谈谈水文地质在工程地质的重要性论文
在日常学习和工作中，大家都写过论文吧，论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧，下面是我为大家整理的谈谈水文地质在工程地质的重要性论文，希望对大家有所帮助。
摘要：
对于工程地质勘查工作来说，其涉及到的内容较多，而其中的水文地质对工程地质的勘察质量具有直接的影响。为了更好的提高工程勘查质量，需要对水文地质进行科学的勘察，然后根据水文地质特点选择合适的预防和处理措施，这样才能够有效消除地下水对工程质量的影响。
关键词：
水文地质；工程地质勘查；地下水
1、前言
我国的地域较为辽阔，各地的水文地质条件差别较大，在进行工程勘查的过程中，由于对水文地质问题的研究深度不足，加上设计过程中的水文地质问题经常被忽略，导致经常出现一些地下水变动造成工程事故的现象，这为我国的工程地质勘查工作带来了较大的影响。为了能够更好的提高工程勘查质量，本文作者对工程勘查中的水文地质问题进行了简单的分析，并提出了几点预防和改善建议。
2、工程地质简介
对于工程地质，其指的是通过调查以及研究来对人们生活中所遇到的地质问题进行解决，在该学科中，主要是通过对工程场地的地质条件进行勘查，从而了解当地的地质情况，并选择最合适的区域进行工程施工。而对于存在问题的工程区域，需要对该问题可能造成的建筑物问题进行分析，并制定对应的解决措施，从而保证工程项目建设的顺利，提高工程项目质量。
对于工程地质勘查工作来说，其主要包含对当地岩土成分的确定以及力学等内容，通过这些内容的勘察了解，能够更好的了解当地地质环境对建筑物的影响，然后选择合适的处理方法对岩土建筑物的稳定性进行提高。通过工程地质勘查工作，能够对施工场地中存在的问题进行查明，然后分析地质问题可能造成的危害，然后选择合适的应对措施对地质问题进行解决，保证工程施工的安全、稳定和经济。
3、岩土水理性质
对于岩土水理性质，其指的是通过岩土和地下水之间的反映产生的不同性质，在进行岩土水理性质检测时，其同岩土的物理性质之间具有紧密的联系。通过对岩土的水理性质进行研究，能够更加准确的把握岩土的强度和形变情况，从而在进行建筑物工程施工的过程中能够更好的保证建筑物的稳定性，提高工程地质勘查的准确性。但对于我国的水文地质勘查工作来说，其大部分都是流于表面，很少有施工单位对地下水的情况进行详细的了解，从而导致岩土的水理性质检测达不到施工标准。
下面对岩土的水理性质以及检测方法进行了简单的分析。首先是地下水的赋存状态，地下水在岩土中以赋存状态存在时主要分为三种形式，分别是结合水、重力水以及毛细管水，而其中的结合水又能够根据其不用形式分为两种，一种是强结合水，这种形式的地下水能够牢牢依附在岩土颗粒的周围，并在岩土颗粒的表面形成一层水膜，这种水膜受到地下重力的作用，密度大约为普通水的两倍，这使得这种形式的地下水具有非常大的粘滞性和弹性，无法对静水压力进行传递。然后是弱结合水，这种结合水被称为弱薄膜水，随着外界压力的变化，其能够在不同颗粒之间进行缓慢的移动，但对于静水压力同样无法进行传递。
然后是毛细管水，这种地下水的形成主要是由于毛细管作用而产生的，主要为孤立毛细管水和真正毛细管水等，这一形式的地下水同时受到重力和毛细管力的作用，当其中一个力增大时，毛细管内的水位会随之发生相应的变化。然后是岩土的主要水理性质以及对应的测试方法，首先是软化性，这一性质指的是岩土在受到水分的侵袭后，其强度往往会降低，对于不同的岩土，其软化存在一个系数，通过软化系数能够对岩土的软化情况进行掌握。随着岩土的不断软化，其会在岩石层中形成一个软弱夹层，在这一夹层中含有粘性土层和泥岩等。
其次是透水性，对于这一水理性质，其指的是岩土中的水分会在重力的作用下透过岩土层，随着岩土层中颗粒的大小缩小，其透水性能逐渐降低，而对于坚硬的演示裂隙等位置，其透水性一般较强，对于岩土的透水性，其可以通过渗透系数进行表示，然后通过抽水试验对其进行确定。最后是给水性，这一性质是由于重力的作用而产生的，指的是沿途中的水分在达到饱和状态后能够通过孔隙等位置进行流出，流出水分的数量采用给水度进行表示。对于给水度，其是含水层水文地质的重要数据，能够充分代表当地的岩土特性，对于该参数的'测定，其采用的是实验室测定。
4、地下水引起的岩土工程危害
对于地下水的岩土工程危害，其主要分为两种，一种是地下水位升降所导致的工程变化，另一种则是由于地下水流动产生的压力对建筑物的稳定性产生影响。
4.1地下水升降带来的岩土工程危害
