汪夏旭，陳 婷＊

（1.海南省海洋地質資源與環(huán)境重點實驗室，海南 ?？?570206；2.海南地質綜合勘察設計院，海南 ?？?570206；3.海南省地質綜合勘察院，海南 海口 570206）

地質環(huán)境災害問題一直存在，主要與礦山開采活動﹑生態(tài)環(huán)境變化密切相關。因人類對于資源的需求量持續(xù)增加而導致環(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)一系列水文地質環(huán)境地質問題愈發(fā)嚴重。

以海南省為例，海南省氣候屬熱帶季風性氣候，地區(qū)有著較為豐富的水資源，一旦發(fā)生礦山地質災害會給某一區(qū)域帶來較大的經濟損失，為此需要全面加強對水文地質環(huán)境地質的研究，針對礦山地質災害問題探索出新的思路和防治方法。

1 水文地質環(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氣候條件，具有豐富的水資源。海南地區(qū)國際旅游島的建設使得海南島成為國際旅游重要樞紐中心，隨著當地經濟的快速增長，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)的地質情況主要以山地﹑丘陵和平原等作為主要地形地貌，臺地廣闊，呈現(xiàn)出中間高四周低的形勢。當地對水資源的開發(fā)利用建設較好，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，達到近80%的比例。而農業(yè)用水比重呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢，生活﹑生態(tài)環(huán)境等用水比重有所增加[1]。由于當地一些水力基礎設施仍然有待完善，因而能夠抵御地質災害問題的防御能力相對有限。海南地區(qū)環(huán)境方面仍然存在突出問題，如土壤破壞嚴重﹑熱帶雨林破壞嚴重及熱帶海洋污染嚴重等問題對水文地質環(huán)境產生直接性的不良影響，在一定程度上加劇了地質災害嚴重程度。

關于《地質災害防治條例》中明確提出了地質災害類型及活動引起成因，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作用相關的災害稱為地質災害。海南省近年來也不可避免的發(fā)生地質災害，如2016年臺風電母強降雨引發(fā)的地質崩塌﹑10年公路發(fā)生較嚴重的山體滑坡﹑泥石流等地質災害，對當地經濟﹑群眾生活等構成極大的威脅。

由于海南地區(qū)的氣候條件與位置特點，臺風和連續(xù)性強降雨等類災害在海南地區(qū)較為多發(fā)，容易引發(fā)更嚴重的地質災害，如泥石流﹑山體滑坡等，對地質災害巡查﹑監(jiān)測和預警工作提出較高的要求。

隨著全球氣候問題的日益加劇﹑島內經濟社會迅猛發(fā)展以及國際旅游島地位的確定，海南省的水文自然災害呈現(xiàn)出發(fā)生頻率加快﹑強度加大﹑損失加重的趨勢，對經濟社會穩(wěn)定發(fā)展造成了嚴重的抑制。但現(xiàn)階段，海南省的水文水資源監(jiān)測體系﹑水文信息服務及水文預測方面的不足仍極為嚴重，尤其信息化建設方面尚存在諸多問題。分區(qū)建設﹑標準不一﹑全局意識薄弱的弊端尤為突出?；诖?，現(xiàn)階段需深入分析地區(qū)常見的水文地質問題為何，并明晰其防范措施。針對當前存在的工作弊端及時加以改革，提升土地規(guī)劃的合理性，做好地質災害巡查﹑檢測及預測，進而有效提升地質災害防御能力。

2 水文地質環(huán)境地質問題分析

2.1 礦山地下水位不規(guī)律升降

水文地質環(huán)境問題屬于巖土工程內容之一，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)域地質因素的影響導致地下水位無法保持絕對的穩(wěn)定，且頻繁升降現(xiàn)象較為明顯。尤其對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)境條件而產生較為明顯的變化。

