摘 要：水文地質(zhì)和工程地質(zhì)能夠分析地質(zhì)災(zāi)害形成的作用機(jī)制，為地質(zhì)災(zāi)害防治工程的建設(shè)提供技術(shù)及理論基礎(chǔ)。對(duì)此，通過(guò)分析水文地質(zhì)研究在滑坡與泥石流防治、水位監(jiān)測(cè)及工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用表現(xiàn)，結(jié)合實(shí)踐分析法總結(jié)工程地質(zhì)研究在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、工程建設(shè)選址及加固工程設(shè)計(jì)等中的關(guān)鍵技術(shù)與方法，總結(jié)出通過(guò)區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害體系建設(shè)、綜合性地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)手段及智能化地質(zhì)災(zāi)害防治等工程建設(shè)策略，為地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域的工程實(shí)踐提供技術(shù)及理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；地質(zhì)災(zāi)害防治

中圖分類號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）11–0-03

《全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治“十四五”規(guī)劃》為地質(zhì)災(zāi)害防治工作的開展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但現(xiàn)階段地質(zhì)災(zāi)害防治工作缺乏綜合治理手段，導(dǎo)致水文地質(zhì)災(zāi)害防治與工程地質(zhì)災(zāi)害防治無(wú)法實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，不利于提升國(guó)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防治工程的建設(shè)效率。通過(guò)分析水文地質(zhì)與工程地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的作用機(jī)制，并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、治理和工程建設(shè)策略進(jìn)行綜合分析，對(duì)充分發(fā)揮水文地質(zhì)和工程地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的使用價(jià)值，具有關(guān)鍵作用[1]。

1 水文地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

1.1 滑坡與泥石流災(zāi)害防治

滑坡與泥石流的關(guān)系十分密切，易發(fā)生滑坡的區(qū)域也易發(fā)生泥石流，但泥石流的暴發(fā)必須具備水源條件。同時(shí)，暴發(fā)滑坡的物質(zhì)通常也是泥石流暴發(fā)的重要固體物質(zhì)來(lái)源。此外，滑坡在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中常常轉(zhuǎn)化為泥石流，或是滑坡發(fā)生一段時(shí)間后，其堆積物在一定的水源條件下生成泥石流，即泥石流是滑坡的次生災(zāi)害，兩者有著許多相同的促發(fā)因素。

滑坡與泥石流作為典型地質(zhì)災(zāi)害，其形成原因與地下水位變化、降水滲入等水文地質(zhì)條件息息相關(guān)，這也導(dǎo)致現(xiàn)階段針對(duì)滑坡與泥石流災(zāi)害的防治工作需要從水文地質(zhì)的考究出發(fā)，體現(xiàn)出水文地質(zhì)條件對(duì)相應(yīng)災(zāi)害問(wèn)題防治工作的核心作用[2]。例如，水文地質(zhì)分析工作依托地下水流向監(jiān)測(cè)、水位變化及滲透特征分析等工作，能夠用于評(píng)估滑坡區(qū)域的穩(wěn)定性。在使用FEM有限元分析法進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害分析的過(guò)程中，水文地質(zhì)分析工作能夠分別獲取Q源項(xiàng)（降雨、地下水輸入及輸出等）、S儲(chǔ)水系數(shù)、H水頭等計(jì)算參數(shù)，這一類計(jì)算參數(shù)通過(guò)控制方程處理，能夠得到用于滑坡地質(zhì)災(zāi)害認(rèn)定的數(shù)據(jù)依據(jù)，幫助相關(guān)部門及時(shí)識(shí)別滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

此外，利用遙感技術(shù)不但可準(zhǔn)確、直觀、全面、多角度地觀察和研究泥石流災(zāi)害，還可以利用多時(shí)像的遙感資料，動(dòng)態(tài)地觀察地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展等過(guò)程，為災(zāi)害地面調(diào)查及后續(xù)治理提供指導(dǎo)。同時(shí)，利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)泥石流的主要核心是泥石流溝的解譯。且泥石流的遙感調(diào)查方法與滑坡十分類似，也可以采用直接解譯法、動(dòng)態(tài)對(duì)比法和干涉雷達(dá)等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 地下水位監(jiān)測(cè)與調(diào)控

