許模，李曉，李德良，宋詞，趙亞茜

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，北京 100080; 3. 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031)

川藏鐵路雅安至林芝段位于青藏高原東南部，沿線山高谷深人跡罕至，線路穿越橫斷山、念青唐古拉山等山脈，跨越大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等河流，具有“地質(zhì)環(huán)境敏感”、“顯著的地形高差”、“強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)”、 “脆弱的生態(tài)環(huán)境”等四大工程環(huán)境特征。由于超高的隧橋比例，因此工程施工必將對(duì)該區(qū)域內(nèi)相關(guān)環(huán)境地質(zhì)條件，以及地表、地下水水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，從而進(jìn)一步干擾區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境。

近年來(lái)，隨著全世界交通基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外眾多隧道工程面臨穿越含礦地層的問(wèn)題，如含煤地層、石膏巖層、含多金屬礦地層等。由于隧道施工導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)地下水流系統(tǒng)發(fā)生變化，形成新的匯水空間、泄水基準(zhǔn)面和排泄通道，若同時(shí)未能采用正確的堵治水措施，必然導(dǎo)致大量溶礦地下水涌入洞內(nèi)，不僅給隧道施工造成困難，并且會(huì)給水環(huán)境安全、生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題[1-3]。渝懷鐵路白沙沱4號(hào)隧道全長(zhǎng)2 118 m，其中煤系地層4段, 共長(zhǎng)1 375 m, 占隧道全長(zhǎng)64.9%。該隧道位于烏江左岸, 低中山剝蝕地貌, 自然坡度大于40°,上覆第四系全新統(tǒng)坡殘積砂黏土、碎石土, 下伏基巖為灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r夾煤層及頁(yè)巖、砂巖頁(yè)巖。洞身位于巖溶水垂直循環(huán)帶, 施工中遇到了多處溶洞, 涌水量最大達(dá)到了2 098 m3/d。煤系地層段地下水具硫酸巖中等侵蝕及溶出性弱侵蝕的特征，侵蝕水通過(guò)混凝土的薄弱部位滲透出來(lái)，影響隧道施工質(zhì)量，造成隧道的使用壽命縮短[4-5]。同時(shí)，隧道施工過(guò)程中未經(jīng)處理的酸性水的疏排造成小范圍內(nèi)地下水水質(zhì)嚴(yán)重惡化。華鎣山隧道位于四川省廣渝高速公路廣鄰段之間，全長(zhǎng)4 .7 km，始建于1996 年, 貫通于1999 年。由于隧道排水造成地下水位不斷下降，空氣進(jìn)入被疏干的含水介質(zhì)以及包括煤系地層的裂隙介質(zhì)中, 使由原來(lái)的還原或弱還原環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸驈?qiáng)氧化環(huán)境，造成煤系地層中所含的金屬硫化物被氧化，造成地下水中硫酸根離子富集(≥1 000 mg/l)；這一過(guò)程產(chǎn)生大量氫離子導(dǎo)致環(huán)境酸化，使得溶礦地下水中礦化度升高(≥1 500 mg/l)；同時(shí)，被污染的巖溶水經(jīng)水循環(huán)排泄如附近湖(庫(kù))水，導(dǎo)致其水環(huán)境質(zhì)量下降，湖(庫(kù))中生物資源遭到破壞，引起當(dāng)?shù)亍八|(zhì)型”缺水[6-8]。重慶禮讓隧道全長(zhǎng)5 517 m，穿越了320 m 左右的膏巖地層，主要分布于明月山背斜軸部的三疊系下統(tǒng)嘉陵江組四段的地層中。由于對(duì)地下水流系統(tǒng)的干擾促進(jìn)了水巖作用，石膏巖表現(xiàn)出膨脹性，并因?yàn)槿転V地下水中高濃度的硫酸根離子具有較強(qiáng)的腐蝕性，嚴(yán)重危害隧道工程的穩(wěn)定性，同時(shí)造成區(qū)域地下水礦化度增加、水質(zhì)嚴(yán)重惡化[9-10]。

