水文地质问题对地质灾害隐患的影响研究

马长龙

地质灾害是目前威胁自然生态和人类社会发展的重要因素，伴随着我国城市化进程的不断加快，人类活动范围开始扩大，相应的各种各样的人类活动行为对于外部环境造成了一定程度的破坏。水文地质是人类在社会生活当中最直接接触自然生态的环节，同时也是人类城市化进程和工业生产当中产生最为显著生态破坏的对象。水文地质首当其冲在人类活动当中扮演了生态破坏承受者“角色”。但是水文地质的破坏并不会在水文地质层面停止，水文地质破坏还会引发地质灾害等隐患问题，形成连锁效应。

1 现阶段地质灾害问题及隐患

我国国土面积辽阔，所处的地理位置相对特殊，部分地区位于地壳断裂带上，这也导致我国在地质灾害问题方面呈现类型众多、分布广泛、爆发频繁的基本特点。国内每年因地质灾害所造成的直接或间接人身财产损失不计其数，在一定程度上制约了社会经济的发展和健康有序的社会生活。在过去数十年间，地震、洪水等大型自然灾害，对于社会造成的负面影响深远。而一些可控的小型地质灾害如地下水污染、泥石流和滑坡等问题，虽然在影响力方面低于地震或洪水，但是同样在社会生活层面产生了深远的影响。大量的地质灾害问题除了与地理环境因素有关之外，也与人类生产活动情况存在一定的关联。部分由人类活动所带来的水文地质变化，带来了地质灾害隐患。但是这些地质灾害隐患在一定程度上可以通过技术手段、管控手段，进行有效识别和持续防控的，因此在自然灾害防治方面，应当清晰明确地对地质灾害特征以及水文地质变化产生影响及影响过程进行分析确认，采用合理、科学、有效的防治策略，来降低地质灾害隐患成长为影响巨大的地质灾害的几率。

2 环境地质问题所产生的地质灾害

2.1 地震灾害

地震是人们最熟悉同时也是影响力和破坏力最大的地质灾害。地震的形成主要来源于地球内部地壳之间碰撞或者应力平衡发生改编时的动态状态，在地表层面形成以横波、纵波为表现形式的震动。从地理环境来看，我国所处的地理位置在太平洋和印度洋的交汇处，同时位于欧亚板块的边缘，板块构造运动十分频繁，其中大洋与大陆地壳板块的彼此接触，便会产生极为严重的地震问题。近年来学术领域学者研究发现，除了自然因素外，人类活动因素对于地质造成的破坏，也是地震出现的重要诱因之一。其中地下水的过度开采、水库蓄水、石油开采以及部分地下核爆等，都存在严重的地震隐患，并最终导致地震灾害的出现。

2.2 泥石流灾害

在山谷环境当中，受到暴雨、融水等特殊气象环境的影响，会导致泥石流灾害爆发的风险显著提升。泥石流在水流与泥土裹挟之下，形成庞大的动态流体，对处于低位的居民、道路交通等产生严重的生命财产安全威胁。通常情况下，泥石流在爆发中会携带大量的石块、泥沙，流体整体呈现浑浊状态。泥石流的爆发十分突然，能够在短时间内形成大面积的漫流堆积，形成堆积区，危害人们的安全。

2.3 滑坡危害

滑坡主要是在山体斜坡之上，土体在重力的影响作用下，沿着软弱结构面滑落的自然现象。通常滑坡呈现为整体山体的下滑，是一种十分典型的动力地貌。伴随滑坡而来的是陡坡上土体的突然崩塌，土体在脱离了山体本体后快速滚动崩落，集中在坡脚位置形成堆积。我国近年来山区高速公路建设所处的山谷环境中，存在一定的滑坡风险，滑坡和崩塌是我国道路交通安全、山区居民生命安全重要的威胁要素，也是较为常见的地质灾害之一。不过滑坡危害爆发几率与我国地势阶梯之间呈现正相关关系，其中西部山区为滑坡灾害易发区，相比之下东部丘陵地区滑坡频次较低，危害也相对较小。

