水文地質問題對地質災害隱患的影響研究

馬長龍

地質災害是目前威脅自然生態和人類社會發展的重要因素，伴隨著我國城市化進程的不斷加快，人類活動范圍開始擴大，相應的各種各樣的人類活動行為對于外部環境造成了一定程度的破壞。水文地質是人類在社會生活當中最直接接觸自然生態的環節，同時也是人類城市化進程和工業生產當中產生最為顯著生態破壞的對象。水文地質首當其沖在人類活動當中扮演了生態破壞承受者“角色”。但是水文地質的破壞并不會在水文地質層面停止，水文地質破壞還會引發地質災害等隱患問題，形成連鎖效應。

1 現階段地質災害問題及隱患

我國國土面積遼闊，所處的地理位置相對特殊，部分地區位于地殼斷裂帶上，這也導致我國在地質災害問題方面呈現類型眾多、分布廣泛、爆發頻繁的基本特點。國內每年因地質災害所造成的直接或間接人身財產損失不計其數，在一定程度上制約了社會經濟的發展和健康有序的社會生活。在過去數十年間，地震、洪水等大型自然災害，對于社會造成的負面影響深遠。而一些可控的小型地質災害如地下水污染、泥石流和滑坡等問題，雖然在影響力方面低于地震或洪水，但是同樣在社會生活層面產生了深遠的影響。大量的地質災害問題除了與地理環境因素有關之外，也與人類生產活動情況存在一定的關聯。部分由人類活動所帶來的水文地質變化，帶來了地質災害隱患。但是這些地質災害隱患在一定程度上可以通過技術手段、管控手段，進行有效識別和持續防控的，因此在自然災害防治方面，應當清晰明確地對地質災害特征以及水文地質變化產生影響及影響過程進行分析確認，采用合理、科學、有效的防治策略，來降低地質災害隱患成長為影響巨大的地質災害的幾率。

2 環境地質問題所產生的地質災害

2.1 地震災害

地震是人們最熟悉同時也是影響力和破壞力最大的地質災害。地震的形成主要來源于地球內部地殼之間碰撞或者應力平衡發生改編時的動態狀態，在地表層面形成以橫波、縱波為表現形式的震動。從地理環境來看，我國所處的地理位置在太平洋和印度洋的交匯處，同時位于歐亞板塊的邊緣，板塊構造運動十分頻繁，其中大洋與大陸地殼板塊的彼此接觸，便會產生極為嚴重的地震問題。近年來學術領域學者研究發現，除了自然因素外，人類活動因素對于地質造成的破壞，也是地震出現的重要誘因之一。其中地下水的過度開采、水庫蓄水、石油開采以及部分地下核爆等，都存在嚴重的地震隱患，并最終導致地震災害的出現。

2.2 泥石流災害

在山谷環境當中，受到暴雨、融水等特殊氣象環境的影響，會導致泥石流災害爆發的風險顯著提升。泥石流在水流與泥土裹挾之下，形成龐大的動態流體，對處于低位的居民、道路交通等產生嚴重的生命財產安全威脅。通常情況下，泥石流在爆發中會攜帶大量的石塊、泥沙，流體整體呈現渾濁狀態。泥石流的爆發十分突然，能夠在短時間內形成大面積的漫流堆積，形成堆積區，危害人們的安全。

2.3 滑坡危害

滑坡主要是在山體斜坡之上，土體在重力的影響作用下，沿著軟弱結構面滑落的自然現象。通常滑坡呈現為整體山體的下滑，是一種十分典型的動力地貌。伴隨滑坡而來的是陡坡上土體的突然崩塌，土體在脫離了山體本體后快速滾動崩落，集中在坡腳位置形成堆積。我國近年來山區高速公路建設所處的山谷環境中，存在一定的滑坡風險，滑坡和崩塌是我國道路交通安全、山區居民生命安全重要的威脅要素，也是較為常見的地質災害之一。不過滑坡危害爆發幾率與我國地勢階梯之間呈現正相關關系，其中西部山區為滑坡災害易發區，相比之下東部丘陵地區滑坡頻次較低，危害也相對較小。

