

表1 隧道区地下水资源量统计表 单位：亿m3/a

图1 隧道区水系分布及水文区划图

3 隧道降排水影响分析评价

结合区域水环境特征，确定受隧道施工影响范围为205 km2。对区内流域进行野外查勘、测量，收集历史水文资料调查各流域泉水数量、流量，河道清水流量，水库及塘坝的蓄水动态，对比隧道施工前后水文资料，分析确定区域受影响情况。

3.1 隧道降排水对区域地表水影响

3.1.1 调查范围

对影响区洪池乡、常乐镇、张村镇3 个乡镇内南候沟、圪塔涧、张峪涧、五龙庙4 个流域的清泉水流量、水库蓄水变化情况进行调查，调查面积205.0 km2，共调查泉水13 处、河道清水断面3 处、水库13 座、塘坝电灌站2 座。调查点位分布见图2。

图2 调查站点位分布图

3.1.2 清泉水动态分析

收集隧道施工前后流域内15 处断面实测清泉水流量成果，对比分析确定流量变化情况。断面流量成果见表2。

表2 隧道施工前后流域清泉水断面流量变化

3.1.3 水库蓄水动态变化

收集隧道施工前后流域内13 座水库，2 处塘坝电灌站蓄水水位，对比分析确定受影响情况，具体见表3。

3.2 隧道排水对地下水影响调查

3.2.1 确定调查范围

本次调查主要在山前洪积扇和黄河高阶地区进行，共布设调查站点164 处，调查面积约150 km2。调查范围见图3。

表3 隧道施工前后流域水库蓄水位变化

图3 隧道排水影响区地下水调查范围图

3.2.2 地下混合水动态分析

分析计算了2016 年～2019 年的地下水埋深变化情况，三年平均变幅为-5.76 m，变幅最大值为-8.68 m，位于常乐镇窑头村，变幅最小值为-1.50 m，位于常乐镇张家庄。根据统计资料隧道施工前后（2016 年～2019 年），区域内地下水埋深呈明显下降趋势，铁路隧道附近下降幅度最大，降幅超过了7.0 m，向东西两侧及隧道出口之外的南侧逐渐变小。变幅分布见图4。

图4 隧道排水影响区地下水埋深变幅图

3.2.3 地下承压水动态分析

隧道对洪积扇承压水水位的影响情况见表4。

表4 隧道排水影响区承压水水位降深

从监测数据来看，中条山隧道施工降排水后，2016 年～2019 年区内地下水位呈明显下降趋势，地下水埋深年均降5.76 m，下降最幅度为8.68 m。隧道排水对区内深层承压水的影响非常强烈，隧道轴线附近降深124 m，最小也高达30 m。

4 结论

中条山隧道根据隧道区地形地貌、地层岩性、构造特征及地表水调查，将隧道区划分为三个水文区划单元，即运城盆地水文区、中条山基岩水文区及中条山南麓水文区。隧道开展施工降排水后，对区域地表水和地下水动态均引起显著变化，部分泉水流量减少甚至断流，水库蓄水量较往年均有所减少，部分水库甚至库干，地下水位降深十分明显。可见，蒙华铁路隧道排水是引起区内泉水干枯、断流，水库干枯、蓄水减少，地下水下降最主要的因素，其对区域水环境的影响显著，建议有关部门强化对隧道排水、区域地下水和地表水的监测力度。