水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法研究

趙歐陽

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇三地質(zhì)隊(duì)，四川 峨眉山 614200)

可持續(xù)發(fā)展社會(huì)背景下，人們更加注重對(duì)工程項(xiàng)目水工環(huán)地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)與危害處置。某水利工程涉及大量生態(tài)工程、水文、地質(zhì)環(huán)境綜合勘查任務(wù)，為提高項(xiàng)目實(shí)施安全性與可行性，需加強(qiáng)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估分析。

1 工程背景

某水利工程水庫庫區(qū)總庫容為117.0 m3，正常蓄水位及相應(yīng)庫容分別為1 542.0 m和105.9萬立方米，最大泄流量達(dá)8.35 m3/s，校核洪水為為1 543.4 m。按相關(guān)技術(shù)評(píng)估及地質(zhì)勘查要求，需對(duì)工程水庫地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)勘查項(xiàng)目水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)結(jié)果、相關(guān)影響因素等，制定地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性應(yīng)對(duì)處置措施。

2 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

2.1 水工環(huán)地質(zhì)情況分析

(1)水文地質(zhì)。地下水補(bǔ)給來源為“大氣降水”，受地形、地貌因素影響，研究區(qū)地下水在流動(dòng)過程中，會(huì)滲入到工程地質(zhì)下，賦存于巖體中；部分大氣降水變?yōu)榈乇韽搅鳎睾哟卜较蛄鲃?dòng)，進(jìn)入巖溶區(qū)。從水文地質(zhì)情況來看，該工程場(chǎng)地水文條件復(fù)雜程度屬“中等”。

(2)工程地質(zhì)。地質(zhì)地貌與環(huán)境類型的形成與區(qū)域內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖性、地殼構(gòu)造特點(diǎn)影響關(guān)系密切。區(qū)域內(nèi)地勢(shì)高差明顯，環(huán)境區(qū)域內(nèi)植被覆蓋率不高，西南部巖溶發(fā)育尚不完全，主要地貌類型為巖溶峰叢洼地。

(3)環(huán)境地質(zhì)。區(qū)內(nèi)“東北高”、“西南低”，海拔相對(duì)高程在1 485～1 624 m之間。該區(qū)域主要環(huán)境特征為局部地段有陡崖分布，山坡地形地勢(shì)較陡，地形坡度約為30°～45°，周圍有大型在建建筑工程，周邊有交通道路通過，人流量較密，社會(huì)活動(dòng)及工程建設(shè)活動(dòng)會(huì)對(duì)區(qū)域內(nèi)環(huán)境地質(zhì)產(chǎn)生擾動(dòng)。

2.2 水工環(huán)地質(zhì)危害性預(yù)測(cè)評(píng)估

(1)大壩工程右岸與左岸在開挖建設(shè)中，對(duì)周圍高陡邊坡施加了巨大沖擊、擾動(dòng)作用，加上工程地質(zhì)重力因素影響，研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性變差，極易引發(fā)崩塌及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，且引洪渠開挖建設(shè)，致使渠道內(nèi)自然邊坡及護(hù)坡體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性下降，在大風(fēng)及長期降雨侵蝕作用下，工程區(qū)域自然邊坡處于完全不穩(wěn)定狀態(tài)，且容易引起小型滑坡地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)與后期運(yùn)行會(huì)形成極大危害。

(2)工程圍堰基礎(chǔ)右岸在開挖中，上部土體結(jié)構(gòu)受力學(xué)作用和自然重力作用雙重影響，極易沿軟弱結(jié)構(gòu)方向產(chǎn)生危害性較大的滑坡，且工程圍堰中積水有可能沿邊坡周邊裂隙進(jìn)入到巖層，會(huì)在圍堰內(nèi)產(chǎn)生泥石流危害。

(3)在開采碎石過程中，采用爆破方式開挖，劇烈振動(dòng)會(huì)破壞環(huán)境地質(zhì)和工程地質(zhì)中原有結(jié)構(gòu)體系。經(jīng)勘測(cè)評(píng)估，工程區(qū)域內(nèi)采場(chǎng)邊坡主要由泥質(zhì)灰?guī)r構(gòu)成，且其強(qiáng)度與剛度較差，在不合理人為活動(dòng)影響下，極有可能引發(fā)崩塌及滑坡等危害，但這種危害對(duì)周圍環(huán)境或工程建設(shè)危害較小。

(4)臨時(shí)生活服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)施建設(shè)也會(huì)產(chǎn)生很多生活污水，排放過程中會(huì)經(jīng)過工程項(xiàng)目左右岸邊坡渠道，會(huì)對(duì)大壩左右挖方邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。工程現(xiàn)場(chǎng)施工采用的碎石與砂土大多就地堆放，在遇到風(fēng)暴或大雨天氣時(shí)，雨水沖刷砂石會(huì)由工程大壩右肩進(jìn)入到溝，會(huì)引發(fā)小型泥石流災(zāi)害。但這種災(zāi)害發(fā)生可能性很小，危害性屬于“中等”。

3 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害影響因素及危險(xiǎn)性綜合分區(qū)

3.1 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析

水工地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度以及地形地貌特點(diǎn)等，都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生影響。

一方面，水工地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度與外部環(huán)境特點(diǎn)有關(guān)，在工程項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)全方位考慮，結(jié)合工程場(chǎng)地地質(zhì)特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)判斷。在工程施工前，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)水文、地形及地質(zhì)等條件進(jìn)行綜合調(diào)查勘查分析，明確可能出現(xiàn)何種地質(zhì)災(zāi)害及災(zāi)害程度大小，并制定合理的調(diào)查評(píng)估方法。

