水利工程与地质环境的相互影响

卢天文

(贵州省水利投资(集团)有限责任公司，贵阳 550001)

水利工程与地质环境的相互影响

卢天文

(贵州省水利投资(集团)有限责任公司，贵阳 550001)

水利工程对环境的影响是极为深远的，并分为有利影响和不利影响两类。其有利影响主要表现为水利工程的综合效用与价值，主要体现在防洪、发电、水资源利用等方面;不利影响主要表现为对环境的影响，主要体现在生态环境、地质环境等方面。文章主要针对水利工程与地质环境在相互影响过程当中所涉及到的关键问题做出了简要分析与说明，希望能够为后续相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与借鉴。

水利工程;地质环境;影响;分析

1 工程地质环境系统分析

工程地质环境是工程建设环境和地质环境两大系统的叠加，是工程化的地质环境，并不是两者的简单线性叠加，两者相互依存、相互制约，构成统一的系统。表现为工程环境适应地质环境和地质环境适宜工程环境的作用与反作用的关系。它与水、气、生态环境进一步组合形成更大的一个具有人类活动的全球化系统，与人类社会经济环境的生存和发展息息相关。工程地质环境系统结构示意图，见图1。

图1 工程地质环境统一系统结构示意图

2 水利工程对地质环境的影响分析

在水利工程项目建设过程中，前期需要对河床进行开挖。同时，还需要对河岸两侧进行削坡等。以上项目施工均会导致施工区域内自然植被、土壤、岩石结构稳定平衡受到不良的影响。一旦施工过程中某个环节操作不当，则极有可能引发大面积滑坡、坍塌等安全事故。特别是对于水库工程项目而言，由于其大坝自身重量大，在蓄水状态下蓄水产生的水压力更大，这部分水压力可能通过水库大坝坝体传递至周边地基基础以及岩体结构当中，诱发水库地震等地质灾害问题。具体而言，在水利工程项目建设过程当中，其相对于地质环境的影响可以概括为以下3个方面:

2.1 水利工程对地震活动的影响

对于大规模水库而言，项目建设后期蓄水状态下可能诱发地震，这一点已成为共识。早在1967年所召开的国际大坝会议已提出:不少无震区因受到大型水库建设项目蓄水影响，蓄水状态下产生破坏性地震的可能性极大。更加关键的一点是:在水库初期蓄水过程当中，水库蓄水深度及蓄水量均持续增加，水库区地壳原有的地应力分布被持续破坏，从而诱发地震，特别是新第三纪以来，受到新构造运动活跃区域因素的影响，导致水库对地震作用力的诱发机制更加显著。在以上条件下诱发的地质活动具有以下4个方面的特点:①地震震中相对于水库距离较短，多在25 km范围之内;②地震震源深度较浅，多在10 km范围之内;③地震烈度水平较高;④地震作用力破坏性较大。同时相关研究人员也指出:对于大规模的水库工程项目而言，其蓄水过程与地震活动的诱导因素直接相关性表现极为显著。但受水库蓄水活动影响而产生的地震震级相对较低，多在6.5级范围之内。

从水利工程项目建设的角度来说，为尽量避免诱发地震，应当注意以下4个方面的问题:①水库建设过程中，应当避免将水库大坝选址确定在地质条件较差、断裂发育延性不均匀、地震活动相对活跃的区域;②若所选址区域存在以上特点，则需要在大坝坝型以及建筑材料选择方面，关注其抗震性能的优越性;③在水库建设完成并验收合格后的初期蓄水期，一旦出现微小地震迹象，则需要对水库水位升高速度进行合理控制，避免过多的受到地震波动影响;④在水库运行期，需要由专人负责开展地震作用力的观测工作。

