引江濟淮二期工程安徽段地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及防治建議

引江濟淮二期工程范圍大致依據(jù)引江濟淮供水范圍確定，涉及安慶桐城市，馬鞍山無為縣，合肥市轄區(qū)及廬江縣、肥西縣、長豐縣、巢湖市，淮南市轄區(qū)、壽縣、鳳臺縣，蚌埠市轄區(qū)、懷遠縣、固鎮(zhèn)縣，滁州鳳陽縣，阜陽市轄區(qū)及潁上縣、阜南縣、界首市、臨泉縣、太和縣，亳州市市轄區(qū)及蒙城縣、渦陽縣，六安霍邱縣，宿州市市轄區(qū)及蕭縣、碭山、靈壁，淮北市市轄區(qū)、濉溪縣等地區(qū)。區(qū)內(nèi)交通便利，京臺高速、濟廣高速、連霍高速、南洛高速、滬蓉高速、沿江高速等從評估區(qū)或周邊穿過；京九、京滬、滬蓉等鐵路縱橫穿過評估區(qū)中北部，交通十分便利。1地質(zhì)環(huán)境條件1.1氣象水文區(qū)內(nèi)氣候以淮河為界，淮河以北為暖溫帶半濕潤季風氣候，淮河以南屬于北亞熱帶濕潤氣候區(qū)。季節(jié)性明顯，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。評估區(qū)多年年平均氣溫14～16℃，多年平均降雨量800～1400mm，兩者均由南向北遞減。地跨長江、淮河兩大水系。受區(qū)域氣候條件控制，地區(qū)性差異顯著，自南而北，汛期、洪峰逐漸滯后。南部河流汛期早，持續(xù)時間長，一般由4月至10月，洪峰多出現(xiàn)在6、7月，枯水期為12月至翌年2月。北部河流汛期短，洪峰出現(xiàn)稍晚，集中在7、8兩月[1]。而引江濟淮工程主要就是解決季節(jié)性地域水資源分配不均的問題，其引江濟巢，再有巢濟淮，使江淮溝通，不僅達到了江水北送的目的，而且可以改善巢湖生態(tài)環(huán)境，促進江淮航運的發(fā)展。1.2地形地貌區(qū)內(nèi)跨越安徽省沿江丘陵平原、江淮波狀平原和淮北平原三大地貌區(qū)，海拔高度大多在5～100m之間。北部為淮北平原，地形平坦，由西北向東南緩傾，海拔高度15～40m左右；中部巢湖到淮河間屬江淮波狀平原區(qū)，地形波狀起伏，海拔高度5～60m；南部引江濟巢段屬沿江丘陵平原區(qū)，地形起伏不定，海拔高度超過10～150m左右，自然坡度一般5～20°。依據(jù)地貌形態(tài)特征，區(qū)域地貌可分為沖積平原、波狀平原、淺丘狀平原、低丘等類型[2]。引江濟淮二期工程主要為：江水北送段輸水干線工程、城鄉(xiāng)集中供水工程、航運工程、河渠水系連通工程、水質(zhì)保護工程等[3]，所涉及的河道：江水北送段包括沙潁河、西淝河、渦河、澥河、沱河等河段；江淮溝通段包括瓦埠湖、東肥河、派河；引江濟巢段包括菜子湖、白石天河、西兆河。1.3地層巖性區(qū)內(nèi)呈條帶狀分布在長江以北地區(qū)，絕大部分區(qū)域基巖被新近紀～第四紀松散層所覆蓋。根據(jù)區(qū)域基巖地質(zhì)資料及區(qū)內(nèi)鉆探揭露，評估區(qū)下伏地層主要有新太古代霍邱巖群、五河巖群、青白口紀、震旦紀、寒武紀、奧陶紀、石炭紀、二疊紀、三疊紀、侏羅紀、白堊紀、第三紀、第四紀分布。2地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀2.1滑坡評估區(qū)滑坡分布于淮南市壽縣八公山鄉(xiāng)張管村2處和郝圩1處，共3處滑坡，1處滑坡為碎石土，其他2處為巖質(zhì)滑坡，規(guī)模均為小型滑坡(根據(jù)《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范》(體積<10×104m3為小型)。