水工环技术在地质灾害防治中的应用策略

文／梁宏峰、梅建建 浙江凯瑞园林市政工程有限公司 浙江丽水 323000

引言：

在防治当前地质灾害的过程中，应先科学展开监测、预警，按监测地点的具体情况，积极参考水文地质、工程地质、环境地质等之类的专业技术数据信息资料。在实际监测的灾害区内，还需要同步监测地下水方面的参数信息，尽量全方位获取数据信息，以便水工环地质技术能够在防治地质灾害中起到更明显的作用、获得更大的效益，进而全方位妥善处理地质灾害。

1、水工环地质概述

水工环地质学是对项目所在地区的水文和环境方面的研究和调查，以及对相关地质问题的分析和评估。目前，中国的地质技术有了很大的提高，利用水文地质学解决地质灾害和环境问题的范围也在扩大，水文地质学本身已经成为地质研究的重要学科，其应用也在发生变化。在预防和管理地质灾害方面，水文地质学经常被用于研究、勘探和监测，具有重要价值［1］。综上所述，区域水文地质的研究是预防和治理自然地质灾害的重要手段，工程技术人员必须重视水文地质的研究和应用，以有效减少或防止地质灾害造成的一系列不利影响。

2、常见地质灾害及其特点

2.1 地震自然灾害

在实际工作生活中，处理地质灾害是一件具有非常棘手的事情。针对这些自然地质灾害，需要针对于实际灾害类型进行分析，这一工作的开展能够实现更有效的治理，而想要达到这一要求，相关部门需要始终保证地质灾害治理可以走向系统化、规范化。只有根据不同地质灾害的实际特点与状态进行分析，形成具有针对性的治理方式，才能够达到最好的治理效果。其中，作为比较常见的地质灾害问题之一的地震灾害产生的原因主要是板块在地壳运动期间出现挤压或碰撞，一旦发生地震灾害便会带来极严重的破坏，而且受灾面积特别大。同时由于地震当下的不可预知性与突发性，很多时候地震经常是在人们猝不及防的情况下发生，在这一状态当中产生的地质灾害往往会造成更加严重的破坏和影响，这一特性说明了地震与其他地质灾害之间存在的不同状态，地震很多时候并不能够通过人力来得到预测与管理［3］。

2.2 山体滑坡与泥石流灾害

除了地震灾害之外，山体滑坡与泥石流灾害也属于比较常见的一种地质灾害类型，这些灾害的产生很多时候是由于地区范围当中地质发生了扭曲或者形变，进而形成了连锁中应，一大片地区都受到力的作用与影响［4］。除此之外，如果这片区域的土质结构分析比较松软，地质结构密度不高，那么很容易出现就会引发地面坍塌灾害。经过调查与分析之后可以发现，当下人类生活过程中建设的一些高强度建筑也很多时候会导致地面塌陷灾害的出现，由于人类建设的建筑强度越来越高，因此很多时候对地基造成了不可逆转的破坏性影响。在这些因素的叠加之后，人类的活动对大自然的正常运转造成了严重的影响，这种影响不可逆并且非常严重。由于我国社会主义现代化经济发展所需要的资源是无限的，但是大自然是有限的，所以，在建设企业发展研究过程中我们不能过度的开采矿产，同时也不能忽略自然生态保护问题。针对于这一问题的出现，有关部门需要做出表率作用，出台相关法律法规来控制这一问题的出现。

例如2021年7月5日四川木里县项脚乡项脚沟流域7条支沟相继发生泥石流，主沟项脚沟规模达到巨型（特大型），通过“人防”+“技防”，实现了成功避险。（如图1）承担木里县汛期地质灾害防治技术支撑督导工作的四川省地矿局106地质队按照自然资源部、省自然资源厅关于2021年度地质灾害普适性专业检测的建设任务要求，配合地方政府，通过前期地质灾害排查、培训、应急演练等技术工作，以及实施了地质灾害自动化监测设备项目。特别是7月4日项目组再次前往项脚沟开展泥石流灾害再排查、一日一提醒工作，同时对监测设备的有效运行进行了查验，在泥石流达到前约30分钟成功发出预警。通过以人防为主技防为辅、人防和技防结合的防灾措施，为7月5日成功避险提供了坚实的技术支撑。

图1 木里县泥石流受灾现场

前期调查：据106队前期调查，项脚乡属高山峡谷地貌，雨量充沛，年降水量800～1000mm，土地侵蚀以流水为主，岩层抗风化作用弱，山体切割深，形成陡坡，裸岩较多，项脚乡沟域属深切割构造侵蚀中高山地貌，沟域内地形陡峻，临空条件发育，为崩塌、滑坡等地质灾害的形成提供了空间条件，同时也有利于泥石流松散固体物源的汇集。汇水面积达77平方公里，泥石流高程从4300米到2100米，总高差2200米，地形的陡峭益于水和固体物质移动。泥石流静态松散固体物质达到2200万方，动态物质的储量达到300万方（通过前期调查得出）。持续降雨，泥石流爆发的小时降雨强度为20mm(通过自动化监测设备监测得出）。此次七沟群发一次性冲出的量达到100多万方，在泥石流分类中达到巨型泥石流的规模，危害非常大。

