引江濟淮二期工程安徽段地質災害發育現狀及防治建議

李良婧

(合肥市勘察院有限責任公司，安徽 合肥 230000)

引江濟淮二期工程范圍大致依據引江濟淮供水范圍確定，涉及安慶桐城市，馬鞍山無為縣，合肥市轄區及廬江縣、肥西縣、長豐縣、巢湖市，淮南市轄區、壽縣、鳳臺縣，蚌埠市轄區、懷遠縣、固鎮縣，滁州鳳陽縣，阜陽市轄區及潁上縣、阜南縣、界首市、臨泉縣、太和縣，亳州市市轄區及蒙城縣、渦陽縣，六安霍邱縣，宿州市市轄區及蕭縣、碭山、靈壁，淮北市市轄區、濉溪縣等地區。區內交通便利，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或周邊穿過；京九、京滬、滬蓉等鐵路縱橫穿過評估區中北部，交通十分便利。

1 地質環境條件

1.1 氣象水文

區內氣候以淮河為界，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。季節性明顯，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。評估區多年年平均氣溫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。受區域氣候條件控制，地區性差異顯著，自南而北，汛期、洪峰逐漸滯后。南部河流汛期早，持續時間長，一般由4月至10月，洪峰多出現在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環境，促進江淮航運的發展。

1.2 地形地貌

區內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，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，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，地形起伏不定，海拔高度超過10～150m左右，自然坡度一般5～20°。依據地貌形態特征，區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、城鄉集中供水工程、航運工程、河渠水系連通工程、水質保護工程等[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

區內呈條帶狀分布在長江以北地區，絕大部分區域基巖被新近紀～第四紀松散層所覆蓋。根據區域基巖地質資料及區內鉆探揭露，評估區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 地質災害發育現狀

2.1 滑坡

評估區滑坡分布于淮南市壽縣八公山鄉張管村2處和郝圩1處，共3處滑坡，1處滑坡為碎石土，其他2處為巖質滑坡，規模均為小型滑坡(根據《滑坡崩塌泥石流災害調查規范》(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，規模均為小型，危險性等級為小級，3處滑坡穩定性差，未來再次發生滑坡的可能性大，威脅對象為東淝河復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，規模均為小型；6處位于渦河線，規模等級4處小型、2處中型；江淮溝通段壽縣東淝河復線船閘評估區內河流岸崩1處，規模等級小型。

沙潁河段河岸崩塌3處均為土質岸坡，河岸崩塌災害的長度為2～18m，平均崩退距離1～2m，年崩率<0.5～4.0m/a。規模均為小型；

渦河段河岸崩塌有6處，規模等級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，崩塌規模為中型，或受橫向環流強烈沖刷的凹岸。河岸崩塌災害的長度為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線船閘評估區內河流岸崩1處，位于壽縣八公山鄉趙臺村，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，規模等級小型，局部發生窩崩，總體屬于條帶狀小型岸崩；

鑒于此類崩塌逐年發展的特點，不會形成大規模的崩塌，對河道的影響小，評估區內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、渦陽煤礦區、宿州煤礦區以及淮北煤礦區，72處煤礦雖然有不少煤礦已經停產關閉，但其引發的地面變形(含塌陷區)仍在發展中，未來發展趨勢不穩定。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，宿州市淮水北調線蘆嶺鎮段輸水干線；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-朔里鎮煤礦采空塌陷對其評估區內的工程危害程度大，危險性等級為大級，淮南煤礦群采空塌陷對其評估區內的工程危害程度小，危險性等級為小級。

2.4 巖溶塌陷

巖溶塌陷有4處，規模等級大型1處，中型1處，小型2處，分別淮南市境內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，規模等級為小型；沈家崗巖溶塌陷群塌陷坑9處，面積為20hm2，規模等級為大型；趙樓巖溶塌陷坑8～9個，現存2處，規模等級為中型；姜洼巖溶塌陷坑1處，面積約0.3hm2，規模等級為小型。

李郢孜巖溶塌陷群1980年李二礦井下疏排石灰巖水，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3d共排水21600m3、泥砂1598m3。

沈家崗巖溶塌陷群共發現塌陷坑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，下雨時坑內積水呈螺旋狀向地下流入。