斜坡上的碎石土或者巖體順坡向下滑動是滑坡的主要運動方式滑坡3處，規(guī)模均為小型，危險性等級為小級，3處滑坡穩(wěn)定性差，未來再次發(fā)生滑坡的可能性大，威脅對象為東淝河復(fù)線船閘及淮南港江淮運河入淮口樞紐港工程，其危害程度小。2.2崩塌評估區(qū)共有10處崩塌(河流岸崩)，均為土體崩塌，8處為小型崩塌、2處為中型崩塌(體積<1×104m3為小型，1×104m3體積<10×104m3為中型)，其中3處位于沙潁河線的潁河右岸、沙河及泉河左岸，規(guī)模均為小型；6處位于渦河線，規(guī)模等級4處小型、2處中型；江淮溝通段壽縣東淝河復(fù)線船閘評估區(qū)內(nèi)河流岸崩1處，規(guī)模等級小型。沙潁河段河岸崩塌3處均為土質(zhì)岸坡，河岸崩塌災(zāi)害的長度為2～18m，平均崩退距離1～2m，年崩率<0.5～4.0m/a。規(guī)模均為小型；渦河段河岸崩塌有6處，規(guī)模等級4處小型、2處中型。河岸崩塌有兩種類型，第一種是人為采砂引起的岸坡崩塌；第二種是直接受水流頂沖的岸坡，崩塌規(guī)模為中型，或受橫向環(huán)流強烈沖刷的凹岸。河岸崩塌災(zāi)害的長度為160～1000m，平均崩退距離3～15m，年崩率0.3～1.5m/a。河岸崩塌發(fā)育的時間在每年河水位高漲的汛期或退水期；江淮溝通段壽縣東淝河復(fù)線船閘評估區(qū)內(nèi)河流岸崩1處，位于壽縣八公山鄉(xiāng)趙臺村，該岸崩邊坡特征：坡高3m、岸崩累計坡長1000m、寬度1.5m左右，體積1500m3，規(guī)模等級小型，局部發(fā)生窩崩，總體屬于條帶狀小型岸崩；鑒于此類崩塌逐年發(fā)展的特點，不會形成大規(guī)模的崩塌，對河道的影響小，評估區(qū)內(nèi)的河岸崩塌對輸水河道總體危害小。威脅對象為沙潁河與渦河輸水干線，危害程度小。2.3采空塌陷采空塌陷72處，規(guī)模等級巨型11處、大型9處、中型38處、小型14處，主要分布在淮南煤礦區(qū)、渦陽煤礦區(qū)、宿州煤礦區(qū)以及淮北煤礦區(qū)，72處煤礦雖然有不少煤礦已經(jīng)停產(chǎn)關(guān)閉，但其引發(fā)的地面變形(含塌陷區(qū))仍在發(fā)展中，未來發(fā)展趨勢不穩(wěn)定。主要威脅對象為淮南市平頭山水廠(五水廠)供水工程、山南新區(qū)水廠供水工程，渦陽段渦河輸水干線與渦陽站，宿州市淮水北調(diào)線蘆嶺鎮(zhèn)段輸水干線；濉溪縣鳳棲湖水系連通工程、小型朔西湖水系連通工程、殷莊站及濉溪縣-淮北市段輸水干線，渦北煤礦、蘆嶺煤礦、劉橋第一煤礦與恒源煤礦、濉溪縣-朔里鎮(zhèn)煤礦采空塌陷對其評估區(qū)內(nèi)的工程危害程度大，危險性等級為大級，淮南煤礦群采空塌陷對其評估區(qū)內(nèi)的工程危害程度小，危險性等級為小級。2.4巖溶塌陷巖溶塌陷有4處，規(guī)模等級大型1處，中型1處，小型2處，分別淮南市境內(nèi)為李郢孜巖溶塌陷群和沈家崗巖溶塌陷群，淮北市趙樓巖溶塌陷和姜洼巖溶塌陷。李郢孜巖溶塌陷群塌陷坑3處，面積為0.3hm2，規(guī)模等級為小型；沈家崗巖溶塌陷群塌陷坑9處，面積為20hm2，規(guī)模等級為大型；趙樓巖溶塌陷坑8～9個，現(xiàn)存2處，規(guī)模等級為中型；姜洼巖溶塌陷坑1處，面積約0.3hm2，規(guī)模等級為小型。李郢孜巖溶塌陷群1980年李二礦井下疏排石灰?guī)r水，開始出水量30m3/h，12d后水量增加到102m3/h，水呈黃色并含有土體顆粒，之后水量達到308m3/h，水中含泥量達7.4%，連續(xù)3d共排水21600m3、泥砂1598m3。