水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害的問題與防治對(duì)策研究

袁偉航

（湖南省煤田地質(zhì)局水工環(huán)地質(zhì)勘探隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，中國(guó)現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展步伐逐漸加快，在高強(qiáng)度人類活動(dòng)、極端氣候等條件下，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)已成為新常態(tài)。近年來，我國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳婧桶l(fā)展環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷完善，可以科學(xué)合理地分析各種地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)制，并建立相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機(jī)制和解決方案，這對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有良好的預(yù)防作用。

1 水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境研究意義

十八大以來出臺(tái)的一系列重大戰(zhàn)略和改革措施，對(duì)地質(zhì)工作提出了新要求，要建立高效科學(xué)的自然災(zāi)害防治體系，提高全社會(huì)自然災(zāi)害防治能力。我國(guó)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境綜合管理的重視，促進(jìn)戰(zhàn)略優(yōu)化，通過擴(kuò)大生態(tài)文明建設(shè)，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性。就當(dāng)前的水文環(huán)境和地質(zhì)作業(yè)而言，必須對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化和升級(jí)，以滿足現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)和發(fā)展的需要。隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的迅速發(fā)展，水工環(huán)地質(zhì)工作的范圍不斷擴(kuò)大。為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，有必要致力于水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，加強(qiáng)水工環(huán)地質(zhì)研究，不斷加強(qiáng)相關(guān)理論研究。充分利用先進(jìn)技術(shù)的作用，突破領(lǐng)域界限，加強(qiáng)對(duì)水電和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的分析研究，明確解決思路和方法，對(duì)各層進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查提高工作的科學(xué)性和系統(tǒng)性，為可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害問題

（1）崩塌、滑坡、泥石流。我國(guó)發(fā)生崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)害平均每年接近3萬起，其中不乏特、重大型災(zāi)害，平均每年近800人因?yàn)?zāi)死亡或失蹤，造成直接經(jīng)濟(jì)損失超過40億元。崩塌多為高陡邊坡上的巖土體完全脫離母體后，以滾動(dòng)、跳動(dòng)、墜落的等為主的移動(dòng)現(xiàn)象與過程，該類災(zāi)害具有下落速度快、發(fā)生突然，垂直位移大于水平位移的特點(diǎn)。江、河、湖（水庫(kù)）、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡、工程建筑物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產(chǎn)生的地貌部位，坡度大于45度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。

滑坡的形成與氣象水文、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、外營(yíng)力改造和人類工程活動(dòng)等因素密切相關(guān)。松散土體和高陡的斜坡是形成滑坡的內(nèi)因，河流沖刷及淘蝕是產(chǎn)生滑坡的外因，人類工程活動(dòng)和降雨是發(fā)生滑坡的主要誘發(fā)因素。地下水進(jìn)入滑坡體增加了滑體的重量，滑帶土在地下水的浸潤(rùn)下抗剪強(qiáng)度降低；地下水位上升產(chǎn)生的靜水壓力對(duì)上覆不透水層產(chǎn)生浮托力，降低了有效正壓力和摩擦阻力；地下水與周圍巖體長(zhǎng)期作用改變巖土的性質(zhì)和強(qiáng)度，從而引發(fā)滑坡。

泥石流大都形成于溝谷和坡地，由于暴雨或冰湖、水庫(kù)等潰決而在溝谷或坡面產(chǎn)生的一種攜帶有大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)的特殊洪流，是一種危害性極強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害。泥石流災(zāi)害具有突然爆發(fā)、歷時(shí)短暫和破壞力強(qiáng)大的特點(diǎn)，是各種自然因素和人類工程活動(dòng)因素共同作用的產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，工程建設(shè)對(duì)山區(qū)結(jié)構(gòu)變化的影響逐漸增強(qiáng)。此外，中國(guó)地形的60%以上是山區(qū)和丘陵地帶，在這種地形條件下，有利于崩塌、滑坡、泥石流等斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[2]。