木里县地质状况：木里县地处青藏高原东南缘、横断山脉中段东侧，属青藏高原与云贵高原的过渡地带。全县以高山、中山地貌为主，山脉间发育三条大河，自西向东分别为：水洛河（别名冲天河）、木里河（别名理塘河）和雅奢江，三条河流由北向南纵贯全境。河谷狭窄呈“V”字型，谷坡陡峻。大河两侧支流密布，境内地形地貌复杂多样。地质灾害的发生除了与地质构造地层岩性等相关外，岩土体性状亦是地质灾害发生的基本条件。结构面发育、岩土体整体性差、抗风化能力弱等因素往往成为地质灾害的决定性因素，而其中暴雨更是其诱发的主要因素，特别是木里县雨季经常出现的短时间高强度的降雨，经常诱发泥石流和滑坡等地质灾害。

应急处置：采用应急治理，通过挖掘机进行排淤和疏通水道。对项脚乡项脚沟进行彻底治理，目前正在做施工图的设计，设计有九座高坝、八座谷坊，设计的意图是在上游通过高坝和谷坊把滑坡和崩塌形成的物源固住，在下游通过洪水排导槽让洪水顺利通过，以这两种方式对七条沟进行彻底治理。（如图2）

图2 现场工作状况

2.3 地裂缝灾害

地裂缝灾害是地质灾害问题中的主要表现形式之一，地裂缝灾害的发生发展主要可以表现出区域性断裂的情况［5］，严重时还会影响产生一种十分具有严重的破坏性。之所以会出现地裂缝这种地址灾害，主要的原因就是地下水。由于很多时候对于地下水的开采没有使用合适的方式来进行规划，因此在大量的地下水被抽取之后，地区当中的地质结构也因此而出现不稳定的情况，甚至局部地区还会出现地下结构断裂的情况。

2.4 地面塌陷灾害

山体滑坡是一种动态的地质过程或现象，在一定条件下，自然或人为的力量使地表的岩石和土壤下沉，在地下形成一个坑。根据近因，滑坡可分为自然滑坡和人为滑坡；人为滑坡可分为泵类滑坡、排水滑坡、积水滑坡、渗水滑坡、震动滑坡、张力滑坡、岩溶滑坡、采矿滑坡等［6］。在各种类型的塌陷中，岩溶和矿井塌陷在有碳酸盐岩的地区最为常见。山体滑坡的主要风险是对房屋、铁路、公路、矿山、水库、大坝和其他工程结构造成损害，可能导致房屋倒塌、道路下沉、水库漏水、山体滑坡以及大坝和堤坝的裂缝。此外，山体滑坡破坏了土壤储备，摧毁了大量的可耕地，并使一些城镇和矿区的环境恶化。

3、水工环技术在地质灾害防治中的应用策略

3.1 泥石流治理

地质灾害如滑坡和山体滑坡往往是地震灾害的结果，一个地区的重大滑坡或山体滑坡往往对当地的生态环境和人员财产安全构成重大威胁。为了防止地质灾害的发生，我们可以通过水力学和环境土力学来提高对地质灾害的预防。根据目前的知识，水文地质技术可以被认为是管理滑坡和崩塌等地质灾害的最有效方法，因为它们在短时间内减少了损失。例如，在开发自然资源时，技术必须考虑到该地区人类活动的影响，特别是地质灾害的影响。因此，建议工程师进行干预，以恢复自然系统，并确保其在能力范围内的稳定性。 在水利工程和环境岩土工程中，数据收集和预警系统在恢复过程中经常被用来监测和控制地质区域。例如，数据收集使我们能够确定地质灾害的确切位置，如滑坡和洞穴。在此基础上，预警系统被用来分析和监测项目区地质结构的动态变化。值得注意的是，必须对容易发生地质灾害的地区的位置进行评估和预测，以避免潜在的问题。

3.2 地面塌陷治理

影响土地沉降的主要因素是自然和人为的因素。自然影响是指地壳的各种运动或地质条件的重大变化，使地面上升或下降，导致地面的不规则沉降。人为的影响包括大量抽取地下水资源或过度开采地下矿产资源。在现阶段土地沉降地质灾害防治工作中，中国最重要的措施是建立更加科学和完善的土地沉降监测网络，密切监测地下水的具体活动情况和地表土地沉降的程度，并进一步控制水资源的使用，避免水资源的不必要浪费；进一步控制地下水的使用和开发，防止地下水资源被大量开采，造成地表沉降的地质危险。