在地質(zhì)災(zāi)害防治工程的建設(shè)過(guò)程中，排水設(shè)施是防治工程的重要組成部分，為了充分發(fā)揮出排水設(shè)施的功能適配性，相關(guān)部門在了解與掌握地下排水的具體位置及排水量等相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，打造尺度合適的排水設(shè)施用于地質(zhì)災(zāi)害防治。在此過(guò)程中，基于水文地質(zhì)研究與分析開展的地下水位監(jiān)測(cè)及調(diào)控工作至關(guān)重要，相關(guān)人員通過(guò)測(cè)算地下水流量及流速，確定排水系統(tǒng)建設(shè)的合理位置，以提高排水系統(tǒng)運(yùn)行效率，減輕巖土體孔隙水壓力，從而大幅度提升地層穩(wěn)定性。例如，在地質(zhì)災(zāi)害防治工程的地下集水井設(shè)施建設(shè)中，相關(guān)人員需要對(duì)地下水流速及流量設(shè)定排水閾值“X”，再根據(jù)以下地下水動(dòng)力分析公式，得出目標(biāo)點(diǎn)位的水文地質(zhì)參數(shù)，將水流量超過(guò)閾值的目標(biāo)點(diǎn)位作為集水井設(shè)置點(diǎn)位，確保后續(xù)集水井的排水與給水效率能夠符合地質(zhì)災(zāi)害防治標(biāo)準(zhǔn)。

Q=-K×A×（1）

式（1）是基于地下水動(dòng)力學(xué)的流量計(jì)算方法。其中，

Q表示地下水流量，單位為m3/s；K表示滲透系數(shù)或?qū)禂?shù)，單位為m/s；A表示滲流截面積，單位為m2；表示水力梯度，為水位差與流動(dòng)路徑長(zhǎng)度的比值，無(wú)單位量綱。

2 工程地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

在工程地質(zhì)研究中，相關(guān)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查、數(shù)據(jù)分析及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型等手段，檢測(cè)規(guī)定區(qū)域內(nèi)存在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)后續(xù)建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害防治工程具有指導(dǎo)意義。例如，工程地質(zhì)研究工作依托遙感及GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，借助高分辨衛(wèi)星影像分析等工作手段，獲取特定工作區(qū)域的巖性、結(jié)構(gòu)面、地貌、崩塌體形狀、受力狀態(tài)、起始運(yùn)動(dòng)形式、失穩(wěn)因素等地質(zhì)信息，并以此生成地質(zhì)災(zāi)害敏感性圖層，用于直觀展示潛在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布情況。因此，地質(zhì)災(zāi)害防治工程的相關(guān)設(shè)施能夠建設(shè)在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布較為集中的地區(qū)，以此充分發(fā)揮地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)施的利用價(jià)值。例如，針對(duì)不規(guī)則裂縫密集的地質(zhì)區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害防治工程中可采用加固錨管與錨索固定巖石基座，配合不同規(guī)格的錨桿用于支護(hù)小區(qū)域滑坡體，增加目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)穩(wěn)定性，并應(yīng)對(duì)滑坡及泥石流等相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害[3]。

2.2 建設(shè)選址與工程設(shè)計(jì)

工程地質(zhì)研究分析可獲取目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)特征數(shù)據(jù)，幫助地質(zhì)災(zāi)害防治工作識(shí)別災(zāi)害形勢(shì)和災(zāi)害隱患，相關(guān)部門再以此為依據(jù)，調(diào)整地質(zhì)災(zāi)害防治工作的建設(shè)選址及工程布局，可顯著提高對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防控效率。以泥石流地質(zhì)災(zāi)害的防治工作為例，在工程地質(zhì)研究階段，相關(guān)部門可利用DEM高程數(shù)據(jù)，配合GIS地理信息系統(tǒng)還原地區(qū)地形地貌結(jié)構(gòu)圖，并依托災(zāi)害模擬插件模擬泥石流可能影響的區(qū)域場(chǎng)所、測(cè)算泥石流運(yùn)行路徑。根據(jù)高程數(shù)據(jù)測(cè)得的泥石流路徑結(jié)果，攔擋壩、導(dǎo)流渠及沉沙池等泥石流防治設(shè)施的選址能夠根據(jù)模擬的災(zāi)害情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，將混凝土壩、格柵壩等阻擋設(shè)施建設(shè)于泥石流溝道上游，導(dǎo)流渠等設(shè)施則建設(shè)于泥石流路徑尾部，通過(guò)科學(xué)調(diào)整泥石流防治設(shè)施選址，能夠顯著提高泥石流地質(zhì)災(zāi)害的防治處理效率[4]。

此外，在工程設(shè)計(jì)方面，工程地質(zhì)可以深入應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害防治工程的工程設(shè)計(jì)階段。例如，借助工程地質(zhì)中獲取的土層結(jié)構(gòu)、巖土性質(zhì)等關(guān)鍵信息，相關(guān)人員在打造地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)施的過(guò)程中，采用樁基工程、擴(kuò)大基礎(chǔ)及地下連續(xù)墻等加固手段，提升防治工程設(shè)施的穩(wěn)定性，針對(duì)存在地震活動(dòng)、土壤物理性能較差的工作區(qū)域，采取切實(shí)有效的災(zāi)害治理方法。

3 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的應(yīng)用策略

3.1 區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害體系建設(shè)

