水利工程中的水文地質(zhì)分析

劉謙，姜苗苗

（黃河水利委員會(huì)山東水文水資源局，濟(jì)南 250100）

1 引言

在水利工程實(shí)施過程中，地下水的作用影響著巖土體的性質(zhì)，可以在一定程度上削弱構(gòu)筑物地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力及穩(wěn)定性。因此，對(duì)工程項(xiàng)目的綜合建設(shè)水平有重要影響。為從根本上提升工程施工期間的綜合效益，降低工程質(zhì)量問題與安全事故發(fā)生的概率，相關(guān)技術(shù)人員需做好工程實(shí)施期間的水文地質(zhì)勘察工作，結(jié)合力學(xué)及地質(zhì)知識(shí)，解決工程建設(shè)期間遇到的各類地質(zhì)問題，評(píng)估區(qū)域地質(zhì)情況，不斷優(yōu)化水利工程的施工方案，確保工程高質(zhì)量地完成。

2 水利工程水文地質(zhì)問題研究必要性

現(xiàn)階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不斷加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平進(jìn)一步提升。為使水利工程在實(shí)際運(yùn)營(yíng)期間發(fā)揮應(yīng)有的作用，需要重點(diǎn)關(guān)注貫穿于工程實(shí)施全過程的水文地質(zhì)研究工作，選擇適宜的地質(zhì)勘察技術(shù)，能夠提高勘察結(jié)果的實(shí)際利用率，確保水利工程項(xiàng)目建設(shè)順利開展。具體來說，水利工程水文地質(zhì)問題研究工作的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）切實(shí)保障工程施工安全。在水利工程施工期間，水文地質(zhì)勘察工作尤為重要，是保障工程建設(shè)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)[1]，也是項(xiàng)目施工的必要前置環(huán)節(jié)，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境進(jìn)行全面勘察，收集詳細(xì)的巖土水文地質(zhì)勘察資料，能夠幫助施工企業(yè)快速了解工程建設(shè)的特點(diǎn)及需求，評(píng)估工程實(shí)施期間可能存在的各種安全隱患，降低工程施工安全事故發(fā)生的概率。

2）提高水利工程建設(shè)效率。在水利工程施工期間，水文地質(zhì)工程勘察水平可直接影響工程建設(shè)的綜合效率。借助全面的水文地質(zhì)勘察結(jié)果，能夠幫助設(shè)計(jì)與施工單位清楚地了解工程所在地區(qū)的客觀條件，對(duì)施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并對(duì)各施工資源進(jìn)行優(yōu)化配置[2]。而在沒有做好水文地質(zhì)勘察工作的情況下，存在于地質(zhì)環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致工程后期經(jīng)常出現(xiàn)變更情況，對(duì)工程整體建設(shè)效果造成不利影響。

3）增強(qiáng)水利工程的社會(huì)效益。在水利工程中開展高效的水文地質(zhì)勘察工作，能夠切實(shí)增強(qiáng)水利工程建設(shè)期間的綜合效益?，F(xiàn)階段，水利工程施工理念與施工技術(shù)日漸成熟，工程建設(shè)不僅應(yīng)使其施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，還要確保工程建設(shè)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的貢獻(xiàn)。在水利工程施工期間開展水文地質(zhì)勘察工作，可以幫助施工企業(yè)更加合理地規(guī)劃空間布局，提升土地資源利用率，加快人與自然和諧共處目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 水利工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容

3.1 水文地質(zhì)參數(shù)及條件

在水利工程施工中，水文地質(zhì)條件主要包括地下水的各類變化及運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。地下水可以分為潛水、上層滯水、承壓水。在水文地質(zhì)勘察工作開展期間，需要注重依照巖層水理特征研究地下水的透水性和溶水性，地下水水位，以及地下水的分布及形成規(guī)律，研究地下水的物理與化學(xué)成分，從根本上提升水資源的利用率，減少地下水對(duì)水利工程建設(shè)與后期運(yùn)營(yíng)工作造成的不利影響[3]。

3.2 土石類型及性質(zhì)

在水利工程施工中，土方、石方是重要的施工材料，土方、石方的性質(zhì)研究工作可直接影響建筑物結(jié)構(gòu)安全性及穩(wěn)定性。依照水利工程的實(shí)際建設(shè)要求，選擇更具經(jīng)濟(jì)效益的土石材料能夠幫助水利工程盡早實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化目標(biāo)。

