本发明专利技术属于地质环境领域，具体涉及一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法。一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法，包括下述的步骤：a.察看采砂区的地质概况：分析河道采空区地质环境，根据采砂悬空洞范围及形状，确定土质参数；b.确定河道采空区灾害的破坏形式，及悬空洞长期沉陷规律与作用机理；c.充填灌浆法对葫芦洞沉陷量进行控制。采用上述的方法针对河道采空区的地质环境进行生态处理，不仅进行现场勘查、分析论证、理论分析、填充试验得出了最佳方法，消除了事故隐患，对于保证河道的畅通安全、减少地质环境灾害、维护生态平衡具有广阔的应用前景和推广价值，社会、经济效益重大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质环境领域，具体涉及一种。
技术介绍
随着水利、建筑、公路、铁路等行业的快速发展，极大促进了经济的快速发展，但同时也造成了建筑材料的过度消耗，其中砂石资源的需求更是相当巨大。目前，建筑行业的砂石资源主要为河砂，故而带动了河砂挖掘产业的快速发展。然而，由于缺乏宏观政策管理，河砂采掘长期处于大规模、长河段、无序超量的状态，形成了大量的河道采空区，也就是所谓的采砂葫芦洞。这种现象如果不尽早加以治理，将使河床形态发生急剧的变化，河床严重下切，改变流势和河势，掏空堤脚和桥墩基础，对岸坡稳定及结构物存在巨大的安全隐患。同时，由于河床下切引起水位下降，还将影响沿河供水等取水工程的正常运行，甚至取不到水，供水量及保证率无法满足，危及供水安全。因此，合理控制采砂规模、有效处治采砂洞成为河道管理部门迫切需要解决的重大工程问题。影响河道采砂的观测、试验、计算和科学规划的原因很多，采砂影响因素复杂，但其研究工作除主观上重视不够外，如下因素可能影响了采砂研究的深入:采砂的影响范围大，做物理模型试验的费用高；影响采砂的条件复杂，包括河型、来水来砂条件、采砂坑的位置、大小和深度等；数学模拟复杂，必须为二、三维水沙数模才能真实反映出沙坑的变形；采砂效应问题是最新焦点，90年代以前河道采砂量不大，没有引起足够的重视，所以关于采砂的原形观测数据较少。对采砂河道的地形观测很重要。国外关于河道采砂方面的研究较早，如美国的Chang H.H.教授早在上世纪80年代运用计算机数学模型对加利福尼亚州圣胡安溪因砂石开采引起的河床变形就进行了研究，并与原型实测资料进行了对比；Duder J.N.对河口附近河道采砂对海岸线形态影响进行了研究；Kwan R.T.F.运用商业软件MIKE模拟了河道采砂对河床演变的影响；Macdonald A.系统分析了美国Naugatuck河及附近洪水区采砂河段的河床形态恢复问题；西班牙的Puertos公司将GIS技术应用于河道采砂管理，自主开发的SIC9.0软件可用来收集、组织和计算关于采砂活动对海岸线形态变化影响的数据，其功能强大，可以研究包括海岸地质形态、海洋探测图、泥沙变形厚度、海底形态变化和泥沙颗粒分布数据等，研究范围还涉及到了环境、社会、经济影响，并开发了相关的决策支持系统Florence Cayocca和Beryldu Gardin运用水动力学模型研究了法国在英吉利海峡和北冰洋海岸处采砂对海岸沙波形态的影响，其数学模拟充分考虑了潮汐水流、沙波阻力对沙坑演变的影响，分析了影响沙坑变形的一些因素(主要适用于河口采砂)研究注重于采砂对周边环境的影响，但也提出采砂影响的复杂性，仅通过建立经验公式来评估沙坑演变对海岸线的影响。法国环境保护组织在工作报告中也指出长时期的采砂对周边环境造成了极大的影响，该组织要求停止Kurnell半岛的采砂活动，Jacqui Goddard为今后减小采砂影响提出了一些意见:适当再利用建筑材料而不是抛弃；更大程度的回收包括混凝土在内的材料；再利用家庭建筑材料等。这些意见可为我国的采砂管理工作做参考。Pieter C.Roos等对海洋浅水处油田开采中沙坑演变作了详细研究，开发了用于模拟沙坑影响海洋底部地形演变的模型，结果表明沙坑以中心向四周以很快的速度扩大(160m/年)，速度与潮流输运速度和潮汐周期的不规则性有关，沙坑的深度不影响扩展速度和沙坑的方向，但确实会影响它的空间分布，并且发现沙坑在水平方向上的影响要远超过垂直方向的沉降，海洋底部的沙坑沉降与陆地上的沉降大不相同，有必要对沙坑造成的沉降和床面形态的关系进行非线性的研究。R.Simonini等人研究了在海底采砂对海底大型栖息动物的生态影响，通过7个控制点的调查，发现采砂在短期内没有对沙粒分布和泥沙TOC含量造成明显影响，但是在采砂点发生了较大程度的地貌变形，在采砂后12个月，控制点处的变形达到很高的程度，这些地方的物种无一幸免，泥沙运动会使采砂坑在短期内(2-4年)恢复到自然状态。M.A.F.Knaapen等分析了采砂后沙波的再生，河口地区的沙波一般高数米，绵延数百米长，对通航至关重要，Knaapen根据朗道方程建立了 一个简单有效的演变模型，模型参数由遗传算法的优化方法确定，可以很好地预测采砂后沙波的演变情况，该模型较精确地预测了日本Bisanseto海峡采砂10年后的沙波再生状况。Bianca G.T.M.