目前為止，國(guó)內(nèi)仍未對(duì)隧道施工過(guò)程中的含礦地下水及地?zé)崴枧潘斐傻纳鷳B(tài)環(huán)境影響引起足夠重視，因而相關(guān)報(bào)道并不多見(jiàn)，但此類(lèi)現(xiàn)象其實(shí)已經(jīng)非常普遍。通過(guò)類(lèi)比各類(lèi)礦洞、礦山開(kāi)采過(guò)程中引起的水環(huán)境及生態(tài)問(wèn)題，可對(duì)隧道施工中的含礦地下水疏排造成的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行預(yù)估。例如煤層涌水通常酸性強(qiáng)、硫酸根離子偏高、硬度大、礦化度高，并極易含有較多的如酚類(lèi)等毒化學(xué)成分，如直接排出地表容易污染地表水體，或入滲到含水系統(tǒng)中，造成裂隙水的嚴(yán)重污染，影響水資源環(huán)境[11-12]；石膏巖層涌水則含有非常高的硫酸根離子，排放入環(huán)境中造成水體污染，破壞植被生長(zhǎng)、影響臨近魚(yú)塘中的生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[13-14]；含多金屬礦層的地下涌水，各類(lèi)重金屬超標(biāo)嚴(yán)重，是周?chē)鷧^(qū)域飲用水源的巨大威脅，毒性強(qiáng)、容易富集于土壤層中，進(jìn)一步影響區(qū)域內(nèi)植被的生長(zhǎng)并持續(xù)釋放有毒重金屬污染，持續(xù)時(shí)效性極長(zhǎng)、恢復(fù)難度大，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境健康造成了巨大威脅[15-16]。由此可見(jiàn)，穿越含礦地層的隧道施工過(guò)程中的地下水疏排會(huì)在施工期及運(yùn)營(yíng)期內(nèi)造成一定的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)雅安-林芝全線的初步分析，發(fā)現(xiàn)尖峰頂隧道、埡口上隧道、二郎山隧道、郭達(dá)山隧道、海子山隧道、芒康山隧道、浪拉山隧道、邦達(dá)隧道、扎宗隧道、易貢隧道等多個(gè)隧道都處于溶礦地下水敏感區(qū)內(nèi)，在工程施工與運(yùn)營(yíng)期內(nèi)極易受到溶礦地下水的影響而污染地下水質(zhì)。本次調(diào)研采用類(lèi)比工程分析、文獻(xiàn)調(diào)研、研究區(qū)域內(nèi)相關(guān)地質(zhì)環(huán)境初步分析等方式，來(lái)討論川藏鐵路雅安-林芝段隧道工程施工帶來(lái)的溶礦地下水及地?zé)崴砍鰡?wèn)題是否會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)狀況(尤其是植被生態(tài)狀況)產(chǎn)生影響。

川藏鐵路雅安至林芝，長(zhǎng)度近1 000 km，工程規(guī)模巨大，橋隧比占90%，最長(zhǎng)隧道近40 km，最大隧道埋深達(dá)2 000 m，隧道工程穿越全球地理?xiàng)l件、地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境最復(fù)雜、最脆弱的青藏高原過(guò)渡地帶。隧道建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生較大的影響，其中隧道建設(shè)擾動(dòng)地下水環(huán)境而產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響是主要的環(huán)境問(wèn)題之一。研究、預(yù)測(cè)川藏鐵路隧道工程對(duì)地下水，進(jìn)而產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響，提出處理措施，對(duì)保護(hù)青藏高原過(guò)渡帶生態(tài)具有重要的科學(xué)意義和工程意義。

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、遙感資料分析，川藏鐵路勘查資料綜合分析，類(lèi)比工程調(diào)研獲得的資料，對(duì)川藏鐵路高溫?zé)岷腿艿V水對(duì)生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行初步分析，為下一步研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

新建川藏鐵路雅安至林芝段位于四川省及西藏自治區(qū)境內(nèi)，線路自既有成雅鐵路雅安站引出，向西行經(jīng)雅安、甘孜、昌都、林芝四市州，止于在建拉林鐵路林芝站(圖1)。新建正線長(zhǎng)度1 008.41 km，其中四川省境內(nèi)470.61 km，西藏自治區(qū)境內(nèi)537.80 km。在建拉薩至林芝段新建線路長(zhǎng)403.13 km，2014年底開(kāi)工建設(shè)，計(jì)劃2021年建成通車(chē)。雅安至林芝段新建正線長(zhǎng)998.81 km，橋隧總長(zhǎng)938.83 km，橋隧比為92.91 %，其中新建橋梁147座，共計(jì)102.72 km，占線路長(zhǎng)度比例為10.28 %；新建隧道80座，共計(jì)825.28 km，占線路長(zhǎng)度比例為82.62%(圖1)。