3.3 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

在水利工程施工中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要包括巖體結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造2 個(gè)內(nèi)容。其中，巖體結(jié)構(gòu)包括巖層及巖性變化、成層特征、空間分布規(guī)律[4]；地質(zhì)構(gòu)造是指地殼中殼體運(yùn)動(dòng)作用發(fā)生的變形以及變位面遺留形態(tài)，可分為褶皺構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。在水利工程施工中細(xì)致地研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有助于施工單位選擇合適施工材料。

3.4 地形地貌

水利工程施工中，地形主要是指工程建設(shè)期間的地表形態(tài)，如山體走向、自然景觀、植被覆蓋、構(gòu)筑物分布情況等；地貌就是指地表形態(tài)類型、形態(tài)演變成因以及形態(tài)具體發(fā)展程度。通過地形地貌研究，可優(yōu)化施工方案內(nèi)容，評(píng)估工程施工期間可能遇到的各類風(fēng)險(xiǎn)，制訂技術(shù)處理方案。

3.5 天然建筑材料

在水利工程建設(shè)前，需要詳細(xì)勘察水文地質(zhì)條件，掌握工程建設(shè)地點(diǎn)附近天然建筑材料的產(chǎn)出地，分析其品質(zhì)、位置、分布區(qū)域與運(yùn)輸條件等，為節(jié)約施工成本、提高工程建設(shè)期間的綜合效益奠定基礎(chǔ)。

4 水利工程中水文地質(zhì)的調(diào)查內(nèi)容

1）在水利工程的水文地質(zhì)勘察過程中，需要分析水文地質(zhì)條件的發(fā)展規(guī)律；

2）在水文地質(zhì)條件變化過程中，還需要重點(diǎn)明確地下水的自然狀態(tài)及變化規(guī)律，查明工程施工期間可能遇到的水文地質(zhì)問題，并針對(duì)各類問題制定前期預(yù)防及治理對(duì)策，從根本上降低工程質(zhì)量問題及安全事故發(fā)生的概率。

3）明確工程地質(zhì)勘察工作中水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)內(nèi)容。對(duì)工程有影響的水文地質(zhì)因素主要包括地下水種類、地下水位及變動(dòng)幅度、含水層與隔水層的厚度、分布及組合關(guān)系。為明確水文地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程施工造成的影響，還需要查明巖土工程水文地質(zhì)問題，評(píng)價(jià)地下水可能對(duì)巖土及水利工程造成的不利影響，制定相應(yīng)的預(yù)防管理機(jī)制。

水文地質(zhì)評(píng)價(jià)工作需要重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土結(jié)構(gòu)和工程施工的影響，預(yù)測(cè)巖土工程的危害程度。重點(diǎn)分析地下水的天然賦存狀態(tài)與天然條件下的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)后期工程建設(shè)活動(dòng)對(duì)地下水變化的影響情況。在分析工程地質(zhì)問題的過程中，地下水位以上及以下部分的巖土層需要分別對(duì)待。依照水文地質(zhì)條件對(duì)水利工程的作用及影響，提出不同條件下需要著重評(píng)價(jià)的水文地質(zhì)問題。

5 水文地質(zhì)條件對(duì)工程造成的主要危害

在水利工程施工過程中，水文地質(zhì)條件可直接影響工程建設(shè)水平，由于地下水的動(dòng)水壓力及地下水升降變化較大，需要時(shí)刻觀察地下水位是否超過了臨界點(diǎn)，并針對(duì)調(diào)查結(jié)果深入優(yōu)化施工方案。

5.1 地下水位下降

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程數(shù)量的增加，地下水水位下降問題越來越突出[5]。在過度開發(fā)與使用地下水資源的情況下，會(huì)引發(fā)諸多地質(zhì)災(zāi)害問題，如地面沉降、地面開裂等。同時(shí)，使水環(huán)境受到不同程度的破壞，在降水較少的地區(qū)甚至?xí)l(fā)土質(zhì)荒漠化，使水利工程施工環(huán)境更為復(fù)雜，在工程建設(shè)期間面臨更多的安全隱患。

5.2 潛水位上升

在水利工程施工期間，修建水庫(kù)等行為會(huì)導(dǎo)致潛水位上升，使工程建設(shè)期間的安全性及穩(wěn)定性受到不利影響。在潛水位上升的情況下，黏土層的含水量會(huì)明顯增加，導(dǎo)致地基出現(xiàn)軟化情況，影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。潛水位上升時(shí)，地基還會(huì)出現(xiàn)隆起或側(cè)移現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)上浮、地基層側(cè)移，甚至出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂乃至整體建筑倒塌。在潛水位上升的情況下，砂土與粉土?xí)咏柡蜖顟B(tài)，出現(xiàn)砂土液化情況。