當礦山開采區(qū)地下水位出現(xiàn)季節(jié)性升降變化時則會導致土體﹑巖體等區(qū)域土質不均勻漲縮，進而影響其物理性質，對巖土工程結構整體承載力造成不良影響。礦山地下水位的不規(guī)律升降變化對土體﹑巖體機構均造成影響，同時水位變化幅度導致巖體膨脹收縮變化，進而會降低巖體穩(wěn)定性，導致各類地質災害問題的發(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，當地下水受到一定程度污染時導致水位不斷下降，造成的直接后果是水資源的污染或枯竭。當地礦山下水位逐漸下降時會導致地基的抗壓能力變弱，導致地基發(fā)生沉降或工程結構塌陷。可以說，礦山地下水位的頻繁升降對巖體結構﹑土質結構產生直接影響，因而存在混凝土被碳化或土質松軟達不到工程標準要求的問題，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﹑含水層結構的頻繁變化或者農業(yè)灌溉規(guī)模的擴增等。其中當區(qū)域水文氣象條件發(fā)生變化引起地區(qū)降雨量增加，進而導致地下水位不斷上升，當水位上升時對周邊土壤土質產生影響，土壤鹽漬含量增加，巖土結構含量有所變化，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，地下水應當處于相對平衡的狀態(tài)，確保礦山地下水壓保持在正常穩(wěn)定參數范圍內，避免產生較大幅度變化。一般受巖土工程建設或其他因素的影響導致地下水壓發(fā)生變化，隨著地下水壓的不斷升高，壓力也在逐漸增大，對地基產生直接影響，當壓力達到一定程度時會導致地基裂縫問題。軟土層穩(wěn)定性將對地質工程造成嚴重影響，而若水文地質條件較差，所造成的不良影響便更為惡劣。軟土具備獨特的觸變特性，在地下水運動沖擊下其強度將逐漸減少，甚至于產生稀釋現(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。而當水量上升至一定程度時，水柱便會變小，因而出現(xiàn)空隙水位，并最終導致地基變形。壓力的增大導致地基材料發(fā)生變形，進而引起地基抗壓能力受到負面影響，為此加強對地下水壓的監(jiān)測尤為重要。

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，通常農業(yè)灌溉規(guī)模的不斷擴大會導致容易發(fā)生水源滲漏問題，此時潛水位上升。領導當地表河流或湖泊水位呈上升狀態(tài)時仍然會造成潛水位上升。而潛水位上升帶來的直接后果是地基的形變，當潛水位升高并侵入到地基內部時會導致地基內部孔隙含水量增加，地基整體強度有所下降，進而出現(xiàn)混凝土被碳化的問題。

此外，潛水位的上升對土質土壤結構強度造成影響，潛水位的升高下降導致土壤強度產生不同程度的下降，當土壤基礎結構產生變化時導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，對工程質量及建筑物使用安全構成威脅。

2.4 礦區(qū)地表塌陷及山體滑動問題

地表塌陷是礦山地質災害的主要類型之一，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)生過度開采行為導致非熔巖性塌陷，同時由于人類活動對熔巖地區(qū)洞隙巖土體產生影響，造成土體結構發(fā)生嚴重形變，此時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﹑巖體結構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，當陷落到一定程度時造成地表塌陷[3]。熔巖塌陷是一種極為常見的地質災害問題，多為開口型溶洞，其內部礦石成分主要為碳酸鹽，礦石上覆蓋著一層蓬松土質。由于礦石下層水流沖擊力過強，水流運動將逐漸對溶洞底層結構造成一定破壞。熔巖塌陷問題常產生于陡河鍛煉帶，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動作用力影響。

此外在我國發(fā)生的眾多礦山地質災害中，山體滑動現(xiàn)象占據較大比重，與區(qū)域地質環(huán)境﹑水文氣象條件等有莫大的關聯(lián)。山體滑動現(xiàn)象發(fā)生的核心機制在于礦體向剪切破壞面滑移，由于剪應力超過該面的抗剪強度而發(fā)生山體滑動問題同時受區(qū)域氣候條件或地質環(huán)境的影響，如遇到大面積降水或二次地震會加劇礦山地質災害嚴重程度，造成的破壞力度不容忽視。針對山體滑動災害問題應當著重從工礦地區(qū)入手。

2.5 砂土液化問題

地震來臨前，砂土內部的蓬松粉含水量將持續(xù)增長，在這種情況下，細砂土內部結構將受到一定破壞，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變得愈發(fā)細密，且內部空隙水壓將不斷升高。在由地震周期性運動所造成的作用力上升到一定程度時，砂土內部空隙水壓也將達到一定限度。因而使得大量顆粒物質產生出現(xiàn)懸浮運動現(xiàn)象，形成近似于液體的狀態(tài)。不同地質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)地質破壞現(xiàn)象。如，對于粗沉積顆粒而言，顆粒水壓將于土層增長呈正比例關系。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”。受水文地質因素影響，砂土地層常產生液化問題，并致使河道淤塞。而對于地表房屋來說，這將誘發(fā)嚴重的開裂與下沉問題，其土壤將由松弛裝換為緊張狀態(tài)，空隙中產生大量水分。基于振動影響，砂土粒間壓力不斷下降，沙碩間產生脫離問題，并形成懸液狀態(tài)。一般來看，當地基層砂層出現(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 礦山水文地質環(huán)境問題防治措施

3.1 做好地質調查，建立地質環(huán)境信息系統(tǒng)