相關(guān)部門應(yīng)通過(guò)優(yōu)化地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估手段、地質(zhì)災(zāi)害綜合治理手段，使區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害體系內(nèi)容更加完善，為地質(zhì)災(zāi)害防治工程的建設(shè)提供基礎(chǔ)。在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃方面，相關(guān)部門應(yīng)針對(duì)區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)實(shí)施水文地質(zhì)分析和工程地質(zhì)調(diào)查工作，增強(qiáng)兩項(xiàng)工作的聯(lián)動(dòng)性。在分析地下水流動(dòng)向、滲透特性及水位變化的同時(shí)，大規(guī)模分析相關(guān)區(qū)域的巖土體穩(wěn)定性、抗剪強(qiáng)度及應(yīng)力狀態(tài)，以便快速定位地質(zhì)災(zāi)害敏感區(qū)，確保地質(zhì)災(zāi)害防治工程能夠做到分區(qū)管理。

在綜合治理手段的建設(shè)上，針對(duì)現(xiàn)存的區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)與工程地質(zhì)信息，估算各分區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程的工程量，確保相應(yīng)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害防治資源能夠應(yīng)對(duì)已有的災(zāi)害問(wèn)題[5]。例如，根據(jù)表1中設(shè)定的地質(zhì)災(zāi)害防治工程量指標(biāo)，相關(guān)人員可根據(jù)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)分析參數(shù)，計(jì)算各區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重程度等級(jí)，若災(zāi)害嚴(yán)重等級(jí)較高，則適當(dāng)增加各項(xiàng)防治工程設(shè)施建設(shè)的工程量，以此提高各區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治工程的治理水平。

3.2 智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害防治信息的有機(jī)串聯(lián)

智能技術(shù)可用于串聯(lián)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)，結(jié)合地質(zhì)條件及地質(zhì)信息對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害防治工程進(jìn)行改造，并提高地質(zhì)災(zāi)害防治工程的運(yùn)行效率。例如，相關(guān)部門可基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害防治數(shù)據(jù)庫(kù)，借助數(shù)據(jù)庫(kù)分析水文地質(zhì)與工程地質(zhì)數(shù)據(jù)，通過(guò)遙感衛(wèi)星、數(shù)字模型獲取降水量、地下水位及滲流速率等水文地質(zhì)參數(shù)；通過(guò)LiDAR數(shù)據(jù)獲取地形地貌參數(shù)、土體性質(zhì)等工程地質(zhì)參數(shù)，形成統(tǒng)一且多維度的信息資源庫(kù)，確保地質(zhì)災(zāi)害防治工作能夠依托大數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)地災(zāi)害進(jìn)行多源處理。

此外，相關(guān)部門應(yīng)基于數(shù)字軟件技術(shù)構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害防治工程的虛擬模型，通過(guò)綜合采集地下水位、土壤濕度、巖土體應(yīng)力等相關(guān)數(shù)據(jù)，在人工智能算法上推算出水文條件、地下水流動(dòng)情況及地質(zhì)結(jié)構(gòu)等綜合信息。虛擬模型基于數(shù)字反饋，能夠得出相應(yīng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估信息，并分析地質(zhì)災(zāi)害趨勢(shì)，幫助相關(guān)部門及時(shí)處理地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。

3.3 加強(qiáng)地下水的管理與控制

在地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)發(fā)揮著舉足輕重的作用，其中對(duì)地下水的管理與控制顯得尤為關(guān)鍵。為確保地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)防，必須全方位、系統(tǒng)性地監(jiān)測(cè)地下水相關(guān)情況。通過(guò)精心規(guī)劃監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的分布能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控地下水的水位和水質(zhì)等關(guān)鍵指標(biāo)，從而敏銳捕捉任何異常信號(hào)。這些寶貴的數(shù)據(jù)不僅可以為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警提供堅(jiān)實(shí)支撐，還可以助力相關(guān)人員更科學(xué)地規(guī)劃地下水的開采與利用。但必須警惕過(guò)度開采可能引發(fā)的地下水位急劇下降、地面沉降等嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害。

針對(duì)地下水引發(fā)不良地質(zhì)現(xiàn)象的災(zāi)害隱患區(qū)，相關(guān)部門應(yīng)采取切實(shí)有效的工程措施進(jìn)行治理，如建設(shè)完善的排水網(wǎng)絡(luò)、提升地基穩(wěn)定性等[6]。但管理與控制過(guò)程必須講究針對(duì)性，例如，針對(duì)地下水滲透與地下水積聚嚴(yán)重的區(qū)域，相關(guān)人員可以基于水文與地質(zhì)條件打造排水溝及滲水井設(shè)施，并配合多層透水層改善水流路徑，減少地下水對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的破壞與影響；針對(duì)存在局部積水嚴(yán)重的區(qū)域，相關(guān)人員應(yīng)通過(guò)地址信息與水文信息反映的地下水位差等數(shù)值判斷地下水集中點(diǎn)，并及時(shí)采取布設(shè)抽水井的方式持續(xù)抽排地下水，在降低地下水位的同時(shí)減緩地下水對(duì)土壤與巖體的影響，減少滑坡發(fā)生的概率，以此充分發(fā)揮出水文及地質(zhì)監(jiān)測(cè)對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害防治的關(guān)鍵價(jià)值。

