水工環技術在地質災害防治中的應用策略

梁宏峰 梅建建

【摘要】目前，水文地質、工程地質和環境地質方法被廣泛應用于地質災害防治工程中，水文地質和環境方法也引起了社會各界的關注。水文地質和環境技術的應用水平決定了地質災害防治項目的實施效果，并與人與環境的和諧穩定關系相關。地質災害防治的主要任務是對地質災害進行監測和預警。地質災害防治工程既要合理利用水文地質、工程地質和環境地質的方法，又要發揮水文地質和環境方法的優勢。

【關鍵詞】水工環技術;地質災害防治;應用策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.04.057

引言：

在防治當前地質災害的過程中，應先科學展開監測、預警，按監測地點的具體情況，積極參考水文地質、工程地質、環境地質等之類的專業技術數據信息資料。在實際監測的災害區內，還需要同步監測地下水方面的參數信息，盡量全方位獲取數據信息，以便水工環地質技術能夠在防治地質災害中起到更明顯的作用、獲得更大的效益，進而全方位妥善處理地質災害。

1、水工環地質概述

水工環地質學是對項目所在地區的水文和環境方面的研究和調查，以及對相關地質問題的分析和評估。目前，中國的地質技術有了很大的提高，利用水文地質學解決地質災害和環境問題的范圍也在擴大，水文地質學本身已經成為地質研究的重要學科，其應用也在發生變化。在預防和管理地質災害方面，水文地質學經常被用于研究、勘探和監測，具有重要價值[1]。綜上所述，區域水文地質的研究是預防和治理自然地質災害的重要手段，工程技術人員必須重視水文地質的研究和應用，以有效減少或防止地質災害造成的一系列不利影響。

2、常見地質災害及其特點

2.1地震自然災害

在實際工作生活中，處理地質災害是一件具有非常棘手的事情。針對這些自然地質災害，需要針對于實際災害類型進行分析，這一工作的開展能夠實現更有效的治理，而想要達到這一要求，相關部門需要始終保證地質災害治理可以走向系統化、規范化。只有根據不同地質災害的實際特點與狀態進行分析，形成具有針對性的治理方式，才能夠達到最好的治理效果。其中，作為比較常見的地質災害問題之一的地震災害產生的原因主要是板塊在地殼運動期間出現擠壓或碰撞，一旦發生地震災害便會帶來極嚴重的破壞，而且受災面積特別大。同時由于地震當下的不可預知性與突發性，很多時候地震經常是在人們猝不及防的情況下發生，在這一狀態當中產生的地質災害往往會造成更加嚴重的破壞和影響，這一特性說明了地震與其他地質災害之間存在的不同狀態，地震很多時候并不能夠通過人力來得到預測與管理[3]。

2.2山體滑坡與泥石流災害

除了地震災害之外，山體滑坡與泥石流災害也屬于比較常見的一種地質災害類型，這些災害的產生很多時候是由于地區范圍當中地質發生了扭曲或者形變，進而形成了連鎖反應，一大片地區都受到力的作用與影響[4]。除此之外，如果這片區域的土質結構分析比較松軟，地質結構密度不高，那么很容易出現就會引發地面坍塌災害。經過調查與分析之后可以發現，當下人類生活過程中建設的一些高強度建筑也很多時候會導致地面塌陷災害的出現，由于人類建設的建筑強度越來越高，因此很多時候對地基造成了不可逆轉的破壞性影響。在這些因素的疊加之后，人類的活動對大自然的正常運轉造成了嚴重的影響，這種影響不可逆并且非常嚴重。由于我國社會主義現代化經濟發展所需要的資源是無限的，但是大自然是有限的，所以，在建設企業發展研究過程中我們不能過度的開采礦產，同時也不能忽略自然生態保護問題。針對于這一問題的出現，有關部門需要做出表率作用，出臺相關法律法規來控制這一問題的出現。

例如2021年7月5日四川木里縣項腳鄉項腳溝流域7條支溝相繼發生泥石流，主溝項腳溝規模達到巨型（特大型），通過“人防”+“技防”，實現了成功避險。（如圖1）承擔木里縣汛期地質災害防治技術支撐督導工作的四川省地礦局106地質隊按照自然資源部、省自然資源廳關于2021年度地質災害普適性專業檢測的建設任務要求，配合地方政府，通過前期地質災害排查、培訓、應急演練等技術工作，以及實施了地質災害自動化監測設備項目。特別是7月4日項目組再次前往項腳溝開展泥石流災害再排查、一日一提醒工作，同時對監測設備的有效運行進行了查驗，在泥石流達到前約30分鐘成功發出預警。通過以人防為主技防為輔、人防和技防結合的防災措施，為7月5日成功避險提供了堅實的技術支撐。