雅安至昌都段，起于雅安，經(jīng)瀘定、康定、雅江、理塘、巴塘，后進(jìn)入貢覺(jué)，再引入昌都，全長(zhǎng)雅安至昌都段新建正線長(zhǎng)度635.94 km。昌都至林芝段，線路在昌都市加卡經(jīng)開(kāi)區(qū)、邦達(dá)、波密縣、引入林芝站。昌都至林芝段新建線路長(zhǎng)度374.020 km，還包括林芝站改工程及動(dòng)車(chē)運(yùn)用所相關(guān)工程。

2 含礦地下水疏排的影響

2.1 對(duì)工程施工的影響

隧道施工建設(shè)過(guò)程中所涉及到的煤系地層地下水具有酸性強(qiáng)的特征，因此進(jìn)一步增強(qiáng)了溶礦地下水的礦化度、硬度，使得硫酸根、鐵離子等含量非常高，因而具有較強(qiáng)的侵蝕性。侵蝕水的存在對(duì)隧道襯砌的內(nèi)在質(zhì)量具有較大威脅, 侵蝕水通過(guò)混凝土的薄弱部位滲透出來(lái)，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量變質(zhì)、軟化，隧道的使用壽命縮短。

此外，對(duì)于穿過(guò)含石膏礦地層的隧道工程，由于隧道施工過(guò)程中對(duì)地下水流系統(tǒng)的干擾促進(jìn)含水層中的水巖相互作用，地層中石膏巖表現(xiàn)出很強(qiáng)的膨脹性，并由于該溶礦地下水中高硫酸根離子濃度而具有較強(qiáng)的腐蝕性，嚴(yán)重危害隧道工程的穩(wěn)定性。川藏鐵路隧道與沿線礦產(chǎn)分布關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 川藏鐵路隧道與沿線礦產(chǎn)分布關(guān)系圖

2.2 對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

川藏線沿線隧道施工所產(chǎn)生的溶礦地下水中通常具有酸性強(qiáng)、硫化物(硫酸根)含量高、各類(lèi)金屬離子濃度高等特征，對(duì)于生態(tài)環(huán)境具有很大影響。

(1) 異常pH對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

酸性溶礦地下水排放進(jìn)入地表環(huán)境之后，會(huì)打破土壤及水環(huán)境中的酸堿平衡。尤其是經(jīng)直接排放進(jìn)入地表水體的水生生態(tài)系統(tǒng)，異常的pH值會(huì)影響水生生物對(duì)氧氣的攝入和對(duì)食物的攝取能力。很多菌群、浮游生物、魚(yú)蝦等對(duì)pH變化非常敏感，pH變化會(huì)影響其正常代謝，進(jìn)而對(duì)整個(gè)食物網(wǎng)產(chǎn)生影響；酸性水可使魚(yú)蝦血液的pH下降， 削弱其載氧能力，造成缺氧癥。

土壤層中pH值過(guò)低會(huì)影響土壤中大量和微量營(yíng)養(yǎng)元素的可用性，例如使得植被對(duì)鈣、鎂等元素營(yíng)養(yǎng)的缺乏。此外，過(guò)低的pH會(huì)增加對(duì)各類(lèi)金屬礦物的溶解度，使得土壤、地表和地下水體中的金屬離子的含量增加，甚至?xí)?dǎo)致很多有毒重金屬的含量增加。

