水利工程中的水文地质分析

刘谦，姜苗苗

（黄河水利委员会山东水文水资源局，济南 250100）

1 引言

在水利工程实施过程中，地下水的作用影响着岩土体的性质，可以在一定程度上削弱构筑物地基基础结构的承载力及稳定性。因此，对工程项目的综合建设水平有重要影响。为从根本上提升工程施工期间的综合效益，降低工程质量问题与安全事故发生的概率，相关技术人员需做好工程实施期间的水文地质勘察工作，结合力学及地质知识，解决工程建设期间遇到的各类地质问题，评估区域地质情况，不断优化水利工程的施工方案，确保工程高质量地完成。

2 水利工程水文地质问题研究必要性

现阶段，社会经济发展的速度不断加快，基础设施建设水平进一步提升。为使水利工程在实际运营期间发挥应有的作用，需要重点关注贯穿于工程实施全过程的水文地质研究工作，选择适宜的地质勘察技术，能够提高勘察结果的实际利用率，确保水利工程项目建设顺利开展。具体来说，水利工程水文地质问题研究工作的必要性主要体现在以下几个方面：

1）切实保障工程施工安全。在水利工程施工期间，水文地质勘察工作尤为重要，是保障工程建设质量的重要基础[1]，也是项目施工的必要前置环节，通过对施工现场周边环境进行全面勘察，收集详细的岩土水文地质勘察资料，能够帮助施工企业快速了解工程建设的特点及需求，评估工程实施期间可能存在的各种安全隐患，降低工程施工安全事故发生的概率。

2）提高水利工程建设效率。在水利工程施工期间，水文地质工程勘察水平可直接影响工程建设的综合效率。借助全面的水文地质勘察结果，能够帮助设计与施工单位清楚地了解工程所在地区的客观条件，对施工方案进行动态调整，并对各施工资源进行优化配置[2]。而在没有做好水文地质勘察工作的情况下，存在于地质环境中的风险无法被及时发现，导致工程后期经常出现变更情况，对工程整体建设效果造成不利影响。

3）增强水利工程的社会效益。在水利工程中开展高效的水文地质勘察工作，能够切实增强水利工程建设期间的综合效益。现阶段，水利工程施工理念与施工技术日渐成熟，工程建设不仅应使其施工质量符合设计要求，还要确保工程建设对社会经济发展有一定的贡献。在水利工程施工期间开展水文地质勘察工作，可以帮助施工企业更加合理地规划空间布局，提升土地资源利用率，加快人与自然和谐共处目标的实现。

3 水利工程地质勘察的主要内容

3.1 水文地质参数及条件

在水利工程施工中，水文地质条件主要包括地下水的各类变化及运动现象。地下水可以分为潜水、上层滞水、承压水。在水文地质勘察工作开展期间，需要注重依照岩层水理特征研究地下水的透水性和溶水性，地下水水位，以及地下水的分布及形成规律，研究地下水的物理与化学成分，从根本上提升水资源的利用率，减少地下水对水利工程建设与后期运营工作造成的不利影响[3]。

3.2 土石类型及性质

在水利工程施工中，土方、石方是重要的施工材料，土方、石方的性质研究工作可直接影响建筑物结构安全性及稳定性。依照水利工程的实际建设要求，选择更具经济效益的土石材料能够帮助水利工程尽早实现经济利益最大化目标。

3.3 地质结构

在水利工程施工中，地质结构主要包括岩体结构与地质构造2 个内容。其中，岩体结构包括岩层及岩性变化、成层特征、空间分布规律[4]；地质构造是指地壳中壳体运动作用发生的变形以及变位面遗留形态，可分为褶皱构造、倾斜构造、断裂构造。在水利工程施工中细致地研究地质结构，有助于施工单位选择合适施工材料。

3.4 地形地貌

水利工程施工中，地形主要是指工程建设期间的地表形态，如山体走向、自然景观、植被覆盖、构筑物分布情况等；地貌就是指地表形态类型、形态演变成因以及形态具体发展程度。通过地形地貌研究，可优化施工方案内容，评估工程施工期间可能遇到的各类风险，制订技术处理方案。

3.5 天然建筑材料

在水利工程建设前，需要详细勘察水文地质条件，掌握工程建设地点附近天然建筑材料的产出地，分析其品质、位置、分布区域与运输条件等，为节约施工成本、提高工程建设期间的综合效益奠定基础。

4 水利工程中水文地质的调查内容

1）在水利工程的水文地质勘察过程中，需要分析水文地质条件的发展规律；

2）在水文地质条件变化过程中，还需要重点明确地下水的自然状态及变化规律，查明工程施工期间可能遇到的水文地质问题，并针对各类问题制定前期预防及治理对策，从根本上降低工程质量问题及安全事故发生的概率。

3）明确工程地质勘察工作中水文地质问题的评价内容。对工程有影响的水文地质因素主要包括地下水种类、地下水位及变动幅度、含水层与隔水层的厚度、分布及组合关系。为明确水文地质环境对工程施工造成的影响，还需要查明岩土工程水文地质问题，评价地下水可能对岩土及水利工程造成的不利影响，制定相应的预防管理机制。

