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【摘要】地質(zhì)調(diào)查主要以地質(zhì)學(xué)專業(yè)為基礎(chǔ),綜合觀察、測量、調(diào)研等方法對特定構(gòu)造環(huán)境下的地質(zhì)、水文等運動規(guī)律展開研究,能夠為國土開發(fā)、整治,以及礦產(chǎn)、工程等領(lǐng)域提供可靠依據(jù)。中國共產(chǎn)黨的十八屆三中全會以來,國家地質(zhì)調(diào)查局提出了以“九大計劃”為核心的地質(zhì)調(diào)查總體方案,論文聚焦其中的地質(zhì)災(zāi)害隱患和水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查計劃,對其實施要點、成果進行探析。
【關(guān)鍵詞】地質(zhì)災(zāi)害;水文地質(zhì)環(huán)境;地質(zhì)調(diào)查
1引言
地質(zhì)災(zāi)害隱患具有較強的不確定性和隱蔽性,監(jiān)控和預(yù)防難度極大,在地質(zhì)構(gòu)造運動等因素的影響下,還有可能進一步發(fā)展成為泥石流、滑坡等重大自然災(zāi)害;水文地質(zhì)環(huán)境同樣存在較大的波動,水理結(jié)構(gòu)變化、地下水位升降等,均容易給區(qū)域生產(chǎn)生活帶來較大的安全風(fēng)險。因此,國家地質(zhì)調(diào)查局從民生建設(shè)及生態(tài)文明建設(shè)角度出發(fā),提出了地質(zhì)災(zāi)害隱患和水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查計劃,對該計劃要點進行分析、總結(jié),有助于獲知戰(zhàn)略部署全貌,為地質(zhì)調(diào)查實踐工作明確指導(dǎo)方向。
2重要活動構(gòu)造與區(qū)域工程地質(zhì)調(diào)查
地質(zhì)調(diào)查局首先聚焦于東部平原覆蓋區(qū),對其活動斷裂進行調(diào)查,并形成了完整的調(diào)查技術(shù)、評價方法體系,從活動斷裂的角度,對工程建設(shè)中常見的不均勻沉降、局域地表裂縫等病害進行了作用機理闡述,對京津冀協(xié)同發(fā)展區(qū)建設(shè)有重要的參考借鑒意義。在張家口、北京聯(lián)合申請冬奧會成功的背景下,京張地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育、斷裂帶活動等隱患也進入調(diào)查、研究視域,相關(guān)主體聚焦該區(qū)域地殼穩(wěn)定性問題,借助專家經(jīng)驗打分法,對相關(guān)要素進行了評價因子權(quán)值設(shè)定,并綜合自然斷點法對結(jié)果進行級別劃分,調(diào)查總面積超過5×104km2,穩(wěn)定區(qū)域大致占總面積的46.32%,在結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,提出了增設(shè)支護、建造堤壩、植樹造林等措施與建議。
3山地丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查
山地丘陵區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū),蘊藏的隱患風(fēng)險類型較多。在計劃實踐環(huán)節(jié),首先,將孕災(zāi)條件作為主要線索,在全國范圍內(nèi)劃分了11個重點區(qū)域,總面積大致為3.3×104km2,大EngineeringDesignoftheGround基礎(chǔ)工程設(shè)計巴山、烏蒙山等區(qū)域均在調(diào)查之列,調(diào)查方式綜合了高精度遙感、機載LiDAR等技術(shù),比例尺為1∶50000,系統(tǒng)羅列了影響災(zāi)害的核心因素、易滑地層等[1],在分析區(qū)域、流域、城鎮(zhèn)等主體特征的基礎(chǔ)上,形成了不同尺度標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險評價模型,并編制了新型災(zāi)害地質(zhì)圖編制方式,形成了6幅具有針對性的繪制樣板圖。在技術(shù)方法方面,形成了“星—地—空”一體的調(diào)查體系,對具有典型特征的孕災(zāi)因素進行了分析,種類涵蓋地質(zhì)結(jié)構(gòu)、斜坡類型等,在劇烈變形區(qū)劃分時,主要借助InSAR,在災(zāi)害邊界精細(xì)勾畫時,則借助了機載LiDAR技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)等,地質(zhì)圖繪制精確性更有保障,圖1為某地斷裂帶交匯三維掃描示意圖。
4生態(tài)脆弱區(qū)和特困水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查
