地質(zhì)災(zāi)害治理中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用分析

張 帥

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000，）

地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生與水工環(huán)地質(zhì)間有著本質(zhì)性聯(lián)系，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以幫助人們充分了解自然災(zāi)害的產(chǎn)生條件與演變發(fā)展趨勢(shì)。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與治理，不僅拓寬地質(zhì)災(zāi)害的有效控制區(qū)域，還能夠降低災(zāi)害對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供幫助，也有利于促進(jìn)人與自然的和諧共處。

1 水工環(huán)地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系分析

水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)就是指對(duì)區(qū)域性工程、水文、環(huán)境地質(zhì)情況做出探究調(diào)查，以此掌握地質(zhì)動(dòng)作情況。目前人們已經(jīng)將水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)用于自然環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，依靠技術(shù)對(duì)區(qū)域內(nèi)水文環(huán)境展開(kāi)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)防與治理。此種技術(shù)原本是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，在20世紀(jì)從地質(zhì)學(xué)獨(dú)立而出，主要研究地下水的分布和形成規(guī)律、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分、對(duì)地下水資源合理利用等內(nèi)容。但科學(xué)的通性在于，一種技術(shù)僅僅在研究過(guò)程中具備相對(duì)獨(dú)特的理論框架，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可靈活掌握，并能夠與其他學(xué)科相結(jié)合。分析水工環(huán)地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害之間的關(guān)系，主要體現(xiàn)為以下幾方面：

（1）水工環(huán)地質(zhì)是治理地質(zhì)災(zāi)害的重要前提。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)的是，地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與災(zāi)害的產(chǎn)生是有關(guān)聯(lián)的，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)做出勘察是了解地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的前提，研究中得知只有掌握水工環(huán)地質(zhì)與災(zāi)害預(yù)防治理的關(guān)聯(lián)，再對(duì)災(zāi)害原因深入分析，才能設(shè)計(jì)出一系列科學(xué)合理的災(zāi)害預(yù)防與治理辦法。與此同時(shí)，地震災(zāi)害帶來(lái)的不良影響范圍很廣，在給地質(zhì)構(gòu)造帶來(lái)影響的同時(shí)，還會(huì)對(duì)區(qū)域相關(guān)地質(zhì)產(chǎn)生損害。因此，有必要在地質(zhì)災(zāi)害治理時(shí)對(duì)區(qū)域相關(guān)地質(zhì)關(guān)系加以分析。

（2）水工環(huán)地質(zhì)是地質(zhì)災(zāi)害研究的必要條件。不同地區(qū)的地勢(shì)地貌不同，區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)也會(huì)不一樣，因此不同區(qū)域的水工環(huán)地質(zhì)條件差異明顯，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，可通過(guò)對(duì)災(zāi)害地區(qū)地勢(shì)地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究分析找出災(zāi)害產(chǎn)生原因，以便在后續(xù)發(fā)展中快速察覺(jué)災(zāi)害的出現(xiàn)，及時(shí)找出有效治理方法[1]。

（3）地質(zhì)災(zāi)害是一類多因素破壞性地質(zhì)現(xiàn)象，一旦發(fā)生，將會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)。如在新中國(guó)成立初期，我國(guó)河北省發(fā)生過(guò)重大地震。彼時(shí)，我國(guó)城市化建設(shè)水平遠(yuǎn)不如現(xiàn)在，廣大受災(zāi)區(qū)均為農(nóng)村。在房屋垮塌、地表開(kāi)裂的作用下，除少數(shù)罹難人民被埋在廢墟之下，還有大量未及時(shí)轉(zhuǎn)移的豬、牛、羊、家禽類動(dòng)物也同時(shí)被埋。當(dāng)時(shí)，一些救援人員提出，抓緊搶救被埋人員，不管其他。但有識(shí)之士指出，大量被埋在廢墟內(nèi)的動(dòng)物一旦死亡后，尸體會(huì)逐漸腐爛，如果地震后接連暴雨，則經(jīng)過(guò)浸泡的腐爛尸體會(huì)滋生多種病菌，可通過(guò)污染地下水源等方式，進(jìn)而造成瘟疫大肆傳播，加劇災(zāi)區(qū)災(zāi)情。因此，必須盡快將所有動(dòng)物自廢墟中找出，并通過(guò)火化等方式妥善處理。由此可見(jiàn)，應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，需進(jìn)行綜合考慮，特別是有關(guān)地下水源，絕不能麻痹大意。

2 地質(zhì)災(zāi)害治理中水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 在地裂縫和地面塌陷治理中應(yīng)用

