排土場地質災害評價
㈠ 站場地質災害危險性評估
甘肅段全線設有站場4個,它們分別是:蘭州西固首站、定西分輸泵站、張家川分輸泵站和天水北道末站。下面將逐個對其進行地質災害危險性評估。
(一)蘭州西固首站
里程樁號為0.0km段,地貌位置為黃河南岸二級階地,地形平坦,地表無侵蝕切割,距離南側山坡大於2km。地基具二元結構,自上而下分別是黃土狀土和砂礫土,其中表層黃土狀土厚約10m左右,具非自重濕陷性;下伏厚層砂礫土。由於地下水埋深5~10m,黃土狀土中含水量普遍較高,飽水部位呈軟塑—流塑狀態時,承載力低,易發生濕陷。此外,西固及其南部為高礦化地下水,硫酸鹽含量一般為1500~2500mg/L,對混凝土具有中等侵蝕性。可能的地質災害為黃土濕陷,但規模小發生頻率也低,對站場的危害小。預測地質災害危險性小。
(二)定西分輸泵站
里程樁號為 137.7km段,位於南河南岸,地貌上為河谷平原,南河沿兩岸發育一級階地,階地和漫灘寬約50~100m,乾旱季節流量小或斷流,暴雨時有洪峰產生,最大流量100m3/s,對岸邊側蝕強烈,常有崩塌發生,階地具有二元結構,上部為黃土狀土,具有濕陷性,下部砂卵石,是良好的持力層。地下水主要儲存於砂卵石中,埋深大於10m。礦化度高,硫酸鹽含量大於1000~3000mg/1,對混凝土具有弱—中等腐蝕性。該站場地主要地質災害為洪水沖蝕,包括暴雨洪流對主河道的兩岸及谷坡支溝的沖蝕和地表的面蝕,洪水暴發規模及頻率均較小,對站場的危害性小,預測地質災害危險性小。建議站場的建設中對有側向侵蝕的溝岸採取加固措施,對有洪水威脅的沖溝採取工程排導措施。
(三)張家川分輸泵站
里程樁號為325.0km,位於張家川鎮南後川河西岸與其支流交匯附近,地貌上為河谷平原,地形平坦,谷底寬約1000m,溝谷走向近南北,兩岸發育一、二級階地。一、二級階地寬1000~2000m,河漫灘寬100~200m,階地前緣高出漫灘2~5m。具二元結構,有黃土狀土和砂礫石組成,地下水儲存於砂礫石中,埋深8~10m,礦化度1900~2500mg/1,硫酸鹽含量小於450mg/1,對混凝土不具侵蝕性。現沿河兩岸建有防洪堤,洪水對岸邊土體無沖蝕或輕微沖蝕,造成災害的可能性很低,預測地質災害危險性小。建議選建場地應與山坡保持一定的距離,以防滑坡危害。
(四)天水北道末站
里程樁號為天水支線73km,位於渭河北岸,地貌上為河谷平原,由一、二級階地組成,地形平坦,尤其以一級階地最為發育,谷底寬約 800~1000m,沿渭河兩岸連續分布,階地前緣高出漫灘2~5m,河漫灘寬100~200m。平原區具多元結構,上部為黃土狀土,厚5~6m以下為砂礫土、淤泥質粉質粘土和砂層,所夾淤泥質粉質粘土及砂層為透鏡體狀,厚度不穩定,一般厚度為 2~10m,上述地基土中除砂礫層承載力較高外,其餘承載力較低,特別是淤泥質亞粘土和砂層,容易發生液化和滑移,場地附近地下水分布於砂礫石中,埋深大於6m,水質良好,北岸附近山地帶地下水對混凝土有弱腐蝕性。平原區屬地質災害低易發區,主要地質災害為河流洪水對岸邊的沖蝕,目前沿河岸均修建有堤防,可能造成災害的危險性小。場站北側谷坡附近大部分地帶分布有古滑坡,整體雖然穩定,但土體較鬆散,在靠近邊坡附近建設時,建議對邊坡部位進行工程治理,或者坡腳保證一定的距離,預防滑坡發生。
由以上分析可知,甘肅段管線工程建設地段地質環境條件復雜,以崩塌、滑坡、泥石流、洪水沖蝕以及黃土濕陷和潛蝕為主的地質災害發育,工程建設和運營過程中可能遭受的地質災害來源於已有的地質災害和誘發及加劇的地質災害共同威脅。工程所遭受的災種首推崩塌和滑坡,它們大多分布於丘陵區和峽谷段,對管線的危害方式有壓埋、推移、懸空等破壞作用,危險性大—中等。泥石流和洪水沖蝕災害分布於溝谷地段,管線經過的泥石流溝主要在泥石流堆積區,下切作用不強,而淤埋和推移作用強烈。洪水沖蝕以側蝕作用為主,當管道距河床較近時可能存在側蝕架空。泥石流和洪水沖蝕危險性中等—小。黃土濕陷和潛蝕災害除閻家店以東外,絕大部分地段均有分布,尤其是上更新統馬蘭黃土分布地段危害更大,危險性大—中等。
綜上所述,預測工程建設和運營期間可能遭受地質災害危險性中等—大的地段是:
小坪子—雷壇河—直溝門段可能遭受崩塌、泥石流、洪水沖蝕及黃土濕陷和潛蝕災害。
高崖—紅土窯—馬營段可能遭受崩塌、泥石流災害。
馬營—碧玉段可能遭受滑坡和泥石流災害,局部有洪水沖蝕。
碧玉—魏店—蓮花鎮段可能遭受崩塌、滑坡、泥石流及黃土濕陷和潛蝕災害。
龍山鎮—張家川鎮—閻家店段可能遭受滑坡、泥石流、洪水沖蝕災害。
韓家A—張堡—北道段可能遭受崩塌、滑坡、泥石流及黃土濕陷和潛蝕災害。
甘肅段場站區地質災害不發育,危害性小,危險性小。
㈡ 主要地質災害調查評價
5.4.1海(咸)水入侵
1.海(咸)水入侵現狀
在廣饒縣南部,淺層地下水長期過量開采,漏斗范圍不斷擴大,使得北部鹹水的水動力條件發生變化,原來向北、向東排泄的鹹水,其流向轉為向南而補給漏斗區,從而鹹水體發生了向南延伸的現象,這就是所謂的鹹水入侵。鹹水體擴展所到之處,地下水水質變咸,機井報廢,使得農田灌溉和人蓄用水不得不另打深井取水解決。據調查,鹹水入侵現象開始於20世紀70年代,如廣饒縣大營鄉小囤子村,70年代以前施工的30m深機井,為微鹹水,缺水時能飲用,現已成為鹹水,居民飲用水源改為深井水,廣饒縣顏徐鄉北徐樓村,80年代以前施工的50~80m的機井水質較好,飲用、灌溉均可,在90年代開始變咸,淺機井均報廢。居民飲用、灌溉只能另打200m以下的深井,或施工小於22m的淺機井,淺井水質尚可,但水量較小,這說明鹹水體的入侵呈舌狀向南、西方向伸展。
據初步統計,1976~1979年間,鹹水入侵面積3.9km2,年均入侵48m;1980~1986年間,入侵面積10.1km2,年均入侵72m;1986年以來,入侵速度加快,到1989年面積達到20.4km2,年均入侵127m。1976~1995年累計入侵面積62km2。1995年11月~1996年4月向南入侵1.01km2,1996年11月~1997年11月郝家村以西鹹淡水界面平均向南推移約200m,最遠達400m。鹹水入侵導致水質惡化,給當地人畜用水及工農業生產帶來嚴重影響。
2.海(咸)水入侵預測
影響鹹淡水界面運移的因素眾多,是含水層介質場、水動力場和水化學場綜合作用的結果,從監測數據分析,沿界面不同部位運移速度不等,以稻庄鎮郝家段河、顏徐鄉和顏徐前燕三處地帶界面推移速度最快。水文地質條件尤其是含水層導水性及水動力條件是影響鹹淡水界面推移的最主要因素(圖5-11)。
考慮到影響鹹淡水界面運移的因素極為復雜,採用非確定性模型方法——灰色突變理論Pearl生長曲線外推方法,預測鹹淡水界面推移趨勢。選擇地下水中Cl-為模擬預報因子,數學模型如下:
C=L/(1+ae-bt)
式中:C——淺層地下水Cl-濃度,mg/L;
t——時間步長,年;
L、b、a——模型待定參數,無量綱。
模型中的參數,採用最小二乘法估計。採用了1991~1997年系列監測數據,進行模型待定參數的估計。用建立的模型預測每個監測井地下水中Cl-濃度值隨時間的變化,鹹淡水界面位置(250mg/L)由泛Kiring法插值確定,預測為13年(如圖5-12)。預測結果表明,未來13年內,鹹淡水界面以每年240m速度向南部推進。到2010年累計推移距離3120m,界面推移到稻庄鎮以南。
5.4.2地面沉降