另一方面，在水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危害性評(píng)估時(shí)，需重點(diǎn)考慮工程場(chǎng)地斜坡和基本地質(zhì)形態(tài)等細(xì)節(jié)特點(diǎn)。通過對(duì)工程場(chǎng)地水工環(huán)周邊地理環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行分析，形成考察結(jié)果報(bào)告，由此為施工建設(shè)方案制定及改善水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境提供資料依據(jù)。

3.2 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)

根據(jù)上述結(jié)果，本文結(jié)合研究區(qū)水文、地質(zhì)及工程環(huán)境特點(diǎn)、潛在危害因素綜合考慮，將研究區(qū)內(nèi)水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危害性劃分為“大”(Ⅰ)、“中”(Ⅱ)、“小”(Ⅲ)三類：

(1)“大”(Ⅰ)區(qū)。該區(qū)域占整個(gè)評(píng)估區(qū)面積的7.82%，達(dá)7.8萬立方米，且水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件經(jīng)綜合評(píng)估，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)分別為“中等復(fù)雜”和“相對(duì)復(fù)雜”。本研究區(qū)內(nèi)主要土地利用形式為農(nóng)田，地質(zhì)環(huán)境條件較“復(fù)雜”，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的整體影響較小。

(2)“中”(Ⅱ)區(qū))。該區(qū)域位于項(xiàng)目工程場(chǎng)地的上游右岸，實(shí)際面積為27.4 m2，占整個(gè)研究區(qū)面積的27.4%。經(jīng)水工環(huán)地質(zhì)綜合勘查分析，本研究區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)綜合條件均為“中等復(fù)雜”。本區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)為農(nóng)作物種植，但其對(duì)周邊環(huán)境的破壞和污染影響較小，地質(zhì)環(huán)境整體評(píng)估結(jié)果為“復(fù)雜”。

(3)“小”(Ⅲ)區(qū)。該區(qū)域總面積占研究區(qū)實(shí)際面積比例為64.7%，其主要地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)為“很小”，實(shí)際面積為64.7萬平方米。經(jīng)勘查評(píng)估分析，該區(qū)域尚無斷層通過，且水文條件和工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度為“中等復(fù)雜”，該區(qū)域內(nèi)的主要民事活動(dòng)為農(nóng)耕，對(duì)整個(gè)研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境影響不大，但研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜。

表1 水工環(huán)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度劃分表

4 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性應(yīng)對(duì)及處置措施

通過水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析評(píng)估，本文結(jié)合案例工程項(xiàng)目研究區(qū)水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)結(jié)果，重點(diǎn)從如下4個(gè)方面提出應(yīng)對(duì)措施：

(1)在工程邊坡開挖過程中，應(yīng)結(jié)合巖土工程勘查參數(shù)，對(duì)不同開挖工程水工環(huán)地質(zhì)綜合差異性特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合工程區(qū)域內(nèi)實(shí)際情況，確定開挖坡高及具體坡度參數(shù)和安全系數(shù)閥值等，進(jìn)一步完善工程支護(hù)方案，防范地質(zhì)災(zāi)害。

(2)在工程項(xiàng)目建設(shè)完成之后，應(yīng)及時(shí)全面、徹底清理工程現(xiàn)場(chǎng)棄渣，并盡快通過生物措施和工程措施等，恢復(fù)工程場(chǎng)地內(nèi)的原有植被。與此同時(shí)，還應(yīng)在棄渣場(chǎng)周邊環(huán)境場(chǎng)地內(nèi)，新建用于防洪的攔擋壩等工程構(gòu)筑物，防范泥石流等工程地質(zhì)災(zāi)害。

(3)在工程場(chǎng)地生活服務(wù)區(qū)內(nèi)，還應(yīng)加強(qiáng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工。重點(diǎn)針對(duì)臨時(shí)施工場(chǎng)地中的生活廢水，加強(qiáng)排水疏導(dǎo)，盡可能減少廢水及污水對(duì)工程場(chǎng)地的重沖刷與侵蝕，防止雨水下滲到工程場(chǎng)地地下水文環(huán)境中，破壞生態(tài)體系平衡，防止崩塌及滑坡和結(jié)構(gòu)形變、位移等不良地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生，有效起到保護(hù)周邊建筑物及居民安全的作用。

(4)還應(yīng)本著“治理為主”、“預(yù)防為輔”的原則，在工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施中，成立專門的地質(zhì)勘查及水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害防治小組，對(duì)重點(diǎn)工程局部或全區(qū)域內(nèi)極易遭受地質(zhì)災(zāi)害破壞及可能發(fā)生直接、次生不良地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)段進(jìn)行危害性預(yù)測(cè)與量化評(píng)估，劃分安全等級(jí)，結(jié)合最終評(píng)定結(jié)果等，制定“重點(diǎn)、分層、分段、分步”監(jiān)測(cè)防范措施和應(yīng)急預(yù)案，盡可能減少水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，保障水工環(huán)地質(zhì)勘查工作順利開展。

5 結(jié)語

由上可知，水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)是工程項(xiàng)目實(shí)施的主要安全隱患和威脅，應(yīng)在項(xiàng)目實(shí)施中，針對(duì)研究區(qū)水、工、環(huán)地質(zhì)特點(diǎn)、影響因素、危害程度等進(jìn)行綜合分析、預(yù)測(cè)與評(píng)定，根據(jù)量化分析結(jié)果，參照巖土工程勘查參數(shù)，從水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)三個(gè)方面，制定災(zāi)害危險(xiǎn)性處置預(yù)防對(duì)策，為水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害勘查及評(píng)估處置創(chuàng)造良好條件。