前期調查：據106隊前期調查，項腳鄉屬高山峽谷地貌，雨量充沛，年降水量800～1000mm，土地侵蝕以流水為主，巖層抗風化作用弱，山體切割深，形成陡坡，裸巖較多，項腳鄉溝域屬深切割構造侵蝕中高山地貌，溝域內地形陡峻，臨空條件發育，為崩塌、滑坡等地質災害的形成提供了空間條件，同時也有利于泥石流松散固體物源的匯集。匯水面積達77平方公里，泥石流高程從4300米到2100米，總高差2200米，地形的陡峭益于水和固體物質移動。泥石流靜態松散固體物質達到2200萬方，動態物質的儲量達到300萬方（通過前期調查得出）。持續降雨，泥石流爆發的小時降雨強度為20mm（通過自動化監測設備監測得出）。此次七溝群發一次性沖出的量達到100多萬方，在泥石流分類中達到巨型泥石流的規模，危害非常大。

木里縣地質狀況：木里縣地處青藏高原東南緣、橫斷山脈中段東側，屬青藏高原與云貴高原的過渡地帶。全縣以高山、中山地貌為主，山脈間發育三條大河，自西向東分別為：水洛河（別名沖天河）、木里河（別名理塘河）和雅奢江，三條河流由北向南縱貫全境。河谷狹窄呈“V”字型，谷坡陡峻。大河兩側支流密布，境內地形地貌復雜多樣。地質災害的發生除了與地質構造地層巖性等相關外，巖土體性狀亦是地質災害發生的基本條件。結構面發育、巖土體整體性差、抗風化能力弱等因素往往成為地質災害的決定性因素，而其中暴雨更是其誘發的主要因素，特別是木里縣雨季經常出現的短時間高強度的降雨，經常誘發泥石流和滑坡等地質災害。

應急處置：采用應急治理，通過挖掘機進行排淤和疏通水道。對項腳鄉項腳溝進行徹底治理，目前正在做施工圖的設計，設計有九座高壩、八座谷坊，設計的意圖是在上游通過高壩和谷坊把滑坡和崩塌形成的物源固住，在下游通過洪水排導槽讓洪水順利通過，以這兩種方式對七條溝進行徹底治理。（如圖2）

2.3地裂縫災害

地裂縫災害是地質災害問題中的主要表現形式之一，地裂縫災害的發生發展主要可以表現出區域性斷裂的情況[5]，嚴重時還會影響產生一種十分具有嚴重的破壞性。之所以會出現地裂縫這種地址災害，主要的原因就是地下水。由于很多時候對于地下水的開采沒有使用合適的方式來進行規劃，因此在大量的地下水被抽取之后，地區當中的地質結構也因此而出現不穩定的情況，甚至局部地區還會出現地下結構斷裂的情況。

2.4地面塌陷災害

山體滑坡是一種動態的地質過程或現象，在一定條件下，自然或人為的力量使地表的巖石和土壤下沉，在地下形成一個坑。根據近因，滑坡可分為自然滑坡和人為滑坡;人為滑坡可分為泵類滑坡、排水滑坡、積水滑坡、滲水滑坡、震動滑坡、張力滑坡、巖溶滑坡、采礦滑坡等[6]。在各種類型的塌陷中，巖溶和礦井塌陷在有碳酸鹽巖的地區最為常見。山體滑坡的主要風險是對房屋、鐵路、公路、礦山、水庫、大壩和其他工程結構造成損害，可能導致房屋倒塌、道路下沉、水庫漏水、山體滑坡以及大壩和堤壩的裂縫。此外，山體滑坡破壞了土壤儲備，摧毀了大量的可耕地，并使一些城鎮和礦區的環境惡化。

3、水工環技術在地質災害防治中的應用策略

3.1泥石流治理

地質災害如滑坡和山體滑坡往往是地震災害的結果，一個地區的重大滑坡或山體滑坡往往對當地的生態環境和人員財產安全構成重大威脅。為了防止地質災害的發生，我們可以通過水力學和環境土力學來提高對地質災害的預防。根據目前的知識，水文地質技術可以被認為是管理滑坡和崩塌等地質災害的最有效方法，因為它們在短時間內減少了損失。例如，在開發自然資源時，技術必須考慮到該地區人類活動的影響，特別是地質災害的影響。因此，建議工程師進行干預，以恢復自然系統，并確保其在能力范圍內的穩定性。 在水利工程和環境巖土工程中，數據收集和預警系統在恢復過程中經常被用來監測和控制地質區域。例如，數據收集使我們能夠確定地質災害的確切位置，如滑坡和洞穴。在此基礎上，預警系統被用來分析和監測項目區地質結構的動態變化。值得注意的是，必須對容易發生地質災害的地區的位置進行評估和預測，以避免潛在的問題。

3.2地面塌陷治理

影響土地沉降的主要因素是自然和人為的因素。自然影響是指地殼的各種運動或地質條件的重大變化，使地面上升或下降，導致地面的不規則沉降。人為的影響包括大量抽取地下水資源或過度開采地下礦產資源。在現階段土地沉降地質災害防治工作中，中國最重要的措施是建立更加科學和完善的土地沉降監測網絡，密切監測地下水的具體活動情況和地表土地沉降的程度，并進一步控制水資源的使用，避免水資源的不必要浪費;進一步控制地下水的使用和開發，防止地下水資源被大量開采，造成地表沉降的地質危險。