地裂縫的出現(xiàn)一般與地質(zhì)結(jié)構(gòu)斷開(kāi)有關(guān)，為了降低對(duì)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，技術(shù)人員應(yīng)采取有效的監(jiān)督管理辦法，從水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)角度出發(fā)，針對(duì)地下水流動(dòng)與變化情況進(jìn)行監(jiān)管。一旦發(fā)現(xiàn)地下水資源有任何不正常的情況，應(yīng)立即停止所有工程活動(dòng)，防止地裂縫問(wèn)題加劇。此外，如果部分地區(qū)數(shù)據(jù)不正常，技術(shù)人員應(yīng)立即對(duì)該區(qū)域地面塌陷與地裂縫問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造變化，綜合反映地裂縫和塌陷的嚴(yán)重程度，從而選出最佳治理辦法[2]。

2.2 在地震災(zāi)害治理中應(yīng)用

一直以來(lái)地震災(zāi)害問(wèn)題的治理都是水工環(huán)地質(zhì)勘察的重點(diǎn)，這是因?yàn)榈卣馂?zāi)害帶來(lái)的影響深遠(yuǎn)，甚至還會(huì)伴隨著泥石流等其他問(wèn)題的發(fā)生。因此，在地震災(zāi)害治理期間，技術(shù)人員應(yīng)了解區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害整體情況，加強(qiáng)對(duì)災(zāi)害工作的有效管理。工作人員應(yīng)依照地震等級(jí)對(duì)區(qū)域內(nèi)地震災(zāi)害情況作出判斷，采集以往地震信息，通過(guò)全方位總結(jié)研究，采用GPS或GIS系統(tǒng)做好災(zāi)害治理，謹(jǐn)防災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)一步擴(kuò)大。比如在汶川地震期間，由于移動(dòng)通信基站幾乎完全被毀，導(dǎo)致災(zāi)區(qū)在一段時(shí)間內(nèi)與外界完全失去了聯(lián)系，而GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也未能提供幫助。關(guān)鍵時(shí)刻，解放軍空降兵部隊(duì)攜帶我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，16位勇士驚天一躍，為災(zāi)區(qū)人民帶去了希望。而當(dāng)16位空降兵戰(zhàn)士進(jìn)入災(zāi)區(qū)之后，借助北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行了數(shù)十次勘察，確定了多處物資空投點(diǎn)，并對(duì)部分關(guān)鍵區(qū)域的災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估。相關(guān)信息傳回指揮部后，為制定后續(xù)救援方案提供了極大的支持。由此可見(jiàn)，面對(duì)地震等重大自然地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，科學(xué)運(yùn)用智能技術(shù)，具有較大的可行性。

地質(zhì)災(zāi)害治理過(guò)程中，有必要基于科學(xué)的治理辦法制定事故應(yīng)急方案，完成對(duì)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的合理安排，發(fā)揮其在地質(zhì)災(zāi)害治理中的重要作用。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害做出預(yù)警分析，比如對(duì)礦石地質(zhì)危險(xiǎn)情況實(shí)時(shí)預(yù)警。技術(shù)在應(yīng)用期間需著重確定礦山采空區(qū)，將其作為預(yù)警工作的重要基礎(chǔ)，再根據(jù)人工方式確定地震波在礦山底部巖層的傳播路徑和時(shí)間，從而科學(xué)預(yù)測(cè)礦山地下巖層采空區(qū)埋藏深度和大致形狀。與此同時(shí)，應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)了解礦山地下構(gòu)造，確認(rèn)采空區(qū)剖面特點(diǎn)，通過(guò)剖面分析描述采空區(qū)測(cè)量情況，借助剖面特性制定施工計(jì)劃，加強(qiáng)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)的推廣，保證開(kāi)采工作的有序進(jìn)行，盡可能地降低事故發(fā)生概率。

2.3 在地面崩塌與泥石流災(zāi)害治理中應(yīng)用

針對(duì)地面崩塌或泥石流災(zāi)害問(wèn)題，常見(jiàn)的治理方式就是做好災(zāi)害預(yù)防工作，盡可能地降低災(zāi)害發(fā)生概率。比如自然資源開(kāi)采期間做好工程規(guī)劃，杜絕任何隨意開(kāi)采的情況發(fā)生，治理地面崩塌與泥石流災(zāi)害時(shí)，發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)勘探技術(shù)的作用，即在預(yù)警監(jiān)控工作中建立監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)容易出現(xiàn)地面崩塌或泥石流災(zāi)害的地區(qū)布設(shè)監(jiān)控設(shè)備，判斷災(zāi)害產(chǎn)生概率，依靠數(shù)據(jù)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)，使治理工作更加高效。由于地面塌陷和泥石流災(zāi)害帶來(lái)的破壞性很強(qiáng)，將水工環(huán)地質(zhì)用于其中需做好災(zāi)害的預(yù)防把控，比如挖掘自然資源過(guò)程中，對(duì)挖掘地區(qū)明確標(biāo)準(zhǔn)，謹(jǐn)防任意開(kāi)采或者過(guò)量開(kāi)采的情況，保證地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。再比如對(duì)森林樹(shù)木進(jìn)行砍伐期間，科學(xué)制定施工計(jì)劃，明確各項(xiàng)要求，砍伐樹(shù)木后及時(shí)做好環(huán)境保護(hù)工作，避免因砍伐造成地面塌陷或泥石流災(zāi)害情況。應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，將其用于高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，創(chuàng)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，跟蹤報(bào)道地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，落實(shí)災(zāi)害預(yù)防與治理工作。

