轨道交通工程对地下热水资源的影响
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1福州市地下热水资源概况
1.1地下热水赋存条件
福州地热田分布范围：北起思儿亭，南至象园，西自五一路西，东到六一路东，南北长约5km，东西宽近2km；以孔深500m温度大于40℃范围计算，面积为9km2。该地热田成长条状分布，本工程与其位置关系见图1。福州地热田受北北西向树兜—王庄张扭性断裂控制，热储层为燕山晚期花岗岩类岩石。由于其上覆盖一层第四系的砂砾卵石含水层，因此福州地热田可划分为两种性质不同的储热层：一为基岩(花岗岩类)构造脉状裂隙热水；另一为第四系层状孔隙热水。
1.2地下热水的补迳排规律
福州地热田北段主要靠大气降水补给及北部山地基岩裂隙水侧向补给，仅福州市区北郊山前土层裸露可直接接受大气降水的垂向入渗补给；远离山前，随着含水层的埋深，垂向入渗补给减弱，主要是近山前的侧向入渗补给。南段靠近闽江古河道承压孔隙含水层，除了接受北部、东北部的山地基岩裂隙水、山前大气降水的侧向补给外，还可通过闽江古河道承压孔隙含水层与闽江水互为侧向补给。地下热水主要通过人工开采排泄。福州地下热水补迳排规律见图3。
1.3地下热水化学性质
福州地下热水为无色、透明，稍具硫化氢味且有微量的气体逸出，具侵蚀性。一般自流孔见有乳白色泉华沉淀，主要成份为氯化钠等盐类。水质类型SO4•Cl•Na型（北段）、Cl•SO4•Na型（南段），低矿化度（＜1g／L）。福州地热水中主要标志型离子为氟、硫酸根、二氧化硅和pH值，与冷水有较明显的差别，热水氟离子含量在5～14mg/L，冷水则小于2.5mg/L；硫酸根离子含量为100～178mg/L，冷水则小于54mg/L；二氧化硅含量在50～100mg/L，冷水不超过60mg/L；pH值热水为7.5～9.0，冷水在6.1～7.7。
2工程对地下热水资源的环境影响分析
22.1工程对地热储层的影响分析
根据前文分析，福州地热田可划分为两种性质不同的热水：一为基岩（花岗岩类）构造脉状裂隙热水；另一为第四系层状孔隙热水。对基岩热储层的影响：福州市轨道交通2号线隧道占位高度在6m左右，地下车站高度15～20m。隧道埋深为20m左右，过江河隧道埋深一般20～30m。根据地铁埋深及地下热水含水层分布情况，二者位置关系如图4所示，基岩面埋深50m以下，地铁穿越地热田对基岩裂隙热储本体不构成影响，即对基岩热储层的地热场无影响。对第四系热储层的影响：第四系层状孔隙热水含水层由泥质砂砾卵石组成，成层分布。由于顶板普遍存在一层以粘性土或淤泥为主的隔水层，因此具有一定的微承压性，水位埋深一般在3~5m。由于它直接覆盖于基岩裂隙热水上，所以除受热水构造带岩石的热传导外，主要还受热水构造带所排泄出来的高温热水直接补给，与第四季孔隙冷水混合而成，从主构造带向两侧扩散。第四系层状孔隙热水含水层顶板埋深15~25m，地下轨道交通局部区段可能占据部分第四系孔隙热储含水层，但相对于整个第四系孔隙热储含水层，其占据分量很小。若保温层不完善，随着地下轨道通风排风，会散失小部分热量，其占据总量同样很小。由此可判断，地铁穿越地热田对第四系孔隙热储层影响很小。
对基岩热储的补迳排影响：由上分析，轨道交通2号线区域基岩裂隙热储层，接受区域内地表水、浅层的孔隙潜水的垂向补给相对较弱。根据地铁区间隧道埋深、空间占位与热储含水层的关系分析，地铁穿越地热田对基岩裂隙热储本体不构成影响，对基岩裂隙热储的补给、迳流、排泄不存在显著的直接影响，见图5。对第四系热储的补迳排影响：北部新店地区是市区北部第四系地下热水的主要补给区；南部闽江古河道为南部第四系地下热水的主要补给区。地铁若穿越第四系孔隙热储含水层，且与该层地下水迳流方向相交，则可能导致该含水层迳流上游水位升高、下游水位下降，对第四系地下热水资源造成直接的显著影响。第四系孔隙热储含水层迳流方向主要为南北向，2号线地下轨道东西向经过地热田区段为沿古田路、福马路从八一七北路至长乐北路，地铁隧道主要埋设于长乐组粘土、淤泥盖层。
2.3工程对地下热水水质的影响分析
施工期：在施工期间工程水污染源主要为施工作业和施工人员产生的生活污水，虽然水量不大，但影响时间较长。如将施工废水直接排放渗入地下，可通过各含水层之间的渗透、越流等方式，将影响地热开采井出水水质。工程经过福州市地热田区段建有污水收集管网，施工期污水具备纳入城市管网的条件，因此只要避免施工废水随意排放，不会对地下热水水质产生影响。运营期：轨道交通实施后，工程经过福州市地热田范围内的车站所在区域都建有城市污水管网，此外，设计对沿线车站内的厕所、化粪池也将采取防渗漏措施，确保不污染地下热水资源。4结语福州市地热的成因属深循环交替类型，埋藏于浅部的砂卵石孔隙和深部的基岩裂隙中，蕴涵热水的砂卵石埋深在轨道交通2号线经过段多在30m以下，地铁建设在该段的埋深为17m~22m，其对地下热水的形成、温度和主要补给、迳流、排泄条件总体影响不大。南门兜站至五一广场站区间基岩埋藏相对比较浅，2号线的建设对地下热水侧向补给有轻微影响，但该侧向补给的量微小，对地下热水总体补给不造成影响。在五一广场站、六一北路站、长乐北路站车站施工过程中，工程降水在施工期对地热田的水量有一定的影响，但施工结束后可迅速恢复；若支护结构嵌入地热含水层，将会对地热含水层的水量和迳流产生局部影响，在设计中应采取适当措施尽量减少其影响程度。
作者：胡锴单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司环工处
