引江济淮二期工程安徽段地质灾害发育现状及防治建议

引江济淮二期工程范围大致依据引江济淮供水范围确定，涉及安庆桐城市，马鞍山无为县，合肥市辖区及庐江县、肥西县、长丰县、巢湖市，淮南市辖区、寿县、凤台县，蚌埠市辖区、怀远县、固镇县，滁州凤阳县，阜阳市辖区及颍上县、阜南县、界首市、临泉县、太和县，亳州市市辖区及蒙城县、涡阳县，六安霍邱县，宿州市市辖区及萧县、砀山、灵壁，淮北市市辖区、濉溪县等地区。区内交通便利，京台高速、济广高速、连霍高速、南洛高速、沪蓉高速、沿江高速等从评估区或周边穿过；京九、京沪、沪蓉等铁路纵横穿过评估区中北部，交通十分便利。1地质环境条件1.1气象水文区内气候以淮河为界，淮河以北为暖温带半湿润季风气候，淮河以南属于北亚热带湿润气候区。季节性明显，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。评估区多年年平均气温14～16℃，多年平均降雨量800～1400mm，两者均由南向北递减。地跨长江、淮河两大水系。受区域气候条件控制，地区性差异显著，自南而北，汛期、洪峰逐渐滞后。南部河流汛期早，持续时间长，一般由4月至10月，洪峰多出现在6、7月，枯水期为12月至翌年2月。北部河流汛期短，洪峰出现稍晚，集中在7、8两月[1]。而引江济淮工程主要就是解决季节性地域水资源分配不均的问题，其引江济巢，再有巢济淮，使江淮沟通，不仅达到了江水北送的目的，而且可以改善巢湖生态环境，促进江淮航运的发展。1.2地形地貌区内跨越安徽省沿江丘陵平原、江淮波状平原和淮北平原三大地貌区，海拔高度大多在5～100m之间。北部为淮北平原，地形平坦，由西北向东南缓倾，海拔高度15～40m左右；中部巢湖到淮河间属江淮波状平原区，地形波状起伏，海拔高度5～60m；南部引江济巢段属沿江丘陵平原区，地形起伏不定，海拔高度超过10～150m左右，自然坡度一般5～20°。依据地貌形态特征，区域地貌可分为冲积平原、波状平原、浅丘状平原、低丘等类型[2]。引江济淮二期工程主要为：江水北送段输水干线工程、城乡集中供水工程、航运工程、河渠水系连通工程、水质保护工程等[3]，所涉及的河道：江水北送段包括沙颍河、西淝河、涡河、澥河、沱河等河段；江淮沟通段包括瓦埠湖、东肥河、派河；引江济巢段包括菜子湖、白石天河、西兆河。1.3地层岩性区内呈条带状分布在长江以北地区，绝大部分区域基岩被新近纪～第四纪松散层所覆盖。根据区域基岩地质资料及区内钻探揭露，评估区下伏地层主要有新太古代霍邱岩群、五河岩群、青白口纪、震旦纪、寒武纪、奥陶纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪分布。2地质灾害发育现状2.1滑坡评估区滑坡分布于淮南市寿县八公山乡张管村2处和郝圩1处，共3处滑坡，1处滑坡为碎石土，其他2处为岩质滑坡，规模均为小型滑坡(根据《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范》(体积<10×104m3为小型)。斜坡上的碎石土或者岩体顺坡向下滑动是滑坡的主要运动方式滑坡3处，规模均为小型，危险性等级为小级，3处滑坡稳定性差，未来再次发生滑坡的可能性大，威胁对象为东淝河复线船闸及淮南港江淮运河入淮口枢纽港工程，其危害程度小。2.2崩塌评估区共有10处崩塌(河流岸崩)，均为土体崩塌，8处为小型崩塌、2处为中型崩塌(体积<1×104m3为小型，1×104m3体积<10×104m3为中型)，其中3处位于沙颍河线的颍河右岸、沙河及泉河左岸，规模均为小型；6处位于涡河线，规模等级4处小型、2处中型；江淮沟通段寿县东淝河复线船闸评估区内河流岸崩1处，规模等级小型。沙颍河段河岸崩塌3处均为土质岸坡，河岸崩塌灾害的长度为2～18m，平均崩退距离1～2m，年崩率<0.5～4.0m/a。规模均为小型；涡河段河岸崩塌有6处，规模等级4处小型、2处中型。河岸崩塌有两种类型，第一种是人为采砂引起的岸坡崩塌；第二种是直接受水流顶冲的岸坡，崩塌规模为中型，或受横向环流强烈冲刷的凹岸。