摘 要:水文地質(zhì)異常是引起地質(zhì)災(zāi)害的重要因素，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民日常生活、土地資源開發(fā)等均造成的很大的破壞作用。本文結(jié)合筆者多年工作實(shí)踐，從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，深入分析地下水運(yùn)動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響，可為政府及相關(guān)部門制定災(zāi)害防治措施提供技術(shù)參考。
關(guān)鍵詞: 水文地質(zhì) 地質(zhì)災(zāi)害 影響 對(duì)策 防范
中圖分類號(hào)： F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較為頻繁的地區(qū)，最常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害類型有：山區(qū)崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷、采空塌陷、地面沉降、砂土液化和軟土地基變形等。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)顯示，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與水文條件有密切關(guān)系，深入分析水文地質(zhì)條件對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響有助于防治工作的開展。
1 水文運(yùn)動(dòng)及其影響
地下水是存在于地表以下巖( 土) 層空隙中的各種不同形式水的統(tǒng)稱。地下水是水資源的重要組成部分，由于水量穩(wěn)定，水質(zhì)好，是農(nóng)業(yè)灌溉、工礦和城市的重要水源之一。水文運(yùn)動(dòng)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。
地下水主要來(lái)源于大氣降水和地表水的入滲補(bǔ)給; 同時(shí)以地下滲流方式補(bǔ)給河流、湖泊和沼澤，或直接注入海洋; 上層土壤中的水分則以蒸發(fā)或被植物根系吸收后再散發(fā)入空中，回歸大氣，從而積極地參與了地球上的水循環(huán)過(guò)程，以及地球上發(fā)生的溶蝕、滑坡、土壤鹽堿化等過(guò)程，所以地下水系統(tǒng)是自然界水循環(huán)大系統(tǒng)的重要亞系統(tǒng)。在一定條件下，地下水的變化也會(huì)引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現(xiàn)象。
地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微弱但是在人為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件,在一定的動(dòng)水壓力作用下,往往會(huì)引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂、管涌、基坑突涌等。
1.1水位上升引起的巖土工程危害
潛水位上升的原因是多種多樣的，其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)總體巖性產(chǎn)狀；水文氣象因素如降雨量氣溫等及人為因素如灌溉施工等的影響，有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果由于潛水面上升對(duì)巖土工程可能造成：土壤沼澤化鹽漬化，地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)；斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低、軟化，引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化，出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象；地下洞室充水淹沒(méi)；基礎(chǔ)上浮，建筑物失穩(wěn)。
1.2地下水位下降引起的巖土工程危害
由于過(guò)量的開采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位嚴(yán)重下降，形成大面積的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地區(qū)，還會(huì)引起地面發(fā)生沉降。地下水位下降的原因大多是由于人為因素造成的。例如,大量抽取地下水,且頻率集中;勘探、采礦等活動(dòng)中的礦床疏干;在上游修筑大壩;修建水庫(kù)截取下游地下水補(bǔ)給等。地下水的過(guò)大下降，可能會(huì)誘發(fā)地裂、地面塌陷、地面沉降等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,甚至造成地下水源枯竭、水質(zhì)加速惡化等環(huán)境問(wèn)題,這些問(wèn)題會(huì)對(duì)巖土體及建筑物的穩(wěn)定性和周邊人類自身的居住環(huán)境造成相當(dāng)大的威脅。
1.3地下水頻繁升降對(duì)巖土工程造成的危害
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí)不僅使巖上的膨脹收縮變形往復(fù)，而且會(huì)導(dǎo)致巖十的膨脹收縮幅度不斷加大，進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動(dòng)帶內(nèi)由于地下水的積極交替，會(huì)將土層中鐵鋁膠結(jié)物淋失，將造成土質(zhì)變松，含水量孔隙比增大，壓縮模量承載力降低，給巖土工程基礎(chǔ)選擇處理帶來(lái)較大的麻煩。
2 水文地質(zhì)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害造成的影響
水文地質(zhì)不僅是一種自然地理現(xiàn)象，也關(guān)系著地質(zhì)災(zāi)害的形成、發(fā)展、危害等方面內(nèi)容。根據(jù)勘測(cè)資料記載，水文地質(zhì)引起的災(zāi)害集中于巖溶塌陷、砂土液化、地面沉降、軟土變形等方面，具體情況:
2. 1地面沉降
引起地面沉降的原因有自然因素、人為因素，前者有構(gòu)造活動(dòng)引起的沉降、軟弱土層形成的沉降、以及地震活動(dòng)、海平面上升等; 后者有過(guò)量開采深層地下水、地下熱水及開采油氣資源均可引起地面沉降。地面沉降伴隨著地下水的開采而產(chǎn)生，地面沉降的速率和發(fā)展趨勢(shì)隨著地下水位的變化而變化; 地面沉降漏斗與地下水位下降漏斗基本一致，引起地面沉降的層位與各含水組的開采量相對(duì)應(yīng)。因此，超量開采地下水是引起地面沉降的主要原因。