2.4 地下水问题

在矿藏的长期开采过程中，地下水环境会遭到一定程度的迫坏，部分地下水水位会发生下沉，造成地下区域存在巨大的空洞。部分矿山开采过程中，开采单位缺少环境保护意识，随意进行废水排放，导致地下水水体本身污染问题严重，对于矿区居民生活影响巨大。

2.5 地表塌陷

地表塌陷主要受到地下水水位位移影响，部分城市环境中地下水资源管理力度不足，超强度的人工开采导致地下水发生严重下沉，所在地地表开始出现土体压缩，地面标高持续降低，出现严重的地面沉降问题。而在一些矿山采空区位置，受到地表下方的空洞影响，会导致大面积的地表塌坑，地表土体强度严重受损。部分人为活动如开采、挖掘施工等，还会导致原本的地下应力环境遭到严重破坏，产生显著的岩溶问题或地表形变，最终出现地表塌陷。

3 水文地质问题的主要表现

在人类活动当中，水文地质是最直接受到影响或破坏的环节，常见的水文地质问题表现在地下水的变动之上，地下水变动问题产生的危害问题较为严峻，影响也十分深远。

3.1 地下水水位变动频繁

人类活动对于水文地质的破坏，导致地下水环境发生变化。地下水水文频繁出现变动的主要原因在于所处位置当中存在膨胀性土体，地表水一般为上层滞水或者裂隙水，在这种膨胀土体影响下会发生频繁的水位变化。其中雨季和旱季，水位变化最为明显。季节性的变化会导致地表土体、地下岩体发生不规则的涨缩现象，导致土体、岩体本身的物理性质受到巨大影响，最终破坏原本的土体、岩体自身承载力情况。

3.2 地下水位上升危害

地下水的水位出现上升受到多重因素的共同作用，其中区域内部水文气象条件变化，出现大规模降水现象；人为灌溉规模的持续扩大等，都会极大地带动地下水水位开始上升。地下水在上升过程中，会对周边土壤进行浸润，导致土壤沼泽化现象出现，土体内部的盐渍含量增加、岩土本身的结构发生变化，最终导致土壤疏松，岩土的整体强度会发生降低，进而导致不同土层实际出现滑移和崩塌现象，部分地上建筑则会在土质疏松下发生失稳，甚至造成建筑结构本身受到严重的破坏。

3.3 地下水位下降危害

地下水水位的下降绝大多数是人为因素所导致的，常见的人类活动现象如水库蓄栏、大规模采矿等，都是造成地下水水位下降的直接因素。伴随着地下水水位的持续下降，地面将会出现较为严重的干旱问题，并相继发生地表沉降、开裂以及塌陷。而在长期的地下水水位下降进程中，因地下水下移所带来的是水资源枯竭，原本的良性循环系统受到严重破坏等重重问题，产生巨大的环境变化。

4 水文地质因素在地质灾害隐患中的作用机制

4.1 岩溶塌陷

岩溶塌陷是地质结构变化当中表现较为强烈的一种情况，通常是指在可熔岩环境当中出现一定的溶蚀洞隙，在长期的上层盈利作用之下，上层覆盖土体会出现坠落，形成较大的破坏力。这种地质隐患问题形成过程较为缓慢，但是发生过于突然、随机，所造成的经济损失也相对巨大。有相关研究指出，岩溶塌陷地质隐患问题的形成过程较为漫长，所受到的影响因素也较多。但大部分发生灾害的区域都存在较为显著的地下水水位变化情况。其中水位上升过程中所产生的水压载荷，对上层盖层土体产生强大的冲击力，上层土体在水冲击的扰动和侵蚀下，不断发生破坏，形成了土洞，最终引发了较为严重的塌陷灾害。

4.2 砂土液化

砂土液化的形成过程较为复杂，通常是在地震或者其他机械震动等外部因素影响之下，原本饱和的粉土、砂土等因受力二发生液化的现象。而在液化形成过程中，地下水是前行要素。砂土本身在不同的地质环境当中表现出不同的变化形态，其中液化状况的出现一般来源于空隙当中出现排水导致的排列挤密现象。伴随着空隙内部的水压力不断提升，土层当中的应力开始从原本的砂土骨架向内部的水体转移，最终空隙内部的水压力值到达最高，有效应力趋近于零，此时砂土颗粒便会漂浮在水上。对于地表建筑来说，砂土液化所带来的危害十分巨大，部分建筑物会发生严重的倾斜甚至是倒塌现象。