(2) 硫化物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

通過(guò)隧道施工疏排進(jìn)入地表環(huán)境中有許多金屬離子，可以與硫酸根結(jié)合成穩(wěn)定的硫酸鹽，而排放進(jìn)入飲用水中的硫酸鹽含量過(guò)多可引起人體健康問(wèn)題，例如使人腹瀉等；硫酸根離子在硫酸鹽還原菌的作用下可轉(zhuǎn)化為硫化氫，揮發(fā)性較強(qiáng)且易散發(fā)臭味，溶于水中對(duì)混凝土和金屬都有侵蝕破壞作用，在高濃度下對(duì)魚(yú)類(lèi)也有較強(qiáng)的毒害作用；并且經(jīng)揮發(fā)進(jìn)入到大氣中后，會(huì)進(jìn)一步與大氣中的污染物相結(jié)合，形成酸性氣溶膠、顆粒物等，進(jìn)一步引起大氣污染[17]。

(3) 金屬離子對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

川藏線沿線因含有以金、銅、鐵、鎢、錫、銻、砷、汞、銀等為主的金屬礦產(chǎn)，在隧道建設(shè)施工過(guò)程中的溶礦地下水疏排即會(huì)引起一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

含多金屬的的溶礦地下水排放進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中，一方面如直接排放進(jìn)入河、湖等地表水體，或通過(guò)入滲進(jìn)入到潛水含水層中，從而進(jìn)入當(dāng)?shù)厮h(huán)，對(duì)動(dòng)植物造成危害，甚至污染飲用水源而產(chǎn)生人體健康威脅；另一方面這些含多金屬元素的溶礦地下水在排放到地表的過(guò)程中，由于溫度、氧化還原條件、溶解度的變化，使得這些金屬元素沉淀或吸附于包氣帶和土壤層中，產(chǎn)生二次污染。

川藏線沿線相關(guān)多金屬元素，其中汞、銅、鉛等有毒重金屬對(duì)于生態(tài)環(huán)境的危害尤其突出。例如汞會(huì)影響到種子的發(fā)芽和植物的形態(tài)建成，并且在濃度較高時(shí)會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)，并且會(huì)抑制光合作用、根系生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。鉛能減少跟細(xì)胞的有絲分裂速度，造成植被生長(zhǎng)緩慢、生物量下降、葉片失綠明顯，嚴(yán)重時(shí)逐漸枯萎死亡。植物體中過(guò)量的銅會(huì)妨礙植物對(duì)二價(jià)鐵的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，損傷根部，造成根毛少甚至枯死。

3 隧道工程引起水熱條件變化對(duì)生態(tài)環(huán)境影響

3.1 對(duì)陸生生態(tài)環(huán)境影響

川藏鐵路主要穿越鮮水河活動(dòng)斷裂帶、理塘活動(dòng)斷裂帶、巴塘活動(dòng)斷裂帶、香堆-洛尼斷裂帶及侵入巖體邊緣圍巖接觸帶、瀾滄江斷裂帶地?zé)岙惓^(qū)、怒江斷裂帶地?zé)岙惓^(qū)、雅江縫合帶-易貢地?zé)岙惓^(qū)等8個(gè)地?zé)釒?圖2)。

圖2 川藏鐵路雅安至林芝段沿線地下熱溶礦水分布圖

水溫變化是影響流域生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的重要環(huán)境因子指標(biāo)，尤其對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)影響尤為敏感。對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)而言，流域增幅較大可能直接造成鄰水和谷底陸生植物多樣性組成發(fā)生變化，更有利于喜熱和喜溫植物生長(zhǎng)，但也會(huì)造成部分耐寒物種消失[18]。

以彎東隧道為例調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，溫泉開(kāi)發(fā)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)影響明顯。地下熱水輸水工程會(huì)直接造成局域空氣或水體溫度快速上升，破壞了水體的生態(tài)平衡，會(huì)導(dǎo)致局域范圍陸生植被和流域范圍水生生物的快速致死，從而對(duì)附近地下水環(huán)境產(chǎn)生較大影響。溫泉開(kāi)發(fā)對(duì)陸生植被影響主要表現(xiàn)在對(duì)溫泉洞口附近，其不利影響表現(xiàn)為溫泉出口的高溫對(duì)植被造成的損傷，但影響范圍往往較小。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，彎東隧道區(qū)域的磨西斷裂帶上有6處溫泉，隧洞施工過(guò)程中大量熱水排放，溫泉?dú)怏w中有H2S，H2S氣體排放對(duì)洞口水生植物造成影響較大；熱水排放導(dǎo)致排放口下游近1 000 m范圍地溫升高、地下水質(zhì)發(fā)生變化，水體產(chǎn)生了大量綠藻、微生物，形成泉華。

