水工环地质风险评估与管理研究

水工环地质风险评估与管理研究

陶红应

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  摘要：随着水利工程的快速发展，水工环地质风险问题日益凸显。本文旨在探讨水工环地质风险评估与管理的重要性，分析当前存在的风险类型，并提出相应的管理策略。通过案例分析和实证研究，本文为水工环地质风险评估与管理提供了理论支持和实践指导。

  关键词：水工环地质；风险评估；风险管理；水利工程

  引言

  水利工程作为国民经济的重要组成部分，其安全稳定运行对于保障人民生命财产安全、促进经济社会发展具有重要意义。然而，水工环地质风险是影响水利工程安全的重要因素之一。因此，开展水工环地质风险评估与管理研究，对于预防和控制地质灾害、提高水利工程安全水平具有重要意义。

  1.水工环地质风险类型分析

  水工环地质风险主要包括以下几个方面：

  1.1 地震风险

  地震作为一种极具破坏性的自然灾害，对水利工程设施构成了极大的威胁。特别是在地震活跃区域，水库大坝、堤防等关键水利基础设施特别容易受到地震活动的影响。地震引起的强烈震动可能导致水库大坝的结构受损，如坝体裂缝、基础位移等问题，严重时可引发坝体断裂，增加水库溃坝的风险。一旦溃坝发生，将直接造成下游洪水泛滥，淹没农田、城镇，严重威胁人民生命财产安全，甚至影响生态环境的长期平衡。此外，地震还可能损坏堤防系统，降低其防洪能力，增加洪水灾害的可能性。因此，针对水利工程设施的地震风险评估和抗震加固是保障水利安全不可或缺的一环。

  1.2 滑坡风险

  滑坡作为水利工程中常见的地质灾害，其发生不仅受到自然因素如地形、地质结构、降水等的影响，也与人类活动如不合理的土地利用、水利工程的建设等密切相关。滑坡灾害对水利工程的影响主要体现在两个方面：一是直接威胁到坝体结构的稳定性和安全性。滑坡如果发生在坝体附近，可能会对坝体施加侧向压力，导致坝体变形甚至垮塌，影响水库的正常运行，严重时可引发连锁反应，如水体溢出、水动力条件改变等，加剧灾害后果。二是滑坡物质可能堵塞河道，改变水流方向，影响堤防安全和河流的自然水文状态，增加洪水风险。因此，对滑坡灾害的监测预警、风险评估及有效的防治措施是保障水利工程安全运行和区域防洪减灾能力的重要内容。

  1.3 泥石流风险

  泥石流作为一种突发性强、破坏力大的自然灾害，尤其在山区的水利工程附近构成显著威胁。山区地形复杂，雨季集中性强降水易引发山体滑坡和土石松动，当这些松散物质与雨水混合，形成高速流动的泥石混合体，其能量巨大，不仅可以直接冲毁堤坝、水渠等水利工程设施，还能堵塞河流，改变水流方向，增加洪水泛滥的风险，对下游地区造成毁灭性打击。此外，泥石流携带的大量固体物质沉积，会减少水库容量，影响水利设施的正常运行和使用寿命。因此，对山区水利工程附近的泥石流风险进行有效评估和预警，以及建立相应的防范和应对措施，是保障水利工程安全运行的必要条件。

  1.4 地下水位变化风险

  地下水位的升降变化对水利工程的稳定性构成潜在威胁，尤其是对以土坝、堤防为代表的水工结构。当地下水位过高，会增加坝基和堤身的渗透压力，可能导致土壤颗粒间的凝聚力减弱，引发坝基渗漏或管涌等渗透破坏，严重时可造成坝体失稳、溃决等灾难性后果。反之，地下水位过低，则可能引起地基土壤干缩，导致地表开裂，同样影响水利工程的安全性。因此，持续监测和合理调控地下水位，采取有效的地下水管理措施，如设置排水系统、优化灌溉方式等，对于维护水利工程结构的长期稳定性和安全性至关重要。同时，通过地质勘探和水文地质研究，科学预测地下水位变化趋势，为水利工程设计和风险管理提供科学依据，是确保水利工程安全运行和有效利用水资源的关键。

  2.水工环地质风险评估方法

  水工环地质风险评估主要包括以下几个步骤：

  2.1 风险识别

  在水利工程地质风险管理的初始阶段，风险识别是一项基础而至关重要的任务。这一过程涉及多渠道、多角度的信息收集与分析，旨在全面而准确地识别出可能影响水利工程安全与稳定性的各种地质风险因素。具体实施时，需要组织专业团队进行深入的现场踏勘与地质调查，利用无人机航拍、地质雷达探测、钻孔取样分析等现代技术手段，结合历史灾害记录、地质图件资料、气象数据等二手资料的搜集整理，系统性地梳理出可能引发地质灾害的潜在因素，如地震活动带、易滑坡区域、高地下水位带、土体液化可能性等，为后续的风险管理奠定坚实的基础。