河岸崩塌灾害的长度为160～1000m，平均崩退距离3～15m，年崩率0.3～1.5m/a。河岸崩塌发育的时间在每年河水位高涨的汛期或退水期；江淮沟通段寿县东淝河复线船闸评估区内河流岸崩1处，位于寿县八公山乡赵台村，该岸崩边坡特征：坡高3m、岸崩累计坡长1000m、宽度1.5m左右，体积1500m3，规模等级小型，局部发生窝崩，总体属于条带状小型岸崩；鉴于此类崩塌逐年发展的特点，不会形成大规模的崩塌，对河道的影响小，评估区内的河岸崩塌对输水河道总体危害小。威胁对象为沙颍河与涡河输水干线，危害程度小。2.3采空塌陷采空塌陷72处，规模等级巨型11处、大型9处、中型38处、小型14处，主要分布在淮南煤矿区、涡阳煤矿区、宿州煤矿区以及淮北煤矿区，72处煤矿虽然有不少煤矿已经停产关闭，但其引发的地面变形(含塌陷区)仍在发展中，未来发展趋势不稳定。主要威胁对象为淮南市平头山水厂(五水厂)供水工程、山南新区水厂供水工程，涡阳段涡河输水干线与涡阳站，宿州市淮水北调线芦岭镇段输水干线；濉溪县凤栖湖水系连通工程、小型朔西湖水系连通工程、殷庄站及濉溪县-淮北市段输水干线，涡北煤矿、芦岭煤矿、刘桥第一煤矿与恒源煤矿、濉溪县-朔里镇煤矿采空塌陷对其评估区内的工程危害程度大，危险性等级为大级，淮南煤矿群采空塌陷对其评估区内的工程危害程度小，危险性等级为小级。2.4岩溶塌陷岩溶塌陷有4处，规模等级大型1处，中型1处，小型2处，分别淮南市境内为李郢孜岩溶塌陷群和沈家岗岩溶塌陷群，淮北市赵楼岩溶塌陷和姜洼岩溶塌陷。李郢孜岩溶塌陷群塌陷坑3处，面积为0.3hm2，规模等级为小型；沈家岗岩溶塌陷群塌陷坑9处，面积为20hm2，规模等级为大型；赵楼岩溶塌陷坑8～9个，现存2处，规模等级为中型；姜洼岩溶塌陷坑1处，面积约0.3hm2，规模等级为小型。李郢孜岩溶塌陷群1980年李二矿井下疏排石灰岩水，开始出水量30m3/h，12d后水量增加到102m3/h，水呈黄色并含有土体颗粒，之后水量达到308m3/h，水中含泥量达7.4%，连续3d共排水21600m3、泥砂1598m3。沈家岗岩溶塌陷群共发现塌陷坑9处，位于沈家岗东大井以东400m处，塌陷坑呈东西向排列，间距30～50m，直径1.5～6m，深1～6m，下雨时坑内积水呈螺旋状向地下流入。赵楼岩溶塌陷位于刘桥镇王堰村赵楼自然村杜庄小学西侧，岩溶塌陷发生于2000年4月，有8～9个塌陷坑，呈长列式分布，坑口直径2～10m，深1.5～6.0m，属于中型岩溶塌陷。现在仅留下2个塌陷坑，其它被填平，塌陷区伴生多条裂缝，缝宽2～3cm。姜洼岩溶塌陷位于刘桥镇周口村姜洼自然村。岩溶塌陷发生于2000年，有塌陷坑一处，直径10m左右，深6～7m。现状稳定性好，趋势稳定性较差，危险性一般，威胁对象主要为农田。岩溶塌陷主要威胁对象为淮南市平头山水厂(五水厂)供水工程、山南新区水厂供水工程，濉溪县的凤栖湖水系连通工程，淮南市的岩溶塌陷对工程的危害程度小，危险性等级小，濉溪县的岩溶塌陷对工程的危害程度中等，危险性等级为中等级。2.5地面沉降地面沉降主要发生在淮北平原，松散地层厚度>100m的地区。包括淮北市、宿州市、亳州市、阜阳市全部，蚌埠市的怀远县、五河县、固镇县、淮上区，淮南市的凤台县、潘集区等，共涉及6市27县(区)，面积约38302km2。淮北平原地区地面沉降多年监测结果表明，除以开采地表水及浅层地下水为主的沿淮地区(蚌埠市、淮南市)及开采岩溶地下水为主的淮北市、肖县、灵璧县地面沉降不发育外，其它以开采浅部～深部含水层地下水的各市县均有地面沉降不同程度的恶化趋势。根据《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286—2015)，近五年年平均沉降速率大于等于30mm或累计沉降量大于等于800mm的地区地面沉降发育程度强，危险性等级大；年平均沉降速率在10～30mm之间或累计沉降量在300～800mm的地区地面沉降发育程度中等，危险性等级中等；年平均沉降速率小于等于10mm或累计沉降量小于等于300mm的地区地面沉降发育程度弱，危险性等级小。