（2）地面塌陷災(zāi)害。這種地質(zhì)災(zāi)害的形成，主要是由于人類工程活動(dòng)或自然因素的變化而引起的向下陷落，并在地面形成塌陷坑洞而造成地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象或過程。地面塌陷的原因有很多，主要為人類地下采礦活動(dòng)、地下水的過度開采、溶蝕現(xiàn)象等。地下資源的過度開采導(dǎo)致了該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的變化，造成了巖土層的崩塌或流失。這些地質(zhì)災(zāi)害的原因與表層土壤的結(jié)構(gòu)變化，工程學(xué)活動(dòng)和其他自然因素有關(guān)，這些變化導(dǎo)致表層部分塌陷。地面塌陷災(zāi)害通常發(fā)生在喀斯特地區(qū)。工程項(xiàng)目的建設(shè)以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將通過收集開采大量的砂、石，直接改變山體的結(jié)構(gòu)和破壞地表的結(jié)構(gòu)。巖石和土壤資源的開采將破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致坍塌。未來的中國(guó)礦產(chǎn)業(yè)本身并不全面，執(zhí)行技術(shù)是落后的。礦產(chǎn)開采僅關(guān)注經(jīng)濟(jì)利益，而忽視環(huán)境保護(hù)，從而導(dǎo)致頻繁的山崩。礦產(chǎn)工業(yè)中的后治理概念似乎與現(xiàn)代建筑和開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)不一致。政府應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)管，培養(yǎng)更多的水工環(huán)地質(zhì)學(xué)家，并領(lǐng)導(dǎo)礦業(yè)和環(huán)境治理的共同發(fā)展。

（3）地裂縫。地裂縫是指巖體或土體中直達(dá)地表的現(xiàn)狀開裂，它可以是現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)在地面產(chǎn)生的地表破裂，也可以是人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的一種強(qiáng)烈反應(yīng)。形成地裂縫的原因復(fù)雜多樣，主要有地殼活動(dòng)、水的作用、和人類工程活動(dòng)，地面沉降裂縫通常伴隨著地面塌陷、地面沉降等同時(shí)發(fā)生。此外還有地震活動(dòng)、斷裂活動(dòng)、水體的沖刷、斜坡滑動(dòng)等也是產(chǎn)生地裂縫的原因。

（4）地面沉降。地面沉降是指在自然因素和人為因素的影響下發(fā)生的幅度較大、速度較大的地表高程垂直下降的現(xiàn)象。主要發(fā)生在沉積盆地和沿海平原地區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá)城市和油氣開采區(qū)。其特點(diǎn)是涉及范圍廣，下沉速度緩慢，往往不易被察覺。某些城市長(zhǎng)期超采地下水造成地面沉降的面積較大，并且具有不可逆性的特點(diǎn)，即使是采用人工回灌地下水的方法，也難以使地面高程回復(fù)到原來的標(biāo)高。近年來，在軟土等不良工程土體較發(fā)育的地區(qū)，由于人類工程活動(dòng)造成的基礎(chǔ)不均勻沉降現(xiàn)象成為了影響大型工程建設(shè)的主要原因之一，因此地面沉降對(duì)于建筑物、城市建設(shè)的危害極大。

3 現(xiàn)階段我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策

（1）崩塌、滑坡、泥石流的防治對(duì)策。崩塌災(zāi)害具有高速運(yùn)動(dòng)、高沖擊性、反復(fù)致災(zāi)、隨機(jī)性和難以預(yù)測(cè)性等特點(diǎn)。治理過程必須遵循標(biāo)本皆治、生物措施與工程措施相結(jié)合。最大限度的降低危巖失穩(wěn)的誘發(fā)因素。崩塌防治措施可分為防止崩塌發(fā)生的主動(dòng)防護(hù)和避免造成危害的被動(dòng)防護(hù)。目前而言主要防治措施有修建攔擋建筑物、支撐與坡面防護(hù)、錨固、注漿、排水防滲、削坡清除、避讓等。近幾年來，全新的SNS柔性攔石網(wǎng)防護(hù)技術(shù)在崩塌落石防護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。

滑坡的防治較崩塌更為復(fù)雜，防治原則一般以長(zhǎng)期防御為主，防御工程與應(yīng)急搶險(xiǎn)工程相結(jié)合；生物工程措施與工程措施相結(jié)合；治標(biāo)和治本相結(jié)合。大中型滑坡一般以搬遷避讓為主，對(duì)不能進(jìn)行搬遷避讓的才進(jìn)行工程治理?；轮卫淼闹灰胧┯小翱愁^”、“壓腳”、“捆腰”三項(xiàng)措施?！翱愁^”就是利用爆破、開挖等手段消減滑坡上部的重量；“壓腳”就是對(duì)滑坡體下部、前緣進(jìn)行反壓，加大坡腳的抗滑阻力；“捆腰”就是利用錨固、注漿、抗滑樁等手段鎖定下滑坡體。具體措施有：排除地表水與地下水、減重與加載、抗滑擋土墻、抗滑樁、護(hù)坡工程、避讓等?；伦鳛橐环N常見地質(zhì)災(zāi)害，其產(chǎn)生的地質(zhì)條件、影響因素、運(yùn)動(dòng)機(jī)理復(fù)雜多變、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)困難、治理費(fèi)用巨大，一直以來都是最值得研究和探討的工程地質(zhì)問題之一。

