水文地质工程中地质环境的影响探讨

水文地质工程中地质环境的影响探讨

马小波1 罗明伟2

1.云南地质工程勘察设计研究院有限公司  云南昆明  650041

  2.巧家县自然资源局云南巧家654600

摘要：随着水文地质工程的不断发展，地质环境的影响日益凸显。工程建设如何适应地质条件，优化设计方案，强化施工管理，已成为亟待解决的课题。文章从影响因素、作用方式、合理利用三个维度，探讨了地质环境与水文地质工程的关系。研究表明，地层岩性、地质构造等要素制约工程的可行性和安全性；不良地质条件可引发工程地质问题，影响施工进度和工程运行；而前期调查评估、设计优化、动态监测等途径，则有助于发挥有利因素，规避不利影响。总之，工程建设须尊重地质规律，实现人地和谐，方能取得长远效益。

中图分类号：P641

关键词：水文地质工程；地质环境；影响因素；影响方式；合理利用

引言：地质环境，水文地质工程的"基石"，抑或"掣肘"？这一议题引发了学界的广泛思考。近年来，随着水利、能源、交通等领域的快速发展，地下空间利用日益频繁，人类工程活动正深刻改变着地下水文循环系统（HGCS）。然而，地质条件的复杂多变，给工程建设带来了诸多挑战——选址论证受制于地层分布，方案设计需权衡水文地质要素，施工运维面临环境制约……种种"困惑"亟待破解。那么，如何从被动适应走向主动利用，让"掣肘"化为"助力"？这需要工程地质学（EG）、水文地质学（HG）等学科的交叉融合，更需要理论指导与实践探索的良性互动。

一、地质环境对水文地质工程的影响因素

1.1 地层岩性

地层岩性，水文地质工程的"天然基础"。不同岩性的渗透性、导水性差异悬殊，进而左右着地下水的赋存状态和运移规律。以砂砾石层为例，其孔隙发育，渗透系数（K）高达10-3~10-4m/s，是地下含水层的"优等生"；反观黏土、基岩等，渗透性差（K≤10-8m/s），多构成隔水层或相对隔水层。这种岩性分异，造就了地下水"大水漫灌、涓流细流并存"的复杂格局。工程建设如何因地制宜，避免"劈山透水"的尴尬？这考验着工程地质学（EG）的智慧。或许，详细的地层岩性剖面图，能为方案优化提供参考；而岩芯钻探、物探测试等手段，则可揭示岩层的渗透特征，为施工提供指引。

1.2 地质构造

地质构造，地下水运移的"主导力量"。褶皱、断层等构造形态，无时无刻不在改变着地层的产状和连续性。它们时而充当"天然屏障"，阻隔地下水的补给、径流；时而又扮演"地下管道"，加速水流的汇集、排泄。构造活动还可能导致岩层破碎，使原本致密的基岩变得"千疮百孔"，为地下水的渗流提供了便利。这种"助力"与"阻力"并存的矛盾关系，无疑增加了水文地质条件的复杂性。那么，如何在构造迷宫中找到"最优路径"？这需要工程地质学（EG）、构造地质学（TG）等学科的通力协作。或许，区域构造应力场的分析，能为工程选址提供宏观指导；而断层活动性、连通性的评估，则可为开采方案的制定提供依据。

1.3 地下水条件

地下水条件，水文地质工程的"直接对象"。地下水类型、埋藏深度、水力联系等因素，无一不在影响着工程的设计和施工。以承压水为例，其隔离性强、水量丰富，是深部开采的"首选"；而浅埋的潜水，则易受污染，开采时需格外关注环境影响。水化学特征如矿化度、pH值等，也关乎工程材料的选用和设施的耐久性。这种"冷暖自知"的内在属性，提醒着工程建设者必须因"水"而异。那么，如何全面掌握地下水的"家底"？这离不开水文地质学（HG）的系统调查。抽水试验可揭示含水层的导水性、富水性；同位素示踪则能解析地下水的补给-径流-排泄过程；建立观测井网，更能实现水文地质参数的动态监测。。

1.4 地貌特征

地貌特征，地下水活动的"外在表现"。不同地貌类型所承载的水文地质过程各不相同。洼地地形利于地表水汇集入渗，是地下水"量质并重"的补给区；而基岩山地径流条件差，"贫水"现象较为普遍。这种地貌分异，造就了水文地质问题的"百花齐放"。山区工程或需提防基岩裂隙水的突发涌水；平原工程则要关注松散沉积层的不均匀沉降……地貌还与土地利用、植被覆盖等因素交织影响，共同约束着区域水文地质循环系统（HGCS）。可见，单一视角难以看清地貌的"全貌"。这需要借助遥感（RS）、地理信息系统（GIS）等技术，从宏观到微观多尺度分析地貌特征；还需结合水文地质调查，探明"面象"背后的机理。唯此，方能在工程建设中因"貌"施策，实现"形-质-水"的耦合利用。