2.4 地下水問題

在礦藏的長期開采過程中，地下水環境會遭到一定程度的迫壞，部分地下水水位會發生下沉，造成地下區域存在巨大的空洞。部分礦山開采過程中，開采單位缺少環境保護意識，隨意進行廢水排放，導致地下水水體本身污染問題嚴重，對于礦區居民生活影響巨大。

2.5 地表塌陷

地表塌陷主要受到地下水水位位移影響，部分城市環境中地下水資源管理力度不足，超強度的人工開采導致地下水發生嚴重下沉，所在地地表開始出現土體壓縮，地面標高持續降低，出現嚴重的地面沉降問題。而在一些礦山采空區位置，受到地表下方的空洞影響，會導致大面積的地表塌坑，地表土體強度嚴重受損。部分人為活動如開采、挖掘施工等，還會導致原本的地下應力環境遭到嚴重破壞，產生顯著的巖溶問題或地表形變，最終出現地表塌陷。

3 水文地質問題的主要表現

在人類活動當中，水文地質是最直接受到影響或破壞的環節，常見的水文地質問題表現在地下水的變動之上，地下水變動問題產生的危害問題較為嚴峻，影響也十分深遠。

3.1 地下水水位變動頻繁

人類活動對于水文地質的破壞，導致地下水環境發生變化。地下水水文頻繁出現變動的主要原因在于所處位置當中存在膨脹性土體，地表水一般為上層滯水或者裂隙水，在這種膨脹土體影響下會發生頻繁的水位變化。其中雨季和旱季，水位變化最為明顯。季節性的變化會導致地表土體、地下巖體發生不規則的漲縮現象，導致土體、巖體本身的物理性質受到巨大影響，最終破壞原本的土體、巖體自身承載力情況。

3.2 地下水位上升危害

地下水的水位出現上升受到多重因素的共同作用，其中區域內部水文氣象條件變化，出現大規模降水現象；人為灌溉規模的持續擴大等，都會極大地帶動地下水水位開始上升。地下水在上升過程中，會對周邊土壤進行浸潤，導致土壤沼澤化現象出現，土體內部的鹽漬含量增加、巖土本身的結構發生變化，最終導致土壤疏松，巖土的整體強度會發生降低，進而導致不同土層實際出現滑移和崩塌現象，部分地上建筑則會在土質疏松下發生失穩，甚至造成建筑結構本身受到嚴重的破壞。

3.3 地下水位下降危害

地下水水位的下降絕大多數是人為因素所導致的，常見的人類活動現象如水庫蓄欄、大規模采礦等，都是造成地下水水位下降的直接因素。伴隨著地下水水位的持續下降，地面將會出現較為嚴重的干旱問題，并相繼發生地表沉降、開裂以及塌陷。而在長期的地下水水位下降進程中，因地下水下移所帶來的是水資源枯竭，原本的良性循環系統受到嚴重破壞等重重問題，產生巨大的環境變化。

4 水文地質因素在地質災害隱患中的作用機制

4.1 巖溶塌陷

巖溶塌陷是地質結構變化當中表現較為強烈的一種情況，通常是指在可熔巖環境當中出現一定的溶蝕洞隙，在長期的上層盈利作用之下，上層覆蓋土體會出現墜落，形成較大的破壞力。這種地質隱患問題形成過程較為緩慢，但是發生過于突然、隨機，所造成的經濟損失也相對巨大。有相關研究指出，巖溶塌陷地質隱患問題的形成過程較為漫長，所受到的影響因素也較多。但大部分發生災害的區域都存在較為顯著的地下水水位變化情況。其中水位上升過程中所產生的水壓載荷，對上層蓋層土體產生強大的沖擊力，上層土體在水沖擊的擾動和侵蝕下，不斷發生破壞，形成了土洞，最終引發了較為嚴重的塌陷災害。

4.2 砂土液化

砂土液化的形成過程較為復雜，通常是在地震或者其他機械震動等外部因素影響之下，原本飽和的粉土、砂土等因受力二發生液化的現象。而在液化形成過程中，地下水是前行要素。砂土本身在不同的地質環境當中表現出不同的變化形態，其中液化狀況的出現一般來源于空隙當中出現排水導致的排列擠密現象。伴隨著空隙內部的水壓力不斷提升，土層當中的應力開始從原本的砂土骨架向內部的水體轉移，最終空隙內部的水壓力值到達最高，有效應力趨近于零，此時砂土顆粒便會漂浮在水上。對于地表建筑來說，砂土液化所帶來的危害十分巨大，部分建筑物會發生嚴重的傾斜甚至是倒塌現象。