等结合荷兰由于建筑材料猛增，越来越大的采砂量而造成的大面积海洋底部地貌变化，研究了地貌演变模型预测和社会决策的关系，因为关于采砂方面的实测数据的缺乏，预测模型不可能都得到验证，作者分析了未校核模型性能的提高和如何将结果应用到决策中去的问题，决策者们可利用模型的结论作为预报信号。Adam Kubicki等研究了 2个沙坑6年的时间内的演变情况,重点研究了单个沙坑的演变和3个沙坑组成的沙坑群的演变，在沙坑研究当中运用了 2个声纳仪和6个电波地形仪，观察到了沙坑边缘逐渐变得光滑和沙坑的回填速度逐渐减慢，建议最有效的监测沙坑变形的方法是运用声纳仪和光波地形仪每6个月对沙坑进行测量。EdwardB.Thornton等研究了美国南部Monterey海湾1906-1990年间由于采砂造成海岸线侵蚀现象，他把沿1940-1990年间的18公里海岸线侵蚀率与禁止采砂后的1990-2004年的海岸线侵蚀率作了对比；还发现当风暴潮和高潮位相遇时，岸线的侵蚀更大，当受到厄尔尼诺现象的影响时侵蚀更大，在1990年禁止采砂后海岸线侵蚀程度大为减小。RupaliS.Patgaonkar等对小溪附近挖泥对沙坑形态稳定的影响进行了研究，结果表明当沙坑深度增加时，水流的轻度也随之增加，在挖沙河段保持河底坡降为1:6时对维持沙坑的稳定最有利，沙坑的渗透水流与河底方向平行。由于发达国家对海洋采砂问题的较早重视和大量的资金投入，他们对一些海洋采砂地区进行了长时间的原型监测，掌握了大量关于采砂对生态环境、水质等的影响后果的数据。R.Smith等人调查了在北海和英吉利海峡采砂停止后3年内海底动物区的影响状况，发现在集中采砂地区的生物多样性和丰富性都有大幅度下降，建立了生物形态和水动力学指标的关系，说明采砂活动停止后自然物理干扰对海洋底动物区结构作用重大。K.L.Spencer等对英国内陆河道中射流采砂对周围水体水质的影响进行了研究,射流采砂冲起了泥沙中的有毒物质(如硫、氣等)、污染物等对周围水体的生物造成危害，关于河道疏浚采砂对生态环境影响的研究很多，可以看出对采砂过程对水质、水体生物、周围生态环境影响的研究很重要。P.L.Friend等用他们开发的概念性模型研究了河口处挖沙对河道泥沙输移、泥沙粒径分布、级配、泥沙输移通道等造成的影响，需要大量的数据来研究海底地形和决定长时间的海洋形态变化，计算表明虽然受到上游河道采砂的人为干扰，Fowey河口仍遵守常规泥沙输移模式。Ingarooma河在1875年到1984年间由于采砂造成泥沙细化的现象进行了研究，由于上游采砂引起下游河床泥沙的中值粒径小于5mm，并根据采砂对河床的影响程度将整个河流分成若干河段:自然卵石河段(0-32km)、准干扰细化河段(32-53km)、形成粗化泥沙保护层段(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法，包括下述的步骤：a.察看采砂区的地质概况：分析河道采空区地质环境，根据采砂悬空洞范围及形状，确定土质参数，其具体的步骤是：现场察看采砂区的地形地貌、地层岩性、水文地质条件、地质构造及地震；勘测闸址区采砂葫芦洞的分布：察看采砂葫芦洞的位置分布、测量采砂葫芦洞深度；场地工程地质条件及评价：地层分布规律及特征、确定闸址区采砂葫芦洞影响范围：主要包括确定悬空洞对地层影响，评价工程地质条件；b.确定河道采空区灾害的破坏形式，及悬空洞长期沉陷规律与作用机理；c.充填灌浆法对采砂葫芦洞沉陷量进行控制，其控制的步骤是：选取参数、简化及建立模型，对采砂葫芦洞进行填充灌浆。
【技术特征摘要】
1.一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法，包括下述的步骤: a.察看采砂区的地质概况:分析河道采空区地质环境，根据采砂悬空洞范围及形状，确定土质参数，其具体的步骤是:现场察看采砂区的地形地貌、地层岩性、水文地质条件、地质构造及地震； 勘测闸址区采砂葫芦洞的分布:察看采砂葫芦洞的位置分布、测量采砂葫芦洞深度； 场地工程地质条件及评价:地层分布规律及特征、确定闸址区采砂葫芦洞影响范围:主要包括确定悬空洞对地层影响，评价工程地质条件； b.确定河道采空区灾害的破坏形式，及悬空洞长期沉陷规律与作用机理； c.充填灌浆法对采砂葫芦洞沉陷量进行控制，其控制的步骤是:选取参数、简化及建立模型，对采砂葫芦洞进行填充灌浆。2.如权利要求1所述的一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法，其特征在于，所述的步骤c中，选择C15混凝土、碎石灌浆、碎石对葫芦洞进行填充，采用三维有限差分计算机程序FLAC-3D计算方法进行计算，分析计算结果，确定填充物的量。3.如权利要求1所述的一种针对河道采空区带来的地质环境灾害的生态处理方法，其特征在于，所述的步骤a中，察看采砂区的地质概况，包括在察看地形地貌时，确定工程场区的地形，确定工程场区是否为冲积平原、冲积湖平原、两者的交互带或者是其它类型的平原； 勘察深度内场，确定工程场区地层所属的堆积层，分析土质； ...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘立红，黄金伟，柴琦，孙德明，李典基，于一鸣，张宏博，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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