汪夏旭，陳 婷＊

（1.海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 海口 570206；2.海南地質(zhì)綜合勘察設(shè)計(jì)院，海南 ?？?570206；3.海南省地質(zhì)綜合勘察院，海南 ?？?570206）

地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害問題一直存在，主要與礦山開采活動(dòng)﹑生態(tài)環(huán)境變化密切相關(guān)。因人類對(duì)于資源的需求量持續(xù)增加而導(dǎo)致環(huán)境污染問題﹑資源短缺問題日益明顯，各種生態(tài)問題引發(fā)一系列水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)問題愈發(fā)嚴(yán)重。

以海南省為例，海南省氣候?qū)贌釒Ъ撅L(fēng)性氣候，地區(qū)有著較為豐富的水資源，一旦發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害會(huì)給某一區(qū)域帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，為此需要全面加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)的研究，針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害問題探索出新的思路和防治方法。

1 水文地質(zhì)環(huán)境分析——以海南省為例

總體來看，海南地區(qū)交通便利，由于地處熱帶北緣而具有熱帶季風(fēng)氣候條件，具有豐富的水資源。海南地區(qū)國(guó)際旅游島的建設(shè)使得海南島成為國(guó)際旅游重要樞紐中心，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，水資源需求量不斷增加，水文環(huán)境問題不容忽視。海南地區(qū)的地質(zhì)情況主要以山地﹑丘陵和平原等作為主要地形地貌，臺(tái)地廣闊，呈現(xiàn)出中間高四周低的形勢(shì)。當(dāng)?shù)貙?duì)水資源的開發(fā)利用建設(shè)較好，從供水狀況來看主要通過地表水源供水，海南島南部供水量最大，而萬泉河流域供水量較小。而從用水耗水狀況來看，其中農(nóng)業(yè)用水﹑工業(yè)城鎮(zhèn)用水及生活用水﹑生態(tài)環(huán)境用水量占總用水量比重較大，達(dá)到近80%的比例。而農(nóng)業(yè)用水比重呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)，生活﹑生態(tài)環(huán)境等用水比重有所增加[1]。由于當(dāng)?shù)匾恍┧A(chǔ)設(shè)施仍然有待完善，因而能夠抵御地質(zhì)災(zāi)害問題的防御能力相對(duì)有限。海南地區(qū)環(huán)境方面仍然存在突出問題，如土壤破壞嚴(yán)重﹑熱帶雨林破壞嚴(yán)重及熱帶海洋污染嚴(yán)重等問題對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生直接性的不良影響，在一定程度上加劇了地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重程度。

關(guān)于《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》中明確提出了地質(zhì)災(zāi)害類型及活動(dòng)引起成因，包括山體崩塌﹑泥石流﹑地裂縫及地面沉降等，其中明確指出與地質(zhì)作用相關(guān)的災(zāi)害稱為地質(zhì)災(zāi)害。海南省近年來也不可避免的發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，如2016年臺(tái)風(fēng)電母強(qiáng)降雨引發(fā)的地質(zhì)崩塌﹑10年公路發(fā)生較嚴(yán)重的山體滑坡﹑泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)﹑群眾生活等構(gòu)成極大的威脅。

由于海南地區(qū)的氣候條件與位置特點(diǎn)，臺(tái)風(fēng)和連續(xù)性強(qiáng)降雨等類災(zāi)害在海南地區(qū)較為多發(fā)，容易引發(fā)更嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，如泥石流﹑山體滑坡等，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害巡查﹑監(jiān)測(cè)和預(yù)警工作提出較高的要求。

隨著全球氣候問題的日益加劇﹑島內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展以及國(guó)際旅游島地位的確定，海南省的水文自然災(zāi)害呈現(xiàn)出發(fā)生頻率加快﹑強(qiáng)度加大﹑損失加重的趨勢(shì)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展造成了嚴(yán)重的抑制。但現(xiàn)階段，海南省的水文水資源監(jiān)測(cè)體系﹑水文信息服務(wù)及水文預(yù)測(cè)方面的不足仍極為嚴(yán)重，尤其信息化建設(shè)方面尚存在諸多問題。分區(qū)建設(shè)﹑標(biāo)準(zhǔn)不一﹑全局意識(shí)薄弱的弊端尤為突出。基于此，現(xiàn)階段需深入分析地區(qū)常見的水文地質(zhì)問題為何，并明晰其防范措施。針對(duì)當(dāng)前存在的工作弊端及時(shí)加以改革，提升土地規(guī)劃的合理性，做好地質(zhì)災(zāi)害巡查﹑檢測(cè)及預(yù)測(cè)，進(jìn)而有效提升地質(zhì)災(zāi)害防御能力。