地面沉降是一種較嚴重的地質災害,嚴重的地面沉降會造成夏季雨後積水,河道淤積不能暢通,泄洪防洪能力下降,抗風暴潮侵襲能力降低,地下排污管道倒坡,供水管道遭到破壞,道路、場地,堤岸和建築物出現裂縫,危害著人們的生活環境和城市建設,並會造成嚴重的經濟損失。
圖5-11鹹淡水界面監測剖面分布和氯離子濃度(mg/L)等值線示意圖(1997年)
圖5-12鹹淡水界面遷移趨勢示意圖(1997~2010年氯離子濃度250mg/L線)
黃河三角洲地區地質環境較復雜,即分布有活動性斷裂,又有新生代巨厚的沉積物和海相的淤泥、淤泥質的軟土層,加之上部沉積物形成年代較新,自重固結過程尚未完成,因此很容易在人類經濟活動的影響下產生地面沉降。引起地面沉降的原因有多種,地下水、地熱、石油和天然氣的開發,大規模的建築施工和高層建築的修建以及新構造運動、地應力變化、地震、海平面上升都會造成地面向下位移或標高下降,根據鄰區已發生地面沉降的城市(如天津市、山東省德州市等)的地面沉降研究表明,引起地面沉降的主要原因是大量開采地下水,特別是中深層、深層承壓水的開采,與地面沉降的關系更為密切。區內中深層、深層地下水的開采量也在逐年增加,地下水開采降落漏斗已經形成,盡管其規模不大,但區內石油、天然氣資源的開發已有較大規模,因此說,黃河三角洲地區存在著地面沉降問題。但由於石油部門所提供的數據有限,本項研究暫時無法深入,據有關部門研究,該區沉降規律如下(圖5-13):
(1)作業區普遍存在沉降,並在廣饒縣大王鎮形成以津青67為中心的較明顯的沉降區域,在東營市區形成以市區為中心的沉降區域。
(2)東營區沉降量與沉降范圍較大,其市區邊沿(耿家井、李家屋子)年平均沉降量在10mm左右。
(3)年均沉降量從20世紀50年代算起,時間太長。由於計劃經濟年代地下水開采量較小,建設規模不大而實際地面沉降也較小,進入80年代市場經濟以後,地下水開采量加大,地面基本建設加速、規模大,地面沉降量也應加大。因此說現在的年沉降量要大於年平均沉降量。
沉降測量成果統計見表5-12。
5.4.3土壤鹽鹼化
黃河三角洲由於其特定的地貌位置和自然條件,淺表生態地質環境十分脆弱,突出表現在土壤的鹽鹼化、沙化以及濕地的退化等。
1.鹽鹼土的分布
區內鹽鹼土的分布與地形地貌有較密切的關系,其分布特點如下:
(1)重鹽鹼化土:每100g土全鹽量>0.6g的土壤為重鹽鹼化土,主要分布於濱海低地,沿海岸線均有分布,從海岸線向內陸,其鹽鹼化程度有變輕的趨勢;其次分布於河間窪地地帶內如利津縣集賢鄉一付窩鄉一帶,孤北水庫—三道溝水庫一帶。
(2)中等鹽鹼化土:每100g土全鹽量在0.4~0.6g之間為中等鹽鹼化土,在重鹽鹼化土分布區的外圍分布,為向輕微鹽鹼化土的過渡帶,分布面積較少。
(3)輕微鹽鹼化土:每100g土全鹽量在0.2~0.4g之間為輕微鹽鹼化土,分布於小清河以北的緩平坡地,窪地地帶,分布面積較廣。
(4)非鹽鹼化土:全鹽量<0.2g/100g土,分布於小清河以南的山前沖洪積平原、黃河大堤的內側漫灘高地,黃河古(故)河道高地、現代黃河三角洲的頂部及決口扇頂部。如1976年黃河故道及虎灘—義和鎮呈條帶狀分布著非鹽鹼化土,利津縣鹽窩鄉附近及利津縣南宋鄉一帶。
圖5-13東營地面沉降高程變化縱向剖面圖
表5-12沉降測量成果統計表
*註:假設條件:由於參照的原有高程點的原始測量年限不一,考慮到東營市開展大規模的經濟建設,包括油氣開采,始於20世紀70年代後期,因此,為便於比較,假設地面沉降主要開始於80年代以後,1980年以前的地面沉降忽略不計。
2.鹽鹼化土的形成原因
鹽鹼化土的形成主要受水文、氣象、地質、地貌、土壤顆粒組成及水文地質條件等多種因素的影響,是上述諸種因素共同作用的結果。本區屬暖溫帶乾旱、半乾旱氣候區,蒸發量幾倍於降雨量是本區主要的氣候特徵,大量的水分蒸發,使水中的鹽分殘存於地表土壤中,較長期地處於一個鹽分累積的過程。因此,在這種氣候條件下,土壤鹽鹼化是比較容易發生的。另外,由於自然和人為因素的影響,導致地表和地下徑流不暢,地下水位抬高,乃是引起土壤積鹽的又一個重要原因。而地處濱海的地帶,海水的直接浸漬,風暴潮引起的淹沒,則是這一地區的濱海地帶土壤鹽鹼化的主要因素。區內土壤的積鹽過程可歸納為以下幾種:
(1)海水浸漬影響下的鹽分積累:在濱海地帶成陸階段,河流攜帶大量泥沙入海,由於受海水潮汐的頂托,不斷在近海沉澱下來,當其還處於水下堆積階段時,就為高礦化海水所浸漬,當其出水成陸後,鹽分開始重新分配,向地表運移、累積而形成鹽鹼土。這期間,由於地表植被很少,光禿的地表在蒸發作用下,土壤表層強烈積鹽,地下水礦化度也因蒸發而濃縮增高。另外,在土壤鹽漬化過程中,海水通過海潮入浸和溯河倒灌會加劇土壤的積鹽過程。
(2)地下水影響下的鹽分積累:當地下水位埋深較小,小於某一臨界深度時,地下水會在土壤內通過毛細作用,攜帶著鹽分上升到地表,受蒸發作用,水分揮發,鹽分則殘留在地表附近的土壤內,長期的累積使土壤內的鹽分愈來愈高,使土壤產生了鹽鹼化,而臨界深度的大小主要受包氣帶土壤的岩性影響。
(3)地下水與地表水共同影響下的鹽分積累:在地下水起主導作用的基礎上,地表漬澇積水也是土壤鹽分累積的重要因素,尤其在乾旱半乾旱氣候條件下,這種積鹽現象更為嚴重。在一些湖沼四周和積水窪地,鹽鹼化土分布更為普遍。另外,各地在發展農業灌溉時,不能科學地分配水量,過多地消耗灌溉用水,使土壤產生次生鹽漬化,都是這種積鹽過程的結果。
由於鹽鹼化土的形成是受上述諸種因素的影響,因此,鹽鹼土的發生與發展也有著一定的規律性。一般地下水位埋深長期小於臨界深度的低窪地和濱海一帶是鹽鹼土易發生地區。尤其近海地帶,由於受高礦化地下水和海水的影響,鹽鹼土發生的程度普遍較嚴重。隨著年度內蒸發降雨作用的強弱變化,土壤鹽分的聚積往往開始於雨季以後的秋末冬初,至春末夏初,土壤鹽分的含量一般都處於一個高峰階段,這是積鹽階段;雨季到來後,土壤鹽分由於受降水的淋洗作用隨水下移,表層土壤這時處於一個脫鹽階段,其脫鹽的程度完全受降水量的多少和強度決定。
㈢ 地質災害危險區劃分與評價
地質災害危險性分區是在地質災害易發區基礎上進行的。地質災害的易發性代表了地質災害是否具備形成條件和發生地質災害的難易程度。而地質災害的危險性則包括了地質災害的活動程度、威脅的范圍、易發程度和誘發因素,是地質災害形成的可能性。仍然採用信息量法進行計算。
一、地質災害危險性評價指標體系
控制和影響地質災害形成的地質條件很多,但歸納起來主包括兩方面的條件,即地質災害形成的基礎條件和誘發條件。依此,可建立地質災害危險性評價指標體系(圖6-12)。
1.地質災害活動程度
地質災害活動程度主要是指地質災害活動的歷史。在本次地質災害危險性評價中,主要考慮地質災害活動的點密度和面密度,將其作為地質災害危險性分區的依據。但地質災害活動的歷史只能說明地質災害的過去,而未來地質災害活動程度怎樣,危險性大小主要取決於地質災害的形成條件及誘發因素。
2.地質災害形成條件
地質災害形成條件包括主要控制因素和影響條件。本次地質災害危險性區劃評價中主要選取斜坡結構類型、工程地質岩組、水文地質條件、斜坡幾何形態、斷裂構造和人類活動等條件。
3.地質災害威脅范圍
地質災害一旦發生,其可能影響的范圍,即存在地質災害危險的范圍。本次確定的地質災害威脅范圍主要包括易發區本身斜坡地帶,同時也包括溝谷底部及河流、水庫內的一定范圍。
圖6-12 地質災害危險性程度評價指標體系圖
4.地質災害誘發因素