3.3地層沉降治理

水位測量裝置具體操作方法是將探頭連接到水位計的一端，將指示器連接到另一端，在兩者之間標上適當比例和尺寸的鋼尺。當探針接觸到水面時，儀器的顯示會發生明顯變化，鋼尺上的相應刻度會顯示出某一深度的水位。這可以及早發現礦區地質結構中的地表流動擾動，并為并提供一個堅實的應急計劃。水工環地質的各種指標對礦區的整體地質環境有重大影響，因此，在解決地質結構下沉的項目中不考慮水工環地質，會導致地下水的過度開采。同時，采礦作業的后果將進一步加劇礦區地下水位的沉降，導致下游水管理的一系列地質風險。使用水力和環境地質技術獲得的結果將使地質項目的管理和控制更加智能，以控制沉降。在制定應急計劃時，礦業公司應承擔更大的社會責任，將生態問題放在首位，確保地質沉降不影響礦山的自然生態系統。

3.4滑坡治理

滑坡地質災害具有很強的破壞性，一般發生在偏遠山區地帶，相關人員可在這些地質災害中運用水工環地質技術，結合實際勘察結果，制定合理、可行的防治方案和措施，降低此類地質災害造成的損失。如果不能有效避免地面崩塌的發生，應先將人群轉移到安全區域內，減少地災對人們造成的影響。規范林業開發行為，根據具體情況，建立完善的開采方案計劃，對開發程序進行控制，以防過度開發促使地質災害形成，并加強生態環境修復，提升生態系統穩定性。加強數據采集和預警監測系統的應用，數據采集系統可準確判定地質災害實際發生位置以及范圍，為地質災害治理奠定提供有力支撐。

3.5地震治理

水工環地質技術在地震災害管理項目中的應用，主要是對地質災害的預警。通過識別礦山的水力環流地質，水力環流地質的應用可以大大預測潛在的地質災害。水力環流地質學最重要的一個方面是利用水力環流地質信息來劃定礦區。這些信息可以用來根據人工產生的地震波在巖層中的傳播路徑和時間來確定礦區巖石界面的深度和形狀。礦山剖面的特點可以更仔細地調整，進一步適應復雜礦區的實際勘探需要。結合水文地質和環境地質方法，可以合理制定復雜礦區的檢測類型和范圍，更適合于地震災害治理項目的實際應用。

4、水工環地質技術在使用過程中的相應環境保護措施

4.1落實環保理念

加強對地質學工作者的關于環境方面的培訓及環境保護的概念，將收集工作中產生的廢水和廢液，送到處理廠進行回收利用，并采用科學安全的方法處理其他生活垃圾，確保測量人員的工作行為和生活方式對環境造成的破壞盡可能小。減輕勘測設備對環境的影響，在礦山地質和水力勘測過程中，如果需要使用化學品進行測試，例如測試地下水樣本，在這項工作中，勘測人員應盡量減少化學品與地下水源的接觸，可以使用干凈的容器對地下水進行取樣，然后保護好環境。此外，需要確保調查區域的電子設備保持在安全狀態，廢棄的設備或電池被收集和處理，以免污染工作區域的環境。

4.2提升工作人員工作能力

首先，需要提高研究設備和技術的升級，增加研究經費的投入，促進研究和技術發展的進步，以提高研究和技術發展的效率，提高研究產生的數據的準確性，這可以大大減輕研究人員進行的許多研究對生態環境的破壞，并試圖獲得更準確的結果。其次，要嚴格選聘科研人員，嚴格遵守有關規章制度，選擇專業能力水平符合工作標準、道德上保持良好素質的技術人員和責任感，保證科研項目的可靠性，避免科研項目是為了利益而科研項目的態度。最后，應該注意對水工環地質勘探的監測，因為水工環地質勘探與其他地質勘探相比有其特殊性。它的危險性是比較高的，地質的特殊性對勘查技術的使用會產生比較大的影響，在實際的工作中，勘查人員要做好基礎的工作，保障勘查環境維持穩定，使地質環境可以始終處于工作人員的監管之下，進而保障地質勘查工作的順利安全開展。

4.3有效使用勘察技術

在水文地質勘查中我們經常使用GPS技術和PTK技術等。GPS技術指的是使用衛星定位系統進行勘測，這種方式的精密度較高，得到的數據比較精確，還可以根據參數獲取對應的坐標值，可以在地質災害情況下和環境污染情況下使用。PTK技術指的就是通過系統差分法將地質勘查中產生的數據偏差進行糾正和調整，經常被使用在地質勘查、地質災害與污染環境的監測中。因此，在水工環地質勘測中使用正確的技術可以有效提高技術的使用頻率，從根本上提高水工環地質勘查工作的工作質量與效率。

結語：

綜上所述，將地質調查方法應用于地質災害管理，可以在減少施工時間的同時，最大限度地減少損失和經濟損失。經濟價值也能夠準確、及時地反映出來，有關部門應加強對各種防治方法的研究，提高防治效果。充分利用水工環地質工程技術，防治滑坡、泥石流、廢棄河道、地震、泥石流、土地退化等地質災害。在發生地質災害時，必須認真研究其成因，運用水工環地質原理做出相應的決策，實施不同的管理措施，以體現地質災害防治的作用。

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