周志幫

摘要:水利水電建設(shè)是一項(xiàng)為民興利的工程,也是人類改善生存環(huán)境、戰(zhàn)勝自然、利用自然的手段,但是自然的存在有其合理性,工程的興建改變了原貌,對(duì)地質(zhì)環(huán)境有無影響,還需要慎重的分析研究。文章從對(duì)地震的影響、庫岸穩(wěn)定、水庫滲漏方面探討了水利工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響;環(huán)境地質(zhì)的砂土液化問題,環(huán)境地質(zhì)對(duì)于水庫工程的影響,庫周的岸坡存在邊坡再造問題等方面論述了環(huán)境地質(zhì)對(duì)水利工程的影響。

關(guān)鍵詞:水利工程;地質(zhì)環(huán)境;水體環(huán)境;坡體滑動(dòng);砂土液化;地質(zhì)沼澤化

中圖分類號(hào):X141文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)24-0188-02

水利水電工程在防洪、發(fā)電及水資源綜合利用方面發(fā)揮著巨大的效益,同時(shí)對(duì)周圍環(huán)境也產(chǎn)生著各種影響。有些是有利的影響,有些是不利的。由于各項(xiàng)工程的目的、作用不同,所處的地理位置、環(huán)境條件不同,對(duì)周圍環(huán)境影響的主要方面也是不同的。因此,在工程修建前必須對(duì)不利影響進(jìn)行分析和識(shí)別,特別是對(duì)那些間接的、潛在性的、長期積累性影響進(jìn)行預(yù)測,從而提出改善不利影響的措施,把不利因素轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣蛩?為人類創(chuàng)造出更有利的生態(tài)環(huán)境。

興修水利是改善人類生存環(huán)境的一個(gè)手段,許多人煙稠密、物產(chǎn)富饒的地方,是歷史上長期興修水利改造自然的結(jié)果。但水利工程是環(huán)境大系統(tǒng)的組成部分,要從長遠(yuǎn)利益出發(fā),盡可能減少不利影響。

一、水利工程對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

修建水利工程需進(jìn)行河床開挖、兩岸削坡等土石方工程施工,均會(huì)破壞原自然山坡的穩(wěn)定平衡,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致滑坡、錯(cuò)動(dòng)、坍滑等。大壩既高且重,蓄水后強(qiáng)大的水壓力通過壩體傳至地基和周圍巖體上,有可能造成水庫誘發(fā)地震、影響巖體穩(wěn)定性和原有的地質(zhì)構(gòu)造的條件。此外還有庫區(qū)淹沒、岸邊浸沒、塌岸等地質(zhì)問題。

(一)對(duì)地震的影響

大型水庫蓄水后可誘發(fā)地震。這在1967年國際大壩會(huì)議上即已提出,目前世界公認(rèn)的震例有45處,不少原是無震區(qū),水庫蓄水后發(fā)生了破壞性地震。

水庫誘發(fā)地震多發(fā)生在新第三紀(jì)以來新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)曾活躍區(qū)域,且水深和蓄水量較大,震中多緊靠水庫或25km內(nèi)的鄰近地區(qū),震源深度極淺,約3～10km范圍內(nèi),因之地震烈度較高、破壞性大。水庫地震活動(dòng)與蓄水過程有著明顯的相關(guān)性,但震級(jí)不高,一般低于6.5級(jí)。

為防止水庫誘發(fā)地震的發(fā)生,應(yīng)注意:(1)在地質(zhì)條件較差、斷裂發(fā)育、巖性不均勻及地震活動(dòng)區(qū)建壩時(shí),應(yīng)選用抗震性能好的壩型和材料;(2)水庫蓄水后應(yīng)加強(qiáng)地震觀測,若發(fā)現(xiàn)微震應(yīng)嚴(yán)格控制水位升高速度,減小負(fù)荷,消除誘因。

(二)庫岸穩(wěn)定

水庫蓄水后因水位變化和波浪作用,使原岸坡失去平衡發(fā)生塌滑破壞和山體滑坡。例如三門峽水庫蓄水兩年共塌岸1.77億m3。意大利瓦依昂壩上游2.5億m3山體,在30秒內(nèi)滑入水庫,造成壩頂溢流,死亡3000人。

因此,水庫蓄水前應(yīng)對(duì)岸坡進(jìn)行削坡,發(fā)現(xiàn)可能滑坡山體,應(yīng)事先設(shè)置排水、加固等工程措施或事先清除。

(三)水庫滲漏

水庫蓄水后,壩基承受水頭可產(chǎn)生滲透。當(dāng)庫區(qū)邊緣山脊很單薄、裂隙發(fā)育或有斷裂帶、溶洞、溶槽等,不僅漏水量大,影響水庫運(yùn)用,還會(huì)影響周圍地區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。若是污水庫、尾礦庫,滲漏還將污染周圍地區(qū)。水庫建成后應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測,對(duì)滲漏量大的地區(qū)和部位,應(yīng)采取防滲加固措施。