对于地下水位的变化，其主要是两个方面的原因造成，一方面是人为因素，主要是过量开采地下水，另一方面则是自然因素，无论什么因素导致的地下水变化，其都会对建筑物的质量造成较大的危害。首先是地下水位上升造成的危害，对于地下水的水位上升，其影响因素非常多，像地质变化和人为因素等，通过这些因素的综合作用，最终导致地下水的水位上升，随着地下水的水位上升，其对岩土建筑物的腐蚀程度也会逐渐增加，其不仅对建筑物的使用寿命是较大的危害，同时还会产生崩塌等问题，加上岩土结构容易被软化，导致流沙问题逐渐扩大。然后则是地下水下降造成的为，其产生的原因同地下水水位上升相似，随着地下水的水位逐渐下降，岩土中的地下水含量将会逐渐下降，最终导致工程的整体质量受到影响。随着地下水的升降变化，很多工程项目在进行地质勘查的过程中往往很容易对其忽略，这使得地下水的岩土问题会影响工程施工质量，同时还会对建筑物的使用寿命等产生较大的危害。
4.2地下水动压力导致的岩土工程危害
对于正常情况下的地下水，其若不被破坏影响，能够保证很长时间的正常流动，对建筑物的危害也非常大。但随着我国经济的发展，人们的生活和工业用水量逐渐增加，则使得岩土工程危害非常大。
5、总结
综合上述所说，对于水文地质工程勘查工作来说，其中的水文地质工作具有非常的影响。但由于我国当前的科技水平还不足，无法对当地的水文情况进行有效的了解，同时还会威胁人们的工程质量勘查原因。
参考文献：
[1]李明慧,李敬婧.浅谈水文地质在工程地质勘察中的作用[J].四川水泥,2015(2):323.
[2]张福水,史小龙,李辉.浅析水文地质在工程地质中的作用[J].知识经济,2013(2):110.
[3]高云.水文地质在工程地质中的作用分析[J].黑龙江科技信息,2013(27):70.
张国建
（河南省水文地质工程地质勘察院，新乡，453002）
摘要 本文是在分析大量前人相关资料的基础上，通过1∶5万综合水文地质调查、地下水动力场调查、物探、抽水试验、水质化验等工作，基本查清了泉域的水文地质条件，确定了泉域边界及性质，查明了泉水的补径排条件，着重分析了影响小南海泉泉水流量减小的自然和人为因素。
关键词 小南海泉域 泉流量 降水 红旗渠 地下水开采
安阳市地处河南省北部的洹河冲积扇中上部，是豫北重要工业城市，目前已形成以冶金、电力、电子、轻工、纺织、医药等门类齐全的工业体系，随着经济的发展，对水资源的需求日益增强。小南海泉作为安阳市的主要供水水源之一，经彰武水库调蓄后，供安钢、电厂、化肥厂等企业以及万金灌区灌溉用水，同时也是市区生活用水的主要规划水源地，由于泉域内打井、挖煤、开矿等现象严重，水文地质条件发生很大变化，植被受到破坏，生态环境日趋恶化，泉出水量逐年减少，20世纪70年代8.03m3/s,80年代5.62m3/s,90年代4.48m3/s,2000年7月份以前，天气持续干旱，南海泉流量仅1.95m3/s，使安阳市出现严重水荒，对安阳市的工农业生产构成严重威胁。
1 区域水文地质条件概述
小南海泉于太行山隆起带与华北平原沉降带之间的过渡地带，西起林州西山大断裂，东至汤西大断裂，中间所夹持的地块，是一个自西向东成阶梯式逐级降落的构造断块。由西向东大致可分为三个相对独立的水文地质单元；以林州西山大断裂为界，断裂西为太古界变质岩、震旦系石英岩状砂岩组成的基岩区水文地质单元；基岩区水文地质单元东侧为寒武系、奥陶系碳酸盐岩组成的岩溶水文地质单元，此单元局部出露有侵入的闪长岩并在林州盆地及洼地带覆盖有新生界沉积物，以近南北向延伸的奥陶系与石炭、二叠系地层接触为界，有划分出以石炭、二叠系及第三系地层中砾岩、砂岩、灰岩及相对隔水的泥岩、页岩组成的碎屑沉积岩水文地质单元。
区域性深大断裂不仅控制了水文地质单元的分布，而且也控制了岩溶地下水泉域系统的边界，并把岩溶地下水系统，分割为若干个系统。如林州西山大断裂，是东盘寒武系、奥陶系与西盘太古界对接，构成岩溶水的隔水边界，并把本岩溶水系统与山西长治辛安泉域岩溶水系统分割开。在本工作区东部的断层束，是西盘奥陶系与东盘石炭、二叠系对接，构成岩溶水的东部阻水边界，来自西部的岩溶水受沙泥岩的阻挡，在河谷中低洼地带集中排泄出地层形成岩溶大泉。工作区从南至北依次可分为四个岩溶水子系统，即：石门寺泉域、许家沟泉域、珍珠泉域，各泉之间多以地下水分水岭边界、地表水分水岭边界以及地层阻水边界分割开来。
调查确定小南海泉域面积为934.6km2，其北部以侵入岩隔水边界为主，东部以地层阻水边界为主，南部以地下水岭边界为主，西部以地表分水岭（断层隔水）边界为主。
2 泉流量的分析与确定
