隧道工程水环境效应可持续评价分析

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摘要：根据隧道工程水环境效应评价指标体系设计原则以及隧道工程对水环境系统的影响特点，设计了一套通用型隧道工程水环境效应评价指标体系，并分析论证了该指标的正确性。最后，给出了几点减少隧道工程负面水环境效应的措施。

关键词：隧道工程；水环境效应；评价指标体系；可持续评价

纵观国内外交通隧道的发展，凸显出一个重要的特征：隧道越建越长，贯穿的水域面积越来越宽。这是经济发展对交通运输提出的必然要求。然而，隧道工程的实施与运营会改变其周围水环境状况，可能会破坏水环境系统，使水环境向着不利于人类的方向发展。因此，需定量地评价隧道工程对其周围水环境的影响，以指导隧道工程建设和保护措施的采用，维持隧道区域水环境的可持续发展［1］。一套合理的评价指标体系是获得正确评价结果的必然前提。因此，笔者对隧道工程水环境效应评价指标体系进行了相关研究。

1隧道工程对水环境的影响机理

水环境是指自然界中水形成、分布和转化所处的空间。工程项目的实施会对水环境造成破坏和污染，从而导致系统的结构和功能发生变化，其称为项目水效应。隧道工程的建设实施必然也会对水环境产生一定影响。其影响机理如图1所示。隧道开凿会完全封堵地下水带来巨大压力引发水流通道的转移与变化，打破了地下水渗流场原有的平衡，致使出现断流、涌水等现象。而隧道的不断涌水、断流会使地下水逐渐疏干，水位下降，疏干漏斗扩大，恶化水文地质条件，最终导致洞顶地表河湖泉井枯竭，水环境失去平衡，生态环境破坏。运行期中，隧道的渗漏水流失与车辆排放的危害气体、噪声等污染物质间接地对地下水影响，也会致使水环境的破坏。当水环境受到破坏时，渗漏水将使隧道承受一定的水压力，对隧道产生软化、分割、崩解的作用，引发岩溶地面塌陷等严重影响人类生活、生产的灾害［2］。

2隧道工程水环境效应评价指标体系建立原则

隧道工程水环境效应评价指标是度量隧道工程对水环境系统影响的特征参数，是评价该影响的基本尺度和衡量基准。由于水环境系统的复杂性，单一的评价指标往往很难全面地评价隧道工程对水环境系统的影响，因而，需采用一套指标体系从多个角度分析考察隧道工程对水环境系统的影响。而这套评价指标体系构建的恰当与否将直接决定评价效果的真实性。因此，隧道工程水环境效应的评价指标构建时应遵循以下原则［2，3，4］。

2．1科学性与客观性

指标选择时应结合实际的客观情况，在科学的理论基础上，尽可能全面、完整、准确地反映水环境属性。

2．2系统性与层次性

评价指标应按系统论的观点进行考虑，尽可能确保完整、全面而系统地反映隧道工程水环境效应的整体状况。同时，应以主要和关键因素为重点选择评价指标，并将其关系用简洁明朗的体系表达出来，确保一定层次性，防止指标的遗漏与重复而产生误差。

2．3综合性与具体性

隧道工程对水环境产生多方面影响，在评价时应尽可能综合考虑这些方面选则综合性指标。并针对每个综合指标选择有代表性评价指标作为其下属指标，以达到综合分析与评价的目的。

2．4动态性与静态性

隧道工程因施工条件及行车运行等不确定因素而处于一个动态环境中，其对水环境的影响也必将随着动态环境的不同而变化。因此，在选取指标时，既要选择反映隧道工程水环境效应现状的指标，也要选择能反映隧道工程水环境效应发展趋势的指标，做到动与静结合，以全面反映隧道区域水效应的整体状况。

2．5稳定性与独立性

隧道工程随其所处地区的地质、水文、气象等因素的不同对水环境产生不一样影响，在选择评价指标时，应能体现不同的客观条件，以提高评价指标的适用性。另外，隧道工程对水环境系统影响呈现链式反应，指标间通常存在重叠信息，所以在选择指标时应保持各指标间的独立性，避免指标包含重复信息而产生评价误差。

2．6可操作性与实用性

在实际中，影响隧道工程水环境效应的有些指标数据难以获得或者只能做定性分析，将其作为评价指标会影响隧道水环境效应评价结果的可靠性。因此，在选择时应尽量避免这类指标，选取可通过统计资料整理、抽样调查、典型调查或直接可从有关部门获得数据等具有可操作性与实用性的影响效应作为评价指标。同时，应选取合理数量的评价指标，以使得评价过程简单易行。