以榆林宮隧道為例，榆林宮礦泉群有20余個(gè)天然溫泉出露，水溫多在60 ℃以上，最高90 ℃。水熱區(qū)熱水pH值呈中偏堿性，熱水中主要離子為K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-和Cl-，其中Na+和HCO3-質(zhì)量密度最高，熱水pH值中偏堿性，可能造成榆林河下游河水pH值改變，直接影響水生生物多樣和水生生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，雖然評(píng)價(jià)區(qū)植被類(lèi)型整體未發(fā)生明顯變化，但由于榆林宮熱泉分布海拔較高，熱水資源開(kāi)發(fā)造成河流水溫上升、水質(zhì)變化，對(duì)榆林河冷水魚(yú)類(lèi)和兩棲爬行類(lèi)(蛙類(lèi)、蛇類(lèi))影響尤為敏感，可直接造成冷水魚(yú)類(lèi)快速大量死亡，進(jìn)而造成河流生態(tài)系統(tǒng)急速退化。因此，熱泉資源開(kāi)發(fā)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性影響尤為明顯，榆林宮隧道工程建設(shè)過(guò)程應(yīng)盡可能避免熱泉水外泄和進(jìn)入榆林河。以雪峰山隧道工程為例研究發(fā)現(xiàn)，隧道施工對(duì)地下水資源造成了污染。

3.2 對(duì)水生生態(tài)環(huán)境影響

川藏鐵路沿線經(jīng)緯度跨度大、地形起伏大、植被類(lèi)型復(fù)雜的特點(diǎn)，其高原濕地分布較廣，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。

在施工過(guò)程中排放的地下熱水含有H2S氣體，由于H2S氣體的增加和水體溫度增加，濕地內(nèi)硫循環(huán)加快，可能導(dǎo)致濕地內(nèi)硫循環(huán)過(guò)程被破壞，進(jìn)而影響濕地生態(tài)系統(tǒng)的其他循環(huán)。地下熱水向濕地排放，使得濕地內(nèi)水溫的上升，濕地面積減少，養(yǎng)分循環(huán)可能被破壞。地下熱水的排放可能會(huì)影響濕地生態(tài)系統(tǒng)，高溫地?zé)崴苯优欧牛赡軐?duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)中的水生生物與陸生生物造成一定的危害。一方面是地下熱水溫度較高，破壞濕地內(nèi)水生物生存環(huán)境，當(dāng)水溫增高時(shí)，生物機(jī)體代謝增大，需氧量相應(yīng)增大，而水體受多因素影響隨溫升而溶解氧降低，這將不利于底棲生物的生存；水溫增高時(shí)，濕地內(nèi)陸生動(dòng)植物的棲息地被破壞，造成陸生動(dòng)物的遷徙與陸生植物群落的消失或減少。另一方面地下熱水中的物質(zhì)，如氟(F)，F(xiàn)通過(guò)土壤-動(dòng)、植物-人類(lèi)進(jìn)行遷移、富集，導(dǎo)致了一系列的環(huán)境污染和健康危害問(wèn)題。氟對(duì)作物的危害是慢性積累的生理障礙過(guò)程。抑制生物的新陳代謝、呼吸作用及光合作用，抑制新陳代謝過(guò)程中馬來(lái)酸脫氫酶的活性。

通過(guò)若爾蓋高寒濕地，導(dǎo)致水熱條件改變，由于地理等其他因素，濕地的固碳能力大小不一，溫度和水量的同時(shí)增加可能會(huì)阻礙濕地的固碳能力，破環(huán)濕地的碳循環(huán)過(guò)程。

4 隧道工程引起水質(zhì)條件變化對(duì)生態(tài)環(huán)境影響

4.1 對(duì)陸生生態(tài)環(huán)境影響

隧道建設(shè)在實(shí)際的施工中，會(huì)產(chǎn)生大量的施工廢水與隧道涌水。施工廢水主要源于隧道穿越不良地質(zhì)單元或者清洗施工設(shè)備等而產(chǎn)生的廢水資源。這些廢水也會(huì)造成植被的生長(zhǎng)和發(fā)育受到一定的影響。

