堤防工程與環(huán)境地質(zhì)問題(二)

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如果大范圍截斷了地下水的排泄通道,地下水位被雍高之后,或于地表低洼處出溢,形成水塘直接以蒸發(fā)形式與大氣層進行平衡交換;或選擇更大范圍的區(qū)域性的排泄途徑向更遠的排泄基準面運移。但是無論地下水以何種方式尋找出路,已經(jīng)雍高了的地下水位,使得土地發(fā)生沼澤化或鹽堿化,對農(nóng)作物、建筑物、人類生存環(huán)境的影響將勢在必然。地下水位雍高致使水流不暢,出現(xiàn)水的礦化度升高,水中微生物數(shù)量增多,導致水質(zhì)惡化;由于地下水位的升高,使得建筑物地基,尤其是土基中的含水量增高,甚至達到飽和,使原本能夠滿足建筑物要求的土基的物理力學指標降低,導致建筑物發(fā)生沉降或不均勻沉降,出現(xiàn)失穩(wěn)或開裂。特別是對于一些靠山臨水的地區(qū)(如江西景德鎮(zhèn)、臨川、上饒等城市),大氣降水的相當一部分滲入植被覆蓋良好的地下,通過山前沖積平原二元結構的水平徑流區(qū),于河谷岸邊排入天然河道。實施了封閉式的垂直防滲之后,使得這些原來每年僅受數(shù)日洪水威脅的城市將全年都在水中浸泡渡日。這種情況決不是聳人聽聞,據(jù)反映,有些地方已經(jīng)出現(xiàn)了地下水位上升帶來的一系列問題,這是地質(zhì)師們不該掉以輕心。
    2.2 堤基垂直防滲阻斷江河湖水
    正常補給地下水引起的環(huán)境地質(zhì)問題垂直防滲除了截斷地下水排泄通道帶來一系列環(huán)境地質(zhì)問題之外,由于江河湖岸又是附近區(qū)域地下水的補給邊界,沒有了大范圍的地表水的補給,同樣會打破地質(zhì)環(huán)境的平衡,仍然會引起新的另一類的環(huán)境地質(zhì)問題。歸結起來主要有:
    (1)地下水主要靠江河湖水集中補給的一些地區(qū),當?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水除了靠提或引取江河水之外,另一主要來源是開采地下水。由于截斷了河水向地下水的補給通道,地下水失去了江河湖這一直接補給源,形成只采不補的惡性環(huán)境,必然導致地下水位的下降,影響地下水的正常開采與利用。城市區(qū)的地下水位下降后,有可能引起建筑物基礎應力條件的改變,出現(xiàn)建筑物失穩(wěn),地面裂縫和局部塌陷的情況。城區(qū)地下水與江河湖水失去互相補排關系之后,地下水不能與外系統(tǒng)構成循環(huán),必然導致水質(zhì)惡化,新的環(huán)境水文地質(zhì)問題由此而生。
    (2)截斷了河水對地下水的補給通道后,致使正常來水量情況下河水位偏高。因為河道沒有了正常向外“滲漏”的條件,實際上是拋棄了江河兩岸天然狀態(tài)下巨大的地下調(diào)節(jié)和分蓄洪水庫,江河水位當然要升高了。由于在相同來水量條件下河水位的升高,迫使我們不得不加高堤防,而實際上防洪標準又沒有提高??梢哉f這是一種典型的人為的自作自受,人類自身的作繭自縛,自然生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。
    堤基汛期滲透破壞與垂直防滲后引起的環(huán)境地質(zhì)問題,本身就是一對矛盾。解決這樣的矛盾,處理好這樣的問題,需要各專業(yè)間的互相配合,認真論證,找出比較符合客觀實際的解決方案,爭取做到防止?jié)B透破壞取得較好的效果,又不至于引起嚴重的環(huán)境地質(zhì)問題。
    2.3 開采筑堤建材引起的環(huán)境地質(zhì)問題