二、環(huán)境地質(zhì)對(duì)水利工程的影響

環(huán)境地質(zhì)對(duì)水利工程的影響。則主要表現(xiàn)為滑坡、泥石流等動(dòng)力工程地質(zhì)現(xiàn)象和地面沉陷、黃上濕陷、砂土液化、水庫邊岸再造等各種地表變形破壞,還包括地表巖土體的性質(zhì)變化(地下水位上升促使的沼澤化、土壤鹽漬化等)。主要調(diào)查研究和預(yù)測這些地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育規(guī)模、發(fā)展速度及趨勢'并提出相應(yīng)的工程技術(shù)措施來防止或減弱這些變形破壞。

(一)水體環(huán)境在坡體滑動(dòng)中起著不可估量的作用

俗語有“治坡必治水”說法,主要是由于存在水及水的作用,減少了巖土體的抗剪強(qiáng)度,增加了上浮力和裂縫水壓力,從而減少了坡體的穩(wěn)定性。沒有水的作用幾乎沒有滑坡動(dòng)力工程地質(zhì)破壞現(xiàn)象。當(dāng)然地質(zhì)構(gòu)造上與形成滑坡也有很大關(guān)系,特別是破碎帶。軟弱夾層,風(fēng)化作用形成的風(fēng)化裂縫、風(fēng)化夾層地下水作用形成的泥化夾層等均為易形成滑動(dòng)面的構(gòu)造面。這些構(gòu)造面結(jié)合水系的作用無疑是雪上加霜,加劇了動(dòng)力工程地質(zhì)破壞。滑坡基本都與地下水系和地表永系的分布、存在的方式、運(yùn)動(dòng)方向或趨勢等方面關(guān)系密切。

(二)由于水利工程的施工是將水位抬高,使得原來土體飽和而軟化

含水量升高,內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角減小,土體抗剪強(qiáng)度降低而使土體產(chǎn)生剪切破壞,造成地面沉陷或不均勻沉降,這與水位下降造成土體有效應(yīng)力增大而使地面沉降不同,也是與一般建筑工程在設(shè)計(jì)上的區(qū)別之一,臨近水系的建筑工程測量和設(shè)計(jì)也應(yīng)該考慮這方面因素的影響。

(三)環(huán)境地質(zhì)的砂土液化問題

水庫蓄水后,飽和粉土或粉砂在地震的作用下,孔隙水壓力上升,土中的有效應(yīng)力減小乃至為零時(shí),砂粒懸浮于水中,抗剪強(qiáng)度和承載力大幅度下降,引起噴水、冒砂的現(xiàn)象稱為地震液化。在8°地震烈度下基本都能進(jìn)入飽和態(tài),必須進(jìn)行液化判別,對(duì)重要性水工建筑物必須進(jìn)行抗震設(shè)防設(shè)計(jì)。

(四)環(huán)境地質(zhì)對(duì)于水庫工程的影響,庫周的岸坡存在邊坡再造問題

邊岸坡體由于坡腳被局部沖蝕失穩(wěn),出現(xiàn)大規(guī)模的崩塌或滑坡,不僅危及庫區(qū),及岸周圍建筑物的安全,還產(chǎn)生大量的固體徑流物質(zhì)而加速水庫淤積,導(dǎo)致減少甚至失去庫容,嚴(yán)重的是失穩(wěn)后的崩塌涌浪能造成災(zāi)難性后果。

(五)環(huán)境地質(zhì)對(duì)蒸發(fā)作用強(qiáng)烈的干旱或半干旱地區(qū)的影響

由于水利工程的興建。使地下水位升高,埋藏淺,促使地下水通過毛細(xì)作用上升至地表附近而蒸發(fā)。使土壤和地下水中所含有的鹽分隨毛細(xì)管上升于土壤表層聚積形成土壤鹽漬化。

(六)環(huán)境地質(zhì)沼澤化的影響

水庫引起地下水位上升,使與水庫接鄰的土壤變質(zhì),形成鹽漬化或沼澤化。庫內(nèi)流速小,降低了水、氣界面交換的速率和污染物的遷移擴(kuò)散能力,因此復(fù)氧能力弱、水體白凈能力低;透明度大,利于藻類光合作用,轉(zhuǎn)入庫水流營養(yǎng)物質(zhì)多,水深較淺,易形成富營養(yǎng)化;懸移質(zhì)江期沉積于庫底,若含有毒物質(zhì)或難降解的重金屬,則形成次生污染源;排放的廢水進(jìn)入水庫,將影響水庫水質(zhì)。

三、結(jié)語

一項(xiàng)水利水電工程建成以后,對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響是方方面面的,綜合性的,自然環(huán)境是一個(gè)整體的,一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的圈,如果某個(gè)方面發(fā)生了改變,會(huì)造成連鎖反應(yīng)現(xiàn)象,文章僅僅闡述了對(duì)幾個(gè)方面的影響,除了上述影響以外,還會(huì)引起周圍土地浸沒、沼澤化和鹽漬化,使原有草地、樹木、森林遭到破壞。此外,建庫后,氣候、土壤、水質(zhì)等發(fā)生很大變化,均會(huì)引起植物群落、動(dòng)物種群和水生生物的改變。因此對(duì)水利工程與地質(zhì)環(huán)境的影響及評(píng)價(jià)要從長遠(yuǎn)利益出發(fā),關(guān)注人類與自然的未來趨勢。

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