3.4 完善應(yīng)急管理機(jī)制

地質(zhì)災(zāi)害防治工程中應(yīng)急管理機(jī)制的完善是保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的核心環(huán)節(jié)。為提高地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對(duì)水平，需從多維度出發(fā)，全面強(qiáng)化這一機(jī)制。相關(guān)部門應(yīng)建立全面的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)需持續(xù)監(jiān)測(cè)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，為緊急響應(yīng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)從2003年6月1日正式運(yùn)行以來(lái)，通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)和群測(cè)群防三位一體的防災(zāi)減災(zāi)措施，各地共成功避讓地質(zhì)災(zāi)害2 622起，及時(shí)轉(zhuǎn)移13萬(wàn)人，避免財(cái)產(chǎn)損失18.5億元。通過(guò)國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警工作的技術(shù)引領(lǐng)，全國(guó)轄區(qū)內(nèi)有山區(qū)丘陵的30個(gè)?。▍^(qū)、市）和99個(gè)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的地、市、州及15個(gè)縣，都開展了地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警工作。同時(shí)，制定詳盡的應(yīng)急預(yù)案，明確各相關(guān)部門的職責(zé)與分工，確保災(zāi)害發(fā)生時(shí)能迅速啟動(dòng)有序救援。并且，還要加強(qiáng)應(yīng)急演練與培訓(xùn)，提升相關(guān)人員的應(yīng)急處置能力。

此外，相關(guān)部門還要增強(qiáng)公眾對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)知與防范意識(shí)，普及災(zāi)害應(yīng)對(duì)知識(shí)，從而構(gòu)建全民參與的地質(zhì)災(zāi)害防治網(wǎng)絡(luò)。例如，構(gòu)建以政府為主導(dǎo)、支持社會(huì)社區(qū)參與的地質(zhì)災(zāi)害防治與應(yīng)急響應(yīng)體系。在調(diào)度與指揮地質(zhì)災(zāi)害防治與應(yīng)急管理的過(guò)程中，政府可以通過(guò)建立災(zāi)害信息預(yù)警與共享機(jī)制，及時(shí)向企業(yè)、志愿者及社會(huì)組織提供有效的應(yīng)急響應(yīng)指引，并基于科學(xué)化原則制定相應(yīng)的響應(yīng)策略，提升應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害能力。

3.5 強(qiáng)化生物防治

在地質(zhì)災(zāi)害防治的實(shí)踐中，強(qiáng)化生物防治尤為重要。為了切實(shí)推行這一策略，對(duì)目標(biāo)區(qū)域展開深入的地質(zhì)調(diào)查與生態(tài)綜合評(píng)估是其重要環(huán)節(jié)。相關(guān)部門要精準(zhǔn)地識(shí)別出地質(zhì)災(zāi)害的具體類型、規(guī)模大小及其可能帶來(lái)的潛在危害，還要細(xì)致分析當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w情況、土壤類別及生物多樣性的豐富程度。并在此基礎(chǔ)上，科學(xué)規(guī)劃出生物防治的具體方案，如大規(guī)模植樹造林、實(shí)施植被恢復(fù)計(jì)劃及構(gòu)建生態(tài)環(huán)保型護(hù)坡設(shè)施，以此增強(qiáng)土壤的穩(wěn)定性，進(jìn)而有效降低滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生概率。此外，相關(guān)部門還可利用生物防治措施，確保植被能夠持續(xù)健康地生長(zhǎng)，從而保障生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮。與此同時(shí)，提高公眾對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防范的認(rèn)識(shí)水平，并鼓勵(lì)社區(qū)力量積極參與生物防治工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

提高地質(zhì)災(zāi)害防治工程建設(shè)質(zhì)量需要完善對(duì)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)的研究分析，在加大對(duì)二者應(yīng)用機(jī)制的研究力度的同時(shí)，依托水文地質(zhì)及工程地質(zhì)資源構(gòu)建綜合化地質(zhì)災(zāi)害治理體系。因此，相關(guān)部門應(yīng)明確水文地質(zhì)和工程地質(zhì)在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中的應(yīng)用價(jià)值，充分發(fā)揮水文地質(zhì)與工程地質(zhì)在防治中的協(xié)同作用，為地質(zhì)災(zāi)害防治工程的可持續(xù)化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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