以雪峰山隧道工程為例研究發(fā)現(xiàn)，隧道建設(shè)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。直接影響區(qū)和次影響區(qū)的氮、磷、鉀、酸堿度、有機(jī)質(zhì)等所測(cè)試的土壤因子均發(fā)生了變化,并各自表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,使土壤肥力發(fā)生變化。由于土壤環(huán)境的變化,隧道施工影響到影響區(qū)及次影響區(qū)內(nèi)的植物生長(zhǎng),直接造成了植物生長(zhǎng)速度降低等后果[19]。

以華鎣山隧道為例，隧址區(qū)水體水化學(xué)類(lèi)型主要為HCO3-Ca和HCO3·SO4-Ca型，水質(zhì)偏弱堿性，屬于低礦化度水，各水體離子成分主要來(lái)源于巖石的風(fēng)化作用。疏干漏斗的產(chǎn)生也會(huì)影響地表水的補(bǔ)徑排，從而影響其水質(zhì)。結(jié)合施工期遙感影像分析發(fā)現(xiàn)，華鎣山含礦水排出口，植被生長(zhǎng)有一定影響，表現(xiàn)為隧道口排出水區(qū)域內(nèi)植被蓋度呈現(xiàn)明顯的下降，距離排出口越近植被蓋度等相關(guān)指標(biāo)變化值越大，呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性。

4.2 對(duì)水生生態(tài)環(huán)境影響

川藏鐵路途經(jīng)的地區(qū)是我國(guó)濕地資源比較豐富的區(qū)域，其濕地類(lèi)型主要為河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地，其主要補(bǔ)給方式為地下水補(bǔ)給。

在隧道施工區(qū)域內(nèi)鉛鋅礦、金礦、黑鎢礦、錫礦等含礦層地下水中含有鎢、錫、Pb，Zn、Au、Ag等多種重金屬元素，在施工過(guò)程中可能引發(fā)臨近水系水質(zhì)下降，使隧址區(qū)生態(tài)水環(huán)境發(fā)生變化，從而造成川藏鐵路沿線濕地水生生態(tài)系統(tǒng)破壞現(xiàn)象。以類(lèi)比工程華鎣山隧道施工前后的水環(huán)境質(zhì)量變化為例分析，華鎣山隧道在施工過(guò)程中主要水質(zhì)污染源有施工場(chǎng)地的生產(chǎn)廢水、橋梁施工廢水、少量生活污水以及隧道施工廢水等。根據(jù)隧道排水期間的水化學(xué)特征資料，隧道總的排出水水化學(xué)類(lèi)型為硫酸鈣型水，主要特征為低pH、含SO42-以及含有多種重金屬元素。

隧道排水中進(jìn)入地表水以及地下水之中，會(huì)造成水體水質(zhì)發(fā)生變化，使?jié)竦卣w的水體環(huán)境水平大大降低[20]。水質(zhì)條件變化對(duì)濕地的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 補(bǔ)給水源水質(zhì)的變化會(huì)引起植物的衰竭和腐爛，腐爛的莖、葉容易消耗水體中的溶解氧使河床上升、底泥增多，其中釋放出的有機(jī)物、氨氮等導(dǎo)致水體污染物回升，容易造成水體的二次污染。

(2) 魚(yú)類(lèi)、兩棲爬行類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)以及浮游生物是濕地生態(tài)系統(tǒng)中主要生物種類(lèi)，當(dāng)水體中pH、NH3-N等監(jiān)測(cè)指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致生物種群數(shù)量銳減甚至瀕臨滅絕，進(jìn)而對(duì)整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能運(yùn)轉(zhuǎn)和環(huán)境產(chǎn)生影響。

(3) 鐵路沿線河流濕地分布密集，植被以高山針葉林、高山灌叢和高寒濕地(包括高寒沼澤、高山濕草甸等類(lèi)型)為主，并有多種珍稀、瀕危和重點(diǎn)保護(hù)植物。當(dāng)濕地的水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)造成一定影響，表現(xiàn)為濕地區(qū)域內(nèi)植被蓋度呈現(xiàn)明顯的下降。