二、地质环境对水文地质工程的影响方式

2.1 对工程场地稳定性的影响

不良地质条件，工程场地稳定性的"隐形杀手"。采空区上方修建水库，地下水浸入采空区可诱发采空区坍塌，进而危及坝基和库岸的稳定。岩溶发育地带的地下洞室，一旦失去地下水的支撑，也可能发生坍塌。即便在软土地基上施工，当地下水位下降时，土层固结引起的不均匀沉降，同样会破坏建筑物的安全。这种种"负面教材"，无不在警示工程建设者提高"地质环境意识"。那么，如何让工程场地远离"塌方陷落"的噩梦？这需要工程地质勘察（EGI）的精准把脉。通过物探、钻探等手段，查明采空区、岩溶洞室的空间分布，评估其稳定性；采用静载试验、波速测试等方法，揭示软土地基的压缩性、剪切强度……在此基础上，因地制宜地采取灌浆加固、置换排水等处治措施，方能让工程场地安枕无忧。

2.2 对工程材料选择的影响

"因水制宜"，是水文地质工程材料选择的"金科玉律"。地下水的水质特征，如矿化度、pH值、腐蚀性等，直接决定了材料的"生老病死"。当矿化度超过3g/L时，混凝土结构就面临盐渍化、硫酸盐侵蚀的风险；而酸性地下水（pH<6）则会加速金属管线的腐蚀。这种"水质-材料"的化学反应，提醒工程师必须慎重"择材"。那么，在复杂水文地质条件下，如何实现材料的"量身定制"？这需要材料学（MS）、水文地球化学（HGC）等学科的协同攻关。通过室内模拟试验，评价不同材料在特定水质条件下的耐久性能；利用腐蚀监测、电化学技术，预警材料的劣化过程……同时，优化施工工艺（如掺加矿物掺合料、表面涂覆防腐层等），也能提升材料的"抗水性"。可见，只有在"知己知彼"中找到平衡，才能让工程材料经受住地下水的"考验"。

2.3 对工程施工方案的影响

"因势利导"，是水文地质工程施工方案制定的"灵魂法则"。复杂的地质构造和含水层分布，往往是工程施工的"拦路虎"。穿越富水地层时，大量涌水可能导致坑道埋没、设备淹没；软弱围岩中掘进，又可能发生塌方、片帮等事故。这种"水患"与"岩患"并存的窘境，无疑给施工方案的编制出了一道"难题"。那么，如何在"乱花渐欲迷人眼"中寻找最优路径？这需要工程地质学（EG）、水文地质学（HG）的融会贯通。例如，在富水地层施工，可通过超前探测，准确把握含水层的埋深、厚度、水压力等参数，再采取降水、止水措施，化险为夷；面对软弱围岩，则可根据岩性、地下水条件等，优选注浆加固、锚杆支护等方案，"对症下药"。

2.4 对工程运行维护的影响

地质环境因素，是水文地质工程运行维护的"定时炸弹"。不良地质条件引发的工程病害，往往是"久治不愈"的顽疾。地面沉降导致的建筑物开裂渗漏，采空区坍塌诱发的地表塌陷，都会影响工程设施的正常使用。一些潜在的水文地质问题，如水土环境污染、水源枯竭等，更是工程效益的"隐形杀手"。这种"病根"深埋地下、后果严重的特点，要求运行维护必须具备"预判性"和"前瞻性"。那么，如何在问题暴露之前拿出"对策"？这离不开工程地质学（EG）、水文地质学（HG）的动态跟踪。建立地下水监测预警体系，分析水位、水质等要素的时空演变规律，可为工程运行提供决策依据；开展工程地质灾害（如采空区塌陷、岩溶塌陷等）的危险性评估，制定防治措施和应急预案，则能将风险降至最低……可见，只有在"防微杜渐"中消除隐患，才能确保工程设施的"高枕无忧"。