5 生态环境承载力的识别导向

生态环境承载力是指当前生态环境背景中对于人类活动影响下的地质变化情况的承载能力，通常针对水文地质条件的量化评分，来完成承载力标准体系的建构，最终实现对于承载能力的框定。现代生态环境承载力研究中，通常结合典型的地质灾害隐患特征进行深度分析，作出相应的评判。生态环境承载力通常也是现代地质灾害预防管控的前瞻性工作，在制定管控标准方面应用广泛。

5.1 滑坡崩塌环境承载力识别评价

采用影响因素分析研究方式，可以看到，滑坡崩塌有着十分典型的地理环境特征，需要在特定的环境当中才能够表现出来。前述分析明确了当前国内滑坡、崩塌地质灾害更多集中在西北山区，表明滑坡崩塌的地质灾害出现，需要具备一定的地势高程要素。

在进行评价指标体系构建当中，也需要将地形地貌特征纳入其中，通过指标分解的方式进行综合评定。现代评价系统针对滑坡崩塌主要建设五个方面的指标体系，其中包括地形地貌因素、岩土体类型因素、水文气象条件因素、人类活动因素和实地植被覆盖情况因素等。地形地貌因素指标中，分为当前位置海拔、坡度、朝向、平面曲率和剖面曲率等子项；岩土体类型主要以出露底层单一特殊因素为子项；水文气象条件包含所处区域年均降水量、地形湿度指数、距离最近水系的实际距离等三个方面的子项要素；人类活动条件包括坡体距离最近道路的距离和当前区域土地的实际利用类型情况等两个方面的子项要素；植被覆盖情况方面主要以归一化植被指数作为评价标准子项。

5.2 地面塌陷环境承载力识别评价

相比于滑坡崩塌，地面塌陷中人类活动因素影响是最为主要的影响作用，通过分析可见，伴随着人类活动的逐渐加深，对于地下水环境的影响破坏程度加剧，最终导致地面塌陷问题更为严重。因此相比于滑坡崩塌等地质灾害隐患问题，地面塌陷在环境承载力识别评价当中，更多从当前的人类活动情况出发，针对性进行类型识别分析，再通过模型拟合方式，针对不同人类活动因素所产生的影响作用进行评价，最终确定识别评价的量化机制，对于当前位置的地面塌陷环境承载力情况进行综合判断。

目前地质灾害当中的地面塌陷绝大多数来源于大规模的矿藏开采，相关研究从地面塌陷因素类型出发，开展了影响因素作用机制的分析。有研究认为，地下矿藏埋深情况和矿藏本身的厚度，会在开采过程中产生对于地面塌陷的不同程度影响。也有研究认为，地表岩性力学性质情况中，抗形变破坏能力不足，将会在矿藏开采中提高地面塌陷的几率。在这种情况之中，采空区位置上覆岩一旦发生下沉，便会导致地表出现巨大裂缝。部分研究则从矿藏开采技术层面出发，针对采矿技术工艺、顶板管理、采空区回填等技术手段进行分析，提出技术工艺在一定程度上会导致地面塌陷的研究结论。综合相关研究系统，最终对地面塌陷的实际影响因素进行理性汇总，分为四个指标系统。其一是矿层厚度情况，其二是矿藏的埋深情况，其三是上覆岩的岩层厚度情况，最后是地表本身的岩性。前三个指标系统主要以具体数值测定为评价方式，从数值结果进行统计分析和评价，地表岩性则根据类型区分，设置不同的子项内容，其中包括中上更新统风积物、全新统风积物、全新统冲积物、侏罗系砂岩、三叠系砂岩、新近系红粘土等，根据不同地域，需要进行不同的岩性分析调整。