水文地质评价工作需要重点评价地下水对岩土结构和工程施工的影响，预测岩土工程的危害程度。重点分析地下水的天然赋存状态与天然条件下的变化规律，预测后期工程建设活动对地下水变化的影响情况。在分析工程地质问题的过程中，地下水位以上及以下部分的岩土层需要分别对待。依照水文地质条件对水利工程的作用及影响，提出不同条件下需要着重评价的水文地质问题。

5 水文地质条件对工程造成的主要危害

在水利工程施工过程中，水文地质条件可直接影响工程建设水平，由于地下水的动水压力及地下水升降变化较大，需要时刻观察地下水位是否超过了临界点，并针对调查结果深入优化施工方案。

5.1 地下水位下降

随着城市基础设施建设工程数量的增加，地下水水位下降问题越来越突出[5]。在过度开发与使用地下水资源的情况下，会引发诸多地质灾害问题，如地面沉降、地面开裂等。同时，使水环境受到不同程度的破坏，在降水较少的地区甚至会引发土质荒漠化，使水利工程施工环境更为复杂，在工程建设期间面临更多的安全隐患。

5.2 潜水位上升

在水利工程施工期间，修建水库等行为会导致潜水位上升，使工程建设期间的安全性及稳定性受到不利影响。在潜水位上升的情况下，黏土层的含水量会明显增加，导致地基出现软化情况，影响建筑结构的安全性与稳定性。潜水位上升时，地基还会出现隆起或侧移现象，导致建筑物基础上浮、地基层侧移，甚至出现结构开裂乃至整体建筑倒塌。在潜水位上升的情况下，砂土与粉土会接近饱和状态，出现砂土液化情况。

6 水利工程水文地质勘察中存在的问题

通过分析现有水利工程水文地质勘察工作的开展情况发现，在地区公共基础设施及水利工程承包领域业务不断扩大背景下，水文地质勘察水平依旧处于有待提升阶段，成为制约水利工程发展的重要因素[6]。相较于水利工程的其他工作，水文地质勘察工作具有专业性强、技术复杂、不稳定因素较多等特征。为从根本上提高水利工程勘察结果的全面性及精准性，相关管理部门应正视水文地质勘察期间存在的各类问题，并结合这些问题制订相应的解决方案。

目前，水利工程的水文地质勘察中存在以下问题：

1）在一些水利工程施工中，水文地质勘察水平与工程预期目标不符，部分勘察工作流于形式，没有深入研究施工现场的水文地质情况，未全面评估水文地质情况对工程施工效果造成的不利影响，导致工程施工期间出现各类问题，对工程施工质量及效率造成严重影响。同时，施工人员工作积极性有待提升，对水文地质勘察工作的重要性认知度不足，没有严格遵照相关执行标准开展水文地质勘察工作，致使勘察结果的全面性、精准度不足，难以在优化工程施工方案中发挥重要作用。

2）在缺乏水文地质勘察专项规划设计方案时，实际勘察过程中参与部门职责划分不明确，导致水文勘察工作中出现的各类问题难以得到及时解决。从宏观角度分析，我国水利工程水文地质勘察工作的质量标准规范尚未完全统一，水文地质勘察的内容主要是参照行业及企业标准，勘察效果与工程实施期间预期目标不符。从行业角度分析，相关企业及协会组织制定的水利工程水文地质勘察制度没有在行业内形成完整的指导性规范，实施期间随意性较强。

7 提升水利工程水文地质勘察水平的具体措施

7.1 建立健全水利工程水文地质勘察管理机制

为加快水利工程水文地质勘察工作的发展，需结合水文地质勘察的要求制定专项管理规范及管理标准，为水利工程的水文地质勘察工作指明方向。要求各参与部门明确划分水文地质勘察职责，充分利用行政管理手段开展水利工程实施工作。要求行业协会组织领导企业正确认知水文地质勘察工作的重要性，积极开展内部管理办法的修订及落实。

7.2 培养高素质专业人才

为从根本上保障水利工程地质勘察水平，还需要着重关注培养高素质专业人才，拓展与相关科研院的合作交流渠道，集中优势人才资源，依照水文地质勘察结果评估工程施工期间可能存在的各类风险因素。在工程实施过程中定期组织水文地质勘察人员开展专业技能与职业素养培训工作，确保其能够深刻认识到勘察工作的重要性，切实提升水文地质勘察水平。

8 结语

水利工程的水文地质勘察水平直接影响工程实施期间的综合效益。为有序开展水文地质勘察工作，相关工作人员需认识到水文地质问题研究的必要性，分析水文地质勘察过程中存在的各类问题，结合这些问题制定专项可行的解决对策，注重构建高素质的水文地质勘察队伍，确保收集到的勘察数据结果的精准性，为优化及完善水利工程施工方案提供重要技术支持。