誘發因素是指能夠使地質環境系統向著地質災害發生的方向演化或者導致地質災害發生的內動力和外動力地質作用。本區誘發條件主要包括地震、降雨和人類工程活動。但由於本區地震活動相對較弱,而且能夠代表地震活動程度的地震烈度和地震動峰值加速度在縣域內區別不大,因此本次危險性評價中未考慮地震活動的影響因素。參與評價的主要誘發因素為降雨和人類工程活動。
二、地質災害危險性分區
1.評價指標的量化
危險性評價採用信息量法進行計算,用1:50000地形圖提取基礎地理信息,從遙感影像中提取植被圖層,利用降雨量等值線圖提取降雨指標,人類工程活動主要從地形圖和靈台縣發展規劃中提取,得到各種評價指標的圖層,根據實際調查資料可以獲得地質災害的點密度和面密度,並將這些指標引入GIS操作系統中。
2.基於GIS的信息量分析模型迭加計算
採用基於GIS的信息量分析模型進行迭加計算,通過計算諸影響因素對斜坡變形破壞所提供的信息量值,作為區劃定量指標,既能正確地反映地質災害的基本規律,又簡便、易行、實用,且便於推廣應用。計算原理與過程如下:
信息預測的觀點認為,滑坡與崩塌等地質災害的產生與否與預測過程中所獲取信息的數量和質量有關,是用信息量來衡量的,即:
圖6-13 靈台縣地質災害危險性分區圖
依據地質災害危險性分區結果,充分考慮地質災害防治規劃工作的開展,綜合靈台縣地貌、岩土特徵、地質構造、年降雨分布規律及人類活動程度等特點,將靈台縣滑坡、崩塌、泥石流災害危險程度劃分為地質災害高危險區、中危險區、低危險區和極低危險區,根據地質災害分布、組合特徵又進一步劃分為16個亞區(表6-4)。
4.危險性分區評價
(1)地質災害高危險區(Ⅰ)
靈台縣地質災害高危險區面積232.49km2,占總面積的11.35%。包括6個地質災害高危險亞區,即黑河北岸梁原鄉橫渠—付家溝—官村—朱家灣—杜家溝—景家莊子地質災害高危險亞區(Ⅰ1)、黑河南岸梁原鄉張家塬—溫家莊—東門—朱家灣高地質災害危險亞區(Ⅰ2)、達溪河北岸沿線地質災害高危險亞區(Ⅰ3)、達溪河南岸中台鎮—蒲窩鄉—新開鄉邵寨鎮黃土梁峁丘陵地質災害高危險亞區(Ⅰ4)、邵寨鎮黃土梁峁丘陵地質災害高危險亞區(Ⅰ5)和獨店鄉什字塬北部黃土梁峁丘陵地質災害高危險亞區(Ⅰ6)。本區所處地貌單元主要為黃土梁峁溝壑區及黃土丘陵區。岩性主要為第四系黃土和白堊系紫紅色泥岩、砂岩、砂礫岩,地表黃土覆蓋厚度較大,黃土大都向沖溝傾斜。局部地形坡度較大,區內工程地質條件差,岩土層的表層風化較嚴重,本區人類活動比較強烈,溝谷邊坡人口比較密集,人類活動對環境的改造極為強烈,主要包括建房切坡、開挖窯洞、修路等,人為活動誘發滑坡、崩塌的可能性較大。本區植被稀疏,以農作物為主,不利於水土保持。丘陵區溝谷大多處於壯年期或幼年期,侵蝕作用比較強烈。在汛期遇暴雨和連陰雨天氣容易形成滑坡、崩塌災害。特殊的岩土條件和氣象條件為地質災害的形成提供了可能性。本區也是全縣滑坡、崩塌地質災害最嚴重的地區。
表6-4 地質災害危險程度分區說明表
(2)地質災害中危險區(Ⅱ)
靈台縣地質災害中危險區面積604.03km2,占總面積的44.12%,地質災害為災滑坡,崩塌、泥石流和不穩定斜坡。包括4個地質災害中危險亞區,即黑河北岸梁原鄉黃土梁峁丘陵地質災害中危險亞區(Ⅱ1),黑河南岸-什字塬以北黃土梁峁丘陵地質災害中危險亞區(Ⅱ2),什字塬以南-達溪河以北黃土梁峁丘陵地質災害中危險亞區(Ⅱ3),達溪河南岸中台鎮蒲窩鄉新開鄉邵寨鎮廣大黃土梁峁丘陵地質災害中危險亞區(Ⅱ4)。本區岩性為第四系中上更新統黃土覆蓋於白堊系砂礫岩、砂岩、泥岩基岩之上,厚度不等,在降水作用下容易沿黃土與基岩的接觸面形成滑坡。區內人類工程活動相對較強,人口比較多。人類工程活動比較強烈主要表現是為各種目的而進行的切坡,加大了崩塌、滑坡的臨空面。黃土層岩石風化破碎,節理裂隙發育,為災害中易發區。丘陵區溝谷大多處於壯年期或幼年期,侵蝕作用比較強烈,溝坡多為階狀陡坡。在汛期容易形成滑坡、崩塌災害。災害點分布在村莊周圍、公路沿線、河谷邊坡地帶。地質災害一旦發生,危害較大。
(3)地質災害低危險區(Ⅲ)
靈台縣地質災害低危險區面積912.48km2,占總面積的44.53%,地質災害發育較少,危險性相對較小。包括6個地質災害低危險亞區,即梁原鄉王家溝黃土塬地質災害低危險亞區(Ⅳ1)、黑河寬闊河谷地質災害低危險亞區(Ⅳ2)、什字塬地質災害低危險亞區(Ⅳ3)、達溪河河谷地質災害低危險亞區(Ⅳ4)、邵寨鎮黃土塬地質災害低危險亞區(Ⅳ5)、百里鄉林場地質災害低危險亞區(Ⅳ6)。本區黃土塬區及黃土小台塬區和寬闊的河谷區工程地質條件很好,地形平坦,雖然人類工程活動較頻繁但很少發生地質災害,百里鄉林場區植被茂密,人煙稀少,人類工程活動較少,人類工程活動弱,地質環境相對優越,為地質災害低危險區。
㈣ 地質災害穩定性及危害性評價
一、穩定性評價
根據近年來初步調研,對地質災害穩定性評價工作尚未全面開展,地質災害穩定性評價擬採用演變(成因)歷史分析法進行定性評價。
1.地質災害穩定性評價的原則
依據地質災害體所處的地質環境、地質災害的演變階段和發展趨勢、促進地質災害演變的主導因素等方面,綜合分析,預測其發展趨勢,將地質災害的穩定性分為穩定性差、穩定性較差、穩定性好三種情況。
2.地質災害穩定性評價的判據
土體滑坡的穩定性評價判據:
(1)穩定性極差:①前緣臨空且有發展趨勢;②斜坡坡角較陡,坡角一般大於40度;③滑體前。後緣及兩側有明顯的裂縫,形成了清晰的縱長形、長條形、圓椅形等滑坡周界;④滑坡對地表水和地下水影響敏感,其地質呈潮濕或半塑狀;⑤滑坡面大部分已貫通;⑥樹木、墓牌、工程建築物等物體產生明顯的傾斜、開裂等角變位或水平變位跡象。
(2)穩定性較差:①滑坡前緣具臨空間;②斜坡坡角小於40度至30度;③滑坡前後緣可見斷續裂縫;④滑面也基本貫通;⑤影響滑坡產生的主導因素仍然存在。
(3)穩定性尚可:①滑坡前緣臨空高差小;②斜坡坡角小於30度;③滑坡上未見裂縫,植被較發育;④無影響滑坡產生的主導因素;⑤無明顯的滑坡面。
岩質類地質災害的穩定性評價判據
(1)穩定性極差:①前緣臨空(一面至三面臨空);②前緣壁坡角在70~90度或呈倒坡;③後緣有明顯的裂縫,並仍在繼續發展;④前緣時有滾石、掉塊等活動現象;⑤促進岩體破壞的主導因素未消除。
(2)穩定性較差:①具臨空面;②前緣壁坡角在40~70度;③後緣有裂縫發展;④前緣暫無危體;⑤促進岩體的主導因素未消除。
(3)穩定性尚可:①前緣臨空高度小;②斜坡坡角平緩在20~30度;③後緣無裂縫;④無破壞岩體的主導因素。
二、隱患點穩定性評價
1.岩(土)體滑坡的穩定性評價和災度評估
對目前已掌握了解,並存在隱患的岩(土)體滑坡210處進行初步的評判,結果其中穩定性極差的有10處,穩定性較差的有26處,穩定性尚可的174處。
(1)穩定性極差的10處,地質災害隱患極端嚴重,基本處於非穩定狀態,在外力的作用下短期極有可能形成災害,但目前無法治理或治理成本遠高於治理效果,應及時整體搬遷或部分搬遷,將涉及964人的生命及財產安全。
(2)穩定性較差,地質災害隱患嚴重,在一定的誘發條件下將形成災害,目前可通過治理或部分搬遷,採取「避」災、「減」災等防治措施,可減輕地質災害危險性,這26處將涉及人口4075人。
(3)穩定性尚可的地質災害隱患點,目前暫處於穩定狀態,但在一定條件誘發下有可能形成災害,必須通過加強監測以及投入一定的治理工程,才能確保一段時期內相對穩定,這類地質災害隱患點有174處,將涉及人口在20000人以上。