3隧道区域水环境效应评价指标体系

3．1评价指标体系框架设计

由隧道工程对水环境系统的影响机理分析可知，隧道工程会给隧道区域的水环境系统带来以下影响：①出现严重的涌排水、渗漏水现象，使得其附近的水体大量流失；②导致水流通道的转移，引起地下水运动方向发生显著变化，从而导致水体的外流与二次污染；③地表岩溶泉出水量减少甚至岩溶泉消失；④水体水质恶化；⑤地下水位下降等。综合来看，隧道工程对水环境的影响主要表现在两方面：对水质的影响和对水量的影响。根据前文所述隧道工程水环境效应评价指标的设计原则，将隧道工程环境效应评价分解为两个子准则：水质影响和水量影响。加之，在社会的发展过程中由于水环境的破坏与影响会对经济的发展产生制约因素。因此，将经济影响作为其第三个准则。根据具体性原则，又根据其作用机理并借鉴他人的研究成果选择13个影响因素作为其子目标衡量准则。最终，建立了一套由一个总目标，3个准则和13个影响因素构成的隧道工程水环境效应评价指标体系，如图2所示。

3．2评价体系框架论证

根据研究表明，隧道施工过程中水质影响主要为pH、SS、COD、油类等［5］。因此，将水质综合污染指数、地下水矿化度、水体富营养指数作为水质影响准则的3个下属指标。又因不同地区的水环境系统有不同程度的自净功能，为了能消除其差异性，得到普遍适用的结果，也将水环境容量作为水质评价准则的1个下属指标。在水量准则中，单位面积地下水资源量能直观表征系统中现存水量情况。居民生活水源损失率能表明地表水的现存情况，地下水和地表水两者共同构成地区储水情况。因此，将其作为水量准则的下属指标。过境水资源量能补充水资源短缺地区水资源，对其的考虑能够准确体现出该区域的实际水量。由于植被在保持水土、调节气候、净化大气、维持自然界的生态平衡上起着重要的作用，所以，植被覆盖率能够很好衡量一个区域水环境保护与利用的情况。生物完整性指数的分析可以确定水环境干扰与生物特性之间的关系，引导政府部门合理规划水环境的利用与开采，为水环境的和谐发展提供参考性价值。它们能间接地反映区域水量状况。因此，将植被覆盖率与生物完整性指数也作为水量准则的子指标。在经济准则中，将水利投资额、生态修复投资额和工农业产值作为其子目标，以全面体现隧道工程的经济收支状况，以促进区域经济的积极发展。同时为了能够清晰地看出该系统的一个系统变化过程，将水环境沉没成本也作为经济准则的一个子指标。

4隧道工程负面水环境效应相关对策

隧道工程的建设对水环境这个庞大系统带来诸方面的负面效应是不可避免的，为了水环境的持续发展，不仅在评价体系上要不断的改革、创新，管理部门也应提出一些措施和政策，为水环境的绿色和谐发展提供坚实的保障和崭新的契机。在我国，水环境被定位为社会发展与进步的基石，不仅影响民众的生活和健康，而且还威胁着国民经济的顺利发展。发达国家如日本、美国等，他们针对隧道工程负面水效应从政府方面做出了3方面的努力：①制定相关的法律法规；②协调政府部门间的合作；③建立合理的隧道建设管理模式。借鉴国外的经验，为从根本上改变我国水环境状况，促使水环境走上持续、全面发展的轨道，杨国栋等［6］提出减缓和消除影响的措施主要有：①建设前详细勘察，尽量避开环境敏感点及地质特殊的地带，加强施工渗水、涌水监控；②加强施工机械的养护维修及时对隧道内废油、漏油收集；③尽可能在现场对施工废水做预处理后再排放；④坚持和完善隧道区域水资源开发、环境综合治理法规条例；⑤坚持环境、经济和社会的三效原则，实现可持续发展；⑥加强公众环境教育，提高群众的环保意识与公众参与意识。

5结束语

本文首先分析了隧道工程的水环境的影响机理。紧接着介绍了隧道工程水环境效应评价指标体系设计原则。并根据该原则和隧道工程对水环境的影响机理，建立了一套通用型隧道工程水环境效应评价指标体系。经分析论证得出本文中建立的隧道工程水环境效应评价指标体系能较为全面地反映隧道工程水环境效应，为今后的隧道工程水效应评价建立了基础。最后，依据隧道工程的水环境影响机理，为减少隧道工程的负面水环境效应提出了几点措施。在本文中，未对本文设计的隧道水环境效应评价体系进行实例验证，也未对其评价方法进行研究，这将都是笔者以后的研究工作。

［参考文献］

［1］赵庆建．河北省水环境安全评价体系及水资源可持续利用技术研究［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007．

［2］史景革，史彦民．隧道施工对周围水环境影响研究［J］．铁道建筑，2013，（5）．

［3］李国，杜欣，曾亚武．隧道与地下水环境相互影响分析［J］．中国水运（下半月），2008，（9）．

［4］师彦武，康绍忠，简艳红．干旱区内陆河流域水资源开发对水土环境效应的评价指标体系设计［J］．水土保持通报，2003，（3）．

［5］蒋红梅，张兰军，丁浩．隧道建设对水环境的影响及其对策［J］．公路交通技术，2010，（5）．

［6］杨国栋，孟庆珍，孙立宏．汾河流域水环境状况及流域可持续发展对策研究［J］．中国人口•资源与环境，2001，（S1）．

作者：张国珍 孙加辉 武福平 尚兴宝 曹枫 单位：兰州交通大学环境与市政工程学院