（安徽地質礦產(chǎn)勘查局安徽省勘查技術院，安徽合肥 230000）

每年汛期，我國長江水系沿岸的城市都會面臨較大的防汛減災壓力。洪水漫堤和破堤帶來的安全隱患和財產(chǎn)損失巨大，結合巡查中發(fā)現(xiàn)的堤壩滲漏情況，對具有潛在“洞、縫、松”三類主要隱患的堤壩進行工程勘察，通過采用地球物理勘探手段查明壩體結構和含水分布情況，圈定需要采取壩基加固、壩體阻滑的重點區(qū)間，提高防汛減災工作的針對性和時效性。

2020年歷史性特大洪水給安徽省帶來了十分嚴重的洪澇災害，裕溪河作為巢湖通江河道，此次受到江水倒灌和巢湖水位突破歷史極值的雙重壓力，堤壩受高水位長期浸泡，滲漏嚴重，部分堤壩出現(xiàn)崩岸。在應急救援的工作要求下，對裕溪河入江口的多處隱患堤壩開展地球物理勘探工作，使用電、磁、震多方法進行綜合勘探，通過數(shù)據(jù)相互論證，推斷壩體內部結構和含水分布情況。

1 “巡查+勘察”的工作模式簡述

巡查是防汛工作的一種常規(guī)手段，通常是組織人員按堤壩斜坡傾向站成一排，用腳踩的方式，向一個方向統(tǒng)一前進，遇到散浸或滲漏點，及時用鐵鍬開溝、鋪石、導流，并定時觀察流水的速度和渾濁度來判斷滲漏趨勢。這種手段類似于工程勘察中的踏勘階段，優(yōu)點在于可以快速排查堤壩滲漏隱患點并及時采取防治措施。

由于堤壩滲漏的普遍性和壩體的不均質性，巡查存在一定的局限性。第一，無法區(qū)別滲漏的普遍性和特殊性。堤壩滲漏不僅在汛期會出現(xiàn)，在非汛期堤壩也會有滲漏跡象，只是汛期出現(xiàn)滲漏跡象更為普遍，巡查很難區(qū)分滲漏隱患增多的特殊性。第二，無法識別壩體的內部結構。長江沿線的內河堤壩在目前的工程建設中很難按照統(tǒng)一的標準和規(guī)范達到防波堤和護岸的建設要求，壩體填充物可能是混凝土、碎石、黏土，甚至是廢渣，這種壩體的不均質性是巡查無法查明的。

“巡查+勘察”的模式能夠在發(fā)揮巡查優(yōu)勢的基礎上彌補不足。由于堤壩巡查的短板在于無法識別堤壩內部結構和含水分布特征，在勘察手段中，工程地質測繪和遙感影像解譯的作用并不突出，主要應用工程勘察中的地球物理勘探方法，并逐步探索地理信息系統(tǒng)（GIS）的應用。其中地球物理勘探方法主要包括高密度電阻率法、天然源面波法、自然電場法和地質雷達法，通過不同方法的綜合應用，查找壩體淤泥質軟弱層或局部軟弱地段、砂質土層滲水帶，評價壩體密實度、滲水程度、富水性及危險性，圈定壩體異常點空間范圍，從而識別壩體可能存在的薄弱帶、空洞和管涌等隱患，為防汛工作提供更加有效和科學的參考依據(jù)。

2 地球物理勘探方法在堤壩勘察中的作用評價

2.1 高密度電法

高密度電法是以巖、土導電性的差異為基礎的一種陣列電法勘探方法，通過研究人工施加穩(wěn)定電流場的作用下地中傳導電流分布規(guī)律，推斷不同電阻率異常指示的地質體的賦存情況。

裕溪河堤壩高密度電法剖面如圖1所示。

圖1 裕溪河堤壩高密度電法剖面

從圖1實測視電阻率可以看出，壩頂5 m以下范圍顯示相對低阻，剖面5～15 m為壩基以下深度范圍顯示的連續(xù)穩(wěn)定高阻，且層序較為清晰，根據(jù)地質資料和高密度電阻率法數(shù)據(jù)，判斷壩體0～5 m地層以黏土質為主、5 m以下地層以砂質為主，壩體較為均質。在壩體以下約5 m、點位113～142區(qū)間內出現(xiàn)電阻率曲線呈凸起狀，據(jù)此推斷該區(qū)間是由于滲漏造成局部泥土流水，從而導致砂質含量較高導致電阻率較大，高密度電阻率法異常劃分區(qū)段與現(xiàn)場巡查過程發(fā)現(xiàn)的滲漏點相吻合。最后在壩體南側，在壩體以下約5 m、點位150～170區(qū)間出現(xiàn)低電阻率，但未出現(xiàn)曲線突變，據(jù)此判斷該區(qū)間富水性較強。