2 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)問題分析

2.1 礦山地下水位不規(guī)律升降

水文地質(zhì)環(huán)境問題屬于巖土工程內(nèi)容之一，通常膨脹性土體或巖體區(qū)域，礦山地下水主要包括上層滯水﹑裂隙水等幾種類型，受區(qū)域地質(zhì)因素的影響導(dǎo)致地下水位無法保持絕對(duì)的穩(wěn)定，且頻繁升降現(xiàn)象較為明顯。尤其對(duì)處于多雨季或旱季的地區(qū)，這種膨脹性土體或巖體區(qū)域因水文環(huán)境條件而產(chǎn)生較為明顯的變化。

當(dāng)?shù)V山開采區(qū)地下水位出現(xiàn)季節(jié)性升降變化時(shí)則會(huì)導(dǎo)致土體﹑巖體等區(qū)域土質(zhì)不均勻漲縮，進(jìn)而影響其物理性質(zhì)，對(duì)巖土工程結(jié)構(gòu)整體承載力造成不良影響。礦山地下水位的不規(guī)律升降變化對(duì)土體﹑巖體機(jī)構(gòu)均造成影響，同時(shí)水位變化幅度導(dǎo)致巖體膨脹收縮變化，進(jìn)而會(huì)降低巖體穩(wěn)定性，導(dǎo)致各類地質(zhì)災(zāi)害問題的發(fā)生。

礦山地下水位下降的主要原因在于礦山開采作業(yè)因素的影響，當(dāng)?shù)叵滤艿揭欢ǔ潭任廴緯r(shí)導(dǎo)致水位不斷下降，造成的直接后果是水資源的污染或枯竭。當(dāng)?shù)氐V山下水位逐漸下降時(shí)會(huì)導(dǎo)致地基的抗壓能力變?nèi)?，?dǎo)致地基發(fā)生沉降或工程結(jié)構(gòu)塌陷?？梢哉f，礦山地下水位的頻繁升降對(duì)巖體結(jié)構(gòu)﹑土質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，因而存在混凝土被碳化或土質(zhì)松軟達(dá)不到工程標(biāo)準(zhǔn)要求的問題，礦山地下水開發(fā)利用存在較大安全隱患[2]。

此外礦山地下水位上升的受影響因素較多，如地區(qū)水文氣象條件的變化﹑含水層結(jié)構(gòu)的頻繁變化或者農(nóng)業(yè)灌溉規(guī)模的擴(kuò)增等。其中當(dāng)區(qū)域水文氣象條件發(fā)生變化引起地區(qū)降雨量增加，進(jìn)而導(dǎo)致地下水位不斷上升，當(dāng)水位上升時(shí)對(duì)周邊土壤土質(zhì)產(chǎn)生影響，土壤鹽漬含量增加，巖土結(jié)構(gòu)含量有所變化，且土層出現(xiàn)塌方或滑移等現(xiàn)象。

2.2 地下水的水壓變化問題

正常情況下，巖土工程施工過程中，地下水應(yīng)當(dāng)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)，確保礦山地下水壓保持在正常穩(wěn)定參數(shù)范圍內(nèi)，避免產(chǎn)生較大幅度變化。一般受巖土工程建設(shè)或其他因素的影響導(dǎo)致地下水壓發(fā)生變化，隨著地下水壓的不斷升高，壓力也在逐漸增大，對(duì)地基產(chǎn)生直接影響，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)導(dǎo)致地基裂縫問題。軟土層穩(wěn)定性將對(duì)地質(zhì)工程造成嚴(yán)重影響，而若水文地質(zhì)條件較差，所造成的不良影響便更為惡劣。軟土具備獨(dú)特的觸變特性，在地下水運(yùn)動(dòng)沖擊下其強(qiáng)度將逐漸減少，甚至于產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象。初期承壓階段地基將形成較大壓力空隙水柱，并破壞軟土層。而當(dāng)水量上升至一定程度時(shí)，水柱便會(huì)變小，因而出現(xiàn)空隙水位，并最終導(dǎo)致地基變形。壓力的增大導(dǎo)致地基材料發(fā)生變形，進(jìn)而引起地基抗壓能力受到負(fù)面影響，為此加強(qiáng)對(duì)地下水壓的監(jiān)測(cè)尤為重要。