2.崩塌(岩崩)的穩定性評價和災度評估
崩塌地質災害(隱患)點主要分布在交通沿線及高切坡的建房後側。調查顯示,麗水市交通干線金溫鐵路(麗水區段)、330國道線、省道麗浦線及麗龍線,目前發現隱患點15處,其中穩定性極差有5處,分別位於金溫鐵路縉雲段1處、青田段2處、慶元縣馬蹄嶴隧道口1處、麗浦線牛頭嶺1處;穩定性較差的有6處,穩定性尚可的4處;其餘20處分布於各縣(市)的災害點。
本類隱患點都處於非穩定狀態,在外力作用下可能隨時發生,對交通運輸及社會安定將帶來極大的影響,經濟損失將是巨大的。
三、礦產資源開采引發地質災害及評價預測
礦產資源開發引起局部區域地應力不平衡,使地質構造遭受破壞,將可能引發地面沉降、塌陷、冒頂、邊坡崩塌、地表水滲透、山體滑坡等地質災害,此外采礦廢石和尾礦不合理堆放,也將導致滑坡、泥石流等地質災害。目前麗水市近年來由於礦產資源開發利用引發的地質災害主要有5處(青田鉬礦區、縉雲仙都等條石采區、青田葉蠟石開采區、龍泉小梅螢石礦、慶元鉛鋅礦),已造成22人死亡(詳見地質災害現狀一章)。可見,礦產資源開發而引發的地質災害不可忽視,而且在麗水市有加重的趨勢。
在麗水市礦山地質災害影響最大的礦種是鉬、凝灰岩,其次為鉛鋅、葉蠟石等。這里僅介紹鉬礦山地質災害情況。
鉬礦開採在麗水市開採金屬礦種中開采規模最大,也是經濟效益最佳的礦種,本市鉬礦山7家,而選礦廠有20餘家,礦業產值占本市礦業總產值的四分之一。開采鉬礦又相對集中在青田鉬礦區,現以青田鉬礦區為例,闡述礦山地質災害情況:
青田鉬礦建於20世紀60年代初期,經過近40年的建設,已成為省有色冶金工業重點建設礦山。但在90年代初期的民采潮的進入,不僅造成礦區大量礦產資源的浪費、污染環境,而且帶來了嚴重的礦山安全隱患,由於無秩序、無規劃開采、盜采安全礦柱等等違法采礦的事件,導致地質構造、地壓力受力不均,在1995年、1996年礦區相繼出現局部地段山體滑坡,5號礦區出現嚴重的滲水現象;1996年8月1日因尾礦庫上游的亂采濫挖的采礦廢石堵塞屬礦庫排洪道、溢流溝,加上尾礦庫超量股段等人為因素,該尾礦壩塌壩,從而引發了泥石流的發生,將庫內近100萬方的尾礦盪然無存,瞬時間就把尾礦、礦廢石以排山倒海之勢匯入洪流之中,沿東源溪近20公里,泥沙所到之處全部夷平,沖毀大量農田、公路、工廠、村莊及水利設施,造成多人死亡,直接經濟損失慘重。1998年11月29日凌晨2時又在5號礦區采空區發生塌陷、崩落,塌陷面積2500平方米,崩落土石方達1.5萬方,使一座選礦廠被埋,直接經濟損失180餘萬元。根據目前狀況,該礦區地質災害隱患不容樂觀,尤其是5號礦脈采空區的塌陷、25號礦脈地表水滲透和地下水流向改變以及礦區采礦造成水土流失等地質災害隱患將有加重的趨勢。
此外,本市縉雲縣仙都-壺鎮凝灰岩開采區、慶元縣鉛鋅礦、青田葉蠟石礦等礦區同樣存在著許多不良礦山地質災害隱患。
㈤ 地質災害易發性評價方法探討
游其軍
(山東省地礦工程勘察院,濟南250014)
作者簡介:游其軍(1970—),男,工程師,長期從事環境地質、水文地質等水工環地質工作。
摘要:地質災害易發性評價是地質災害調查評價的一項重要內容。 為做到各區地質災害評價結果有可比性,宜按行政單元的級別劃分不同層次的地質災害易發單元,地質災害易發程度分區,必須同時注重災害現狀和形成條件兩類因素。
關鍵詞:地質災害;易發性;易發程度;易發單元
1 地質災害易發區劃分中出現的矛盾
地質災害易發性評價是地質災害調查評價和建設項目地質災害危險性評估的重要任務,制定一個地區的地質災害防治規范,必須根據實際情況劃定地質災害易發區。地質災害易發區,也可稱為地質災害多發區,是指容易或經常產生地質災害的地區。由於評價方法、評價理論、評價指標的不同,在同一地區,不同的單位和不同的技術人員可能將某一地區劃分為地質災害易發程度迥異的兩類地區。一旦出現此類情況,不僅會影響到地質災害防治主管部門編制地質災害防治規劃的正確性,對於建設單位,也難以把握是否在該區域進行建設時是否需要對建設用地開展地質危險性評估。此外無論是誇大或縮小地質災害易發區的范圍,都會導致工程建設選址的錯誤,造成巨大的經濟損失。
2 地質災害易發單元和易發性級別的確定
2.1 按行政單元級別劃分
地質災害易發區是相對不易發區而言,劃為地質災害易發區的通常不會處處都發生地質災害,未劃為易發區的,個別地段仍可能潛伏著較大的地質災害隱患,這就是相對性的表現。從便於各級地方政府對地質災害防治工作的管理、防治資金的投入和滿足各部門不同的需求,對地質災害易發區的劃分宜盡早制定統一的評價體系和評價方法、標准。為滿足不同的需要,可以針對不同的行政單元,劃分出不同層次的地質災害易發單元,並冠以不同級別的名稱,即全國以省(市、自治區)為評價單元,為國家的宏觀經濟建設決策服務;各省(市、自治區)以縣(市)為評價單元,作為編制全省地質災害防治規劃和作為重要經濟區、重大工程建設區規劃的依據之一;縣(市)地質災害易發程度分區圖上,應劃分出易發程度不同的地段和鄉鎮。這一成果既是編制縣(市)地質災害防治規劃必須的資料,又可直接為各類工程的規劃、選址和可行性論證所利用。
2.2 有必要劃分地質災害易發性級別
地質災害的產生是地質體在地質動力作用下惡化的結果,由於各地質條件、動力地質作用的類型和強度差異很大,地質災害發生的密度和強度可相差數十倍以上。為了能更可觀的反映這種差異性,增強評價結果的實用性,有必要將工作區劃分為地質災害易發程度不同的單元(地段),對不同的單元採取不同的對策。在地質資料缺乏、不完善,不能進行定量評價的情況下,為便於操作和利用,以分為高易發區、中等易發區、低易發區三類為宜。重大工程布設應盡量避開地質災害高易發區段,對地質災害高易發區段已存在地質災害隱患的居民區和各類工程區,應優先安排進行防治或避讓措施,新上項目的建設用地,必須開展一級地質災害危險性評估工作。在地質災害中易發區段,也應限制重大工程的布設,對該類地區段現已存在地質災害隱患的居民區和工程區,也應按輕重緩急有序地進行防治或避讓,新上項目的建設用地,宜根據工程的重要性分別開展不同級別的地質災害危險性評估。地質災害不易發區段,是布設各類工程的理想區段,除城市建設、重大工程和可能因建設而引發地質災害的一般工程必須開展建設項目地質災害危險性評估,其他工程選址時可以不開展地質災害危險性評估。
3 地質災害易發程度評價方法
3.1 提高地質災害易發程度的可信度
地質災害易發程度評價的可信度,取決於地質災害和環境地質調查的精度,並與選定評價因子的合理性和評價模型的實用性密切相關。只有當調查資料滿足規定的精度要求和採用的評價因子、評價模型比較合理時,評價結果才會有較高的可信度。有些地區或部門在地質災害調查中,過多地強調了專門性,忽視了對地質環境特別是潛在不穩定地段的調查,崩塌、滑坡調查點大多是通過訪問已形成災害或已構成隱患的點,對那些當地群眾不知曉,但穩定性差的地段很少調查,以至汛期中雖有部分已知的崩塌、滑坡出現新的活動,但大部分是新生的崩塌、滑坡,由於事前無防範,常造成災害。因此,在對危害居民地和重要工程的地質災害進行全面調查的同時,還必須注重環境條件和潛在隱患點的調查,提高調查成果的實用性。
3.2 評價方法和評價因子的合理選定