    堤防工程大多是采用當?shù)夭牧现?,其取土原則是:就近開采,盡量不占用或少占用耕地,在堤基安全保護區(qū)范圍之外取土。但是在實施過程中情況并非如此。一種情況是承包單位并未在勘測設計單位推薦的料場取料,另一種情況是汛期搶險時只能就近取土以解急用,這就可能因主動或被動地開采筑堤料引起一些環(huán)境地質(zhì)問題。
    (1)取土點在堤基附近,不在堤基安全保護區(qū)以外。由于取土,人為地破壞了天然的防滲鋪蓋,縮短了滲徑,改變了可以安全抵御洪水的天然水文地質(zhì)環(huán)境,增加了堤防出險的可能性。
    (2)取土點雖然在堤基安全保護區(qū)以外,但由于堤防附近并沒有料場,不得不將農(nóng)田作為料場,開采時未留下保護層,其結果是雖然保住了堤防,但也會造成大片農(nóng)田被破壞,而且不易復耕,可能產(chǎn)生土地砂化,使本來就有限的土地人為地減少。
    (3)堤防所需的塊石料大多是開山采取,采石過程中除了施工影響外,還由于人們在開采時并沒有實施多少保護措施,山上的植被受到嚴重破壞,開采的石料和棄土被任意堆放,尤其是堆放在溝谷中的棄渣在暴雨期極易引起水土流失,可能形成泥石流,造成新的地質(zhì)災害。
    (4)筑堤所需的砂礫石,基本上是從河漫灘中開采的,如果不按設計要求進行開采,可能形成河道起伏不平,糙率增大,影響河水流態(tài),從而改變河勢,造成河道變遷,引起新的問題。
    以上情況均為開采天然建材時,沒有環(huán)境保護意識而造成的,雖然人們已經(jīng)注意到此類問題,但由于各地情況不同,這種現(xiàn)象在一段時間內(nèi)還會長期存在,應該繼續(xù)予以關注。
    2.4 堤防工程可能引起的其它環(huán)境地質(zhì)問題
    汛期堤內(nèi)低洼淵塘常常發(fā)生險情,且早期不易被及時發(fā)現(xiàn),當發(fā)生冒泡噴水時也不易準確判斷其滲漏性質(zhì),只好按最壞險情進行搶險,增大了搶險工作量和搶險難度。為了減輕汛期搶險壓力,堤內(nèi)淵塘一般按規(guī)范要求應進行填平處理,以確保堤腳一定范圍內(nèi)不產(chǎn)生險情隱患。然而,所有淵塘填平之后,也堵塞了地下水的排瀉出口,會給堤內(nèi)帶來什么樣的環(huán)境地質(zhì)問題,還有待研究,并需要時間和實踐去檢驗。
    3 關于避免堤防工程引起環(huán)境地質(zhì)問題的原則
    為了保護堤防,也為了使自然環(huán)境不被人為的破壞,在加固或新建堤防時,首先要有環(huán)境意識,這是方案擬定和正確決策的基礎。各類堤防工程方案在實施過程中,應注意幾個原則:
    (1)對需加固的堤防應盡量利用天然鋪蓋或加長加厚鋪蓋,堤后設置減壓井和排水溝等措施來處理滲透破壞問題;對于險工險段或砂性土堤基段,可根據(jù)實際地質(zhì)條件適當考慮垂直防滲措施,但決不可以在大范圍內(nèi)對全堤線進行大規(guī)模垂直防滲,即使局部堤段采取了垂直防滲,也應認真研究由此而引起的環(huán)境地質(zhì)問題,提出解決方案。
    (2)對于堤防附近無料可取而必需占用耕地的,應在取土時對取土深度科學地確定,留有一定厚度的可植層以備復耕。
    (3)河道內(nèi)取料應盡量在主河槽內(nèi),且開挖深度高差不宜過大,在河道彎曲和狹窄段不宜開采。
    (4)開挖塊石料應盡量少破壞表層植被,開采棄渣料應有固定的堆放場地。
    4 結語
    堤防工程的建設,不同程度地改變和破壞了自然環(huán)境,某些后果可能比堤毀更為嚴重,而且不易恢復。有些問題需要在一定的時間后才能顯現(xiàn)出來,故不易引起人們的重視。就防止堤基滲透破壞的工程措施而言,垂直防滲的目的較為明確,是人們普遍看好且容易接受的方案之一,但其效果并不理想。從長江干堤除險加固工程滲流試驗結果來看,懸掛式垂直防滲降低水力坡降僅為1%~10%,且造價高。而垂直防滲帶來的一系列環(huán)境地質(zhì)問題將是長期深遠的,必須引起我們的足夠重視。