5 生態環境承載力的識別導向

生態環境承載力是指當前生態環境背景中對于人類活動影響下的地質變化情況的承載能力，通常針對水文地質條件的量化評分，來完成承載力標準體系的建構，最終實現對于承載能力的框定。現代生態環境承載力研究中，通常結合典型的地質災害隱患特征進行深度分析，作出相應的評判。生態環境承載力通常也是現代地質災害預防管控的前瞻性工作，在制定管控標準方面應用廣泛。

5.1 滑坡崩塌環境承載力識別評價

采用影響因素分析研究方式，可以看到，滑坡崩塌有著十分典型的地理環境特征，需要在特定的環境當中才能夠表現出來。前述分析明確了當前國內滑坡、崩塌地質災害更多集中在西北山區，表明滑坡崩塌的地質災害出現，需要具備一定的地勢高程要素。

在進行評價指標體系構建當中，也需要將地形地貌特征納入其中，通過指標分解的方式進行綜合評定。現代評價系統針對滑坡崩塌主要建設五個方面的指標體系，其中包括地形地貌因素、巖土體類型因素、水文氣象條件因素、人類活動因素和實地植被覆蓋情況因素等。地形地貌因素指標中，分為當前位置海拔、坡度、朝向、平面曲率和剖面曲率等子項；巖土體類型主要以出露底層單一特殊因素為子項；水文氣象條件包含所處區域年均降水量、地形濕度指數、距離最近水系的實際距離等三個方面的子項要素；人類活動條件包括坡體距離最近道路的距離和當前區域土地的實際利用類型情況等兩個方面的子項要素；植被覆蓋情況方面主要以歸一化植被指數作為評價標準子項。

5.2 地面塌陷環境承載力識別評價

相比于滑坡崩塌，地面塌陷中人類活動因素影響是最為主要的影響作用，通過分析可見，伴隨著人類活動的逐漸加深，對于地下水環境的影響破壞程度加劇，最終導致地面塌陷問題更為嚴重。因此相比于滑坡崩塌等地質災害隱患問題，地面塌陷在環境承載力識別評價當中，更多從當前的人類活動情況出發，針對性進行類型識別分析，再通過模型擬合方式，針對不同人類活動因素所產生的影響作用進行評價，最終確定識別評價的量化機制，對于當前位置的地面塌陷環境承載力情況進行綜合判斷。

目前地質災害當中的地面塌陷絕大多數來源于大規模的礦藏開采，相關研究從地面塌陷因素類型出發，開展了影響因素作用機制的分析。有研究認為，地下礦藏埋深情況和礦藏本身的厚度，會在開采過程中產生對于地面塌陷的不同程度影響。也有研究認為，地表巖性力學性質情況中，抗形變破壞能力不足，將會在礦藏開采中提高地面塌陷的幾率。在這種情況之中，采空區位置上覆巖一旦發生下沉，便會導致地表出現巨大裂縫。部分研究則從礦藏開采技術層面出發，針對采礦技術工藝、頂板管理、采空區回填等技術手段進行分析，提出技術工藝在一定程度上會導致地面塌陷的研究結論。綜合相關研究系統，最終對地面塌陷的實際影響因素進行理性匯總，分為四個指標系統。其一是礦層厚度情況，其二是礦藏的埋深情況，其三是上覆巖的巖層厚度情況，最后是地表本身的巖性。前三個指標系統主要以具體數值測定為評價方式，從數值結果進行統計分析和評價，地表巖性則根據類型區分，設置不同的子項內容，其中包括中上更新統風積物、全新統風積物、全新統沖積物、侏羅系砂巖、三疊系砂巖、新近系紅粘土等，根據不同地域，需要進行不同的巖性分析調整。

