水利工程中的水文地質分析

劉謙，姜苗苗

（黃河水利委員會山東水文水資源局，濟南 250100）

1 引言

在水利工程實施過程中，地下水的作用影響著巖土體的性質，可以在一定程度上削弱構筑物地基基礎結構的承載力及穩定性。因此，對工程項目的綜合建設水平有重要影響。為從根本上提升工程施工期間的綜合效益，降低工程質量問題與安全事故發生的概率，相關技術人員需做好工程實施期間的水文地質勘察工作，結合力學及地質知識，解決工程建設期間遇到的各類地質問題，評估區域地質情況，不斷優化水利工程的施工方案，確保工程高質量地完成。

2 水利工程水文地質問題研究必要性

現階段，社會經濟發展的速度不斷加快，基礎設施建設水平進一步提升。為使水利工程在實際運營期間發揮應有的作用，需要重點關注貫穿于工程實施全過程的水文地質研究工作，選擇適宜的地質勘察技術，能夠提高勘察結果的實際利用率，確保水利工程項目建設順利開展。具體來說，水利工程水文地質問題研究工作的必要性主要體現在以下幾個方面：

1）切實保障工程施工安全。在水利工程施工期間，水文地質勘察工作尤為重要，是保障工程建設質量的重要基礎[1]，也是項目施工的必要前置環節，通過對施工現場周邊環境進行全面勘察，收集詳細的巖土水文地質勘察資料，能夠幫助施工企業快速了解工程建設的特點及需求，評估工程實施期間可能存在的各種安全隱患，降低工程施工安全事故發生的概率。

2）提高水利工程建設效率。在水利工程施工期間，水文地質工程勘察水平可直接影響工程建設的綜合效率。借助全面的水文地質勘察結果，能夠幫助設計與施工單位清楚地了解工程所在地區的客觀條件，對施工方案進行動態調整，并對各施工資源進行優化配置[2]。而在沒有做好水文地質勘察工作的情況下，存在于地質環境中的風險無法被及時發現，導致工程后期經常出現變更情況，對工程整體建設效果造成不利影響。

3）增強水利工程的社會效益。在水利工程中開展高效的水文地質勘察工作，能夠切實增強水利工程建設期間的綜合效益。現階段，水利工程施工理念與施工技術日漸成熟，工程建設不僅應使其施工質量符合設計要求，還要確保工程建設對社會經濟發展有一定的貢獻。在水利工程施工期間開展水文地質勘察工作，可以幫助施工企業更加合理地規劃空間布局，提升土地資源利用率，加快人與自然和諧共處目標的實現。

3 水利工程地質勘察的主要內容

3.1 水文地質參數及條件

在水利工程施工中，水文地質條件主要包括地下水的各類變化及運動現象。地下水可以分為潛水、上層滯水、承壓水。在水文地質勘察工作開展期間，需要注重依照巖層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規律，研究地下水的物理與化學成分，從根本上提升水資源的利用率，減少地下水對水利工程建設與后期運營工作造成的不利影響[3]。

3.2 土石類型及性質

在水利工程施工中，土方、石方是重要的施工材料，土方、石方的性質研究工作可直接影響建筑物結構安全性及穩定性。依照水利工程的實際建設要求，選擇更具經濟效益的土石材料能夠幫助水利工程盡早實現經濟利益最大化目標。

3.3 地質結構

在水利工程施工中，地質結構主要包括巖體結構與地質構造2 個內容。其中，巖體結構包括巖層及巖性變化、成層特征、空間分布規律[4]；地質構造是指地殼中殼體運動作用發生的變形以及變位面遺留形態，可分為褶皺構造、傾斜構造、斷裂構造。在水利工程施工中細致地研究地質結構，有助于施工單位選擇合適施工材料。

3.4 地形地貌

水利工程施工中，地形主要是指工程建設期間的地表形態，如山體走向、自然景觀、植被覆蓋、構筑物分布情況等；地貌就是指地表形態類型、形態演變成因以及形態具體發展程度。通過地形地貌研究，可優化施工方案內容，評估工程施工期間可能遇到的各類風險，制訂技術處理方案。

3.5 天然建筑材料

在水利工程建設前，需要詳細勘察水文地質條件，掌握工程建設地點附近天然建筑材料的產出地，分析其品質、位置、分布區域與運輸條件等，為節約施工成本、提高工程建設期間的綜合效益奠定基礎。

4 水利工程中水文地質的調查內容

1）在水利工程的水文地質勘察過程中，需要分析水文地質條件的發展規律；

2）在水文地質條件變化過程中，還需要重點明確地下水的自然狀態及變化規律，查明工程施工期間可能遇到的水文地質問題，并針對各類問題制定前期預防及治理對策，從根本上降低工程質量問題及安全事故發生的概率。

3）明確工程地質勘察工作中水文地質問題的評價內容。對工程有影響的水文地質因素主要包括地下水種類、地下水位及變動幅度、含水層與隔水層的厚度、分布及組合關系。為明確水文地質環境對工程施工造成的影響，還需要查明巖土工程水文地質問題，評價地下水可能對巖土及水利工程造成的不利影響，制定相應的預防管理機制。

