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      水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

      2023-01-10 05:48:35汪雅楠
      中國金屬通報 2022年16期
      關(guān)鍵詞:水文地質(zhì)巖溶分層

      汪雅楠,李 甫

      近年來,雖然地質(zhì)環(huán)境問題有明顯的改善,不過出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險依然較高,所以務(wù)必要認(rèn)真做好環(huán)境地質(zhì)勘察和地質(zhì)環(huán)境保護。在當(dāng)前所開展的環(huán)境地質(zhì)勘察作業(yè)中,水文地質(zhì)勘察發(fā)揮著重要性的作用,可以詳細探明地下水、地表水的成因、分布和運動規(guī)律,依托所勘察到的數(shù)據(jù)信息,可以為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防治的決策提供支持,所以要非常重視水文地質(zhì)勘察工作的開展,認(rèn)真做好與之相關(guān)的勘察作業(yè)。為此,要對水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的應(yīng)用情況和要點有一個明確的認(rèn)識和掌握,本文結(jié)合當(dāng)前已有的研究成果,做更進一步地分析綜述。

      1 水文地質(zhì)勘察的分類及內(nèi)容

      水文地質(zhì)勘察主要是在野外進行,最終得到勘察報告,且要附相應(yīng)的圖件。在實際開展水文地質(zhì)勘察工作時,按照比例尺、任務(wù)、目的的不同,可以將水文地質(zhì)勘察分為兩大類,即水文地質(zhì)普查和專門性水文地質(zhì)勘探。水文地質(zhì)普查具有綜合性,根本目的是探明區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件,大致確定出地下水的埋藏量和質(zhì)量,在完成水文地質(zhì)普查任務(wù)后,通常都是用水文地質(zhì)圖反映普查結(jié)果。水文地質(zhì)勘探具有專門性,是指為了某一個專門的目的而進行的水文地質(zhì)勘察,通常情況下都是基于水文地質(zhì)普查而進行,所使用的比例尺較大。常開展的水文地質(zhì)勘探作業(yè)有三種,即地?zé)崴牡刭|(zhì)勘探、礦床水文地質(zhì)勘探、供水水文地質(zhì)勘探,相比較而言,水文地質(zhì)勘探涉及到較多的勘探工程量,所以投入的人力、物力、財力相對較多。

      水文地質(zhì)勘察的內(nèi)容包括以下幾個方面,即水文地質(zhì)測繪、地球物理勘探、水文地質(zhì)鉆探、水文地質(zhì)試驗、地下水動態(tài)觀測、實驗室分析、編制水文地質(zhì)報告和圖件。以水文地質(zhì)鉆探為例,目的是確定出含水層的具體位置和分布情況,從而評估出地下水的存在條件。在水文地質(zhì)鉆探過程中,必須要有較大的孔徑,且必須是清水鉆進,以確保可以得到精準(zhǔn)的水文地質(zhì)參數(shù)。再以地下水動態(tài)觀測為例,屬于水文地質(zhì)勘察的重要內(nèi)容,重要性是毋庸置疑的,所以在觀測過程中的要求較高。比如在鉆探布置和水文地質(zhì)試驗的過程中,為進行長期觀測,應(yīng)該預(yù)留一部分鉆孔,全程測定地下水的相關(guān)信息,主要是水溫、水位、水質(zhì),動態(tài)觀測的時間不能少于一個水文年。除此之外,實驗室分析也至關(guān)重要,要按照要求對水樣、巖樣、土樣進行一系列的實驗分析。

      2 水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的作用

      在整個環(huán)境地質(zhì)勘察中,水文地質(zhì)勘察發(fā)揮著十分重要的作用,做好水文地質(zhì)勘察的必要性和重要性是非常重要的。詳細言之,水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的作用集中體現(xiàn)于三個方面:第一,在較多情況下,地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和地下水因素有較為緊密的關(guān)系,地下水運移及過量開采都可以誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。在環(huán)境地質(zhì)勘察作業(yè)中,要十分注重水文地質(zhì)勘察,得到地下水、地表水的運動規(guī)律和變化情況,在此基礎(chǔ)上進行環(huán)境地質(zhì)勘察的分析,對所存在的風(fēng)險進行早期預(yù)防處理。第二,近年來出現(xiàn)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險較高,主要原因是單純性的追求經(jīng)濟效益而輕視了環(huán)境地質(zhì)保護,從而導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)原有形態(tài)被破壞,直接危害到環(huán)境地質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性,所出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害多與地下水因素有關(guān),所以必須要認(rèn)真做好水文地質(zhì)勘察,比如通過水文地質(zhì)勘察,能夠確定出地下水情況,繼而采取有效措施降低地下水對巖土體所造成的不利影響,通過早期的預(yù)防處理,方可有效控制和減少環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。第三,當(dāng)前的水文地質(zhì)勘察工作取得了較好的成效,積累了較多的成熟技術(shù)和成功經(jīng)驗,可以為環(huán)境地質(zhì)勘察提供有效的支持。首先在內(nèi)容方面,可以結(jié)合實際情況認(rèn)真做好水文地質(zhì)普查和水文地質(zhì)勘探;其次可以高效率和高質(zhì)量的落實水污染勘察、地下水勘察、特定目標(biāo)勘察、地質(zhì)災(zāi)害勘察、地表巖溶塌陷勘察這些作業(yè),所得到的數(shù)據(jù)信息無論是全面性還是精準(zhǔn)性均值得肯定,對環(huán)境地質(zhì)勘察有十分大的作用。因此可以說,在環(huán)境地質(zhì)勘察作業(yè)中,水文地質(zhì)勘察始終占據(jù)著重要的地位,認(rèn)真做好水文地質(zhì)勘察是十分重要的,務(wù)必給予高度的重視。