小南海泉泉水全部汇入彰武水库，供安阳钢厂、电厂工业生产及农业灌溉利用，根据对已有资料的分析整理，泉流量有明显减小的趋势这些资料根据南海水库出库流量、彰武水库入库、出库流量是依据库水位——泄量关系曲线查得，进库流量是依据水量平衡原理进行还原计算而得，由于难以准确计算库区渗漏、库区淤积以及闸门控制误差，因而计算精度受到一定限制。在分析整理原始数据时还发现，当彰武水库出库流量较大时，入库流量的计算偏差更大，考虑以上因素，在利用数据方面首先采用“最小二乘法”舍去异常值，并逐日对两水库的出库流量以及降水量进行对比，选择两水库出库流量相对稳定或未放水又无降雨的时段的彰武水库进库流量或与南海水库出库流量的差值做为泉水该日流量，取平均彰武水库入库值做为月流量，并根据月流量取平均值做为当年平均流量。由于影响流量数值因素较多，故本次所计算的泉流量值与实际值难免存在差异，但总的变化趋势与实际情况相符。
3 影响泉流量大小的因素分析
经过本次调查和前人资料的综合分析，影响泉流量大小的主要控制因素有以下几点。
3.1 自然因素
3.1.1 降水
降水对泉流量影响主要表现在两个方面，一是通过渗入补给泉域地下水，再以地下径流方式汇集到小南海泉群溢出；二是通过地表产流汇集到洹河，通过流量大小渗漏补给泉域地下水。
因降水年际与内变化不同，对泉流量大小的影响也各异，年际降水量的大小变化，因泉域地下水自身的调蓄作用，主要影响小南海泉的年均值变化，而年内降水的变化，又导致泉流量在年内的差异。
3.1.2 洹河
洹河流经本区长度约50km，在水磨石至卸甲平段河水漏失严重，洹河漏失水量是南海泉地下水的主要补给源。洹河水来源有二：一是降水产流；二是接收红旗渠退水，持续补给泉域地下水。根据前人和本次调查实测资料推测，洹河漏失量也是南海泉流量大小的主要因素。
3.2 人为因素
3.2.1 地下水开采
随着泉域内社会经济的发展，人工开采地下水量逐年增加，尤其是90年代以后，人工开采地下水量激增，势必袭夺部分泉流量。南海泉流量呈现三个台阶，与此对应，人工开采地下水也表现出三个台阶，具体数据见表1。
表1 泉流量与人工开采地下水量对应表
因此，现状地下水开采量是泉流量大小的主要控制因素，从发展趋势看，地下水开采对泉流量的影响将越来越严重。
3.2.2 红旗渠引水量
红旗渠引浊彰河水入林州，一方面通过渠道渗漏和渠灌回渗直接补给泉域地下水，另一方面退水到洹河，间接以河道渗漏方式补给地下水，从表2也可以看出，在泉流量的三个平台中，红旗渠引水量的变化趋势也比较明显。
3.2.3 泉群溢出区一带开山采石对泉的溢出也会造成一定影响
4 影响泉流量因子权重分析
4.1 影响泉流量因子选择
从以上分析不难看出影响泉流量大小的因子主要有四个：降水量、地下水开采量、红旗渠引水量及洹河漏失量。其中洹河漏失量主要通过降水产流（洪）和红旗渠退水作为漏水源，又与二者关系密切。相对二者而言，洹河漏失量仅是一种间接影响因素，因此，可以将降水量、地下水开采量与红旗渠引水量作为影响泉流量大小的控制因子。
4.2 泉流量时段选择
从表1可以明显看出，泉流量大小呈现三个台阶，分别对应三个时段，即1976年以前、1977～1989年、1990年以后，为便于下文计算，选取资料时段为1971～1976年、1977～1989年、1990～2003年。各时段泉流量、降水量、地下水人工开采量与红旗渠引水量数据见表2。
表2 各时段数据一览表
4.3 泉流量影响因子权重分析
泉流量影响因子权重分析采用灰色系统理论进行多变量相关分析，多变量相关分析是水文地质分析中常遇到的问题，其目的是从多个因素中找出它们与因素相关程度的优劣。在研究事物之间的关联性时，灰色系统理论把事物（因素）的过去和现在的行为效果以时间序列作为分析的基础，从中发掘出规律性来，为对主因素的判断，提出了“关联度”这一变化值来确定不同时间、不同因子对泉流量大小影响的权重。
4.3.1 关联度分析的方法原理
设有m个与母因素（X0）有一定关联作用的子因素（X1,X2，…，Xm），它们都至少有n个同期动态观测值，其值简称序列。
母序列：｛X0（i）}i=1,2，…，n
子序列：｛Xk（i）}k=1,2，…，m
i=1,2，…，n
为了进行比较，将它们进行标准化处理，令：
标准化X0（i）,Xk（i），于是在t0X坐标系上有折线，｛X0（i）｝,｛Xl（i）｝，…，｛Xk（i）｝…，它们在l轴上都有一定的长度。若是这些折线有公共交点（称参考点），则第k条子线l时刻与母线在同一时刻的距离Δ0k（l）=｛|X0（l）-Xk（l）|｝，是衡量它们在该时刻关联性的基本依据。显然，Δ0k（l）愈小，子线与母线在l时刻的关联性愈好。序列在时刻t=l到t=n的关联性用关联系数表示：
地质环境经济论文集.第2辑
ξ0k（i）——第k条子线与母线X。在i时刻的关联系数，其值满足0≤ξ0k≤1，ξ0k愈近于1，它们的关联性愈好。