泥石流的爆發(fā)具有流速快、流量大、破壞力強(qiáng)、爆發(fā)突然和預(yù)見性小等特點(diǎn)。泥石流爆發(fā)將直接影響交通，降低救援效率并增加死亡率。防治方案以抑制泥石流發(fā)生為主、以疏導(dǎo)泥石流過境為主、以避讓泥石流危害為主的方案。主要工程措施有蓄飲水工程、固坡工程、攔擋工程、停淤工程、排導(dǎo)工程以及生物措施、行政管理措施等。

（2）地面塌陷的防治對(duì)策。造成地面倒塌的原因很多，引發(fā)這種災(zāi)難具有周期性，連續(xù)性和可重復(fù)性等許多特征，當(dāng)?shù)孛嫠莅l(fā)生時(shí)，它對(duì)房屋建筑和道路設(shè)施的破壞具有很大影響。在施工過程中，對(duì)此類災(zāi)害的預(yù)防和處理過程應(yīng)嚴(yán)格遵守預(yù)防為主原則和補(bǔ)充原則，在發(fā)現(xiàn)地面裂縫或地面變形后，應(yīng)及時(shí)預(yù)防地面裂縫的進(jìn)一步發(fā)生，并引起更為嚴(yán)重的問題，采取有效治理措施。在地面塌陷發(fā)生之前，必須創(chuàng)建科學(xué)合理的布局，繞過河流，安裝堤壩，科學(xué)地控制地下水流入量和流入量，并建立完整的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。河流進(jìn)行改造并采取有效的防泄漏措施，以確保河道中沒有滲水問題，科學(xué)控制水以加強(qiáng)工程，并采取非工程措施來應(yīng)對(duì)塌陷災(zāi)害。如果災(zāi)害不嚴(yán)重，例如加強(qiáng)對(duì)災(zāi)區(qū)的調(diào)查研究，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)采取合理的預(yù)防措施，對(duì)災(zāi)區(qū)的建筑物進(jìn)行搬遷，避免在災(zāi)區(qū)進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，則應(yīng)首先加以處理。應(yīng)對(duì)環(huán)境惡化地區(qū)進(jìn)行調(diào)查，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行全面的安全評(píng)估，并應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)調(diào)查，以確保合理的采礦和治理。

（3）地裂縫的防治對(duì)策。地面裂縫災(zāi)害防治的原則是要避免為主。在實(shí)際的預(yù)防和控制中，有必要加強(qiáng)調(diào)查和測(cè)試方法，以合理確定建筑物與地面裂縫之間的安全距離?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)募庸谭椒?，局部去除方法和特殊的地基處理方法來處理地面裂縫與建筑物損壞。為了應(yīng)對(duì)局部微裂縫地表裂縫的災(zāi)害，有必要加強(qiáng)居民區(qū)和流域規(guī)劃，加強(qiáng)對(duì)經(jīng)常發(fā)生地裂縫的區(qū)域的檢查，并及時(shí)進(jìn)行處理，以免產(chǎn)生下陷。做好回填和壓縮現(xiàn)有地面裂縫的工作，做好防水工作，避免地面裂縫的復(fù)活。通常，干砂可用于填充細(xì)小，直的地面裂縫。對(duì)于沒有大裂縫的洞穴和接縫壁上的大浮雕，可以進(jìn)行多次注漿。在發(fā)生地裂縫的情況下，尤其是一些舊的礦區(qū)，可以采用回填開采的方法來控制和消除隱患，其重點(diǎn)是地裂縫的性質(zhì)及其形成的原因，主動(dòng)控制裂紋尤為重要。通常在沉降池邊緣使用灌漿。根據(jù)實(shí)際情況，仍在處理各種處理措施，例如根據(jù)開采的地面裂縫建立地下儲(chǔ)水庫(kù)。

