水文地质和工程地质在地质灾害防治工程中的应用

摘 要：水文地质和工程地质能够分析地质灾害形成的作用机制，为地质灾害防治工程的建设提供技术及理论基础。对此，通过分析水文地质研究在滑坡与泥石流防治、水位监测及工程基础设计中的应用表现，结合实践分析法总结工程地质研究在地质灾害风险预测、工程建设选址及加固工程设计等中的关键技术与方法，总结出通过区域性地质灾害体系建设、综合性地质灾害预测手段及智能化地质灾害防治等工程建设策略，为地质灾害防治领域的工程实践提供技术及理论指导。

关键词：水文地质；工程地质；地质灾害防治

中图分类号：P694 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

《全国地质灾害防治“十四五”规划》为地质灾害防治工作的开展奠定了坚实基础，但现阶段地质灾害防治工作缺乏综合治理手段，导致水文地质灾害防治与工程地质灾害防治无法实现有机结合，不利于提升国内地质灾害防治工程的建设效率。通过分析水文地质与工程地质在地质灾害防治工程中的作用机制，并对地质灾害防治工程设计、监测、治理和工程建设策略进行综合分析，对充分发挥水文地质和工程地质在地质灾害防治工程中的使用价值，具有关键作用[1]。

1 水文地质在地质灾害防治中的应用

1.1 滑坡与泥石流灾害防治

滑坡与泥石流的关系十分密切，易发生滑坡的区域也易发生泥石流，但泥石流的暴发必须具备水源条件。同时，暴发滑坡的物质通常也是泥石流暴发的重要固体物质来源。此外，滑坡在运动过程中常常转化为泥石流，或是滑坡发生一段时间后，其堆积物在一定的水源条件下生成泥石流，即泥石流是滑坡的次生灾害，两者有着许多相同的促发因素。

滑坡与泥石流作为典型地质灾害，其形成原因与地下水位变化、降水渗入等水文地质条件息息相关，这也导致现阶段针对滑坡与泥石流灾害的防治工作需要从水文地质的考究出发，体现出水文地质条件对相应灾害问题防治工作的核心作用[2]。例如，水文地质分析工作依托地下水流向监测、水位变化及渗透特征分析等工作，能够用于评估滑坡区域的稳定性。在使用FEM有限元分析法进行滑坡地质灾害分析的过程中，水文地质分析工作能够分别获取Q源项（降雨、地下水输入及输出等）、S储水系数、H水头等计算参数，这一类计算参数通过控制方程处理，能够得到用于滑坡地质灾害认定的数据依据，帮助相关部门及时识别滑坡灾害的风险系数。

此外，利用遥感技术不但可准确、直观、全面、多角度地观察和研究泥石流灾害，还可以利用多时像的遥感资料，动态地观察地质灾害的发生、发展等过程，为灾害地面调查及后续治理提供指导。同时，利用遥感技术监测泥石流的主要核心是泥石流沟的解译。且泥石流的遥感调查方法与滑坡十分类似，也可以采用直接解译法、动态对比法和干涉雷达等方法进行监测。

1.2 地下水位监测与调控

在地质灾害防治工程的建设过程中，排水设施是防治工程的重要组成部分，为了充分发挥出排水设施的功能适配性，相关部门在了解与掌握地下排水的具体位置及排水量等相关参数的基础上，打造尺度合适的排水设施用于地质灾害防治。在此过程中，基于水文地质研究与分析开展的地下水位监测及调控工作至关重要，相关人员通过测算地下水流量及流速，确定排水系统建设的合理位置，以提高排水系统运行效率，减轻岩土体孔隙水压力，从而大幅度提升地层稳定性。例如，在地质灾害防治工程的地下集水井设施建设中，相关人员需要对地下水流速及流量设定排水阈值“X”，再根据以下地下水动力分析公式，得出目标点位的水文地质参数，将水流量超过阈值的目标点位作为集水井设置点位，确保后续集水井的排水与给水效率能够符合地质灾害防治标准。

Q=-K×A×（1）

式（1）是基于地下水动力学的流量计算方法。其中，

Q表示地下水流量，单位为m3/s；K表示渗透系数或导水系数，单位为m/s；A表示渗流截面积，单位为m2；表示水力梯度，为水位差与流动路径长度的比值，无单位量纲。

2 工程地质在地质灾害防治中的应用

2.1 地质灾害风险预测

在工程地质研究中，相关人员通过现场勘查、数据分析及地质灾害风险模型等手段，检测规定区域内存在的地质灾害风险，这对后续建设地质灾害防治工程具有指导意义。例如，工程地质研究工作依托遥感及GIS地理信息系统技术，借助高分辨卫星影像分析等工作手段，获取特定工作区域的岩性、结构面、地貌、崩塌体形状、受力状态、起始运动形式、失稳因素等地质信息，并以此生成地质灾害敏感性图层，用于直观展示潜在的地质灾害风险分布情况。因此，地质灾害防治工程的相关设施能够建设在地质灾害风险分布较为集中的地区，以此充分发挥地质灾害防治工程设施的利用价值。例如，针对不规则裂缝密集的地质区域，地质灾害防治工程中可采用加固锚管与锚索固定岩石基座，配合不同规格的锚杆用于支护小区域滑坡体，增加目标区域的地质稳定性，并应对滑坡及泥石流等相关地质灾害[3]。