針對礦區(qū)水文地質工程實施過程易出現(xiàn)的問題應當做好全面調查，預先了解并掌握地區(qū)水文地質環(huán)境特點與實際情況，明確礦山水文地質和工程地質條件，結合相關數據信息利用信息技術建立相應的地質環(huán)境綜合信息系統(tǒng)。在進行地質調查時首先需要對礦區(qū)地下水含水巖體結構及其含水性進行明確，同時重新界定合理的水文地質參數，以及各項參數信息積極落實地下水資源評價工作。其次對地下水系統(tǒng)進行明確劃分，著重對地下水補排情況﹑水資源開發(fā)利用情況進行全面評價，為地下水資源的開發(fā)利用提供準確可靠的參考依據。再次依據地下水的化學特征及土質物理特征﹑水質特征進行明確總結區(qū)分，著重建設應急水源地重點區(qū)域，為應急供水用水提供便利。最后集中對巖體工程地質進行明確區(qū)分，著重評價巖體地質環(huán)境的穩(wěn)定性。同時明確礦區(qū)水文地質問題的類型及地質分布特征，針對問題采取針對性防治措施。

關于不同項目的調查與評價涉及的有關信息應當及時上傳到地質環(huán)境綜合信息系統(tǒng)內進行存儲，為后續(xù)的防治工作提供準確可靠的信息依據。同時利用信息系統(tǒng)能夠不斷提高調查評價工作質量和效率，促進水文地質項目調查規(guī)范化﹑科學化。

3.2 加強水文地質環(huán)境監(jiān)測設計

水文地質環(huán)境監(jiān)測工作的開展尤為關鍵，監(jiān)測工作貫穿于水文地質環(huán)境問題事前預測﹑事中防治以及事后控制的全過程。近年來隨著社會經濟現(xiàn)代化建設進程的加快，國家有關部門不斷提高對水文地質環(huán)境監(jiān)測的關注和重視，在相關政策法規(guī)的約束下積極開展礦山工程項目。

有關部門開展水文地質環(huán)境監(jiān)測工作應當以地下水資源的可靠質量作為具體衡量標準，實現(xiàn)水文地質環(huán)境問題針對性防治。

在信息技術的助力下，有關部門水文地質監(jiān)測系統(tǒng)得到進一步的優(yōu)化完善，借助勘測系統(tǒng)準確抓取地下水監(jiān)測地點，并確定監(jiān)測類型和范圍，確保各項數據精確可靠。另外關于礦山地下水資源監(jiān)測工作，近年來大量科技電子設備被應用其中，明顯提高了監(jiān)測工作質量和效率。在此情況下對監(jiān)測工作人員有著更高的要求，要求監(jiān)測人員加強對計算機信息設備的了解和學習，提高監(jiān)測人員信息技術應用能力和水文地質環(huán)境問題解決能力。另外從社會公眾水文需求角度出發(fā)，在現(xiàn)有網站體系的基礎上增設專用水文服務站點，及時更新反饋最新水情及水資源開采利用情況，引導社會工作參與監(jiān)督，逐步形成現(xiàn)代網絡狀監(jiān)測體系。此外充分利用先進科學新技術持續(xù)推動水文地質環(huán)境監(jiān)測信息化﹑網絡化，充分發(fā)揮計算機信息設備的優(yōu)勢作用，不斷提高自動化監(jiān)測性能，確保各項監(jiān)測任務有序落實[4]。

3.3 加強土地合理規(guī)劃，提高地表水利用效益

水文地質環(huán)境問題日漸嚴重與人類的活動行為密不可分，通過加強土地合理規(guī)劃能夠有效協(xié)調人力資源與生態(tài)資源﹑經濟資源間的矛盾關系，從根源上起到有效防治水文地質環(huán)境問題的負面作用。為此需要針對土地利用情況進行全面調查，關于土地規(guī)劃應當規(guī)范審批程序，促進土地規(guī)劃管理與水文地質環(huán)境問題防治的有效融合。針對土地規(guī)劃管理問題，有關法律法規(guī)得到持續(xù)完善，有關部門應當貫徹落實相關政策，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。另外針對土地規(guī)劃審批需要重點明確區(qū)域地質災害隱患，劃分出重點災害區(qū)域加強重點監(jiān)管，同時要求土地規(guī)劃部門對水文地質環(huán)境問題作詳細全面的分析評估，嚴格禁止土地規(guī)劃不規(guī)范﹑地下水過度開采利用的現(xiàn)象出現(xiàn)。

此外，有關部門應當重點加強地表水利用管理，采取有效措施將地表水進行轉化，為工業(yè)領域提供充足的工業(yè)用水，相應的需要將地下水合理轉化為農業(yè)或生活用水，實現(xiàn)用水效益最大化。

4 結語

礦山地質災害問題與人類生產活動﹑自然氣候條件有著密不可分的聯(lián)系，其中大多數地質災害問題主要是受人類行為活動的影響，為此需要相關部門加大對環(huán)境問題監(jiān)測力度，為預防礦山地質災害提供有力的保障。