据统计区内阜阳城区内的输水干线和泵站工程等可能遭受地面沉降危害程度大，危险性等级大；颍上县夏桥镇-界首市区域内工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危险性等级中等；利辛县孙集镇以北区段工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危险性等级中等；涡阳县县城-高炉镇段、义门镇-亳州市城区段工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危险性等级中等；宿州城区及萧县黄口镇以北地区工程等工程可能遭受地面沉降危害程度中等，危险性等级中等；除此之外的区域内部工程可能遭受地面沉降危害程度小，危险性等级小。威胁对象为位于沉降区内的输水干线、城市供水工程、水质保护工程、河道管护工程等。2.6膨胀土变形膨胀土是指土中粘粒成份主要由亲水性矿物组成，具有显著的吸水膨胀、失水收缩、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育的特征。依据粘性土的自由膨胀率确定其膨胀潜势，《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112—87)对于膨胀潜势进行了分级，当自由膨胀率(Fs)≥40%时，土体具有膨胀潜势，40%≤Fs<65%，膨胀潜势弱，65%≤Fs<90%，膨胀潜势中等，Fs≥90%，膨胀潜势强。本次调查取样98个，收集样品数据671个，总的样品数769个，土体的自由膨胀率(Fs)为17.0～99.0%。区内膨胀土分布广泛，主要由晚更新世粘土、粉质粘土组成，测试样品显示，约93.0%的土体自由膨胀率在5%～65%，属于弱膨胀潜势，危险性等级为小级；约6.6%的土体自由膨胀率在65～90%，为中等膨胀潜势，危险性等级为中等级，仅个别样品测试结果大于90%，为强膨胀潜势。威胁对象为位于膨胀土变形区内的城市供水工程、水质保护工程、河道管护工程等工程。3防治建议1)滑坡、河岸崩塌灾害的防治措施主要是严格按照设计施工放坡、护坡；对岸崩段采取抛石，加砌块石护坡，设置防护林带；滑坡灾害主要压坡脚，减小后部荷载。2)基坑崩塌灾害的防治措施，对于泵站、涵闸、港池等深基坑，应根据边坡地层岩性确定放坡比例，并分级放坡，开挖时采用梯级方式；对于管道开挖、河道疏浚等浅基坑，根据边坡地层岩性设置放坡比例；穿河立交段基坑施工时，应进行抽水，降低基坑的地下水位；对于特殊类型土体一般采用清除方法，厚度较大时，可进行注浆固结、喷射混凝土或采取其它支护方法。3)采空塌陷灾害的防治措施，对沿线煤矿加强监督管理，严格执行矿山地质环境保护与综合治理方案；按照“三下采煤规程”采矿，以保护输水河渠工程的安全；对位于采空塌陷区地段的工程建筑，应采取能够抵抗地表残余变形的结构保护措施，对于未稳沉的采空塌陷区内的河道，应提高防洪标准。4)岩溶塌陷灾害的防治措施，应加强地质环境监督管理；控制矿坑涌水量，防止矿坑突水产生岩溶塌陷波及输水工程；加强地下水观测及资料的综合研究，防止岩溶地下水降落漏斗内发生岩溶塌陷。5)地面沉降灾害的防治措施，加快地面沉降监测网络建设与监测；规范地面沉降监测工作；统筹规划，加强防控，有原则、有计划、有次序地开采中深层地下水；河堤设计时应考虑到因地面沉降造成的标高损失；对地面沉降区的桥梁、泵站等工程应采取一定的工程措施，防止地面沉降造成建筑物的变形损坏；加强地面沉降监测数据综合研究，分析引发地面沉降的主要因素，构建地面沉降信息系统平台，以便及时预警预报[4]。6)膨胀土变形地质灾害的防治措施，查明工程建筑物附近膨胀土的物理力学性质、埋藏分布情况；对于新开河渠、疏浚拓宽段工程，放缓河渠的边坡，必要时分置马道；做好过水部分的防护