劃分地質災害的易發程度,合理確定評價方法、評價因子是關鍵。常用的評價方法(模型)有指數法、概率分析、模糊評判、聚類分析、信息量法等,可根據具體條件選定1~2種方法進行評價。評價因子選擇的正確與否,直接關繫到評價結果的可信度。從服務於地質災害防治規劃和國民經濟建設規劃的需要出發,評價因子的選擇應綜合考慮地質災害現狀和形成條件及動力因素。這除了注重地質災害現狀外,還著重考慮了形成條件、動力因素及其隨時間而變化的特點,對易發程度賦予了預測概念。
地質災害發生現狀因素,一般包括災害點密度(個/km2)、災害點面積系數(m2/km2)、災害點體積系數(m3/km2)三個因子。地質災害形成條件和動力因素,通常包括地形地貌、地層岩性、地質構造、地下水、降雨、河流沖刷、地震、人類活動、植被等,應根據調查比例尺大小、調查區地質特徵和主要災種,選擇那些制約本地區地質災害形成、發展的主要因子參與評價。在以泥石流災害為主的地區,宜將溝谷的縱坡度、溝谷形狀、第四系鬆散堆積層的分布面積比和厚度、植被覆蓋率等作為主要評價因子。以岩溶塌陷為主的地區,選擇評價因子應突出岩溶發育強度、深度、可溶岩類型、純度、上覆土層岩性、厚度、地下水位埋深等。
4 地質災害易發區劃分實例
濟南市地質災害易發程度劃分,採用易發程度指數進行分段評價,工作區易發程度分區,是在綜合分析影響地質災害的岩性、構造及致災動力因素(人類活動、降雨、地震等)的基礎上,結合地質災害發育程度作出的。對滑坡、崩塌、泥石流重點考慮地形、地貌、岩性、降雨及人為因素,對地面塌陷、地裂縫重點考慮礦山采空區的分布、埋深和開采條件。其評價方法、程序如下。
4.1 劃分評價單元
利用1∶5萬含地形地質內容的地質災害分布圖,將全區1938km2劃分成3km×3km單元網路,每個網路作為統計評價因子和計算易發程度的基本單元。
4.2 確定評價因子和評價模型
根據區內地質災害發生現狀和影響因素,將表徵地質災害發生現狀和表徵致災作用強度的因子作為評價因子(見圖1),利用公式計算地質災害易發程度指數:
圖1 地質災害易發程度評價因子框圖
4.3 確定評價因子指數和權重,計算地質災害易發程度指數
制定了不同災種評價因子判別標准及權重表,根據各評價單元的主要災種分別計算地質災害易發程度指數,表1~表3分別為崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷易發程度判別標志及致災因子權重表。
表1 崩塌、滑坡易發程度判別標志及因子權重表
4.4 確定地質災害易發程度級別,劃分出易發程度不同的單元
根據各評價單元計算結果,取A>2為地質災害高易發單元,A=1.45~2為地質災害中等易單元,A<1.45為地質災害不易發單元。
4.5 圈定易發區
根據各單元易發性級別,本著同類歸並的原則,並參考地貌和地質界線,分別圈定出地質災害高易區、中易發區和不易發區。並進行分區評價。
4.6 濟南市地質災害易發程度分區評價
根據上述劃分原則、標准與方法將工作區劃分為高易發區、中易發區和不易發區。
表2 泥石流、岩溶塌陷易發程度判別標志及致災因子權重表
4.6.1 地質災害高易發區
該區地質災害點主要集中於工作區南部山區的西營、高而、柳埠和仲宮四個鄉鎮,總面積31.66km2,佔全區面積2.13%,襲擾系數R值為27~41,地質災害易發程度指數A>2。區內地形陡峻,岩(土)體結構差,人類工程活動頻繁,在強降雨條件下導致地質體穩定性差,容易導致地質災害發生,該區共有地質災害點20個。
4.6.2 地質災害中易發區
該區地質災害點主要分布於工作區的西營、柳埠、錦綉川、高而、港溝、郭店、王舍人、馬山等9個鄉鎮。規模相對較小且分散,總面積105.35km2,佔全區面積8.11%,共發現地質災害點26個,襲擾系數R值為17~27,地質災害易發程度指數A=1.45~2。鬆散體結構條件差,人類工程活動較頻繁。
表3 岩溶塌陷易發程度判別標志及因子權重表
4.6.3 地質災害不易發區
本區地質災害點主要分布在中南部山區的丘陵與剝蝕平原,災害點較少規模較小,總面積1349.09km2,佔全區面積的89.76%,襲擾系數R值為12~17,地質災害易發程度指數A<1.45。中南部山區的西營、柳埠、高而、仲宮、錦銹川、港溝、段店、萬德鎮、張夏等10個鄉鎮,共發現地質災害點42處。在工作區的西北部,屬山前沖洪積~沖積平原區。該區共涉及10個鄉鎮,總面積642.685km2,佔全區面積的43.25%,發現地質災害點少;地貌類型為沖洪積平原~沖積平原。
5 結語
地質災害是在自然或人為條件下,對環境和人類造成危害的地表岩土體變形事件,其發生大多數是兩種因素共同作用的結果。本文通過從地質災害調查和建設項目地質災害危險性評估實際工作出發對地質災害易發性評價的方法進行了探討,認為地質災害易發性評價的關鍵在於評價因子的選取,除了考慮地質災害現狀外,還應著重考慮災害形成條件、動力因素及其隨時間而變化的特點。這樣評價工作得出的結論,才能貼近實際情況,可信度高。
㈥ 環境影響評價和地質災害災評估的區別是什麼
環評是環保部門的,側重建設項目對環境(一般包括水、土、氣、固廢等環境要素)的影響;災評是國土資源部門(一般包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害),都是用地報批前的程序。
㈦ 地質災害易發程度評價
4.2.1 地質災害易發區的屬性
綜上所述本次研究中所說的「地質災害易發區」是指地質環境條件脆弱,對外動力條件變化反應敏感,在氣候和人類工程經濟活動的強度等條件的變化(量的積累及其引起的質的變化)達到一定程度時,容易產生地質災害的區域。
(1)地質災害易發區的相對性
「地質災害易發區」是一個相對的概念。
由於不同種類地質災害的發生,都與特定的地質環境相聯系,不同類型地質災害其易發區范圍不同,因而應該根據地質災害的種類分別確定其易發區。
同時,地質災害易發區的相對性,還體現在研究區域整體和局部的關繫上。在基本地質環境條件一致的情況下,在圈定全國范圍的區域性的易發區時,有時對那些因局部條件差異形成的局部的非易發區則不予考慮,特別當那些局部條件在某些因素影響下有可能發生變化而導致易發程度改變的時候,這種忽略更是顯而易見的。
(2)地質災害易發區的動態性
地質災害易發區是動態的。隨著地質災害調查的深入,自然地質地理條件的變化,人類工程經濟活動的強度、方式的變化,特別是地質災害防治工作的進展,地質災害易發區會隨時間的推移(如不同的規劃期)而有所變化。
4.2.2 地質災害易發程度分區的依據
地質災害的發生與發育程度主要受地形地貌、地層的岩土體類型及性質、地質構造、水文地質條件等地質環境背景的控制,而地質災害的類型、時空分布規律及發展趨勢,又與大氣降水、人類活動強度等外動力條件有關。
具體地說,對於滑坡、崩塌和泥石流災害易發區劃分主要考慮區域地形地貌、水文及工程地質條件(岩土體類型)、區域構造和地震活動、區域氣候類型與暴雨強度以及地質災害現狀等因素。
對於地面塌陷,要按岩溶塌陷和礦山采空區塌陷分別考慮。對於岩溶塌陷災害易發區的劃分主要考慮碳酸鹽岩類型及其區域分布、埋藏狀況、岩溶發育強度、區域水文地質、地形地貌條件等,以及地下水開采狀況與地下水位變化情況;對於礦山采空區塌陷災害,主要考慮礦山種類、開采規模、礦區地質構造、地形地貌、岩土體結構類型、采礦方式和強度等因素。
地面沉降災害易發區的劃分主要考慮地形地貌、第四紀鬆散層厚度、區域水文地質條件、地下水開采狀況、水位變化和城市規模與人口密度等因素。
