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探析水库建设对岩溶水文地质环境的影响

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摘要:水库建设,对于岩溶水文地质环境有重要的影响。尤其是因地下水系、地下水的污染,造成了一定程度的岩溶结构的破坏,进而加剧了岩溶结构的不稳定性。而且,基于岩溶结构的不稳定性,容易诱发诸多的“次生灾害”。本文主要从水库的物理、化学角度,阐述其对岩溶水文地质环境的影响。

关键词:水库;岩溶;水文地质环境;渗漏;影响

中图分类号:F407.1 文献标识码:A 文章编号:

一、前 言

水库的特殊性,在建设和蓄水的过程中,对库区的气候环境、以及岩溶结构都会造成重要的影响。尤其是地下水系、地下水质的污染,造成了一定程度的岩溶水文地质环境的影响。因此,在水库的蓄水运行中,往往面临岩溶渗水严重的问题,这也是水库运行中最为突出最为常见的问题,也是最需解决的问题之一。水文地质环境条件不仅影响着水库正常运行,还会对库区周边人民群众的生产生活带了严重的影响。最为常见的是由于水库蓄水,抬高了地下水位,使库区耕地无法耕作,村里房屋地基软化,房屋开裂,水井水质变差等。

二、水库对岩溶水文地质环境的影响

水库的建设,对岩溶水文地质环境有着严重的影响。尤其是基于物理和化学角度的影响,对岩溶体结构造成一定的破坏。同时,水库蓄水的过程中,还“活跃”了地下水系,加剧了岩溶结构的不稳定性。以下从物理和化学角度,阐述水库对岩溶水文地质环境的影响。

(一)从物理角度造成岩溶水文地质环境的影响。

水库在蓄水的过程中,对局域性的气候影响较大,尤其是季节性的气候遭到一定的破坏。同时,库区周边的生态结构也会相应的发生变化。这些物理角度的变化,对于岩溶水文地质环境造成本质性的影响。

1.降水量。水库在蓄水的过程中,形成了一个巨大的“水体”。在阳光的照射之下,伴随有大量的水汽蒸发。蒸发的水蒸气进入空气中,增加了局域空气的湿度,进而库区的降水量也随之增加。由于水库的长时间蓄水,容易造成局部性恶劣气候的产生,诸多频发的大雨天气,对岩溶的水文地质环境造成严重的影响。因此,岩溶结构比较不稳定,在恶劣的气候变化下,加剧了其不稳定性。

2.不稳定的温度变化。水库在蓄水的过程中,其相当于一个巨大的“能量体”,由于水分的蒸发,造成了局部气温的不稳定性。也就是说,水库的蓄水过程中,造成了极端气温的产生。尤其是库水温度的升高,对岩溶结构带来严重的影响。岩溶主要由石灰岩、石膏等成分构成,在较高水温下,会造成岩溶结构的溶解问题。因此,极端气温的产生,库区水温升高,造成岩溶结构中的石灰岩溶解,加剧岩溶结构的渗漏问题,这对库区的蓄水能力,造成重要的影响,同时也是库区蓄水过程中,最为突出的问题。

3.地下水位的变化。水库在蓄水的过程中,丰富了地下水系,使地下水系比较“活跃”,对岩溶地质有着重要的影响。水库的长时间蓄水,使得地下水系极为的“活跃”,进而岩溶结构中的空隙遭到一定程度的侵蚀。岩溶的地质结构比较脆弱,在活跃的地下水系的影响下,其结构的空隙增多,空隙的间距增大,进而造成库区严重的渗漏问题。同时,基于结构空隙的增加,岩溶结构更加地脆弱,进而容易引发诸多的次生灾害。诸如,在水库的建设后,库区的岩溶地质结构遭到破坏,进而出现了局域性的地震灾害或坝体垮塌的问题。

4.地下水压增大。由于水库蓄水的缘故,水库的地下水压会逐渐增大。地下水压增大,对岩溶空隙结构造成一定的影响。基于外界的水压,岩溶空隙中的填充物被冲刷或软化,加剧了岩溶结构的不稳定性。当水压达到一定程度时,库区底部的细小岩溶,会被冲刷增大,进而更加丰富了地下水系,这对于整个库区底部的结构,都会造成一定的破坏。