5 地下熱水處理措施

根據(jù)對(duì)地下熱水疏排可能的生態(tài)影響分析，當(dāng)?shù)叵聼崴疁囟容^高，水體pH偏高或偏低、硬度、氟離子、重金屬離子濃度過(guò)高等均可能導(dǎo)致區(qū)域地下水、地表水污染，無(wú)法達(dá)到供水要求；可能增加土壤含鹽量，造成植物脫水萎蔫，減緩植物生長(zhǎng)速度，改變植被生長(zhǎng)類(lèi)型，耐鹽、耐酸堿類(lèi)植被覆蓋量增加，降低生物多樣性。地下水和地表水中金屬含量過(guò)高，還可能導(dǎo)致一些植被死亡，或產(chǎn)生富含毒性重金屬的農(nóng)作物等。因此若產(chǎn)生的地下熱水水量較小，其他地質(zhì)等條件符合封堵要求時(shí)建議對(duì)地下熱水進(jìn)行封堵，降低工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞作用。

當(dāng)?shù)叵聼崴枯^大、水體溫度較高、水質(zhì)較好，且地下熱水排放區(qū)域具有綜合利用條件時(shí)，建議將地下熱水進(jìn)行多級(jí)利用，使其產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。當(dāng)?shù)叵聼崴狈Ψ舛潞途C合利用條件時(shí)，應(yīng)結(jié)合地下熱水水質(zhì)、水溫、水量及熱水排放區(qū)周邊實(shí)際情況將其進(jìn)行相應(yīng)處理后排放進(jìn)入自然環(huán)境或直接排放進(jìn)入自然環(huán)境。地?zé)崴淼捞幚泶胧┮?jiàn)表1。

表1 地?zé)崴淼赖叵聼崴蜕鷳B(tài)特征及熱水處理措施匯總表

6 結(jié)論

(1) 川藏鐵路施工具有“隧道長(zhǎng)度長(zhǎng)，隧橋比例高，地質(zhì)環(huán)境敏感”的特點(diǎn)，故在施工擾動(dòng)情況下，會(huì)出現(xiàn)隧道穿越含礦帶，疏排地下水造成生態(tài)環(huán)境問(wèn)題；隧道工程施工引起水熱條件變化從而對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響；以及施工條件改變?cè)兴|(zhì)條件引起生態(tài)環(huán)境的變化，對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

(2) 川藏鐵路穿越青藏高原東麓，氣候、地形變化大、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、生態(tài)脆弱，川藏鐵路工程隧道規(guī)模大，對(duì)地質(zhì)環(huán)境擾動(dòng)較大，穿越礦床類(lèi)型復(fù)雜，可能產(chǎn)生水量較大的含重金屬、酸性水和高礦化度水，直接排放到環(huán)境中，可能對(duì)生態(tài)、地表水、地下水和土壤產(chǎn)生不利影響。

(3) 隧道施工改變了原有的水熱條件，破壞水生及陸生生態(tài)環(huán)境。高溫?zé)岷λ淼揽赡軐?dǎo)致植被及水中生物的死亡，也可能促進(jìn)喜熱和喜溫植物生長(zhǎng)。熱水中的H2S氣體導(dǎo)致濕地內(nèi)硫循環(huán)過(guò)程被破壞，溶解氧降低不利于底棲生物的生存。

(4) 隧道施工過(guò)程產(chǎn)生的施工廢水與隧道涌水在排放過(guò)程中造成土壤肥力改變，降低植被生長(zhǎng)速度。由于川藏鐵路大量穿越濕地，水質(zhì)變化造成濕地水體二次污染，生物種群滅絕及植被覆蓋度大量下降。

(5) 地?zé)崴枯^小、水質(zhì)差時(shí)應(yīng)采用封堵措施，若水量大水質(zhì)好時(shí)可對(duì)地?zé)崴M(jìn)行多級(jí)利用。若因環(huán)境條件限制無(wú)法對(duì)熱水進(jìn)行封堵時(shí)應(yīng)對(duì)地?zé)崴M(jìn)行水溫水質(zhì)處理后再排放進(jìn)入自然環(huán)境中。