軌道交通工程對地下熱水資源的影響
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1福州市地下熱水資源概況
1.1地下熱水賦存條件
福州地熱田分布范圍：北起思兒亭，南至象園，西自五一路西，東到六一路東，南北長約5km，東西寬近2km；以孔深500m溫度大于40℃范圍計算，面積為9km2。該地熱田成長條狀分布，本工程與其位置關系見圖1。福州地熱田受北北西向樹兜—王莊張扭性斷裂控制，熱儲層為燕山晚期花崗巖類巖石。由于其上覆蓋一層第四系的砂礫卵石含水層，因此福州地熱田可劃分為兩種性質不同的儲熱層：一為基巖(花崗巖類)構造脈狀裂隙熱水；另一為第四系層狀孔隙熱水。
1.2地下熱水的補逕排規律
福州地熱田北段主要靠大氣降水補給及北部山地基巖裂隙水側向補給，僅福州市區北郊山前土層裸露可直接接受大氣降水的垂向入滲補給；遠離山前，隨著含水層的埋深，垂向入滲補給減弱，主要是近山前的側向入滲補給。南段靠近閩江古河道承壓孔隙含水層，除了接受北部、東北部的山地基巖裂隙水、山前大氣降水的側向補給外，還可通過閩江古河道承壓孔隙含水層與閩江水互為側向補給。地下熱水主要通過人工開采排泄。福州地下熱水補逕排規律見圖3。
1.3地下熱水化學性質
福州地下熱水為無色、透明，稍具硫化氫味且有微量的氣體逸出，具侵蝕性。一般自流孔見有乳白色泉華沉淀，主要成份為氯化鈉等鹽類。水質類型SO4•Cl•Na型（北段）、Cl•SO4•Na型（南段），低礦化度（＜1g／L）。福州地熱水中主要標志型離子為氟、硫酸根、二氧化硅和pH值，與冷水有較明顯的差別，熱水氟離子含量在5～14mg/L，冷水則小于2.5mg/L；硫酸根離子含量為100～178mg/L，冷水則小于54mg/L；二氧化硅含量在50～100mg/L，冷水不超過60mg/L；pH值熱水為7.5～9.0，冷水在6.1～7.7。
2工程對地下熱水資源的環境影響分析
22.1工程對地熱儲層的影響分析
根據前文分析，福州地熱田可劃分為兩種性質不同的熱水：一為基巖（花崗巖類）構造脈狀裂隙熱水；另一為第四系層狀孔隙熱水。對基巖熱儲層的影響：福州市軌道交通2號線隧道占位高度在6m左右，地下車站高度15～20m。隧道埋深為20m左右，過江河隧道埋深一般20～30m。根據地鐵埋深及地下熱水含水層分布情況，二者位置關系如圖4所示，基巖面埋深50m以下，地鐵穿越地熱田對基巖裂隙熱儲本體不構成影響，即對基巖熱儲層的地熱場無影響。對第四系熱儲層的影響：第四系層狀孔隙熱水含水層由泥質砂礫卵石組成，成層分布。由于頂板普遍存在一層以粘性土或淤泥為主的隔水層，因此具有一定的微承壓性，水位埋深一般在3~5m。由于它直接覆蓋于基巖裂隙熱水上，所以除受熱水構造帶巖石的熱傳導外，主要還受熱水構造帶所排泄出來的高溫熱水直接補給，與第四季孔隙冷水混合而成，從主構造帶向兩側擴散。第四系層狀孔隙熱水含水層頂板埋深15~25m，地下軌道交通局部區段可能占據部分第四系孔隙熱儲含水層，但相對于整個第四系孔隙熱儲含水層，其占據分量很小。若保溫層不完善，隨著地下軌道通風排風，會散失小部分熱量，其占據總量同樣很小。由此可判斷，地鐵穿越地熱田對第四系孔隙熱儲層影響很小。
對基巖熱儲的補逕排影響：由上分析，軌道交通2號線區域基巖裂隙熱儲層，接受區域內地表水、淺層的孔隙潛水的垂向補給相對較弱。根據地鐵區間隧道埋深、空間占位與熱儲含水層的關系分析，地鐵穿越地熱田對基巖裂隙熱儲本體不構成影響，對基巖裂隙熱儲的補給、逕流、排泄不存在顯著的直接影響，見圖5。對第四系熱儲的補逕排影響：北部新店地區是市區北部第四系地下熱水的主要補給區；南部閩江古河道為南部第四系地下熱水的主要補給區。地鐵若穿越第四系孔隙熱儲含水層，且與該層地下水逕流方向相交，則可能導致該含水層逕流上游水位升高、下游水位下降，對第四系地下熱水資源造成直接的顯著影響。第四系孔隙熱儲含水層逕流方向主要為南北向，2號線地下軌道東西向經過地熱田區段為沿古田路、福馬路從八一七北路至長樂北路，地鐵隧道主要埋設于長樂組粘土、淤泥蓋層。
2.3工程對地下熱水水質的影響分析
施工期：在施工期間工程水污染源主要為施工作業和施工人員產生的生活污水，雖然水量不大，但影響時間較長。如將施工廢水直接排放滲入地下，可通過各含水層之間的滲透、越流等方式，將影響地熱開采井出水水質。工程經過福州市地熱田區段建有污水收集管網，施工期污水具備納入城市管網的條件，因此只要避免施工廢水隨意排放，不會對地下熱水水質產生影響。運營期：軌道交通實施后，工程經過福州市地熱田范圍內的車站所在區域都建有城市污水管網，此外，設計對沿線車站內的廁所、化糞池也將采取防滲漏措施，確保不污染地下熱水資源。4結語福州市地熱的成因屬深循環交替類型，埋藏于淺部的砂卵石孔隙和深部的基巖裂隙中，蘊涵熱水的砂卵石埋深在軌道交通2號線經過段多在30m以下，地鐵建設在該段的埋深為17m~22m，其對地下熱水的形成、溫度和主要補給、逕流、排泄條件總體影響不大。南門兜站至五一廣場站區間基巖埋藏相對比較淺，2號線的建設對地下熱水側向補給有輕微影響，但該側向補給的量微小，對地下熱水總體補給不造成影響。在五一廣場站、六一北路站、長樂北路站車站施工過程中，工程降水在施工期對地熱田的水量有一定的影響，但施工結束后可迅速恢復；若支護結構嵌入地熱含水層，將會對地熱含水層的水量和逕流產生局部影響，在設計中應采取適當措施盡量減少其影響程度。
作者：胡鍇單位：中鐵第四勘察設計院集團有限公司環工處