為了研究與地質災害的發生與發育程度有關的上述地質環境條件,本次研究充分收集並綜合分析了全國及各省已有的相關成果資料,所依據的主要數據資料和圖件成果等如下:
(1)數據資料
全國地質災害資料庫資料,全國以省為單位的地質災害現狀調查,1∶50萬環境地質調查資料,縣(市)地質災害調查資料,已掌握的汛期地質災害調查資料,縣(市)地質災害調查綜合研究成果,三峽庫區地質災害調查評價綜合研究成果和風險評估研究成果,已有的北京、安徽、山東、湖北、廣東、雲南、天津、浙江等各省地質災害防治規劃和相關文獻等。
(2)地質環境專題圖件
中國地貌分區圖,中國地質岩組類型圖,1∶400萬《中國地震烈度區劃圖》(2001),1∶400萬《中國水文地質分區圖》,1∶600萬《中國特殊類土及危害圖》,1∶600萬《中國環境地質分區圖》,《中國多年降水量分布圖(1991~2000)》,《中國地下水位變化分布圖》,《中國地下水開采潛力示意圖》等。
(3)地質災害專題圖件
滑坡、崩塌分布圖,泥石流分布圖,地面塌陷分布圖,地面沉降分布圖,各省地質災害圖集等。
(4)社會經濟專題圖件
中國人口密度圖,礦山分布圖等。
4.2.3 地質災害易發程度分區的原則
地質災害易發區的劃分主要從地質災害的易發條件、誘發因素、歷史地質災害發生情況三方面考慮。
(1)主要因素原則
影響致災地質作用發育的條件很多,對崩塌、滑坡、泥石流災害,主要有:地形地貌、地層岩性、地質構造、切割密度、降雨強度、地震強度等。綜合分析後確定致災地質作用發育的最基本因素是地形地貌、地層岩性、地質構造。
(2)類似原則
「類似原則」,即類似的地質環境具有類似的地質災害問題。遵循這一原則,根據不同級別地質災害易發區判別特徵,以各災種地質災害形成發育的地形地貌、地層岩性、地質構造等地質環境條件為基本因素,結合大氣降水,人類活動強度等外動力誘發因素,利用類比原理、點面結合綜合劃定易發區。
(3)自然因素和人為因素相結合的原則
由於地面沉降是人為引發的地質災害,因此劃分地面沉降易發區時,要考慮地下水開采狀況、人口密度等社會因素。
(4)定性分析與定量評價相結合的原則
以歷史地質災害分布狀況為基礎,定性分析與定量評價相結合進行劃分;利用最新的地質災害調查資料和統計數據。
4.2.4 地質災害易發程度的分級
考慮全國地質環境調查和地質災害調查現狀,以及地質災害防治規劃和地質環境管理的需求,易發區的易發程度宜分為:地質災害高易發區、地質災害中易發區、地質災害低易發區。
4.2.5 地質災害易發程度圖的編制
本次地質災害易發程度劃分的目的是在規劃期內,對相對穩定不變的內在地質環境基本條件和與人類工程經濟活動有關的外在的動力誘發因素進行宏觀評價,為合理制定地質災害防治規劃及相關專項規劃、減災工程、監測預警體系、地質災害防治基礎工作和地質災害重點防治工作的部署和開展,汛期重點區防範工作的部署以及實現可持續發展等提供參考依據。為全國地質災害防治規劃工作而進行的地質災害易發程度劃分,就是在全國范圍內把地質災害發生的地質環境條件相近,災害種類基本一致,歷史上地質災害事件頻率、規模和危害程度相當的區域劃在一起,進行分區劃片。這種分區區劃片的最直觀的表達形式,就是編制「地質災害易發程度圖」。
在前述地質災害易發區的「相對性」中指出,由於不同種類地質災害的發生,都與特定的地質環境相聯系,不同類型地質災害其易發區范圍不同,因而應該根據地質災害的種類分別確定其易發區。本次工作就從此出發,按災種編制「地質災害易發程度圖」。共需編制滑坡-崩塌災害易發程度圖、泥石流災害易發程度圖、地面塌陷災害易發程度圖、地面沉降和地裂縫災害易發程度圖。
圖件編制的步驟是:
1)對已發生滑坡和崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降和地裂縫的地質環境特徵進行總結,分析主要地質災害類型發生的典型特徵,也就是易發特徵。
2)利用不同級別易發區特徵,採用工程地質類比原理,分析與主要地質災害類型相關的、不同易發特徵的地質環境條件的時空規律,找出相似的地區,進行主要地質災害類型易發程度的劃分。
㈧ 各類場站地質災害危險性評估
分布於西氣東輸管線地質災害危險性評估區內的場站有5個,自西向東分別是:輪南首站、孔雀河清管站、減壓站、西礦山路清管站、鄯哈界壓氣站。
一、輪南首站
輪南首站是西氣東輸管線的起始站,該站位於迪那河洪積扇上,地層為粉細砂,地形平坦。
輪南首站所在地段屬於地質災害危險性大的區域,主要災種為風蝕沙埋、鹽漬土,現狀條件下風蝕沙埋、鹽漬土危害大。工程建設不易誘發、加劇地質災害,但工程建設自身受地質災害危害有加劇的趨勢。
二、孔雀河清管站
孔雀河清管站位於西氣東輸管線180km處,地層為新近系桃樹園組,岩性為砂質泥岩、砂岩、含砂礫岩、砂礫岩。
該站位於地質災害危險性中等地段,災種以崩塌為主,危害中等,其次伴有泥石流,但危害輕微。現狀條件下以崩塌危害最大,其次是泥石流,工程建設容易誘發和加劇地質災害。
三、減壓站
減壓站位於西氣東輸管線約444km處,地層為石炭系雅滿蘇組,岩性主要為凝灰岩、英安玢岩、灰岩、凝灰砂岩。
減壓站處於地質災害不發育地段,工程建設不易誘發、加劇地質災害,工程建設自身不易受到地質災害危害。
四、西礦山路清管站
西礦山路清管站位於西氣東輸管道工程管線552km處,該處地層岩性為全新統化學沉積物,由鹽殼和淤泥組成。
該站處於地質災害危險性大的地段,災種以崩塌為主,危害嚴重;伴有泥石流災害,但危害輕微。工程建設易誘發和加劇地質災害。
五、鄯哈界壓氣站
鄯哈界壓氣站位於西氣東輸管道工程管線800km處,該處地層為新近系桃樹園組,地層岩性為砂質泥岩、砂岩、含砂泥岩、砂礫岩。
鄯哈界壓氣站處於地質災害危險性小的地段,災種為單一的風蝕沙埋,危害較輕微。工程建設不易誘發、加劇地質災害,工程建設自身受地質災害危害有加劇的趨勢。
圖6-3西氣東輸管道工程新疆段建設用地地質災害危險性分區圖
1.危險性大;2.危險性中等;3.危險性小;4.輸氣管線;5.站場
㈨ 地質災害防治工程評價的基本方法
一、地質災害防治工程評價的基本目的與內容
地質災害防治工程有兩種解釋。從廣義上看,地質災害防治既包括:區域地質自然環境治理;直接性地質災害的監測、預測、預報、預防和治理;還包括地質災害救災以及減災宣傳、減災法規等減災管理工作。從這個意義上說,地質災害防治是一項內容十分廣泛的系統工程。與此相區別的是狹義的地質災害防治工程。狹義的防治是針對某一個地質災害體或某一個較小范圍內的某種地質災害——如一個危岩、滑坡、泥石流或一個地區的岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫等所實施的以限制地質災害活動和保護受災體為目的的直接性防治措施。這些措施主要包括上面已經介紹的工程措施,以及監測、預測、預報等措施。
廣義的地質災害防治工程不但包括的內容十分廣泛,而且還常常涉及廣泛的地區。為了更有效地減災、防災,促進地區經濟或區域經濟與資源、環境的協調發展,對此進行全面的分析評價,使其充分發揮作用,這無疑是非常必要的。但這種分析評價一般都需要結合地區或區域環境整治和經濟發展進行綜合研究。這種研究屬於區域環境-經濟研究范疇,不是本課題研究任務。這里所指的防治工程評價是對狹義的地質災害防治工程的分析評價,是針對某一具體災害對象防治措施的減災效果和經濟合理性進行分析評價。