沈家崗巖溶塌陷群共發(fā)現(xiàn)塌陷坑9處，位于沈家崗東大井以東400m處，塌陷坑呈東西向排列，間距30～50m，直徑1.5～6m，深1～6m，下雨時坑內(nèi)積水呈螺旋狀向地下流入。趙樓巖溶塌陷位于劉橋鎮(zhèn)王堰村趙樓自然村杜莊小學西側(cè)，巖溶塌陷發(fā)生于2000年4月，有8～9個塌陷坑，呈長列式分布，坑口直徑2～10m，深1.5～6.0m，屬于中型巖溶塌陷。現(xiàn)在僅留下2個塌陷坑，其它被填平，塌陷區(qū)伴生多條裂縫，縫寬2～3cm。姜洼巖溶塌陷位于劉橋鎮(zhèn)周口村姜洼自然村。巖溶塌陷發(fā)生于2000年，有塌陷坑一處，直徑10m左右，深6～7m?，F(xiàn)狀穩(wěn)定性好，趨勢穩(wěn)定性較差，危險性一般，威脅對象主要為農(nóng)田。巖溶塌陷主要威脅對象為淮南市平頭山水廠(五水廠)供水工程、山南新區(qū)水廠供水工程，濉溪縣的鳳棲湖水系連通工程，淮南市的巖溶塌陷對工程的危害程度小，危險性等級小，濉溪縣的巖溶塌陷對工程的危害程度中等，危險性等級為中等級。2.5地面沉降地面沉降主要發(fā)生在淮北平原，松散地層厚度>100m的地區(qū)。包括淮北市、宿州市、亳州市、阜陽市全部，蚌埠市的懷遠縣、五河縣、固鎮(zhèn)縣、淮上區(qū)，淮南市的鳳臺縣、潘集區(qū)等，共涉及6市27縣(區(qū))，面積約38302km2?；幢逼皆貐^(qū)地面沉降多年監(jiān)測結(jié)果表明，除以開采地表水及淺層地下水為主的沿淮地區(qū)(蚌埠市、淮南市)及開采巖溶地下水為主的淮北市、肖縣、靈璧縣地面沉降不發(fā)育外，其它以開采淺部～深部含水層地下水的各市縣均有地面沉降不同程度的惡化趨勢。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范》(DZ/T0286—2015)，近五年年平均沉降速率大于等于30mm或累計沉降量大于等于800mm的地區(qū)地面沉降發(fā)育程度強，危險性等級大；年平均沉降速率在10～30mm之間或累計沉降量在300～800mm的地區(qū)地面沉降發(fā)育程度中等，危險性等級中等；年平均沉降速率小于等于10mm或累計沉降量小于等于300mm的地區(qū)地面沉降發(fā)育程度弱，危險性等級小。據(jù)統(tǒng)計區(qū)內(nèi)阜陽城區(qū)內(nèi)的輸水干線和泵站工程等可能遭受地面沉降危害程度大，危險性等級大；潁上縣夏橋鎮(zhèn)-界首市區(qū)域內(nèi)工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；利辛縣孫集鎮(zhèn)以北區(qū)段工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；渦陽縣縣城-高爐鎮(zhèn)段、義門鎮(zhèn)-亳州市城區(qū)段工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；宿州城區(qū)及蕭縣黃口鎮(zhèn)以北地區(qū)工程等工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；除此之外的區(qū)域內(nèi)部工程可能遭受地面沉降危害程度小，危險性等級小。威脅對象為位于沉降區(qū)內(nèi)的輸水干線、城市供水工程、水質(zhì)保護工程、河道管護工程等。2.6膨脹土變形膨脹土是指土中粘粒成份主要由親水性礦物組成，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育的特征。