  2.2 风险分析

  风险分析是对已识别出的地质风险进行深入量化评估的关键步骤。这一环节通常借助概率统计、数学建模、数值模拟等科学方法，对各类地质灾害发生的可能性（概率）、可能造成的损害程度（后果）进行精确估计。例如，通过历史数据拟合出地震频率-强度关系模型，预测特定区域内未来一定时间内发生特定级别地震的概率；或者利用有限元分析、流体力学模拟等技术，评估在特定地质条件下，水位变化或极端天气事件对坝体稳定性的影响程度。风险分析的结果为风险管理提供量化的数据支持，使决策者能够基于科学数据做出更为合理的判断。

  2.3 风险评价

  基于风险分析得出的量化数据，风险评价阶段则更进一步，将这些分析结果与水利工程的具体特点、运行要求、社会经济影响等因素综合考虑，进行多维度的综合评判。这一过程不仅考虑单一风险事件的严重性，还会评估风险之间的关联性和可能的叠加效应，以及工程抵御风险的能力。风险评价的结果通常以风险矩阵、风险地图等形式呈现，直观展示了不同地质风险的紧迫性和重要性，为制定风险管理策略、确定优先级、分配资源提供了直接依据。通过这一系列评价，水利工程管理者可以明确哪些地质风险是最需优先管理和控制的，从而采取有效措施，最大限度地降低地质灾害对工程安全与功能的影响，确保水利工程的长期稳定运行。

  3.水工环地质风险管理策略

  3.1 加强监测预警

  构建一个全面且高效的地质灾害监测预警系统是预防和减轻灾害损失的关键。这包括运用先进的技术手段，如卫星遥感、无人机侦察、自动化监测站、GIS（地理信息系统）和物联网技术，对潜在的地质灾害风险区域进行全天候、高精度的监控。监测内容不仅涉及地形变化、地下水位波动、土壤湿度变化等自然因素，也包括人类活动的监测，如开矿、施工等可能诱发地质灾害的行为。预警系统应具备快速响应能力，一旦监测数据达到预设阈值，立即通过多渠道（如手机短信、广播、社交媒体等）向相关部门和公众发布预警信息，确保及时疏散人群，减少灾害造成的损失。

  3.2 采取工程措施

  针对不同类型的地质灾害，制定并实施科学合理的工程措施是防止灾害发生或减轻其影响的有效途径。例如，对于易发生滑坡的地区，可以通过加固边坡、设置抗滑桩、挡土墙或采用生物工程技术（如植被加固）来提高斜坡的稳定性；对于水库大坝，可加强坝体结构，增设渗流监测和排水设施，确保坝体的稳固和安全；在地震多发区，建筑和基础设施应按照抗震标准设计和建造，提高其抗震性能。每项工程措施都需基于详尽的地质勘查和风险评估，确保措施的针对性和有效性。

  3.3 制定应急预案

  一个周密的地质灾害应急预案是应急管理和快速响应的基础。预案应包括详细的灾害情景假设、明确的责任分工、紧急疏散路线、救援队伍部署、医疗救治安排、临时安置方案以及通讯保障措施等内容。通过定期的应急演练，检验预案的可行性和人员的响应能力，确保在真实灾害发生时，各级部门能够迅速启动预案，高效有序地开展救援工作，最大程度减少人员伤亡和财产损失。

  3.4 提高科技支撑

  随着科技的不断进步，提高地质灾害防治的科技含量和水平是大势所趋。这要求加大科研投入，鼓励技术创新，如利用大数据分析、人工智能技术进行灾害风险预测和评估，开发更精准的地质灾害模型；利用遥感和GIS技术进行灾害快速识别与监测；推广使用新材料、新技术和新工艺在防灾减灾工程中的应用。同时，加强国际交流与合作，引进吸收国外先进的防治经验和技术，不断提升我国地质灾害防治的科学化、精准化水平。

  结语

  合理利用水工环地质技术，能够有效地分析地质灾害的类型，及时的反馈出该地的地勘信息。在实际的地质灾害防治当中能够有效的实现人力资源、物力资源等资源的合理有效配置，提高防灾的工作效率，为生活提供更大的便利。同时，也能够有效的促进经济发展，并在一定程度上进行环境治理，从而推动整个社会的发展，具有重大的现实意义。

  参考文献 

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[2]伏勇强,姜倩倩.水工环地质技术在地质灾害治理工程中的应用研究[J].建材与装饰,2020(11):216-217.

[3]穆应辉.水工环地质灾害危险性评估工作现状、问题及其完善方法分析[J].新疆有色金属,2022,45(3):39-41.