      3 水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

      3.1 地下水勘察

      在開展環(huán)境地質(zhì)的水文地質(zhì)勘察工作時,有明確且詳細的流程,首先要精準(zhǔn)確定出勘察的范圍,認(rèn)真做好勘察范圍內(nèi)的水資源調(diào)查分析工作,其中的關(guān)鍵便在于勘察地下水的地質(zhì)作用。在地下水運動變化過程中,巖層會受到較大程度的影響,甚至是受到破壞,常見的地下水運動包括補給、徑流、排泄。另外,地下水的涌水量、水位變化均會破壞到地下巖土體,為確保環(huán)境地質(zhì)的安全和穩(wěn)定,要高度重視地下水勘察。

      在當(dāng)前所開展的地下水勘察作業(yè)中,可以使用的勘察技術(shù)較多,主要有地下水動態(tài)監(jiān)測、水文地質(zhì)試驗、遙感、測井、地球物理勘察、鉆探。另外,地下水分層勘察技術(shù)在近年來的地下水勘察作業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用,包括分層止水技術(shù)、分段洗井技術(shù)、分層抽水技術(shù)、多層監(jiān)測技術(shù)。以分層抽水技術(shù)為例,適用于地下水分層勘察中的洗井、止水、抽水這些工藝,且操作相對簡單,在封隔止水時的效果良好。在長時間應(yīng)用分層抽水技術(shù)的過程中發(fā)現(xiàn),分層抽水的深度通??梢栽?000m以內(nèi),最小抽水分段為4m。需要注意一點,在分層抽水時要重視潛水泵的選用,要求潛水泵的泵量可以與擬抽水含水層出水量相匹配。

      在當(dāng)前的地下水勘察工作中,地下水分層勘察系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,也被稱之為地下水勘察作業(yè)中的CT機。所使用的地下水分層勘察系統(tǒng)主要由分層隔離單元、封隔器充氣單元、抽水取樣單元、數(shù)據(jù)記錄與顯示單元這四個單元所組成。以封隔器充氣單元為例,主要是由高壓充氣管、減壓器、瓶裝高壓氮氣、高壓三通閥所組成。從近年來地下水分層勘察系統(tǒng)的應(yīng)用來看,在河西走廊地下水分層勘察、鄂爾多斯盆地地下水分層勘察項目中均有良好的應(yīng)用效果,解決了以往地下水勘察中的難題。當(dāng)前所使用地下水分層勘察系統(tǒng)的鉆孔深度已經(jīng)可以達到900m,而分層數(shù)也已經(jīng)可以達到20層,所取得的分層勘察效果非常好,值得推廣應(yīng)用,后續(xù)要進一步加大研究力度。

      3.2 巖溶塌陷勘察

      地下水有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害中巖溶塌陷較為常見,并且造成的危害較大,一直以來都是重點防范的對象。巖溶塌陷的危害性集中體現(xiàn)在兩個方面:第一,出現(xiàn)巖溶塌陷,表明地下巖土體已經(jīng)被破壞,周圍地表建筑工程的穩(wěn)定性、安全性均會受到影響,當(dāng)危害情況嚴(yán)重時,會導(dǎo)致地表上部構(gòu)筑物出現(xiàn)塌陷的情況。第二,當(dāng)出現(xiàn)大規(guī)模巖溶塌陷后,可隨之誘發(fā)地震效應(yīng)導(dǎo)致巖溶塌陷災(zāi)害的危害范圍擴大。所以,在環(huán)境地質(zhì)勘察作業(yè)中,要重視巖溶塌陷勘察,為后續(xù)的巖溶塌陷災(zāi)害預(yù)防和控制提供依據(jù)。