依據(jù)粘性土的自由膨脹率確定其膨脹潛勢，《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ112—87)對于膨脹潛勢進行了分級，當自由膨脹率(Fs)≥40%時，土體具有膨脹潛勢，40%≤Fs<65%，膨脹潛勢弱，65%≤Fs<90%，膨脹潛勢中等，F(xiàn)s≥90%，膨脹潛勢強。本次調(diào)查取樣98個，收集樣品數(shù)據(jù)671個，總的樣品數(shù)769個，土體的自由膨脹率(Fs)為17.0～99.0%。區(qū)內(nèi)膨脹土分布廣泛，主要由晚更新世粘土、粉質(zhì)粘土組成，測試樣品顯示，約93.0%的土體自由膨脹率在5%～65%，屬于弱膨脹潛勢，危險性等級為小級；約6.6%的土體自由膨脹率在65～90%，為中等膨脹潛勢，危險性等級為中等級，僅個別樣品測試結(jié)果大于90%，為強膨脹潛勢。威脅對象為位于膨脹土變形區(qū)內(nèi)的城市供水工程、水質(zhì)保護工程、河道管護工程等工程。3防治建議1)滑坡、河岸崩塌災(zāi)害的防治措施主要是嚴格按照設(shè)計施工放坡、護坡；對岸崩段采取拋石，加砌塊石護坡，設(shè)置防護林帶；滑坡災(zāi)害主要壓坡腳，減小后部荷載。2)基坑崩塌災(zāi)害的防治措施，對于泵站、涵閘、港池等深基坑，應(yīng)根據(jù)邊坡地層巖性確定放坡比例，并分級放坡，開挖時采用梯級方式；對于管道開挖、河道疏浚等淺基坑，根據(jù)邊坡地層巖性設(shè)置放坡比例；穿河立交段基坑施工時，應(yīng)進行抽水，降低基坑的地下水位；對于特殊類型土體一般采用清除方法，厚度較大時，可進行注漿固結(jié)、噴射混凝土或采取其它支護方法。3)采空塌陷災(zāi)害的防治措施，對沿線煤礦加強監(jiān)督管理，嚴格執(zhí)行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與綜合治理方案；按照“三下采煤規(guī)程”采礦，以保護輸水河渠工程的安全；對位于采空塌陷區(qū)地段的工程建筑，應(yīng)采取能夠抵抗地表殘余變形的結(jié)構(gòu)保護措施，對于未穩(wěn)沉的采空塌陷區(qū)內(nèi)的河道，應(yīng)提高防洪標準。4)巖溶塌陷災(zāi)害的防治措施，應(yīng)加強地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理；控制礦坑涌水量，防止礦坑突水產(chǎn)生巖溶塌陷波及輸水工程；加強地下水觀測及資料的綜合研究，防止巖溶地下水降落漏斗內(nèi)發(fā)生巖溶塌陷。5)地面沉降災(zāi)害的防治措施，加快地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與監(jiān)測；規(guī)范地面沉降監(jiān)測工作；統(tǒng)籌規(guī)劃，加強防控，有原則、有計劃、有次序地開采中深層地下水；河堤設(shè)計時應(yīng)考慮到因地面沉降造成的標高損失；對地面沉降區(qū)的橋梁、泵站等工程應(yīng)采取一定的工程措施，防止地面沉降造成建筑物的變形損壞；加強地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合研究，分析引發(fā)地面沉降的主要因素，構(gòu)建地面沉降信息系統(tǒng)平臺，以便及時預(yù)警預(yù)報[4]。6)膨脹土變形地質(zhì)災(zāi)害的防治措施，查明工程建筑物附近膨脹土的物理力學性質(zhì)、埋藏分布情況；對于新開河渠、疏浚拓寬段工程，放緩河渠的邊坡，必要時分置馬道；做好過水部分的防護