Δmin，Δmax——第m子线在区间[1,n]的距离Δ0k（i）的最小值和最大值。
显然若参考点选在某时刻（1），则有Δmin=0，其中令Δ0k（min）=min{|X0（i）—Xk（i）|）
Δ0k（max）=max{|X0（i）—Xk（i）|）
Δmin=min｛Δ0k（min）｝
Δmax=max｛Δ0k（max）｝
ξ——正实数，取经验数，其值大小影响各时刻[1,n]关联系数的序。本文取ξ＝0.5，于是第k条子线与母线在[l,n]关联度记为G0k且 ∈[0,1]
4.3.2 应用数据
根据现有资料考虑，有三个因子的影响：第一个因子是红旗渠引水量，第二个因子是泉域内地下水开采量，第三个因子是泉域内降雨量。
现设定矩阵[xij]i=1,2,3,4
j=1,2，…，13
[xij]——母因素，历年泉流量；
[xki]——子因素，k=2是红旗渠历年引水量
k=3是泉域内地下水历年开采量
k=4是泉域内年降雨量。
4.3.3 计算结果
计算积结果见表3。
表3 各时段关联系数表
注：X2——红旗渠引水量，X3——地下水开采量，X4——降水量。
5 泉流量减小原因综合分析
从上述泉流量影响因子权重分析结果可以看出，在第一、二时段，泉流量的大小与其正相关因子降水量和红旗渠引水量的大小关系密切，负相关因子人工开采量仅占次要位置，结合表2，第二时段泉流量变化的原因主要是人工开采量的增加和引水量的减少。
第三时段（1990～2003年）与第二时段相比，降水量差异不大，但是人工开采量增大，红旗渠引水量显著变小，而是两者在该时段有上升为泉流量的主要影响因子，因此，泉流量减小也就是必然后果了。而在开采量中，矿坑排水对泉涌水量减小影响更为明显。
6 结论
综合上述分析结果：在现阶段，泉流量减小的主要原因是人工开采地下水的增大和红旗渠引水量的减少。近阶段随着人工开采地下水量增加，已经成为影响泉流量大小的主要因素。
有关水利水电工程地质存在问题的探讨摘要：水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。由此可见，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。 关键词：水利水电；工程地质问题；环境问题；勘测问题 1 水利水电工程建设与环境问题
1.1 水利水电工程与地震问题 水库等水利水电工程建筑物蓄水后，由于地应力的调整或水体下渗等原因，触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明，要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件：①水库岩石比较破碎，且处理效果不十分理想；②存在有利于应力集中的地质环境条件；③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道，一般而言，水库的坝址没有较大的断裂带存在，仅仅是水荷载引起的地应力，诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震，那将是灾难性的。从1987年的资料至今，我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座，已发现水库诱发地震的有13座。[1]
1.2 水利水电工程与水文问题 水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布，从而对周围环境造成影响。例如：①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水，而且还截流了非汛期的基流，往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而带来一系列的环境生态问题；②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸；③下游地区的地下水位下降；④入海口因河水流量减少引起河口淤积，造成海水倒灌；⑤因河流流量减少，使得河流自净能力降低；⑥以发电为主的水库，多在电力系统中担任峰荷，下泄流量的日变化幅度较大，致使下游河道水位变化较大，对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响；⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化。由此可见，水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。[2]