6 地质灾害隐患问题的主要防治思路

6.1 建立社会化减灾工作机制

地质灾害隐患问题的最深刻的影响是对于公众安全和社会生活带来的威胁，因此在不可抗力的地质灾害影响当中，最大限度降低地质灾害所带来的损失，是目前地质灾害防治工作的基本思路。现阶段，针对地质灾害以及各类型地质灾害隐患问题，应当形成类型分类、应急预案、相关部署为一体的应对管理机制，相关部门需要做好地质情况监测工作，能够从不同地质灾害类型特征方面建立起实时监控和准时预报管理机制，为社会公众提供各类型可能发生的地质灾害信息播报。政府部门应当与社会各界进行配合，推进减灾防灾意识的推广，组织开展全社会的模拟训练，针对灾害问题第一时间组织开展救援工作，最大限度保障人民生命财产安全。

6.2 应用分级管理防控策略

水文地质变化所产生的地质灾害影响表现为长期、潜在基本特征，因此在进行地质灾害的防控当中，应当建立起分级管理的防控策略，结合环境承载力的分析指标评价结果，针对当前区域的地质灾害隐患风险等级，设置相应的灾害防治标准，针对不同标准设置防控制度系统。就目前的防控情况来说，可以设置三级分区系统，其中第一级为地质灾害重点防治区，在所有分级中级别最高，需要采用全过程监控防范机制对其进行防范管理；第二级为地质灾害次重点防治区，需要建立预警机制和应急地质灾害治理、人员疏散机制；第三级为地质灾害一般防治区，采用常规管控防治手段进行监督管理。通过三级防治模式的设置，最大限度提高地质灾害防治管控的针对性，同时实现防控资源的全面优化。

6.3 建立网络化灾害检测体系

地质灾害隐患应当确立全面监测立体管控的系统，通过搭建多方位的灾害防控系统建构，形成管控机制。可以结合当前的行政区划，构建倒三角群测群防的新的网络化系统，形成村级、乡镇一级、区县级的网络统合，开展全面监测管控，保证全员参与，使地质灾害问题形成管理动态，借助预案管理机制，实现预警播报。其中村级是基础层级，主要开展定期巡查和地质环境变化的及时上报，利用网络平台进行图片、记录等形式信息的上传，在倒三角结构当中，村级检测是最为庞大且最为直接的监测环节；乡镇一级主要充当枢纽纽带作用，设定应急管理模式，编制管控预案，设置数据分析终端确立全境的预警工作，并向上一级进行年度计划、执行情况的报送；区县以及则需要针对全区进行灾害防控的统筹工作，参与年度灾害分析管理，保证灾害防控动态机制得到全面运行。

6.4 全面节约地下水资源

在前述分析当中，水文地质对于地质灾害隐患的形成主要作用机制来源于地下水水位的变化，在后续的地质灾害防治当中，应当将地下水资源的管理控制作为核心重点。首先，水文地质相关管理部门和工作人员针对当地地下水资源情况需要进行全面排查，针对当前区域地下水储量情况进行判断并进行登记，强化档案管理。在进行地下水开采或者其他开采中，要针对提交的开采计划和技术工艺进行严格审批，设置标准化的地下水开采方案，提高地下水开采技术标准，避免地下水资源遭到浪费和破坏。

6.5 合理开展土地规划优化使用

土地科学有序地规划使用是目前降低水文地质变化，从人类活动层面降低地质灾害隐患的重要前提和核心策略。针对各区域的土地开发使用情况，应当建立起严格的审批制度，同时土地开发与管控需要与地质灾害防治相关部门工作进行相互协调彼此配合，借助全面紧密的土地监察工作，进行土地开发方式、技术应用的全面监管，针对历史遗留问题进行妥善处理，最大限度控制人为因素对于土地环境所产生的破坏影响。现代建筑工程项目在提请审批中，应当充分发挥专业地质灾害监测机构在土地环境测量当中的作用，针对存在隐患问题的地区，加以严格管理和限制，避免地质灾害隐患的扩大。

6.6 全面协调人与自然关系

需要重新认识人与自然之间的关系，建立尊重自然、生态保护的社会活动新秩序，同时在各项开发规划项目当中，进行更高标准、更高专业度的技术论证和环境地质论证。各级主管部门需要结合本地生态环境情况编制本地的地质环境保护规划标准，做好人类活动与地质环境保护之间的良性协调工作，从社会环境层面降低地质灾害的发生几率。