水文地質評價工作需要重點評價地下水對巖土結構和工程施工的影響，預測巖土工程的危害程度。重點分析地下水的天然賦存狀態與天然條件下的變化規律，預測后期工程建設活動對地下水變化的影響情況。在分析工程地質問題的過程中，地下水位以上及以下部分的巖土層需要分別對待。依照水文地質條件對水利工程的作用及影響，提出不同條件下需要著重評價的水文地質問題。

5 水文地質條件對工程造成的主要危害

在水利工程施工過程中，水文地質條件可直接影響工程建設水平，由于地下水的動水壓力及地下水升降變化較大，需要時刻觀察地下水位是否超過了臨界點，并針對調查結果深入優化施工方案。

5.1 地下水位下降

隨著城市基礎設施建設工程數量的增加，地下水水位下降問題越來越突出[5]。在過度開發與使用地下水資源的情況下，會引發諸多地質災害問題，如地面沉降、地面開裂等。同時，使水環境受到不同程度的破壞，在降水較少的地區甚至會引發土質荒漠化，使水利工程施工環境更為復雜，在工程建設期間面臨更多的安全隱患。

5.2 潛水位上升

在水利工程施工期間，修建水庫等行為會導致潛水位上升，使工程建設期間的安全性及穩定性受到不利影響。在潛水位上升的情況下，黏土層的含水量會明顯增加，導致地基出現軟化情況，影響建筑結構的安全性與穩定性。潛水位上升時，地基還會出現隆起或側移現象，導致建筑物基礎上浮、地基層側移，甚至出現結構開裂乃至整體建筑倒塌。在潛水位上升的情況下，砂土與粉土會接近飽和狀態，出現砂土液化情況。

6 水利工程水文地質勘察中存在的問題

通過分析現有水利工程水文地質勘察工作的開展情況發現，在地區公共基礎設施及水利工程承包領域業務不斷擴大背景下，水文地質勘察水平依舊處于有待提升階段，成為制約水利工程發展的重要因素[6]。相較于水利工程的其他工作，水文地質勘察工作具有專業性強、技術復雜、不穩定因素較多等特征。為從根本上提高水利工程勘察結果的全面性及精準性，相關管理部門應正視水文地質勘察期間存在的各類問題，并結合這些問題制訂相應的解決方案。

目前，水利工程的水文地質勘察中存在以下問題：

1）在一些水利工程施工中，水文地質勘察水平與工程預期目標不符，部分勘察工作流于形式，沒有深入研究施工現場的水文地質情況，未全面評估水文地質情況對工程施工效果造成的不利影響，導致工程施工期間出現各類問題，對工程施工質量及效率造成嚴重影響。同時，施工人員工作積極性有待提升，對水文地質勘察工作的重要性認知度不足，沒有嚴格遵照相關執行標準開展水文地質勘察工作，致使勘察結果的全面性、精準度不足，難以在優化工程施工方案中發揮重要作用。

2）在缺乏水文地質勘察專項規劃設計方案時，實際勘察過程中參與部門職責劃分不明確，導致水文勘察工作中出現的各類問題難以得到及時解決。從宏觀角度分析，我國水利工程水文地質勘察工作的質量標準規范尚未完全統一，水文地質勘察的內容主要是參照行業及企業標準，勘察效果與工程實施期間預期目標不符。從行業角度分析，相關企業及協會組織制定的水利工程水文地質勘察制度沒有在行業內形成完整的指導性規范，實施期間隨意性較強。

7 提升水利工程水文地質勘察水平的具體措施

7.1 建立健全水利工程水文地質勘察管理機制

為加快水利工程水文地質勘察工作的發展，需結合水文地質勘察的要求制定專項管理規范及管理標準，為水利工程的水文地質勘察工作指明方向。要求各參與部門明確劃分水文地質勘察職責，充分利用行政管理手段開展水利工程實施工作。要求行業協會組織領導企業正確認知水文地質勘察工作的重要性，積極開展內部管理辦法的修訂及落實。

7.2 培養高素質專業人才

為從根本上保障水利工程地質勘察水平，還需要著重關注培養高素質專業人才，拓展與相關科研院的合作交流渠道，集中優勢人才資源，依照水文地質勘察結果評估工程施工期間可能存在的各類風險因素。在工程實施過程中定期組織水文地質勘察人員開展專業技能與職業素養培訓工作，確保其能夠深刻認識到勘察工作的重要性，切實提升水文地質勘察水平。

8 結語

水利工程的水文地質勘察水平直接影響工程實施期間的綜合效益。為有序開展水文地質勘察工作，相關工作人員需認識到水文地質問題研究的必要性，分析水文地質勘察過程中存在的各類問題，結合這些問題制定專項可行的解決對策，注重構建高素質的水文地質勘察隊伍，確保收集到的勘察數據結果的精準性，為優化及完善水利工程施工方案提供重要技術支持。