6 水利工程水文地質(zhì)勘察中存在的問題

通過分析現(xiàn)有水利工程水文地質(zhì)勘察工作的開展情況發(fā)現(xiàn)，在地區(qū)公共基礎(chǔ)設(shè)施及水利工程承包領(lǐng)域業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大背景下，水文地質(zhì)勘察水平依舊處于有待提升階段，成為制約水利工程發(fā)展的重要因素[6]。相較于水利工程的其他工作，水文地質(zhì)勘察工作具有專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜、不穩(wěn)定因素較多等特征。為從根本上提高水利工程勘察結(jié)果的全面性及精準(zhǔn)性，相關(guān)管理部門應(yīng)正視水文地質(zhì)勘察期間存在的各類問題，并結(jié)合這些問題制訂相應(yīng)的解決方案。

目前，水利工程的水文地質(zhì)勘察中存在以下問題：

1）在一些水利工程施工中，水文地質(zhì)勘察水平與工程預(yù)期目標(biāo)不符，部分勘察工作流于形式，沒有深入研究施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)情況，未全面評(píng)估水文地質(zhì)情況對(duì)工程施工效果造成的不利影響，導(dǎo)致工程施工期間出現(xiàn)各類問題，對(duì)工程施工質(zhì)量及效率造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，施工人員工作積極性有待提升，對(duì)水文地質(zhì)勘察工作的重要性認(rèn)知度不足，沒有嚴(yán)格遵照相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)開展水文地質(zhì)勘察工作，致使勘察結(jié)果的全面性、精準(zhǔn)度不足，難以在優(yōu)化工程施工方案中發(fā)揮重要作用。

2）在缺乏水文地質(zhì)勘察專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案時(shí)，實(shí)際勘察過程中參與部門職責(zé)劃分不明確，導(dǎo)致水文勘察工作中出現(xiàn)的各類問題難以得到及時(shí)解決。從宏觀角度分析，我國(guó)水利工程水文地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚未完全統(tǒng)一，水文地質(zhì)勘察的內(nèi)容主要是參照行業(yè)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，勘察效果與工程實(shí)施期間預(yù)期目標(biāo)不符。從行業(yè)角度分析，相關(guān)企業(yè)及協(xié)會(huì)組織制定的水利工程水文地質(zhì)勘察制度沒有在行業(yè)內(nèi)形成完整的指導(dǎo)性規(guī)范，實(shí)施期間隨意性較強(qiáng)。

7 提升水利工程水文地質(zhì)勘察水平的具體措施

7.1 建立健全水利工程水文地質(zhì)勘察管理機(jī)制

為加快水利工程水文地質(zhì)勘察工作的發(fā)展，需結(jié)合水文地質(zhì)勘察的要求制定專項(xiàng)管理規(guī)范及管理標(biāo)準(zhǔn)，為水利工程的水文地質(zhì)勘察工作指明方向。要求各參與部門明確劃分水文地質(zhì)勘察職責(zé)，充分利用行政管理手段開展水利工程實(shí)施工作。要求行業(yè)協(xié)會(huì)組織領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)正確認(rèn)知水文地質(zhì)勘察工作的重要性，積極開展內(nèi)部管理辦法的修訂及落實(shí)。

7.2 培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才

為從根本上保障水利工程地質(zhì)勘察水平，還需要著重關(guān)注培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才，拓展與相關(guān)科研院的合作交流渠道，集中優(yōu)勢(shì)人才資源，依照水文地質(zhì)勘察結(jié)果評(píng)估工程施工期間可能存在的各類風(fēng)險(xiǎn)因素。在工程實(shí)施過程中定期組織水文地質(zhì)勘察人員開展專業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)工作，確保其能夠深刻認(rèn)識(shí)到勘察工作的重要性，切實(shí)提升水文地質(zhì)勘察水平。

8 結(jié)語

水利工程的水文地質(zhì)勘察水平直接影響工程實(shí)施期間的綜合效益。為有序開展水文地質(zhì)勘察工作，相關(guān)工作人員需認(rèn)識(shí)到水文地質(zhì)問題研究的必要性，分析水文地質(zhì)勘察過程中存在的各類問題，結(jié)合這些問題制定專項(xiàng)可行的解決對(duì)策，注重構(gòu)建高素質(zhì)的水文地質(zhì)勘察隊(duì)伍，確保收集到的勘察數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)性，為優(yōu)化及完善水利工程施工方案提供重要技術(shù)支持。