6 地質災害隱患問題的主要防治思路

6.1 建立社會化減災工作機制

地質災害隱患問題的最深刻的影響是對于公眾安全和社會生活帶來的威脅，因此在不可抗力的地質災害影響當中，最大限度降低地質災害所帶來的損失，是目前地質災害防治工作的基本思路。現階段，針對地質災害以及各類型地質災害隱患問題，應當形成類型分類、應急預案、相關部署為一體的應對管理機制，相關部門需要做好地質情況監測工作，能夠從不同地質災害類型特征方面建立起實時監控和準時預報管理機制，為社會公眾提供各類型可能發生的地質災害信息播報。政府部門應當與社會各界進行配合，推進減災防災意識的推廣，組織開展全社會的模擬訓練，針對災害問題第一時間組織開展救援工作，最大限度保障人民生命財產安全。

6.2 應用分級管理防控策略

水文地質變化所產生的地質災害影響表現為長期、潛在基本特征，因此在進行地質災害的防控當中，應當建立起分級管理的防控策略，結合環境承載力的分析指標評價結果，針對當前區域的地質災害隱患風險等級，設置相應的災害防治標準，針對不同標準設置防控制度系統。就目前的防控情況來說，可以設置三級分區系統，其中第一級為地質災害重點防治區，在所有分級中級別最高，需要采用全過程監控防范機制對其進行防范管理；第二級為地質災害次重點防治區，需要建立預警機制和應急地質災害治理、人員疏散機制；第三級為地質災害一般防治區，采用常規管控防治手段進行監督管理。通過三級防治模式的設置，最大限度提高地質災害防治管控的針對性，同時實現防控資源的全面優化。

6.3 建立網絡化災害檢測體系

地質災害隱患應當確立全面監測立體管控的系統，通過搭建多方位的災害防控系統建構，形成管控機制。可以結合當前的行政區劃，構建倒三角群測群防的新的網絡化系統，形成村級、鄉鎮一級、區縣級的網絡統合，開展全面監測管控，保證全員參與，使地質災害問題形成管理動態，借助預案管理機制，實現預警播報。其中村級是基礎層級，主要開展定期巡查和地質環境變化的及時上報，利用網絡平臺進行圖片、記錄等形式信息的上傳，在倒三角結構當中，村級檢測是最為龐大且最為直接的監測環節；鄉鎮一級主要充當樞紐紐帶作用，設定應急管理模式，編制管控預案，設置數據分析終端確立全境的預警工作，并向上一級進行年度計劃、執行情況的報送；區縣以及則需要針對全區進行災害防控的統籌工作，參與年度災害分析管理，保證災害防控動態機制得到全面運行。

6.4 全面節約地下水資源

在前述分析當中，水文地質對于地質災害隱患的形成主要作用機制來源于地下水水位的變化，在后續的地質災害防治當中，應當將地下水資源的管理控制作為核心重點。首先，水文地質相關管理部門和工作人員針對當地地下水資源情況需要進行全面排查，針對當前區域地下水儲量情況進行判斷并進行登記，強化檔案管理。在進行地下水開采或者其他開采中，要針對提交的開采計劃和技術工藝進行嚴格審批，設置標準化的地下水開采方案，提高地下水開采技術標準，避免地下水資源遭到浪費和破壞。

6.5 合理開展土地規劃優化使用

土地科學有序地規劃使用是目前降低水文地質變化，從人類活動層面降低地質災害隱患的重要前提和核心策略。針對各區域的土地開發使用情況，應當建立起嚴格的審批制度，同時土地開發與管控需要與地質災害防治相關部門工作進行相互協調彼此配合，借助全面緊密的土地監察工作，進行土地開發方式、技術應用的全面監管，針對歷史遺留問題進行妥善處理，最大限度控制人為因素對于土地環境所產生的破壞影響。現代建筑工程項目在提請審批中，應當充分發揮專業地質災害監測機構在土地環境測量當中的作用，針對存在隱患問題的地區，加以嚴格管理和限制，避免地質災害隱患的擴大。

6.6 全面協調人與自然關系

需要重新認識人與自然之間的關系，建立尊重自然、生態保護的社會活動新秩序，同時在各項開發規劃項目當中，進行更高標準、更高專業度的技術論證和環境地質論證。各級主管部門需要結合本地生態環境情況編制本地的地質環境保護規劃標準，做好人類活動與地質環境保護之間的良性協調工作，從社會環境層面降低地質災害的發生幾率。