2.3 潛水位的上升問題

潛水位的上升多由于發(fā)生水源滲漏現(xiàn)象，通常農(nóng)業(yè)灌溉規(guī)模的不斷擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致容易發(fā)生水源滲漏問題，此時(shí)潛水位上升。領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)?shù)乇砗恿骰蚝此怀噬仙隣顟B(tài)時(shí)仍然會(huì)造成潛水位上升。而潛水位上升帶來的直接后果是地基的形變，當(dāng)潛水位升高并侵入到地基內(nèi)部時(shí)會(huì)導(dǎo)致地基內(nèi)部孔隙含水量增加，地基整體強(qiáng)度有所下降，進(jìn)而出現(xiàn)混凝土被碳化的問題。

此外，潛水位的上升對(duì)土質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成影響，潛水位的升高下降導(dǎo)致土壤強(qiáng)度產(chǎn)生不同程度的下降，當(dāng)土壤基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化時(shí)導(dǎo)致地基的均勻受力能力發(fā)生傾斜，因而容易出現(xiàn)建筑物沉降，對(duì)工程質(zhì)量及建筑物使用安全構(gòu)成威脅。

2.4 礦區(qū)地表塌陷及山體滑動(dòng)問題

地表塌陷是礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一，包括非熔巖性和熔巖性塌陷。

在礦山采空區(qū)由于人類發(fā)生過度開采行為導(dǎo)致非熔巖性塌陷，同時(shí)由于人類活動(dòng)對(duì)熔巖地區(qū)洞隙巖土體產(chǎn)生影響，造成土體結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重形變，此時(shí)土層逐漸向下陷落造成地面坍塌現(xiàn)象。另外，熔巖發(fā)育變化﹑巖體結(jié)構(gòu)變化及水文氣象條件等也是造成熔巖性塌陷的重要影響因素，所在區(qū)域地面明顯發(fā)生形變，當(dāng)陷落到一定程度時(shí)造成地表塌陷[3]。熔巖塌陷是一種極為常見的地質(zhì)災(zāi)害問題，多為開口型溶洞，其內(nèi)部礦石成分主要為碳酸鹽，礦石上覆蓋著一層蓬松土質(zhì)。由于礦石下層水流沖擊力過強(qiáng)，水流運(yùn)動(dòng)將逐漸對(duì)溶洞底層結(jié)構(gòu)造成一定破壞。熔巖塌陷問題常產(chǎn)生于陡河鍛煉帶，這是由于此地段礦石埋藏深度過小，且沉積地層過薄，因而更易受到水流運(yùn)動(dòng)作用力影響。

此外在我國(guó)發(fā)生的眾多礦山地質(zhì)災(zāi)害中，山體滑動(dòng)現(xiàn)象占據(jù)較大比重，與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境﹑水文氣象條件等有莫大的關(guān)聯(lián)。山體滑動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生的核心機(jī)制在于礦體向剪切破壞面滑移，由于剪應(yīng)力超過該面的抗剪強(qiáng)度而發(fā)生山體滑動(dòng)問題同時(shí)受區(qū)域氣候條件或地質(zhì)環(huán)境的影響，如遇到大面積降水或二次地震會(huì)加劇礦山地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重程度，造成的破壞力度不容忽視。針對(duì)山體滑動(dòng)災(zāi)害問題應(yīng)當(dāng)著重從工礦地區(qū)入手。