趙樓巖溶塌陷位于劉橋鎮王堰村趙樓自然村杜莊小學西側，巖溶塌陷發生于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?，F在僅留下2個塌陷坑，其它被填平，塌陷區伴生多條裂縫，縫寬2～3cm。

姜洼巖溶塌陷位于劉橋鎮周口村姜洼自然村。巖溶塌陷發生于2000年，有塌陷坑一處，直徑10m左右，深6～7m?，F狀穩定性好，趨勢穩定性較差，危險性一般，威脅對象主要為農田。

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

地面沉降主要發生在淮北平原，松散地層厚度>100m的地區。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、固鎮縣、淮上區，淮南市的鳳臺縣、潘集區等，共涉及6市27縣(區)，面積約38302km2。

淮北平原地區地面沉降多年監測結果表明，除以開采地表水及淺層地下水為主的沿淮地區(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《地質災害危險性評估規范》(DZ/T 0286—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的地區地面沉降發育程度強，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的地區地面沉降發育程度中等，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的地區地面沉降發育程度弱，危險性等級小。

據統計區內阜陽城區內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-界首市區域內工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；利辛縣孫集鎮以北區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-高爐鎮段、義門鎮-亳州市城區段工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危險性等級中等；宿州城區及蕭縣黃口鎮以北地區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；除此之外的區域內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內的輸水干線、城市供水工程、水質保護工程、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、干縮裂隙發育的特征。依據粘性土的自由膨脹率確定其膨脹潛勢，《膨脹土地區建筑技術規范》(GBJ 112—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，Fs≥90%，膨脹潛勢強。本次調查取樣98個，收集樣品數據671個，總的樣品數769個，土體的自由膨脹率(Fs)為17.0～99.0%。

區內膨脹土分布廣泛，主要由晚更新世粘土、粉質粘土組成，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，僅個別樣品測試結果大于90%，為強膨脹潛勢。威脅對象為位于膨脹土變形區內的城市供水工程、水質保護工程、河道管護工程等工程。

3 防治建議

1)滑坡、河岸崩塌災害的防治措施主要是嚴格按照設計施工放坡、護坡；對岸崩段采取拋石，加砌塊石護坡，設置防護林帶；滑坡災害主要壓坡腳，減小后部荷載。

2)基坑崩塌災害的防治措施，對于泵站、涵閘、港池等深基坑，應根據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，根據邊坡地層巖性設置放坡比例；穿河立交段基坑施工時，應進行抽水，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、噴射混凝土或采取其它支護方法。

3)采空塌陷災害的防治措施，對沿線煤礦加強監督管理，嚴格執行礦山地質環境保護與綜合治理方案；按照“三下采煤規程”采礦，以保護輸水河渠工程的安全；對位于采空塌陷區地段的工程建筑，應采取能夠抵抗地表殘余變形的結構保護措施，對于未穩沉的采空塌陷區內的河道，應提高防洪標準。

4)巖溶塌陷災害的防治措施，應加強地質環境監督管理；控制礦坑涌水量，防止礦坑突水產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發生巖溶塌陷。

5)地面沉降災害的防治措施，加快地面沉降監測網絡建設與監測；規范地面沉降監測工作；統籌規劃，加強防控，有原則、有計劃、有次序地開采中深層地下水；河堤設計時應考慮到因地面沉降造成的標高損失；對地面沉降區的橋梁、泵站等工程應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；加強地面沉降監測數據綜合研究，分析引發地面沉降的主要因素，構建地面沉降信息系統平臺，以便及時預警預報[4]。

6)膨脹土變形地質災害的防治措施，查明工程建筑物附近膨脹土的物理力學性質、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；快速開挖和覆蓋施工，及時做好防滲護坡；對于泵站、船閘、節制閘及橋梁等工程，一般基礎的砌置深度，應大于大氣影響急劇層深度，可采用樁基礎或筏板基礎；試膨脹土的位置及厚度，設置基礎的深淺。

4 結語

引江濟淮二期工程輸水河道為國民經濟和人民生活有重大影響的河流，需要在開發建設過程中加強預防防治，有關部門應嚴格控制區域深層地下水的開采，加強區域地下水的動態監測，加強對地面變形進行監測，控制深層地下水的下降速率和范圍，防止地面沉降對輸水堤壩等線狀工程造成較大的危害，通過加強預防管理，降低地質災害的發生率。