2.2 建设选址与工程设计

工程地质研究分析可获取目标区域的地质特征数据，帮助地质灾害防治工作识别灾害形势和灾害隐患，相关部门再以此为依据，调整地质灾害防治工作的建设选址及工程布局，可显著提高对地质灾害的防控效率。以泥石流地质灾害的防治工作为例，在工程地质研究阶段，相关部门可利用DEM高程数据，配合GIS地理信息系统还原地区地形地貌结构图，并依托灾害模拟插件模拟泥石流可能影响的区域场所、测算泥石流运行路径。根据高程数据测得的泥石流路径结果，拦挡坝、导流渠及沉沙池等泥石流防治设施的选址能够根据模拟的灾害情况进行动态调整，将混凝土坝、格栅坝等阻挡设施建设于泥石流沟道上游，导流渠等设施则建设于泥石流路径尾部，通过科学调整泥石流防治设施选址，能够显著提高泥石流地质灾害的防治处理效率[4]。

此外，在工程设计方面，工程地质可以深入应用于地质灾害防治工程的工程设计阶段。例如，借助工程地质中获取的土层结构、岩土性质等关键信息，相关人员在打造地质灾害防治设施的过程中，采用桩基工程、扩大基础及地下连续墙等加固手段，提升防治工程设施的稳定性，针对存在地震活动、土壤物理性能较差的工作区域，采取切实有效的灾害治理方法。

3 水文地质与工程地质在地质灾害防治工程中的应用策略

3.1 区域性地质灾害体系建设

相关部门应通过优化地质灾害风险评估手段、地质灾害综合治理手段，使区域性地质灾害体系内容更加完善，为地质灾害防治工程的建设提供基础。在地质灾害风险评估与区划方面，相关部门应针对区域性地质灾害，同时实施水文地质分析和工程地质调查工作，增强两项工作的联动性。在分析地下水流动向、渗透特性及水位变化的同时，大规模分析相关区域的岩土体稳定性、抗剪强度及应力状态，以便快速定位地质灾害敏感区，确保地质灾害防治工程能够做到分区管理。

在综合治理手段的建设上，针对现存的区域性地质灾害问题，相关部门应结合水文地质与工程地质信息，估算各分区地质灾害防治工程的工程量，确保相应区域的地质灾害防治资源能够应对已有的灾害问题[5]。例如，根据表1中设定的地质灾害防治工程量指标，相关人员可根据水文地质及工程地质分析参数，计算各区域地质灾害严重程度等级，若灾害严重等级较高，则适当增加各项防治工程设施建设的工程量，以此提高各区域地质灾害防治工程的治理水平。

3.2 智能技术实现地质灾害防治信息的有机串联

智能技术可用于串联水文地质与工程地质，结合地质条件及地质信息对现有的地质灾害防治工程进行改造，并提高地质灾害防治工程的运行效率。例如，相关部门可基于机器学习算法开发地质灾害防治数据库，借助数据库分析水文地质与工程地质数据，通过遥感卫星、数字模型获取降水量、地下水位及渗流速率等水文地质参数；通过LiDAR数据获取地形地貌参数、土体性质等工程地质参数，形成统一且多维度的信息资源库，确保地质灾害防治工作能够依托大数据对实地灾害进行多源处理。

此外，相关部门应基于数字软件技术构建地质灾害防治工程的虚拟模型，通过综合采集地下水位、土壤湿度、岩土体应力等相关数据，在人工智能算法上推算出水文条件、地下水流动情况及地质结构等综合信息。虚拟模型基于数字反馈，能够得出相应的灾害风险评估信息，并分析地质灾害趋势，帮助相关部门及时处理地质灾害问题。

3.3 加强地下水的管理与控制

在地质灾害防治领域，水文地质与工程地质发挥着举足轻重的作用，其中对地下水的管理与控制显得尤为关键。为确保地质灾害的有效预防，必须全方位、系统性地监测地下水相关情况。通过精心规划监测站点的分布能够实时监控地下水的水位和水质等关键指标，从而敏锐捕捉任何异常信号。这些宝贵的数据不仅可以为地质灾害预警提供坚实支撑，还可以助力相关人员更科学地规划地下水的开采与利用。但必须警惕过度开采可能引发的地下水位急剧下降、地面沉降等严重地质灾害。