      在巖溶塌陷勘察中,要通過水文地質(zhì)勘察重點調(diào)查三方面的內(nèi)容,一是巖溶分布情況,二是地下水的侵蝕能力,三是勘察區(qū)域地質(zhì)條件,并且要做到詳細勘察,獲得一系列的勘察數(shù)據(jù),最終編制出調(diào)查區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防治方案。巖溶塌陷勘察的方法較多,為達成最佳的勘察成效,應(yīng)該將工程地質(zhì)測繪和調(diào)查、勘探取樣和地球物理勘探這些手段結(jié)合起來。比如在工程地質(zhì)測繪和調(diào)查過程中,要重點勘察三方面的內(nèi)容,一是明確巖洞洞隙的類型和發(fā)育規(guī)律,二是地下水的賦存條件和水位變化情況,三是確定巖溶的起伏、形態(tài)、覆蓋層厚度。在勘探及取樣作業(yè)中,可使用巖芯鉆探、土層鉆探、小口徑鉆探,以巖芯鉆探和土層鉆探為例,可以有效查明巖層或土層的諸多性質(zhì),主要有地質(zhì)構(gòu)造、厚度、性質(zhì)、成分、產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)。在驗證工程地質(zhì)測繪和物探成果時,可以考慮使用鉆探方法。在巖溶塌陷勘察過程中,要十分重視勘探點的布置,包括間距、深度。在確定勘探點的間距時,要嚴(yán)格遵循《巖土工程勘察規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定,如果是一柱一樁基礎(chǔ),則必須要將每柱分布在勘探點。

      3.3 水污染勘察

      生產(chǎn)生活中可產(chǎn)生大量的污水,污水未能得到及時有效的處理時,便會危害到自然生態(tài)環(huán)境,并危害到人體健康。另外,地表污水可以滲透至地下,污染地下水環(huán)境,地下水就會受到污染和地質(zhì)結(jié)構(gòu)遭破壞。在開展水污染勘察作業(yè)時,要利用水文地質(zhì)勘察中的技術(shù)手段,實現(xiàn)持續(xù)性的水污染勘察,以便更為有效的保護水資源。在當(dāng)前的水污染勘察作業(yè)中,主要是勘察懸浮物、pH值、有機物濃度,通過分析這些指標(biāo)可以得出水體的污染程度。在此基礎(chǔ)上,可以結(jié)合實際情況選擇適宜性的水污染勘察技術(shù),以確保得到準(zhǔn)確的水污染勘察數(shù)據(jù),從而為后續(xù)制定水污染防治方案提供依據(jù)。在完成水文地質(zhì)勘察任務(wù)后,應(yīng)該詳細繪制地質(zhì)勘察圖,在勘察圖中要明確標(biāo)注重要位置信息,主要是滲坑、滲井、排放口、排放渠道、排污、污灌區(qū)的位置信息。除此之外,應(yīng)該詳細記錄污水的排放量、水文地質(zhì)環(huán)境受影響程度的信息,并分析兩者之間的關(guān)系。待完成水污染勘察任務(wù)后,工作人員要及時編制水污染勘察報告,在水污染勘察報告中,要詳細闡明三點內(nèi)容,一是“調(diào)查目的”,闡明本次水污染勘察的目的和目標(biāo);二是“水污染勘察方法”,主要是應(yīng)用水文地質(zhì)勘察的較多技術(shù)手段;三是“水污染勘察研究內(nèi)容”,多是通過這三種方式實現(xiàn),即取樣觀察、實地觀察、走訪調(diào)查,所得到的水污染勘察結(jié)果要詳實,全面反映在水污染勘察報告中,這是水污染預(yù)防和治理的重要基礎(chǔ),務(wù)必要給予高度的重視。

      3.4 地質(zhì)災(zāi)害勘察

      在所出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害中,地下水是重要因素,因為地下水的諸多變化情況,從而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的風(fēng)險增高,且地質(zhì)災(zāi)害勘察時會有較大的難度。為此,地質(zhì)災(zāi)害勘察的職能部門要認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作和現(xiàn)場勘察,且相關(guān)部門要加強協(xié)作,共同做好地質(zhì)災(zāi)害勘察。在地質(zhì)災(zāi)害勘察作業(yè)中,要重點把握好兩方面的要點。第一,重點考慮地下水水位升降的情況,如果是地下水位出現(xiàn)持續(xù)升高的情況,則土壤環(huán)境易受到嚴(yán)重的影響,主要是土壤鹽堿化、沼澤化,土壤結(jié)構(gòu)也會受到較明顯的腐蝕,最終危害到整個土壤環(huán)境質(zhì)量。另外,地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也非常容易受到地下水水位升降的影響,導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)較大的安全隱患。第二,考慮到地下水水位變化所引發(fā)的砂土液化這一問題,砂土液化會誘發(fā)一些嚴(yán)重性的后果,比如地面會出現(xiàn)不均勻沉降,并且地質(zhì)結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫。如果地下水水位有很強的流動性,則常見的問題是巖土伸縮,此時土層的相關(guān)參數(shù)可以受到影響。