（4）地面沉降的防治對(duì)策。通過對(duì)全區(qū)所有地下水進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理，避免盲目開采地下水，定制化、完善管理機(jī)制。通過長(zhǎng)期有效地實(shí)施開采計(jì)劃，逐步調(diào)整水資源結(jié)構(gòu)，逐步減少對(duì)水資源的利用。通過城市建設(shè)項(xiàng)目危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，對(duì)危害嚴(yán)重的地下水建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)和審計(jì)。建設(shè)工程負(fù)荷大、增加地面附加沉降的工程和可能發(fā)生沉降的工程直接取消。路基軟土處理措施。對(duì)于分布式軟土路基，根據(jù)軟土地基的分布特性和特點(diǎn)，有必要對(duì)路基穩(wěn)定性和路基沉降進(jìn)行檢測(cè)，并采取相應(yīng)的軟基處理措施。根據(jù)樁基礎(chǔ)周圍的樁荷載，考慮軟土路段的負(fù)摩阻力效應(yīng)，可以同時(shí)進(jìn)行橋臺(tái)軟土地基和軟土地基的處理措施。為了保證某一地區(qū)地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定，必須對(duì)含水層進(jìn)行恢復(fù)和人工補(bǔ)給處理。要控制地下水開采，調(diào)整礦井布局、開采層位和開采時(shí)間，科學(xué)實(shí)施地下水開采，積極普及地下水補(bǔ)給，及時(shí)補(bǔ)充地下水來源，調(diào)節(jié)水位，保持儲(chǔ)量平衡。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作是防治地質(zhì)災(zāi)害的有效措施，監(jiān)測(cè)得到的信息可作為地下水資源開發(fā)利用的參考依據(jù)，在地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，在原有監(jiān)測(cè)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加密監(jiān)測(cè)站，優(yōu)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)調(diào)整，修復(fù)受損監(jiān)測(cè)井，優(yōu)化監(jiān)測(cè)站和調(diào)整，從而提高周邊地區(qū)監(jiān)測(cè)服務(wù)水平，建立地下水信息管理系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)管理地下水資源，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

（5）綜合防治對(duì)策。堅(jiān)持以防為主，防、抗、救相結(jié)合；堅(jiān)持常態(tài)減災(zāi)、非常態(tài)救災(zāi)相統(tǒng)一。從注重災(zāi)后救助向?yàn)?zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變；從應(yīng)對(duì)單一災(zāi)種向綜合減災(zāi)轉(zhuǎn)變；從減輕災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變。要建立高效科學(xué)的自然災(zāi)害防治體系，提高全社會(huì)自然災(zāi)害防治能力?？茖W(xué)劃定地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域，認(rèn)真制定防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃，明確防災(zāi)責(zé)任人、預(yù)警信號(hào)、疏散路線和臨時(shí)安置地點(diǎn)。實(shí)施以搬遷為主、搬遷與治理相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程，基本消除重要區(qū)域和周邊設(shè)施的地質(zhì)災(zāi)害隱患。

4 今后地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的幾點(diǎn)思考

地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查需要采用先進(jìn)的技術(shù)手段（高精度遙感、無人機(jī)等），建立基于高精度遙感的地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)識(shí)別技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)要以成災(zāi)模式及風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)，編制地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)圖，為當(dāng)?shù)卣?wù)；對(duì)專業(yè)隊(duì)伍的地質(zhì)災(zāi)害防治知識(shí)培訓(xùn)，加強(qiáng)基于成災(zāi)模式防災(zāi)宣傳；技術(shù)層面的調(diào)查評(píng)價(jià)與行政層面的風(fēng)險(xiǎn)管控進(jìn)行有機(jī)融合，使自然資源部防治規(guī)劃、地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)成果及地方行政管理三者有機(jī)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源頭管控的目的。

5 結(jié)語

綜上所述，由于中國(guó)是水工環(huán)保護(hù)領(lǐng)域中地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，如何更好地減少各種地質(zhì)災(zāi)害對(duì)公眾生活環(huán)境的威脅，已成為社會(huì)各領(lǐng)域普遍關(guān)注的問題。在這方面，有關(guān)部門將加強(qiáng)對(duì)水動(dòng)力和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的研究，以建立完整的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和探測(cè)系統(tǒng)，并應(yīng)對(duì)各種類型的地質(zhì)災(zāi)害。有必要提供實(shí)用的預(yù)防和控制措施確保人們財(cái)產(chǎn)和生命安全的目標(biāo)。