三、水文地质工程中合理利用地质环境

3.1 工程前期地质环境调查与评估

工程前期地质环境调查与评估，是水文地质工程"规避风险、趋利避害"的必由之路。这一过程犹如工程建设的"体检"，全面摸清地质环境的"家底"，找出有利因素和制约条件，为工程决策提供科学依据。调查内容往往涵盖地层岩性、地质构造、地下水、地貌等多个要素，调查方法则包括资料收集、现场踏勘、物探钻探、室内试验等。这种全要素、多手段的综合调查，可以构建起工程场地的"数字孪生"，让地下情况一目了然。但在实践中，如何提高调查的针对性和有效性？这需要在"大海捞针"式的全面调查后，再开展"精准画像"式的评估。通过对比分析各项调查数据，甄别对工程有重大影响的关键因素，评判其影响程度和范围，提出"风险清单"和"环保清单"……惟其如此，才能在海量信息中找到决策的"指南针"，为工程建设奠定坚实的地质基础。

3.2 工程设计中地质环境因素的考虑

工程设计如何"因地制宜、趋利避害"？地质环境因素的全面考量是关键。良好的岩土体条件可为地下洞室开挖创造有利条件，但岩溶发育、采空区广布则可能带来工程风险，设计中需通过优化线位、加强支护等措施加以规避或化解。含水层富水性强可为地下水源热泵等供能工程提供稳定水源，但导水性差又会影响地下水回灌效果，设计时需权衡利弊，合理布置回灌井系统。这种种"机遇"与"挑战"的交织，要求设计者必须具备"地质环境思维"。那么，如何在设计中做到"心中有数"？这需要将前期地质环境调查评估成果充分"转化"。通过编制工程地质剖面图、水文地质图等，直观揭示地层分布、含水层埋藏条件；运用GIS、BIM等技术，构建三维地质模型，模拟地下水渗流场、预测工程影响……惟此，方能在多因素博弈中实现设计的"量体裁衣"，让工程方案与地质环境达成"完美契合"。

3.3 工程施工中地质环境的保护与利用

"绿色施工、生态优先"，是水文地质工程施工的时代主题。地质环境犹如工程建设的"生命线"，它不仅影响着施工进度和安全，更关乎工程的环境效益和可持续发展。施工时对含水层的穿透破坏，可能引发区域地下水位下降、水质恶化等问题；土石方开挖、弃渣等活动，又可能导致地质环境的"满目疮痍"。这种"双重风险"的并存，要求施工过程必须坚持"在保护中开发，在开发中保护"。那么，如何实现地质环境与工程施工的"和谐共生"？这需要因地制宜地采取措施。在含水层保护方面，可通过优化施工工艺（如利用旋喷桩挡水）、设置止水帷幕等，最大限度地减少对地下水的扰动；在生态保护方面，则可采取土地复垦、植被恢复等手段，让工程"创口"尽快"愈合"……同时，施工过程还要注重地质环境的合理利用。充分利用岩体的自承能力，优化地下洞室开挖支护方案；依托有利地形地貌条件，合理布置料场、渣场……可见，只有让施工工艺与地质条件"同频共振"，才能在"双赢"中收获发展的"绿色红利"。

3.4 工程运行维护中地质环境的监测与管理

地质环境因素，是水文地质工程运行维护的"千斤重锤"。一旦监管不力，其引发的工程地质问题可能带来灾难性后果。地下水超采导致的地面沉降，不仅影响地上建筑物的安全，还会诱发海水入侵、土地盐碱化等次生环境问题；施工扰动引起的含水层破坏，则可能"河床断流、泉眼枯竭"，给区域生态用水带来隐患。这种"蝴蝶效应"式的连锁反应，警示着运行维护必须时刻紧绷地质环境这根"弦"。那么，如何在"无微不至"中消除隐患？这需要构建"天-空-地"一体化的监测管理体系。利用卫星遥感（RS）技术，宏观感知地面沉降、植被退化等变化；通过布设自动化监测站网，实时采集水位、水质等参数；运用大数据、云计算等手段，分析地质环境演变规律，预判工程风险……在监测的基础上，还要建立健全管理机制。制定地下水开采总量控制、水位动态调控等制度，将用水活动纳入法治化轨道；完善工程地质灾害预警、应急响应等预案，提高风险防控能力……惟此，方能在精准施策中实现工程效益和环境效益的"双丰收"，让水文地质工程行稳致远。

结语：水文地质工程建设，是一项系统工程，涉及地质环境调查评估、工程设计、施工建设、运行维护等诸多环节。工程建设各阶段都要以地质环境为基础，因地制宜，将保护理念贯穿始终，将合理利用落到实处。惟其如此，方能在人与自然和谐共生中绘就水文地质工程的恢宏画卷，为人类社会可持续发展提供坚实的地质保障。

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