1.3 水利水电工程与气候问题 一般情况下，区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后，当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润，形成新的小气候，对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4 水利水电工程与鱼类、生物物种问题 ①对鱼类的影响：切断了洄游性鱼类的洄游通道；水库深孔下泄的水温较低，影响下游鱼类的生长和繁殖；下泄清水，影响了下游鱼类的饵料，从而影响鱼类的产量；高坝溢流泄洪时，高速水流造成水中氮氧含量过于饱和，致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响：库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏；同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
2 工程地质工作中存在的问题
2.1 工程地质勘察的质量问题 在工程地质勘察过程中，主要问题有以下几种：①工程概念不清，勘探侧重点不明确，针对性不强，方法不当，手段落后；②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入，其适应条件的物理意义混淆不清；③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有：①界定不准确或论证不充分，有问题遗漏甚至结论性错误；②有些地质报告没有地质结论，也有些工程没有做多少地质工作就先下结论，极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过，可能延误开发时机；或者尽管通过了审查，但却给工程留下了隐患，这种情况的危险性极大。[4]
2.2 勘测周期不合理的问题 从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期，这是再简单不过的道理，然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面：①一旦需要申报项目，立即就要求提交地质报告；②今天刚刚提交可研报告，明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程，一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的，由于地质条件不清楚，直接导致投资控制不住，施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患，可能造成重大的工程事故。
3 结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业，它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务，是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要，是现代化大生产和保证工程质量的客观要求，是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量，对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生，轻则修改设计延误工期，严重时造成工程失事，给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势，工程地质分析不够深入，有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为，总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题，具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]林妙月．区域构造稳定性及地震性危险评价问题[M]．北京：地震出版社，2008：99-100.
[2]王连生．水利水电工程地质[M]．武汉：武汉大学出版社，2008：13-15.
[3]董凡卿，文秘杂烩网． 2007，36（11）：43-44．
[4]黄小军．水利水电工程地质勘测问题探析[J]．人民长江，2008，36（3）：54-55．