在生態(tài)脆弱區(qū)、特困經(jīng)濟區(qū),深入研究、健全了地下水循環(huán)理論,首先是西北大型干旱區(qū),比如,柴達(dá)木盆地、黑河流域等,研究對象主要有構(gòu)造、巖性等,通過分析得出了該地區(qū)水循環(huán)控制、演化規(guī)律及作用機理;其次,是神東—晉東地區(qū),該地區(qū)煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),研究主要聚焦人為活動影響,樣本選取了100余處礦坑,對侏羅系煤田、華北型煤田水質(zhì)進行了分類,發(fā)現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類水是其主要類別,為當(dāng)?shù)厮Y源治理提供了支撐和方向。在這些區(qū)域,地表沉降是重點地質(zhì)災(zāi)害類型,因此,地質(zhì)調(diào)查局在實踐測繪的基礎(chǔ)上,還編制了DD2019—05《水文地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)(1∶50000)》,明確了勘查數(shù)據(jù)類別,同時,更新了地面沉降信息系統(tǒng),以地質(zhì)云平臺為依托,錄入了超過3.3×106條監(jiān)測數(shù)據(jù),以及1500余條水文地質(zhì)、地表沉降相關(guān)的信息,可以為區(qū)域治理、改造、脫貧攻堅提供支撐。
5巖溶地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合調(diào)查
我國西南區(qū)域巖溶地貌分布較為集中,諸如石灰?guī)r等的可溶性巖層賦存量較大,流水長期作用于地上、地下的巖層,形成了石芽、溶蝕洼地、溶洞等眾多形態(tài)。巖溶區(qū)域是我國生態(tài)脆弱區(qū)的典型代表,由于其自身調(diào)蓄能力較差,無法起到固土保水的作用,因此,局域內(nèi)既旱又澇的狀況十分常見,經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分縣市淹沒土地可高達(dá)200km2(3×105畝),而同時石漠化問題還在并行擴張,這種狀況對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大阻礙,地下孔、縫、洞并存的情況下,水資源開發(fā)難度也有所上升。在水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)綜合調(diào)查中,相關(guān)部門對巖溶地區(qū)地下水賦存情況進行了系統(tǒng)的勘查,調(diào)查范圍涵蓋400余條地下河,并在此基礎(chǔ)上明確了規(guī)劃路徑,指出調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、解決缺水問題、發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)等目標(biāo),為脫貧攻堅事業(yè)提供了巨大助力,其開發(fā)利用模式見表1。政策推行期間,共形成了200多項示范工程,既幫助當(dāng)?shù)鼐用窠鉀Q了水資源利用難題,也探索出了生態(tài)、經(jīng)濟友好的協(xié)同發(fā)展路徑。計劃中還關(guān)注了巖溶地區(qū)碳循環(huán)問題,對二氧化碳在不同界面上的轉(zhuǎn)化展開定量分析,并借助地表植被、沉水植物等,對固碳增匯進行了干預(yù),為國家碳排放目標(biāo)的實現(xiàn)開辟了新路徑。據(jù)統(tǒng)計,經(jīng)過治理的西南巖溶區(qū)10年來碳匯量高達(dá)2.5×107t,與該地植樹造林所達(dá)成的碳匯量相比,可占到25%~50%,生態(tài)性能良好。
6主要含水層水質(zhì)綜合調(diào)查
地下水是我國重要的淡水資源,能夠為區(qū)域安全用水提供基礎(chǔ)保障,當(dāng)前水資源枯竭、污染是2大重點地質(zhì)問題,也是地質(zhì)災(zāi)害隱患和水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查計劃中關(guān)注的焦點。2005—2015年,中國地質(zhì)調(diào)查局首次以系統(tǒng)化、全局化思維,在全國范圍內(nèi)開展了地下水調(diào)查,總面積為4.4×106km2,涵蓋地域既有經(jīng)濟發(fā)達(dá)區(qū),也有生態(tài)脆弱區(qū),采集樣本總量高達(dá)3.6×104組,分析檢測指標(biāo)也多達(dá)72項。至2016年,相關(guān)部門對所有數(shù)據(jù)整合、分析,編制出系統(tǒng)的水質(zhì)、污染評價報告,總結(jié)出我國地下水質(zhì)區(qū)域差異明顯,存在六高、五化等問題[2]。