2.2 水利工程对库岸稳定的影响

对于水库而言，在蓄水状态下，受到水位变化因素以及波浪作用力因素的影响，可能会导致水库原岸坡结构的平衡性彻底被破坏，从而进一步激发包括山体塌滑、以及山体滑坡在内的安全性问题。举例来说，三门峡水库在其蓄水两年时间过程当中，共发生1.7亿m3的库岸坍塌事故。意大利瓦伊昂坝上游2.5亿m3山体在30 s时间内滑入水库库区，由此引发了极为严重的坝顶溢流事故，造成了数千人的死亡事件。因此，为尽量避免水利工程项目建设对周边地质产生不良的影响，在水库蓄水前就需要对岸坡进行削坡处理，尽可能早地发现潜在的滑坡山体结构并予以清除，并做好蓄水安全鉴定。同时，还需要做好水库排水工，以及结构加固工程措施，应急预案等非工程措施。

2.3 水利工程对水库渗漏的影响

在水利工程蓄水状态下，大坝坝基所承受水头可能会出现一定程度的渗透问题。若水库库区边缘山脊过于单薄，或存在一定程度的溶洞、以及溶槽现象，则一方面会导致渗透漏水量增大，另一方面还会对周边地质条件以及水文条件产生严重影响，最终影响整个水库项目的综合运用。而对于污水库、以及尾矿库而言，一旦出现渗漏问题，则还有可能污染地下水，对周边地区环境生态产生严重的影响。针对这一实际情况，在水利工程项目建设完成后，应对其渗漏情况进行长期监测，针对渗漏量加大的部位，采取必要的防渗加固措施，以最大限度地减小水库渗漏量。

3 环境地质对水利工程的影响分析

环境地质可能导致水利工程项目在建设过程中，出现以下3个方面的问题:①动力工程地质问题(主要有滑坡、泥石流等);②地表变形破坏问题(主要有沙土液化、黄土沙陷等);③地表岩土体性质变化问题(主要有土壤盐渍化、沼泽化等)。因此，为了保障水利工程项目顺利建设，需要对以上环境地质现象的发育规模、发展趋势、发展速度进行综合调查、研究、预测，提出相应的工程技术措施，从而最大限度地控制变形破坏方面的问题。具体而言，主要涉及到以下2个方面的内容:

3.1 水体环境对岸坡滑动的影响

相关实践研究经验证实:治坡需要以治水为基础。其主要原因是:受到水分以及水作用力因素的影响，导致相关岩土体结构的抗剪强度明显较低。同时，其所对应上浮力以及裂缝水压力明显提升，受到以上因素的共同影响，导致岸坡结构稳定性大打折扣。同时，还需要注意的一点是:从地质构造的角度上来说，其与滑坡动力之间的对应关系也是极为显著的。软弱夹层，风化作用形成的风化裂缝、风化夹层地下水作用形成的泥化夹层等均为易形成滑动面的构造面［1］。这些构造面结合水系的作用无疑是雪上加霜，加剧了动力工程地质破坏。滑坡基本都与地下水系和地表永系的分布、存在的方式、运动方向或趋势等方面关系密切。

3.2 环境地质中的砂土液化

水库工程在蓄水状态下，受到地震作用力的影响，饱和粉土、粉砂会带动孔隙水压力显著提升。与之相对应的是，土体结构中的有效应力显著降低。在此状态下，绝大部分的沙砾会以悬浮状态存在于水体中。与此同时，与之相对应的抗剪强度以及承载作用力均会显著提升，引发以冒砂、喷水为标志的各种地震液化现象。相关研究结果同时表明:在8℃以上的地震烈度作用影响下，基本能够使其进入饱和状态，从这一角度上来说，基于对水利工程安全性的考量，必须对其进行液化判别，同时还需要针对关键性水工建筑物，做好必要的抗震设防设计。

［1］石青青.论水利工程地质勘察质量与地质分段［J］.商品与质量·学术观察，2012(09):276.

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1007-7596(2014)05-0191-02

2013-11-21

卢天文(1962-)，男，贵州贵阳人，高级工程师，从事水利工程建设与管理工作。