地質災害防治工程評價的目的就是實現地質災害防治的最優化原則。如前所述,地質災害防治具有相對性特點。特別是對於我們這樣一個面積遼闊的大國,地質災害分布十分廣泛,不可能、也沒必要對所有的地質災害都進行全面的預防和治理;尤其是在國家和社會財力還非常有限的情況下,只能選擇少部分重點災害進行專門防治。因此,這就需要通過防治工程評價,對比不同災害防治項目的可能效益,在此基礎上規劃安排防治順序,確定優先防治項目,以便使有限的防治資金最充分的發揮作用。
地質災害防治工程評價除了為確定防治項目提供直接依據外,對於已經選定的防治項目要取得充分的防治效果,同樣有許多經濟問題和技術問題需要進一步地分析、評定。對於某一地區的地質災害可能有多種防治方法。因而首先應研究哪種或哪些方法最符合實際。它不但在措施上最為得力,而且經濟效益最佳。這就需要進行技術分析和經濟評價。此外,即使已經選擇了防治措施,但是在工程設計中,按照哪一級設防標准設計工程規模,既能夠有效地防治災害,保護受災體,又不致浪費資金,這也需要進行技術分析和經濟評價。例如,不同情況下泥石流災害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活動非常頻繁,而危害對象僅僅是少數散居在山區的農戶時,就不一定進行專門的工程防治,只需將這些農戶搬遷,安置到安全地區即可;然後結合植樹造林、水土保持進行環境治理,就可以收到既實現減災,又避免花費大量資金的效果。如果泥石流危害鐵路、公路安全,則應要根據實際情況採取不同的防治措施。如:局部改線,避開災害威脅;實施防護工程,保護鐵路、公路安全;治理泥石流,削弱其強度或導流至無交通設施分布地帶。如果泥石流危害重要企業或城鎮安全,就要實行包括生物工程、防護工程、治理工程在內的綜合防治措施。各種工程的設計標准,既要安全有效,又要經濟合理。因此,地質災害防治工程評價不僅是選擇防治項目的直接依據,而且也是項目防治方案優選的重要依據。
綜合上述,地質災害防治工程評價的基本內容和目的是:分析地質災害防治工程的科學性,評估地質災害防治工程的經濟效益,評價地質災害防治工程的可行性和合理性,為地質災害防治項目優選和方案優選提供依據。
二、地質災害防治工程評價方法
(一)地質災害防治工程的技術評價與經濟評價
根據地質災害防治工程評價內容,把它的評價方法相應地劃分為兩類。一類是技術評價,即:分析評價防治工程能否按照設計目標有效地扼制災害活動或者保護受災體;分析防治工程本身的結構、強度等是否符合規范或實際要求。技術評價主要是從自然科學角度綜合分析防治工程的可靠程度,評價它的功能或效果。第二類是經濟評價,即分析防治工程的經濟效益,從經濟學角度評價防治工程的合理性。技術評價和經濟評價雖然都是防治工程評價的不可缺少的方法,但由於不同地質災害技術評價的方法相差較大,而且在已有的勘查和研究工作中,對大部分地質災害防治工程已經形成了比較成熟的理論和方法,所以本課題僅進行防治工程的經濟評價分析。
(二)地質災害防治工程經濟評價核心指標及其特點
地質災害防治工程經濟評價的核心指標是防災經濟效益F(X)。效益是指某種經濟活動所獲得的成效與所付出的代價之比。生產產品的產業活動(如工業、農業)的效益是指產品的價值或利潤與產品成本的比值。房屋等工程建築效益指的是這些建築的價值與建築成本的比值。地質災害防治工程既不是生產性工程,也不是商品性工程。它的價值和經濟效益與一般工程具有不同的特點。主要有下列幾點:
1.間接性特點
在多種地質災害防治工程中,只有少數措施能產生直接效益。如為了治理泥石流災害實施生物工程,植樹造林,在一定時期後可得到一定收益。但這種收益只是一種附帶性的「副產品」。其主要效益是體現在保護了人民生命財產,減少了災害損失。所以,災害經濟學屬於守業經濟學。防災效益是通過「以負換正,減負為正、負負得正」的方式間接地反現出來。
2.潛在性特點
一般產品在投入使用以後,就為消費者所連續使用,其價值不間斷地發揮作用。但地質災害,特別是突發性地質災害,並不是每時每刻都在進行。所以,一般地質災害防治工程往往長時間地處於「待命」狀態,只有災害發生時,它才顯出「英雄本色」,發揮其「養兵千日,用兵一時」的功能。
3.長遠性特點
地質災害防治工程一般具有較長的使用期限,少則幾年,多則幾十年或上百年。除了在工程壽命期內產生效益外,有的地質災害經過一段時間的防治可基本消除。有的雖然沒能完全根治,但通過一定防治後,使地質災害防治地區的環境得到改善,走上了良性循環發展道路,逐步增強了防治地區自身的「免疫」功能,使地質災害不斷緩解,並最終消除。因此,其效益更是長遠無期的。
(三)地質災害防治工程經濟評價的基本要素
地質災害防治工程經濟評價的基本要素包括:災害危害強度(W(q)),即地質災害對受災體的威脅破壞程度;防災度(F(s)),即防治工程對災害的可能防禦程度;設防標准(F(b),即防治工程的設計防災能力;防災功能(F(g)),即防治工程可能實現的消災能力、對受災體的防護能力以及可能產生的其它作用;防災收益(F(y)),即用貨幣形式反映的防災功能;防災成本(F(c)),即亦稱防災投入,指防治工程所需要的材料、勞動等投入,在核算時可用貨幣反映。
(四)地質災害防治工程經濟效益核算方法
1.地質災害防治工程功能函數模型
如前所述,地質災害防治工程效益主要體現在減損作用,少數工程具有社會經濟增殖功能。因此,分別用損失函數(L(s))和增殖函數(I(s))來反映:
地質災害災情評估理論與實踐
(1)式表明,災害損失(L)隨防災度(S)的增大而減小。它在對災害無任何防治能力時,即S趨於0時,理論上災害破壞作用將無限延長,災害損失趨於極大值(無窮大);當防災度趨於100%(或實際應用中出現S>1的高冗餘度,即防治力度超過發災潛力)時,災害損失趨於零。
(2)式表明,防治工程的增殖作用(I)隨防災度(S)的增在而增大。但它並不是無限的,其最大值取決於防治工程所具有的最大增殖可容度。
L(S)和I(S)的代數和構成防治工程的防災功能函數。即:
地質災害災情評估理論與實踐
式中L(S)為負值。
圖8-1和8-2反映了上述各種關系。
圖8-1地質災害防治工程投入與災害損失關系
圖8-2地質災害防治工程投入與效益關系
2.地質災害防治工程經濟效益評價模型
地質災害防治效益採用投入產出法進行計算。
一是純收益法。即以產出與投入的差值反映防治工程的經濟效益:
地質災害災情評估理論與實踐
二是相對收益法。即以投入產出的比值(簡稱產投比)反映防治工程的經濟效益:
地質災害災情評估理論與實踐
式中:F(x)1和F(x)2——防治工程在有效期內獲得的防治效益;
F(y)——防治工程在有效期內獲得的各種收益;
F(c)——按一定防災度和設防標准,規劃設計的防治工程的成本投入。
3.地質災害防治工程收益核算
如前所述,地質災害防治工程收益主要表現為減災收益,即實施防治工程後可能減少的災害損失。採用下列幾種方法進行核算。
(1)期望損失法減災收益等於無防治條件下的災害期望損失與防治條件下的期望損失之差。即:
地質災害災情評估理論與實踐
式中:F(g)s——減災收益;
S(Z)——無防治條件下災害的期望損失;
S(F)——設計防治工程條件下災害的期望損失。
其評價核算方法見本報告第七章。S(F)與S(Z)所不同的是在期望損失評價模型中,災害活動概率(速率)、危害強度、危害范圍等要素值需根據防治工程的設計目標確定。
(2)防災度法根據防治工程設計目標所要達到的防災度計算減災收益。即