2. 2地基變形
軟土地基是現(xiàn)代建筑施工或地質(zhì)開發(fā)的常見(jiàn)問(wèn)題，這種土體結(jié)構(gòu)本身就缺乏穩(wěn)定性，受到地下水運(yùn)動(dòng)影響后更加不牢固。通常軟土層具有諸多有害特性，這使得水文地質(zhì)對(duì)軟土地基變形的不利影響更大。軟土具有觸變特性，當(dāng)原狀土受到振動(dòng)以后，破壞了結(jié)構(gòu)連接，降低了土的強(qiáng)度后很快地使土變成稀釋狀態(tài)［4］。同時(shí)，在加載初期，地基中常出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，影響地基的強(qiáng)度。軟土除排水固結(jié)引起變形外，土體在剪應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形。
2. 3巖溶塌陷
巖溶塌陷的形成條件為具有開口型溶洞、溶隙的碳酸鹽巖; 一定厚度的松散覆蓋層; 易于改變的地下水動(dòng)力條件，破壞了地下水運(yùn)動(dòng)的均衡性。水文地質(zhì)對(duì)巖溶塌陷的主要影響是造成巨大的水流沖刷力，破壞了溶洞底層結(jié)構(gòu)的牢固性，造成土體抵抗力減弱而引起塌陷問(wèn)題。根據(jù)提交資料:某市巖溶塌陷點(diǎn)密集區(qū)主要發(fā)生在陡河斷裂與某斷裂之間的隆起地帶，這一帶第四系沉積厚度較小，基巖埋深較淺，受多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的反復(fù)作用，多處發(fā)生巖溶塌陷。
2. 4砂土液化
砂土液化是指飽水的疏松粉、細(xì)砂土在臨界地震作用下，瞬間突然破壞而呈現(xiàn)液態(tài)的現(xiàn)象。飽和砂土受到震動(dòng)后趨于密實(shí)，導(dǎo)致孔隙水壓力驟然上升，在周期性的地震荷載作用下，孔隙水壓力逐漸累積使土粒處于懸浮狀態(tài)，而接近液體的特性。砂土液化在不同地質(zhì)條件下會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的破壞力也不一樣。在沉積顆粒較粗地段，液化土層大大增加孔隙水壓力往往超過(guò)蓋層強(qiáng)度，地下水?dāng)y帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層裂隙噴出地表，產(chǎn)生噴水冒砂現(xiàn)象。
3 地質(zhì)災(zāi)害的防范及應(yīng)急處理措施
針對(duì)水文地質(zhì)引起的地質(zhì)災(zāi)害，目前常用的應(yīng)對(duì)策略是“預(yù)防為主，治理為輔，防治結(jié)合”的原則，最大限度地控制災(zāi)害現(xiàn)象的發(fā)生。若無(wú)法避免災(zāi)害發(fā)生，則要提前制定應(yīng)急處理方案，減小災(zāi)害的破壞范圍。
3. 1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)必須設(shè)置24 h監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以掌握地下水運(yùn)動(dòng)的具體情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常信號(hào)時(shí)可提醒相關(guān)人員采取緊急措施處理。如: 山區(qū)是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)域，政府要加強(qiáng)山區(qū)的抗災(zāi)指導(dǎo)工作，引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用褡龊萌娴姆婪豆ぷ�。�? 雨季時(shí)期，對(duì)地下水流量多少跟蹤監(jiān)測(cè)，當(dāng)水流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍后立即調(diào)控水流的方向、流量，以免地下水運(yùn)動(dòng)引起的地質(zhì)破壞。
3. 2 開發(fā)利用
由于我國(guó)特殊的地理位置，地下水資源長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，地下水儲(chǔ)存量過(guò)大造成對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的沖擊力增大，這種狀態(tài)下極易引起地質(zhì)災(zāi)害。積極開發(fā)利用地下水是防范災(zāi)害的有效措施，其不僅充分利用了地下水資源，也降低了災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)，維持了地表結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如: 我國(guó)北方城市開始將地下水作為生活用水的來(lái)源，定期開發(fā)利用地下水供應(yīng)使用; 部分地區(qū)將地下水運(yùn)用于農(nóng)田灌溉，從而提高了水資源的利用率。
3. 3 緊急處理
當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)采取緊急處理措施，把災(zāi)害的不利影響控制在最小范圍，以防造成更多的生命危險(xiǎn)、財(cái)產(chǎn)安全。不同的地質(zhì)災(zāi)害所采取的應(yīng)急處理方法也不一樣，但地質(zhì)災(zāi)害的緊急處理必須堅(jiān)持“以人為本”的原則，先保障人員的安全，然后急救財(cái)物。如: 巖溶塌陷、砂土液化需采取加固處理方法，防止塌陷、液化問(wèn)題加重; 地面沉降、變形等問(wèn)題，則要考慮路面的交通安全，及時(shí)設(shè)置災(zāi)害警告或封堵交通，防止意外事故的發(fā)生。
4 結(jié)語(yǔ)
中國(guó)幅員遼闊地質(zhì)復(fù)雜，由于地理位置的特殊性，國(guó)內(nèi)每年均有不同的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活造成了不利影響。水文地質(zhì)是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素，地下水不規(guī)則運(yùn)動(dòng)及變化給災(zāi)害防御工作造成極大的難度，為了避免水文地質(zhì)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害造成的不利影響，必須對(duì)地下水異常運(yùn)動(dòng)引起的各種災(zāi)害類型進(jìn)行深入地研究。
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