市政排水工程施工往往伴随着土方开挖、管道铺设、基坑支护等作业,这些活动可能打破周边地下水层的自然平衡,引发水位骤变、水质污染、地质结构破坏等问题。为避免施工对地下水资源造成不可逆影响,地下水监测需聚焦关键参数,实时捕捉异常变化并及时预警。
水质基础参数:污染风险的早期预警
水质基础参数是反映地下水是否受污染的核心指标,施工期间需重点监测 pH 值、溶解氧、电导率及浑浊度。pH 值直接体现地下水的酸碱平衡状态,正常范围通常在 6.5-8.5 之间。施工中使用的水泥浆、防水涂料等材料若发生泄漏,会导致 pH 值急剧上升;而含硫化物的施工废水渗入则可能使水体呈酸性,破坏水生生态系统。监测数据显示,当 pH 值偏离正常范围 0.5 个单位以上时,需立即排查污染源。
溶解氧含量是衡量地下水自净能力的关键参数,市政排水工程施工可能通过两种途径影响溶解氧:一是土方开挖导致地表污染物随雨水渗入地下,微生物分解污染物消耗大量氧气;二是施工机械漏油形成的浮油层覆盖水面,阻碍大气复氧过程。一般来说,地下水中溶解氧低于 2mg/L 时,厌氧微生物会大量繁殖,产生硫化氢等恶臭气体,加剧水质恶化。
电导率可间接反映水中离子浓度,施工期间若出现混凝土养护废水、泥浆泄漏等情况,会使水中钙离子、氯离子浓度骤增,导致电导率显著上升。某城市排水管道施工中,因接口密封不当导致泥浆渗入,监测显示电导率从施工前的 300μS/cm 跃升至 1200μS/cm,及时预警避免了污染扩散。浑浊度则直观反映水中悬浮颗粒物含量,管道开槽施工引发的水土流失会使浑浊度超标,悬浮物不仅堵塞土壤孔隙,还可能吸附重金属形成复合污染。
水位与流速参数:水文动态的平衡监测
地下水水位变化是施工扰动最直接的表现,需分区域设置监测点:在基坑周边 50 米范围内加密监测,记录水位日变化幅度;在施工影响区外围设置对照点,分析水位趋势性变化。深基坑降水作业可能导致周边水位下降 3-5 米,引发地面沉降和土壤干裂,当单日水位降幅超过 1250px 时,需暂停降水并采取回灌措施。
水位梯度变化同样不容忽视,正常情况下地下水水力梯度平缓,施工造成的局部疏干会形成漏斗状水位分布,当梯度差超过 0.05 时,可能引发相邻含水层的越流污染。某地铁配套排水工程曾因基坑降水不当,导致周边 100 米范围内潜水与承压水层连通,使原本清洁的承压水受到浅层污水污染。
地下水流速监测需结合示踪试验,施工期间若流速突然增大至天然状态的 1.5 倍以上,可能是土壤结构被破坏的信号。流速过快会加剧污染物扩散,同时带走地下水中的矿物质,影响地下水的生态功能。
水文地质参数:含水层安全的核心指标
渗透系数是反映含水层透水能力的关键参数,施工振动、泥浆侵入等因素可能使其发生突变。当渗透系数较施工前变化超过 30% 时,需警惕含水层渗透性能的永久性改变。砂质含水层在施工扰动下,渗透系数可能增大 2-3 倍,导致地下水过度流失;而粘性土层则可能因颗粒重组出现渗透系数降低,形成局部滞水带。
孔隙水压力监测对预防管涌、流砂等地质灾害至关重要,施工期间若孔隙水压力突然下降超过 10kPa,可能是土体结构失稳的前兆。在软土地区排水工程施工中,孔隙水压力消散速度过快会引发地基沉降,某城市新区排水管网施工因未及时监测孔隙水压力,导致周边 3 栋建筑物出现不均匀沉降,最大沉降量达 375px。
含水层厚度变化需通过定期钻探验证,管道穿越含水层时的开挖作业可能导致局部含水层厚度减少,当厚度变化率超过 10% 时,会影响地下水的储存能力。对于承压含水层,厚度骤减还可能破坏其隔水顶板,引发地下水赋存条件的永久性改变。
特殊污染指标:针对性风险防控
根据排水工程施工特点,需重点监测重金属、石油类及挥发性有机物(VOCs)。施工机械维修保养产生的废油、含铅汽油等会导致地下水中石油类和铅、锌等重金属超标,某市政工地曾因挖掘机漏油,使周边地下水中石油类浓度达到 12mg/L,远超国家标准限值(0.5mg/L)。
管道接口密封材料中的胶粘剂可能释放苯、甲苯等 VOCs,这些物质具有强致癌性,且在地下水中迁移速度快。监测数据显示,即使微量 VOCs(0.01mg/L)进入地下水,也需数十年才能自然降解。
对于穿越农田或工业区的排水工程,还需增加农药残留、多环芳烃等特征指标监测。施工扰动可能使土壤中残留的有机污染物重新释放,形成二次污染。某城市旧城区排水改造工程中,因施工扰动激活了历史遗留的焦化厂污染土壤,导致地下水中苯并芘浓度超标 100 倍。
生物与生态参数:地下水系统完整性的终极体现
地下水中的微生物群落结构变化是水质恶化的敏感指标,施工污染会导致优势菌种从喜氧菌转变为厌氧菌,当总菌数骤减 50% 以上时,表明地下水生态系统已受到严重破坏。采用高通量测序技术监测发现,受施工污染的地下水中,降解污染物的功能菌比例会异常升高,如假单胞菌属占比可能从 5% 增至 30%。
水生植物和底栖生物的生存状态可间接反映地下水质量,施工影响区若出现地下水补给的地表水体中鱼虾死亡、水生植物枯萎等现象,可能是地下水污染已扩散的信号。某城市滨河排水工程施工期间,因基坑渗水导致河水倒灌污染地下水,进而使沿岸 1 公里范围内的芦苇群落出现大面积枯黄。
综合来看,市政排水工程施工期间的地下水监测需构建 “水质 - 水位 - 地质 - 污染 - 生态” 的全方位参数体系,通过实时监测、数据联动分析,及时发现施工扰动带来的风险。当多项参数同时出现异常时,需立即启动应急响应,采取暂停施工、污染源隔离、地下水修复等措施,才能从根本上避免对地下水资源造成不可逆影响。监测数据应形成完整档案,为后续工程环评和地下水保护提供科学依据。