2.4 在滑坡災(zāi)害治理中應(yīng)用

將水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)用于滑坡災(zāi)害治理中，相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)如下：滑坡災(zāi)害治理工程區(qū)域內(nèi)，要求土層原狀土試樣與檢測(cè)數(shù)據(jù)不能少于6組，排除取樣工作的偶然性。水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)可以參照邊角線與角點(diǎn)完成勘測(cè)點(diǎn)布置，分析周?chē)ㄖ芰铀艿降挠绊?，如果下臥起伏十分明顯，有必要在原有勘測(cè)點(diǎn)中間位置加設(shè)一個(gè)勘察點(diǎn)，依靠技術(shù)對(duì)水文地質(zhì)信息變化情況展開(kāi)調(diào)查。對(duì)于滑坡災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)，或者地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜區(qū)域，有必要將鉆探或觸探手段聯(lián)合水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)，通過(guò)布置探井完成滑坡災(zāi)害的有效治理。治理過(guò)程中，結(jié)合地質(zhì)勘查系統(tǒng)掌握地面排水、地下水位情況，對(duì)定位放線和排水系統(tǒng)做出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做好土方運(yùn)輸車(chē)輛路線的安排。對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行定量分析，通過(guò)數(shù)據(jù)勘察做好地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)劃分，針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜地區(qū)，利用周?chē)ㄖM(jìn)行災(zāi)害類型劃分。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定滑坡地質(zhì)災(zāi)害類型，以相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)完成治理，面對(duì)災(zāi)害中的問(wèn)題作出調(diào)整，比如使用沖孔樁配合相應(yīng)的勘測(cè)形式，應(yīng)用水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)了解周?chē)貙忧闆r，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)合得到初步勘測(cè)的深度數(shù)據(jù)。這一過(guò)程中應(yīng)深入落實(shí)地面排水工作，降低地下水位，發(fā)揮水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)在災(zāi)害治理中的積極作用[3]。

圖1 滑坡災(zāi)害示意圖

2.5 強(qiáng)調(diào)技術(shù)的應(yīng)用效果

水工環(huán)地質(zhì)勘察期間，應(yīng)結(jié)合時(shí)代發(fā)展需要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)在水工環(huán)勘察中的應(yīng)用。以實(shí)際案例入手，將衛(wèi)星定位設(shè)備用于其中，通過(guò)準(zhǔn)確定位進(jìn)行災(zāi)害信息勘察，憑借著衛(wèi)星定位的便捷性，使用無(wú)線傳輸設(shè)施將感知到的數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)為無(wú)線電信號(hào)，以科學(xué)的方法對(duì)信號(hào)全方位整理，具體如圖2所示。不僅如此，還可以使用RTK技術(shù)完成地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查分析，通過(guò)相位差分對(duì)展臺(tái)發(fā)出的數(shù)據(jù)及時(shí)修改，使數(shù)據(jù)反饋更精確。實(shí)際操作中，應(yīng)用基準(zhǔn)站對(duì)整理好的災(zāi)難數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送，利用RTK技術(shù)合理接受基準(zhǔn)站測(cè)到的數(shù)據(jù)，相關(guān)單位對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和實(shí)際位置對(duì)比研究，再將勘測(cè)到的災(zāi)難信息傳輸?shù)较鄳?yīng)站點(diǎn)，以便精準(zhǔn)的感知信號(hào)所處的位置。

圖2 衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用原理

3 總結(jié)

總而言之，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害治理工作難度系數(shù)偏大，為了達(dá)到最佳災(zāi)害治理效果，有必要借助水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)完成探測(cè)，將GPS和地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)用于其中，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)測(cè)。將水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)用于地裂縫和地面塌陷、地震災(zāi)害、地面崩塌與泥石流災(zāi)害、滑坡災(zāi)害治理中，不僅可以降低風(fēng)險(xiǎn)，還能提高災(zāi)害治理水平。