      在地質(zhì)災(zāi)害勘察過程中,要重點把握六個方面的要點。一是災(zāi)情調(diào)查,查明已經(jīng)出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害;二是區(qū)域調(diào)查,主要是勘察區(qū)域地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造;三是地質(zhì)災(zāi)害體的勘察,通常是應(yīng)用工程手段、簡易監(jiān)測方法,在評估災(zāi)害體的穩(wěn)定性時,可以使用地質(zhì)歷史分析法;四是室內(nèi)外試驗,要求做好現(xiàn)場原位測試,精準(zhǔn)采集試驗樣品,而后進行室內(nèi)試驗;五是穩(wěn)定性評價、分析成因機制,此過程中需要進行物理模擬、數(shù)學(xué)模擬,最后要結(jié)合實際需求做好定量評價、定性分析;六是對地質(zhì)災(zāi)害的防治工程進行可行性論證,更進一步的完善地質(zhì)災(zāi)害防治方案。

      在進行地質(zhì)災(zāi)害勘察工作時,為保證和提高整個工作的有效性,關(guān)鍵之一是詳細記錄水文地質(zhì)勘察數(shù)據(jù),同時利用好水文地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)分析技術(shù),合理分析地質(zhì)災(zāi)害??紤]到地質(zhì)災(zāi)害勘察的難度較大,同時勘察內(nèi)容較多,所以要格外重視,應(yīng)努力構(gòu)建完善的勘察數(shù)據(jù)分析機制,以求可以準(zhǔn)確分析地質(zhì)災(zāi)害。目前來看,長時間開展地質(zhì)災(zāi)害勘察,已經(jīng)積累了較多的成功經(jīng)驗,尤其是在崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中取得了不俗的成績,比如在滑坡附近的勘察作業(yè)中,可以優(yōu)先考慮使用雙管單動鉆進和干法鉆進,在滑坡勘察過程中要認(rèn)真查明地下水分布情況。有一點需要注意,在滑坡勘察作業(yè)中,應(yīng)該避免應(yīng)用物探手段,如果進行滑坡周界部位的勘察,則可以考慮采用井探、坑槽探,同時做好取樣試驗。除此之外,在滑坡勘察時,要遵循既定的工作順序,應(yīng)該先主后輔,要求是先集中勘察一條剖面,隨后的勘察可以結(jié)合實際情況在一定范圍內(nèi)完成,做好動態(tài)調(diào)整處理。

      3.5 特定目標(biāo)勘察

      除地下水勘察、巖溶塌陷勘察、水污染勘察、地質(zhì)災(zāi)害勘察,水文地質(zhì)勘察在特定目標(biāo)勘察中也可發(fā)揮顯著的優(yōu)勢。所講的特定目標(biāo)勘察是指對特定的目標(biāo)進行水文地質(zhì)勘察,所以整個勘察作業(yè)具有很強的針對性和目標(biāo)性,相對來說更易把控。在特定目標(biāo)勘察中,要根據(jù)實際需求選定特定的勘察技術(shù)手段來進行系統(tǒng)化的勘察。另外,在特定目標(biāo)勘察中應(yīng)該重視多種水文地質(zhì)勘察技術(shù)手段的應(yīng)用,以求起到相互驗證的目的。可以說,通過認(rèn)真做好特定目標(biāo)勘察作業(yè),可以獲得完整、準(zhǔn)確的水文地質(zhì)資料,從而發(fā)揮出支持的作用,后續(xù)的地質(zhì)災(zāi)害防治均可以更有效的進行。

      4 結(jié)語

      水文地質(zhì)勘察在環(huán)境地質(zhì)勘察中的應(yīng)用非常重要,可以發(fā)揮出多方面的優(yōu)勢,應(yīng)該要重視水文地質(zhì)勘察技術(shù)手段的完善和優(yōu)化。當(dāng)前水文地質(zhì)勘察在水污染勘察、地質(zhì)災(zāi)害勘察、地下水勘察、巖溶塌陷勘察中均有廣泛的應(yīng)用,積累了較多成熟經(jīng)驗,不過考慮到水文地質(zhì)勘察較為復(fù)雜和專業(yè),所以后續(xù)要進一步加大研究力度,并重視新型技術(shù)手段的應(yīng)用,以求可以掌握水文地質(zhì)勘察過程中的更多要點和技巧,從而為環(huán)境地質(zhì)勘察做出更多的貢獻。

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