2.5 砂土液化問題

地震來臨前，砂土內(nèi)部的蓬松粉含水量將持續(xù)增長(zhǎng)，在這種情況下，細(xì)砂土內(nèi)部結(jié)構(gòu)將受到一定破壞，呈現(xiàn)出顯著的液化問題。地震來臨后，受震蕩作用力的影響，飽含水分的砂土將會(huì)變得愈發(fā)細(xì)密，且內(nèi)部空隙水壓將不斷升高。在由地震周期性運(yùn)動(dòng)所造成的作用力上升到一定程度時(shí)，砂土內(nèi)部空隙水壓也將達(dá)到一定限度。因而使得大量顆粒物質(zhì)產(chǎn)生出現(xiàn)懸浮運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，形成近似于液體的狀態(tài)。不同地質(zhì)條件下的砂土液化程度將呈現(xiàn)出極大差異性，這種差異將誘發(fā)地質(zhì)破壞現(xiàn)象。如，對(duì)于粗沉積顆粒而言，顆粒水壓將于土層增長(zhǎng)呈正比例關(guān)系。若沉積顆粒覆蓋層壓力地域水壓力，地下水將夾雜著砂粒由地面噴涌而出，該現(xiàn)象被稱為“噴水冒砂”。受水文地質(zhì)因素影響，砂土地層常產(chǎn)生液化問題，并致使河道淤塞。而對(duì)于地表房屋來說，這將誘發(fā)嚴(yán)重的開裂與下沉問題，其土壤將由松弛裝換為緊張狀態(tài)，空隙中產(chǎn)生大量水分。基于振動(dòng)影響，砂土粒間壓力不斷下降，沙碩間產(chǎn)生脫離問題，并形成懸液狀態(tài)。一般來看，當(dāng)?shù)鼗鶎由皩映霈F(xiàn)液化問題，地下水將下滲，并在外界因素影響下逐步形成液化問題。

3 礦山水文地質(zhì)環(huán)境問題防治措施

3.1 做好地質(zhì)調(diào)查，建立地質(zhì)環(huán)境信息系統(tǒng)

針對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)工程實(shí)施過程易出現(xiàn)的問題應(yīng)當(dāng)做好全面調(diào)查，預(yù)先了解并掌握地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)與實(shí)際情況，明確礦山水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)信息利用信息技術(shù)建立相應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境綜合信息系統(tǒng)。在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí)首先需要對(duì)礦區(qū)地下水含水巖體結(jié)構(gòu)及其含水性進(jìn)行明確，同時(shí)重新界定合理的水文地質(zhì)參數(shù)，以及各項(xiàng)參數(shù)信息積極落實(shí)地下水資源評(píng)價(jià)工作。其次對(duì)地下水系統(tǒng)進(jìn)行明確劃分，著重對(duì)地下水補(bǔ)排情況﹑水資源開發(fā)利用情況進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，為地下水資源的開發(fā)利用提供準(zhǔn)確可靠的參考依據(jù)。再次依據(jù)地下水的化學(xué)特征及土質(zhì)物理特征﹑水質(zhì)特征進(jìn)行明確總結(jié)區(qū)分，著重建設(shè)應(yīng)急水源地重點(diǎn)區(qū)域，為應(yīng)急供水用水提供便利。最后集中對(duì)巖體工程地質(zhì)進(jìn)行明確區(qū)分，著重評(píng)價(jià)巖體地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性。同時(shí)明確礦區(qū)水文地質(zhì)問題的類型及地質(zhì)分布特征，針對(duì)問題采取針對(duì)性防治措施。

關(guān)于不同項(xiàng)目的調(diào)查與評(píng)價(jià)涉及的有關(guān)信息應(yīng)當(dāng)及時(shí)上傳到地質(zhì)環(huán)境綜合信息系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，為后續(xù)的防治工作提供準(zhǔn)確可靠的信息依據(jù)。同時(shí)利用信息系統(tǒng)能夠不斷提高調(diào)查評(píng)價(jià)工作質(zhì)量和效率，促進(jìn)水文地質(zhì)項(xiàng)目調(diào)查規(guī)范化﹑科學(xué)化。