(二)基于化学角度,造成岩溶水文地质环境的影响。

在水库的蓄水过程中,伴随有水质的变化,尤其是水质中的化合物质沉淀,造成库区的河床抬升,这些都会对岩溶水文地质造成巨大的影响。同时,水质中的碱性化合成分的增加,加剧了岩溶组成成分的腐蚀。

1.库区河床抬升。库区在长时间的季节性蓄水中,有大量的泥沙等物质的沉淀,造成了库区河床抬升。库区的河床被抬升,其水溶面增大、水速减缓,这对库区堤岸的岩溶造成很大的影响。库区的水溶面增加,使库区岩溶结构的浸泡量增加。部分堤岸的岩溶受到水分的侵蚀,进而加剧了堤岸的不稳定性。因此,在实际的水库堤岸上,往往出现诸多的岩溶空洞。这些空洞的出现,使得库区的渗漏情况加剧,而且对库区周边的水质带来一定的影响。

2.库区化合沉淀物增加。在蓄水的过程中,水质中的诸多化合物被沉淀于库底。使得库底的水污染较为严重。尤其是碱性沉淀化合物的产生,对岩溶地质结构造成重要的影响。随着水库的长时间蓄水,造成了库区水污染成分增加,尤其是氯离子含量的增加,对库区岩溶的水文地质造成严重的侵蚀。同时,由于库区蓄水的含氧量增加,加速了诸多的腐蚀反应。因此,在库区化合沉淀物的影响下,库底水质出现一定的污染,库区底部的岩溶地质环境遭到严重的破坏,进而增加了水库的渗漏问题。

3.库区边坡结构不稳定。由于水库的长时间蓄水,增加了地下水的渗透量,这造成了库区边坡岩溶结构不稳定。基于边坡结构的不稳定,造成堤岸的抗剪性能降低,使得堤岸出现下沉或垮塌。而且,堤岸的岩溶发育最为明显,是水库蓄水进行中,对于岩溶造成的最大损害之一。

4.岩溶化合成分的影响。岩溶主要由石灰石、石膏等成分组成,其成分主要以碳酸盐为主。石灰岩和石膏,在一定程度上具有一定的脆性,在活跃的地下水系的影响下,其结构极易发生变化。随着化合成分的堆积,尤其是碱性物质的积累,对岩溶地质造成腐蚀性破坏。在水质的污染下,岩溶结构中的空隙增多,而且随着蓄水时间的增加,其岩溶发育程度越明显。这就是水库蓄水过程中,需要特别注重库区维护的主要原因。

(三)岩溶渗漏问题。水库在蓄水运行中,岩溶的渗漏问题最为突出。在岩溶渗漏的问题上,主要有空隙型渗漏和管道型渗漏两种。在水库蓄水的初期,主要以空隙型渗漏为主。随着蓄水时间的增加,空隙型的渗漏模式转变为管道型渗漏,尤其是堤岸的管道型渗漏最为明显。

在水库的蓄水过程中,库床的岩溶变化较为明显,尤其是因地下水系的冲刷,以及腐蚀性化合物质的堆积,造成了库底严重的岩溶问题。在渗漏的问题上,甚至有些水库出现泉涌式的渗漏模式,对库区的蓄水能力造成严重的影响。因此,在水库的正常蓄水运行中,水库渗漏问题的出现,严重影响着水库的蓄水能力。同时,也是水库维护中,重要的维护工程。

对于严重的水库岩溶渗漏问题,需要采取有效的措施,对渗漏进行合理的堵塞。在岩溶渗漏的堵塞工程中,对于大型的管道型渗道,要进行有效的物质填充,对渗漏进行堵塞。同时,增加对库区底部的堆积物的清理,减少地下水系的压力,以及化合物的腐蚀。

结语

综合上面所述,水库的蓄水过程,对岩溶的水文地质环境造成了重要的影响,尤其是对其结构的腐蚀性破坏,加剧了其不稳定性,也是诸多次生灾害诱发的主要原因。因此,在水库运行过程中,需要定期放空水库,进行冲淤,不仅保持水库原有的库容能力,减少淤积量,保持库水质量,减缓对其结构的腐蚀性破坏。在水库放水及蓄水过程中,应使上游水位缓慢升降,以免使上下游两岸堤坝坍塌,以及因水压骤变对水文地质环境造成不良影响。

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