针对地下水引发不良地质现象的灾害隐患区，相关部门应采取切实有效的工程措施进行治理，如建设完善的排水网络、提升地基稳定性等[6]。但管理与控制过程必须讲究针对性，例如，针对地下水渗透与地下水积聚严重的区域，相关人员可以基于水文与地质条件打造排水沟及渗水井设施，并配合多层透水层改善水流路径，减少地下水对地质结构造成的破坏与影响；针对存在局部积水严重的区域，相关人员应通过地址信息与水文信息反映的地下水位差等数值判断地下水集中点，并及时采取布设抽水井的方式持续抽排地下水，在降低地下水位的同时减缓地下水对土壤与岩体的影响，减少滑坡发生的概率，以此充分发挥出水文及地质监测对于地质灾害防治的关键价值。

3.4 完善应急管理机制

地质灾害防治工程中应急管理机制的完善是保障人民生命财产安全的核心环节。为提高地质灾害应对水平，需从多维度出发，全面强化这一机制。相关部门应建立全面的地质灾害预警系统，该系统需持续监测水文地质与工程地质数据，及时发现并评估地质灾害风险，为紧急响应奠定坚实基础。全国地质灾害气象预报预警系统从2003年6月1日正式运行以来，通过地质灾害气象预报预警、地质灾害调查监测和群测群防三位一体的防灾减灾措施，各地共成功避让地质灾害2 622起，及时转移13万人，避免财产损失18.5亿元。通过国家级地质灾害气象预报预警工作的技术引领，全国辖区内有山区丘陵的30个省（区、市）和99个地质灾害多发区的地、市、州及15个县，都开展了地质灾害气象预报预警工作。同时，制定详尽的应急预案，明确各相关部门的职责与分工，确保灾害发生时能迅速启动有序救援。并且，还要加强应急演练与培训，提升相关人员的应急处置能力。

此外，相关部门还要增强公众对地质灾害的认知与防范意识，普及灾害应对知识，从而构建全民参与的地质灾害防治网络。例如，构建以政府为主导、支持社会社区参与的地质灾害防治与应急响应体系。在调度与指挥地质灾害防治与应急管理的过程中，政府可以通过建立灾害信息预警与共享机制，及时向企业、志愿者及社会组织提供有效的应急响应指引，并基于科学化原则制定相应的响应策略，提升应对地质灾害能力。

3.5 强化生物防治

在地质灾害防治的实践中，强化生物防治尤为重要。为了切实推行这一策略，对目标区域展开深入的地质调查与生态综合评估是其重要环节。相关部门要精准地识别出地质灾害的具体类型、规模大小及其可能带来的潜在危害，还要细致分析当地的植被覆盖情况、土壤类别及生物多样性的丰富程度。并在此基础上，科学规划出生物防治的具体方案，如大规模植树造林、实施植被恢复计划及构建生态环保型护坡设施，以此增强土壤的稳定性，进而有效降低滑坡、泥石流等灾害的发生概率。此外，相关部门还可利用生物防治措施，确保植被能够持续健康地生长，从而保障生态系统各项功能的长期稳定发挥。与此同时，提高公众对地质灾害防范的认识水平，并鼓励社区力量积极参与生物防治工作。

4 结束语

提高地质灾害防治工程建设质量需要完善对水文地质及工程地质的研究分析，在加大对二者应用机制的研究力度的同时，依托水文地质及工程地质资源构建综合化地质灾害治理体系。因此，相关部门应明确水文地质和工程地质在地质灾害防治工程中的应用价值，充分发挥水文地质与工程地质在防治中的协同作用，为地质灾害防治工程的可持续化建设奠定坚实基础。

参考文献

[1] 于洋.地质勘察中的水文地质危害分析及对策[J].中国金属通报，2024（8）：137-139.

[2] 唐夺，高成林，朱筱宇.矿山地质灾害和工程地质水文地质环境问题的预防策略探析[J].中国矿业，2024，33（S1）：120 -123.

[3] 薛灵.工程地质勘察中水文地质问题的危害浅析[J].西部探矿工程，2024，36（2）：41-43，47.

[4] 施三燕，胡倩倩.水文地质问题对矿山工程地质勘查的影响研究[J].世界有色金属，2023（20）：104-106.

[5] 李康会.岩土工程地质勘察过程中的水文地质相关研究[J].西部探矿工程，2023，35（10）：21-23.

[6] 陆梦婉，肖俊萌.试论工程地质勘察中水文地质问题的危害[J].城市建设理论研究（电子版），2023（18）：121-123.