3.2 加強(qiáng)水文地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

水文地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開展尤為關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)工作貫穿于水文地質(zhì)環(huán)境問題事前預(yù)測(cè)﹑事中防治以及事后控制的全過程。近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，國(guó)家有關(guān)部門不斷提高對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的關(guān)注和重視，在相關(guān)政策法規(guī)的約束下積極開展礦山工程項(xiàng)目。

有關(guān)部門開展水文地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作應(yīng)當(dāng)以地下水資源的可靠質(zhì)量作為具體衡量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)環(huán)境問題針對(duì)性防治。

在信息技術(shù)的助力下，有關(guān)部門水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到進(jìn)一步的優(yōu)化完善，借助勘測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確抓取地下水監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，并確定監(jiān)測(cè)類型和范圍，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)精確可靠。另外關(guān)于礦山地下水資源監(jiān)測(cè)工作，近年來大量科技電子設(shè)備被應(yīng)用其中，明顯提高了監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量和效率。在此情況下對(duì)監(jiān)測(cè)工作人員有著更高的要求，要求監(jiān)測(cè)人員加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)信息設(shè)備的了解和學(xué)習(xí)，提高監(jiān)測(cè)人員信息技術(shù)應(yīng)用能力和水文地質(zhì)環(huán)境問題解決能力。另外從社會(huì)公眾水文需求角度出發(fā)，在現(xiàn)有網(wǎng)站體系的基礎(chǔ)上增設(shè)專用水文服務(wù)站點(diǎn)，及時(shí)更新反饋?zhàn)钚滤榧八Y源開采利用情況，引導(dǎo)社會(huì)工作參與監(jiān)督，逐步形成現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)狀監(jiān)測(cè)體系。此外充分利用先進(jìn)科學(xué)新技術(shù)持續(xù)推動(dòng)水文地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化﹑網(wǎng)絡(luò)化，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)信息設(shè)備的優(yōu)勢(shì)作用，不斷提高自動(dòng)化監(jiān)測(cè)性能，確保各項(xiàng)監(jiān)測(cè)任務(wù)有序落實(shí)[4]。

3.3 加強(qiáng)土地合理規(guī)劃，提高地表水利用效益

水文地質(zhì)環(huán)境問題日漸嚴(yán)重與人類的活動(dòng)行為密不可分，通過加強(qiáng)土地合理規(guī)劃能夠有效協(xié)調(diào)人力資源與生態(tài)資源﹑經(jīng)濟(jì)資源間的矛盾關(guān)系，從根源上起到有效防治水文地質(zhì)環(huán)境問題的負(fù)面作用。為此需要針對(duì)土地利用情況進(jìn)行全面調(diào)查，關(guān)于土地規(guī)劃應(yīng)當(dāng)規(guī)范審批程序，促進(jìn)土地規(guī)劃管理與水文地質(zhì)環(huán)境問題防治的有效融合。針對(duì)土地規(guī)劃管理問題，有關(guān)法律法規(guī)得到持續(xù)完善，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)貫徹落實(shí)相關(guān)政策，積極執(zhí)行土地規(guī)劃監(jiān)管工作，最大限度保障土地規(guī)劃合理﹑土地資源利用效益最大化。另外針對(duì)土地規(guī)劃審批需要重點(diǎn)明確區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害隱患，劃分出重點(diǎn)災(zāi)害區(qū)域加強(qiáng)重點(diǎn)監(jiān)管，同時(shí)要求土地規(guī)劃部門對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境問題作詳細(xì)全面的分析評(píng)估，嚴(yán)格禁止土地規(guī)劃不規(guī)范﹑地下水過度開采利用的現(xiàn)象出現(xiàn)。

此外，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加強(qiáng)地表水利用管理，采取有效措施將地表水進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為工業(yè)領(lǐng)域提供充足的工業(yè)用水，相應(yīng)的需要將地下水合理轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)或生活用水，實(shí)現(xiàn)用水效益最大化。

4 結(jié)語

礦山地質(zhì)災(zāi)害問題與人類生產(chǎn)活動(dòng)﹑自然氣候條件有著密不可分的聯(lián)系，其中大多數(shù)地質(zhì)災(zāi)害問題主要是受人類行為活動(dòng)的影響，為此需要相關(guān)部門加大對(duì)環(huán)境問題監(jiān)測(cè)力度，為預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害提供有力的保障。