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水文地质学读书报告
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地下水作用与地质灾害
摘 要：地下水与岩土体间复杂的相互作损失、雨后积水、市政设施破坏、河流泄洪能力下降、市区内河成为“地上悬河〞、沿海风爆加剧、防汛设施的防御标准降低、土壤盐渍化等灾害。根据国土资源部的统计数字显示,40年来,仅某某市因地面沉降而造成的直接经济损失达2 900亿元,其中潮损1 755亿元、涝损848亿元、安全高程损失189亿元。[1] 我国最早发现地面沉陷现象的是某某市, 最严重的沉陷区是华北地区, 大量超采地下水再加上油气和地下热水开采产生的效应, 使得某某、某某、某某滨海沉降区联成一片, 形成总面积约14000km2 的环渤海沉降带[3]
1 滑坡( 边坡的稳定性)
位于丘陵山区或河流、海洋、湖泊附近的城市,滑坡、崩塌、泥石流等边坡失稳问题时有发生。在某某崩塌、滑坡、泥石流灾害隐患主要分布在秦岭北麓、骊山周边、黄河台塬边坡地带与横岭黄土丘陵区。某某市沿江沿海岸线,包括崇明、长兴、横沙等岛屿总长有460 km,均为泥质海岸线。岸坡稳定性是一种缓变性地质灾害。它可由地震、地壳运动等内动力因素作用发生,也可由风化、气象、海洋、地表水地下水等外动力因素和人为因素诱发。
在斜坡地区, 保持岩/ 土体稳定的是地层内部的剪力。当剪力大于滑动力时, 如此斜坡稳定,反之就会发生滑坡。已有的实验证明[4],如果滑动面充水如此剪切力会明显降低, 同时假如斜坡地区的地下水位越高, 地下水所产生的向坡下的水压就越大( 该水压是沿地下水流动方向传递的) , 如此岩土的剪力也会减小。不难想象, 富含地下水或地下水水位较高的斜坡发生滑坡的可能性越大, 这就是为什么在潮湿季节或大暴雨或融雪事件之后, 经常发生山坡崩塌。
滑坡的起因有天然地下水运动引起的, 也有人为活动引起的, 如公路切方、土坝或开挖矿坑等工程形成的人工边坡。两者稍有区别的是人工边坡的安全性更令人担忧。其一, 人为活动显然会破坏土体或岩层的固有的力学平衡, 坡下原有的支持力被突然除去, 在地下作用的促进下, 发生滑坡的可能性更大; 其二, 一旦灾害发生, 人们苦心经营的设施会毁于一旦, 造成生命与财产的损失也是很大的。如1929 年3月, 加里福尼亚索哥斯附近旧金山大坝的失事, 造成了236人死亡和几百万美元的损失, 而水的入渗使得岩层软化发生断裂是事故发生的根本原因。
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1. 1. 3 流砂、管涌、软土变形
第四系地层中, 砂质粉土和粉细沙层往往是隧道施工、深基坑开挖等地下工程最大的事故隐患。在某某城市建设中, 流砂、管涌灾害比拟普遍。如2003年7 月1 日凌晨某某轨道交通4 号线发生大量流沙, 引起地面大幅沉降, 楼房倾斜、倒塌, 堤防开裂, 直接经济损失1. 5 亿元左右。又如某某市长寿路某大厦深基坑开挖, 流砂引发塌方的场面不可收拾, 工地停工处理事故长达1 年。河口) 滨海) 浅海相成因的淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土, 一般为高压缩性土, 是不良工程地质层, 不可作为建筑物的持力层。如果处理不当, 会给建筑物的地基质量留下隐患, 引发事故。
1. 2 地下水化学灾害
地下水在含水层中流动时会与周围岩石或沉积物发生物质交换, 这样含水层不同部位的水的化学成分会因为在含水层中滞留时间的长短不同而表现出一定差异。对于一个稳定的地下水系统, 其化学成分的分布( 化学场) 也较稳定。
1 咸/ 海水入侵
中国大陆海岸线长度逾18000km,由于沿海地区地下水严重超采,经常引起海水入侵问题。如某某省沿海共有19个县(市、区)发生海水入侵,面积超过1000 km2。其中莱州市海水入侵面积达234km2。某某市、某某省某某市也有类似的海水入侵问题。
含水层如果与海水直接沟通, 因海水密度高, 所以在咸/ 淡水接触处会形成一盐水楔。天然地下水在漫长的演化过程中, 海水压力与地下水压力达到动态平衡状态, 盐水楔相对稳定。如果海平面发生上升或地下水水位下降, 盐水楔就会向陆地一方移动, 造成海水入侵。这种情况多发生在侵蚀性海岸。对于三角洲堆积型海岸, 如此是另一种情况。能经长途搬
运入海的沉积物多为粘土、粉质粘土等细颗粒物质, 孔隙度小, 透水性差, 形成的滞水层, 将低于海平面的由河流形成的
含水层保护起来, 海水很难穿透这些滞水层污染含水层中的淡水。但是这些地区的地下水也会受到咸水污染, 不过这里的咸水并非由于现代海水入侵造成的, 而是在地质含水层形成时海水迅速上升, 尚来不与形成滞水