2.2 天然面波法

天然面波法是利用環(huán)境背景噪聲作為視震源的微震勘查方法。其突出優(yōu)勢在于抗干擾能力強，在堤壩搶險施工過程中，可以快速高效完成堤壩地層結構劃分和薄弱帶的圈定。

在壩頂以下2.5 m、點位145～165區(qū)間存在相對低速區(qū)域，結合已知滲漏點位置，推斷該區(qū)間富水性強，為薄弱帶，在隨后的巡查中發(fā)現(xiàn)該區(qū)間出現(xiàn)新漏水點，進一步佐證了勘察的推斷結果。在壩頂以下8～14 m、135～165區(qū)間存在相對低速區(qū)域，推斷為薄弱帶。在壩頂以下15 m，見明顯高速區(qū)，彈性界面清晰，據(jù)此將堤壩自下而上分為墊層、基層、面層和表層。無為大堤天然面波法剖面如圖2所示。

圖2 無為大堤天然面波法剖面

2.3 自然電場法

自然電場法是利用天然穩(wěn)流電場進行地質勘查的一種物探方法。堤壩內部的巖石顆粒與周圍溶液間存在雙電層，其中靠近巖石顆粒的一側帶負電，靠近溶液的一側帶正電，整個系統(tǒng)呈電性平衡狀態(tài)。在堤壩出現(xiàn)滲漏隱患后，水流沿壩體內部空隙形成狹窄運移通道，溶液中的正離子被水流帶走，電性平衡被打破，產(chǎn)生極化并于通道內形成電位差，對這種電動效應引起的過濾電場進行識別，將正電位作為水流起點、負電位作為水流終點，據(jù)此推斷堤壩內部流水走向。但是此次勘察由于迎水面水位過高，剖面難以布置，只在背水面進行了單線布置，垂直堤壩的流水走向無法推斷，但可以發(fā)現(xiàn)連續(xù)單一剖面的電位梯度存在明顯起伏，對比巡查過程中發(fā)現(xiàn)的滲漏隱患點，可以推斷出后期可能會發(fā)生滲漏的位置。

除上述三種方法外，還采用了地質雷達法，綜合對比分析之后發(fā)現(xiàn)，不同方法的側重點不同，各有優(yōu)缺。

地質雷達法的最大特點是速度快，對滲漏點的快速識別能夠減少巡查過程中的人力投入，對堤壩層序的快速劃分能夠識別壩體破碎帶和空洞，但是汛期堤壩受高水位長期浸泡，電阻率通常低于100 Ω·m，探測深度受限。自然電場法能夠查找堤壩內部的滲漏通道，推斷堤壩迎水面的進水口，對精準選擇位置鋪設防浪布具有參考作用。

天然面波法能夠較快識別堤壩內部的含水分布情況、劃定薄弱帶，對提高巡查的針對性有參考價值，但是對于淺部的堤壩內部結構區(qū)分度不高。

高密度電法能夠通過調整點距和裝置，較為精準地區(qū)分壩體內部結構和含水分布情況，但也存在受施工條件制約因素較多、抗干擾能力弱的缺點。

3 結語

實踐表明，在防汛的特定時期，對隱患堤壩進行地球物理勘探，方法技術可行、成果資料具有參考價值，有利于防汛工作在應急救援時科學高效調配人力物資，為抗洪搶險提供更為精準的靶區(qū)。同時，也為后期的水利修繕工作提供科學決策依據(jù)，真正做到防患于未然。地球物理勘探作為工程勘察的一種方法，在防汛工作中起到的參考價值是相對靜態(tài)的，而汛情受降雨和上游洪峰影響，存在較大不確定性，實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)的科學推演需要使用工程勘察的另一方種法，即地理信息系統(tǒng)（GIS）。

綜上，將成熟的方法技術應用到防汛工作的事前、事中、事后，建立起“以巡查定勘查靶區(qū)，以勘查定防汛”重點的“防汛+勘察”模式具有重要的研究意義和實踐價值。