松散含水層是水文地質(zhì)環(huán)境中較為特殊的存在,它通常呈層狀,常見的層級有砂礫層、砂卵礫石層等,有時也呈現(xiàn)為透鏡體結(jié)構(gòu),松散含水層中,隔水層多以結(jié)合水形式存在,透水、給水性能不佳,當(dāng)水頭差變大時,還有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)化,這無疑增加了該種地質(zhì)類型的不確定性。珠江三角區(qū)、豫北山前沖洪沉積扇等,均是較為典型的松散含水層,因此,在計劃實施中,還對這些區(qū)域進行了水質(zhì)綜合調(diào)查,對其水質(zhì)、污染情況、規(guī)律進行了摸索,并綜合運用重金屬、有機物等污染治理技術(shù),開展了修復(fù)示范活動,為這些區(qū)域的地下水保護提供了重要支撐。在標(biāo)準(zhǔn)體系上,相關(guān)部門同樣進行了完善和補充,綜合實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,進一步修訂了GB/T14848—2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,并編制了關(guān)于地下水調(diào)查的方法導(dǎo)則,將指標(biāo)毒理性作為技術(shù)依據(jù),提出了系統(tǒng)的評價方法、污染預(yù)防技術(shù)評價方法等,過程中重點關(guān)注三氮污染問題,使定量溯源成為可能,在地下水微生物調(diào)查技術(shù)中,還開發(fā)了自動原位測試取樣技術(shù)、便攜式電分析化學(xué)現(xiàn)場測試技術(shù)等,這些標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的誕生填補了傳統(tǒng)監(jiān)控模式中的空白,為高效、便捷質(zhì)控創(chuàng)造了條件。
7國家地下水監(jiān)測工程
水文地質(zhì)是工程建設(shè)、礦產(chǎn)開發(fā)等場景中必須關(guān)注的監(jiān)測要點之一,地下水位上升會導(dǎo)致地表鹽漬化、工程基礎(chǔ)上浮等狀況;地下水位下降,則可能引發(fā)地表沉降、地層結(jié)構(gòu)變化;地下水位反復(fù)升降時,則可能導(dǎo)致巖土膨脹幅度提升,導(dǎo)致土層膠結(jié)物流失,降低基礎(chǔ)強度?;诖?,自然資源部、水利部組織、規(guī)劃了集自動化、現(xiàn)代化為一體的國家地下水監(jiān)測工程,至今總投資金額已經(jīng)達(dá)到22億元,共建成站點20469個,站點控制面積可達(dá)國土的1/3,基本覆蓋了我國主要經(jīng)濟活動區(qū)。為方便統(tǒng)一管理,管理體系借助了云平臺、大數(shù)據(jù)等先進科技,監(jiān)測站點遵循分布式采集、運行算法,將采集數(shù)據(jù)、地質(zhì)資料等匯聚到共享系統(tǒng)中,與礦產(chǎn)、能源等數(shù)據(jù)庫相交互,為地質(zhì)圖、地學(xué)軟件、出版物等產(chǎn)品的制作提供依據(jù),可用于行業(yè)生產(chǎn)、科研、政務(wù)等多種場景,“地質(zhì)云”分布式體系如圖2所示。在干旱、半干旱區(qū),還結(jié)合使用了新型自動補水儀,形成地下水均衡試驗場[3],提升了土壤水負(fù)壓監(jiān)測能力。在檢測標(biāo)準(zhǔn)方面,相關(guān)團隊同樣進行了改進和充實,重新編制了有關(guān)地下水位、水質(zhì)的12項標(biāo)準(zhǔn),后續(xù)在云計算技術(shù)的基礎(chǔ)上,進一步結(jié)合三維模型搭建方法,實現(xiàn)了地下水運動實時模擬,可以在異地條件下滿足多方協(xié)同建模需求。對于承壓水、無壓水轉(zhuǎn)化問題,也研發(fā)出了專門的井監(jiān)測技術(shù),能夠較好地解決井管結(jié)冰等問題。
8結(jié)語
綜上所述,地質(zhì)災(zāi)害隱患和水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查是一項戰(zhàn)略性、全局性工作,能夠為民生建設(shè)、生態(tài)保護提供強大的數(shù)據(jù)支撐,相關(guān)行業(yè)可以將此作為具體的工作方法導(dǎo)向,深入分析相關(guān)評價指標(biāo)體系,加強便攜式點分析化學(xué)測試技術(shù)、承壓-自流井監(jiān)測技術(shù)等的理論探索,同時,將思路擴展到實踐應(yīng)用層面,立足當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文條件,挖掘適宜的開發(fā)利用模式,實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。
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作者:胡發(fā)虎 單位:云南地礦地質(zhì)工程有限公司
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