地質災害災情評估理論與實踐
式中F(S)為防災度。在這里指的是實施防治工程後使災害經濟損失減少的幅度(%)。
(3)比擬法同已經運行的同類防治工程進行比擬,概略地確定減災收益。即:
地質災害災情評估理論與實踐
式中:k為修正系數;F(y)s´為同類工程的減災收益。
少數防治工程除主要取得減災收益外,還附帶有一定的增殖收益。對此,需根據收益性質進行核算。如農林牧產品收益可根據單位產品市場價核算。
防治工程的總收益為減災收益與增殖收益的總和。
4.地質災害防治工程成本核算
基本途徑是採用影子工程方法全成本核算防治工程的投入。
需要注意的是,防治工程投入是一種動態投入。所以,簡單地根據工程設計方案一次性地核算靜態投入就不能與以期望損失為基礎的減災收益相匹配,因而得不到合理的防治效益。
防治工程的動態投入首先表現在防治工程投入運行後,會隨著使用年限的延長而折舊壞損。因此,要麼降低效能,影響防災度;要麼需要維修,以基本保持其功能。在通常情況下,防治工程要進行經常性維修,因而要將維修費用連同初始成本一並計入工程投入。即防治工程投入等於初始成本加上維修費用。維修費用除了採用影子工程法進行測算外,還可以按照初始成本的一定比例進行核算。其比例數值可根據防治工程的使用年限,大致按折舊率的50%確定。
在核算防治工程投入時,除了需要考慮運行中的維修費用外,還需要考慮防治費用的折現情況。之所以如此,是因為我們在核算防治效益時,可能出現有關的不同要素(期望損失減少值、初始成本、防治費用等)的預測時間年份不同,那麼由於物價因素的影響,這些要素就不是「站在同一水平線上」,因而它們的可比性就將打折扣。基於這種情況,在核算防治工程投入時,需要根據利率變化進行貼現計算。其函數模型為:
地質災害災情評估理論與實踐
式中:PVr——防治工程投入費用的貼現值;
r——年名義利率;
t——時間(a)。
在離散的情況下,上式為:
地質災害災情評估理論與實踐
式中:i為年貼現利率。
(五)地質災害防治工程優化分析
如前所述,為了使有限的防治資金發揮最充分的減災效果,需根據最優化原則選擇防治項目和確定防治方案。所謂最優化原則,主要體現在三個方面,即:具有充分的科學性,符合地質災害防治特點和有關的規范、標准要求;在技術方法、財力、物力以及施工條件等方面切實可行;獲得最佳經濟效益。
防治工程的科學性、可行性主要通過技術分析進行評價。防治工程的經濟效益則是根據以上提供的方法進行分析評價。為了根據防治工程經濟評價結果,做好防治工程優選,對最優化理論和優選的基本方法進一步分析如下。
通常情況下,防治費用和防災度(或減災效果)互為消長關系。即防治投資增加,防治工程規模加大,防災度提高,災害損失下降。基於這種關系,為了有效地保護人民生命財產安全,當然是實施的防治工程越多、越可靠,減災效果越充分。但這顯然是不科學的,對於絕大多數地質災害防治工程來說,不可能片面追求防治效果,而不顧防治投入的多少。在這一矛盾面前最科學的選擇是實現防治效果與防治投入的最佳結合。
前面的圖8-1和圖8-2是根據多數實踐結果繪制的地質災害防治工程投入與災害損失和防治收益的一般變化關系。它表明,隨著防治工程投入的增加,雖然災害損失減少,收益增加,但它們都不是線性關系。當防治投入達到一定規模後,災害損失減少的幅度和防治收益增加的幅度會明顯降低,這意味著在此之前所進行的防治投入獲得的收益(產投差或產投比)明顯,而後的防治投入獲得的收益變小。因此,我們可以在對不同投資力度下防治工程經濟效益分析的基礎上,選擇預期損失或防治效益轉折部位O』的「臨界」投入F(c)』作為最佳投入。依此確定相應的防災度F(s)』及工程方案(圖8-3)。
圖8-3地質災害防治工程優化投入示意圖
當然,圖8-3顯示的是最理想的情況,實踐中的情況可能要復雜得多。有時所謂「臨界值」並不是一個點,而是一個區間,在這種情況下可採用該「臨界段」的平均值或最高值選擇防治方案。有時可能不存在「臨界點」或「臨界段」,在這種情況下只能根據不同設計方案的預期收益,直接分析對比後選擇最優防治方案。
在分析評價同一項目最優防治工程的基礎上,進一步對不同項目的最優方案進行分析對比,本著優中選優的原則,進行項目優選,編制防治規劃,排列防治順序。
㈩ 地質災害調查評價的技術方法
地質災害調查評價的方法有遙感解譯、地面測繪、地球物理、地球化學、山地工程、鑽探、試驗等。這些方法各有特點。
1.主要技術方法
(1)遙感圖像解譯
遙感圖像能直觀地顯示區內地形、地貌、地質和水文的整體輪廓與形態,可以宏觀認識調查區的自然地理、地質環境,指導調查工作的整體部署,減少盲目性,節省人力、物力的投入。
(2)工程地質測繪
工程地質測繪是地質災害調查評價最基本、最經濟的手段。其成果有利於指導物探、鑽探和山地工程及試驗工作的部署,應首先開展。
(3)地球物理勘探
地質災害調查評價中常用的物探方法有電法、彈性波法、放射性法、重力法、磁法、熱測量法、擴散法、綜合測井法等類型。物探方法設備輕便、成本低、速度快、覆蓋面大,與鑽探、山地工程、地面測繪相結合,既可以節約投資,又可取得有效的成果,但要注意物探結果具有多解性,並受應用前提和現場條件的制約。
(4)鑽探
鑽探方法用於獲取深部地質資料,具有成果直觀、准確並能長期保存等優點,可以進行綜合測井、錄像、跨孔探測、長觀和變形監測。不足是受交通運輸、地形和場地等條件的限制,耗資較大。
(5)山地工程
山地工程分為輕型山地工程(試坑、探槽、淺井)和重型山地工程(豎井、平斜硐、石門、平巷等)。山地工程是地質勘查的重要手段,技術人員可直接觀測岩土體內部結構、構造、斷層、軟弱夾層、滑帶、裂縫、變形和地壓等重要地質現象,獲取資料直觀可靠。還可以進行采樣、原位測試,為物探、監測乃至施工創造有利條件。山地工程施工受地層岩性和其他條件限制,為保證施工安全,要認真研究論證防範措施。
(6)試驗
試驗是研究地質體的材料特性,即物理性質、水理性質、力學性質及其賦存環境(如地下水、地應力、地溫等)的重要手段,是地質災害調查評價中復雜地質條件下地質參數選取的重要途徑。
2.選擇方法的原則
方法的選擇應以調查工作的任務要求、階段以及地質災害的特徵為依據,以期使用最基本、簡便易行的方法,以最低的投入,取得有用且好用的資料,實現最好的減災效益。
1)針對性:要根據現場踏勘和前人資料,初步判定地質災害的性質,有針對性地選擇勘探方法,避免盲目工作,做到事半功倍。
2)實用性:力求以最簡單的方法解決最復雜的問題,不刻意追求新奇復雜的技術方法。
3)簡單高效:盡可能採用操作簡便、易於搬運、環境適應性強的設備。
4)經濟合理:在能滿足調查評價任務要求的前提下,盡可能降低工作量。
3.方法的配置
方法的配置要充分考慮調查工作的階段性,方法自身的適用性,方法之間的互補性、互驗性,技術和經費的可行性。
鑽探和山地工程對物(化)探有很強的互補性和互驗性。先用鑽探對地面物化探結果進行驗證,提高其成果的准確性和推廣價值。再進行測井和跨孔探測,拓寬物探的勘測范圍,以取得更好的成效。鑽探要投入到關鍵部位,每個鑽孔都應綜合測井,進行變形監測等,發揮其較多的功能。
試驗用於查明災害體的地質特性和賦存環境,提供岩土體物理力學參數和水文地質參數,要結合其他工作統一部署。試驗常常成為解決復雜地質問題的有效途徑。
實踐表明,如果地質測繪工作細致深入,輕型山地工程配合得當,物化探工作針對性強,就可以大大降低鑽探工程量,少用甚至不用重型山地工程。