3.3 地层沉降治理

水位测量装置具体操作方法是将探头连接到水位计的一端，将指示器连接到另一端，在两者之间标上适当比例和尺寸的钢尺。当探针接触到水面时，仪器的显示会发生明显变化，钢尺上的相应刻度会显示出某一深度的水位。这可以及早发现矿区地质结构中的地表流动扰动，并为并提供一个坚实的应急计划。水工环地质的各种指标对矿区的整体地质环境有重大影响，因此，在解决地质结构下沉的项目中不考虑水工环地质，会导致地下水的过度开采。同时，采矿作业的后果将进一步加剧矿区地下水位的沉降，导致下游水管理的一系列地质风险。使用水力和环境地质技术获得的结果将使地质项目的管理和控制更加智能，以控制沉降。在制定应急计划时，矿业公司应承担更大的社会责任，将生态问题放在首位，确保地质沉降不影响矿山的自然生态系统。

3.4 滑坡治理

滑坡地质灾害具有很强的破坏性，一般发生在偏远山区地带，相关人员可在这些地质灾害中运用水工环地质技术，结合实际勘察结果，制定合理、可行的防治方案和措施，降低此类地质灾害造成的损失。如果不能有效避免地面崩塌的发生，应先将人群转移到安全区域内，减少地灾对人们造成的影响。规范林业开发行为，根据具体情况，建立完善的开采方案计划，对开发程序进行控制，以防过度开发促使地质灾害形成，并加强生态环境修复，提升生态系统稳定性。加强数据采集和预警监测系统的应用，数据采集系统可准确判定地质灾害实际发生位置以及范围，为地质灾害治理奠定提供有力支撑。

3.5 地震治理

水工环地质技术在地震灾害管理项目中的应用，主要是对地质灾害的预警。通过识别矿山的水力环流地质，水力环流地质的应用可以大大预测潜在的地质灾害。水力环流地质学最重要的一个方面是利用水力环流地质信息来划定矿区。这些信息可以用来根据人工产生的地震波在岩层中的传播路径和时间来确定矿区岩石界面的深度和形状。矿山剖面的特点可以更仔细地调整，进一步适应复杂矿区的实际勘探需要。结合水文地质和环境地质方法，可以合理制定复杂矿区的检测类型和范围，更适合于地震灾害治理项目的实际应用。

4、水工环地质技术在使用过程中的相应环境保护措施

4.1 落实环保理念

加强对地质学工作者的关于环境方面的培训及环境保护的概念，将收集工作中产生的废水和废液，送到处理厂进行回收利用，并采用科学安全的方法处理其他生活垃圾，确保测量人员的工作行为和生活方式对环境造成的破坏尽可能小。减轻勘测设备对环境的影响，在矿山地质和水力勘测过程中，如果需要使用化学品进行测试，例如测试地下水样本，在这项工作中，勘测人员应尽量减少化学品与地下水源的接触，可以使用干净的容器对地下水进行取样，然后保护好环境。此外，需要确保调查区域的电子设备保持在安全状态，废弃的设备或电池被收集和处理，以免污染工作区域的环境。

4.2 提升工作人员工作能力

首先，需要提高研究设备和技术的升级，增加研究经费的投入，促进研究和技术发展的进步，以提高研究和技术发展的效率，提高研究产生的数据的准确性，这可以大大减轻研究人员进行的许多研究对生态环境的破坏，并试图获得更准确的结果。其次，要严格选聘科研人员，严格遵守有关规章制度，选择专业能力水平符合工作标准、道德上保持良好素质的技术人员和责任感，保证科研项目的可靠性，避免科研项目是为了利益而科研项目的态度。最后，应该注意对水工环地质勘探的监测，因为水工环地质勘探与其他地质勘探相比有其特殊性。它的危险性是比较高的，地质的特殊性对勘查技术的使用会产生比较大的影响，在实际的工作中，勘查人员要做好基础的工作，保障勘查环境维持稳定，使地质环境可以始终处于工作人员的监管之下，进而保障地质勘查工作的顺利安全开展。

4.3 有效使用勘察技术

在水文地质勘查中我们经常使用GPS技术和PTK技术等。GPS技术指的是使用卫星定位系统进行勘测，这种方式的精密度较高，得到的数据比较精确，还可以根据参数获取对应的坐标值，可以在地质灾害情况下和环境污染情况下使用。PTK技术指的就是通过系统差分法将地质勘查中产生的数据偏差进行纠正和调整，经常被使用在地质勘查、地质灾害与污染环境的监测中。因此，在水工环地质勘测中使用正确的技术可以有效提高技术的使用频率，从根本上提高水工环地质勘查工作的工作质量与效率。

结语：

综上所述，将地质调查方法应用于地质灾害管理，可以在减少施工时间的同时，最大限度地减少损失和经济损失。经济价值也能够准确、及时地中映出来，有关部门应加强对各种防治方法的研究，提高防治效果。充分利用水工环地质工程技术，防治滑坡、泥石流、废弃河道、地震、泥石流、土地退化等地质灾害。在发生地质灾害时，必须认真研究其成因，运用水工环地质原理做出相应的决策，实施不同的管理措施，以体现地质灾害防治的作用。