岩溶塌陷地質災害

『壹』 岩溶地面塌陷

岩溶地面塌陷是發生在碳酸鹽岩類分布的覆蓋型岩溶區一種較特殊的地質災害，是指覆蓋在溶蝕洞穴發育的可溶性岩層之上的鬆散土石體在外動力因素作用下，向洞穴運移而導致的地面變形破壞，其表現形式是產生塌陷坑。由於地面塌陷一般是突然發生的，可導致突發性的地質災害。嚴重者可遭致建築物和人民生命財產的重大損失。

岩溶地面塌陷的成因機制有多種解釋，主要有潛蝕論、真空吸蝕論和氣爆論。其中「潛蝕論」國內外已有不少文獻論及，下面簡要介紹一下。

在覆蓋型岩溶（指的是地表堆積數米至數十米厚土層的岩溶化岩層）區，由於下伏碳酸鹽岩岩溶發育，存在溶洞、落水洞、溶隙等地下水的良好通道，當天然或人為原因使地下水位大幅度下降時，地下水的流速和水力梯度相應加大，對上覆第四系土層和洞穴、溶隙中的充填物進行沖蝕、淘刷，並隨水攜走，這時在與碳酸鹽岩體頂板接觸處的土層中開始形成土洞。土洞形成後改變了土層中的原始應力狀態，引起洞頂的坍落。在地下水不斷潛蝕及土體重力坍落作用下，土洞逐漸發展成拱形。當土層厚度大時可以形成天然平衡拱，土洞停止發展而隱伏於地下；當土層較薄時，土洞則不能形成天然平衡拱，其頂部不斷坍落，直至達到地表而形成塌陷坑。塌陷坑形成後，地面便成為地表徑流匯集的場所，坑壁不斷坍塌，同時還有地表水挾帶物質的堆積作用，使陷坑逐漸形成為碟形窪地，地表塌陷暫時停止發展。其發育形成過程如圖4-6所示。

圖4-6 岩溶地面塌陷過程示意圖

據研究，地面塌陷的形成必須具備3個條件：①下伏碳酸鹽岩中岩溶發育；②孔隙水與岩溶水聯系密切，且水動力條件變化大；③上覆土層較鬆散且厚度較小，且土層中塌落物質有被水流攜走的通道和空間。地下水動力條件的變化有自然的和人為的因素，人為因素包括大量開采岩溶水作供水水源和疏干大水岩溶礦井，會大幅度降低地下水位，水動力條件急劇變化（水力梯度大增），較自然因素強烈。上覆土層以沖積和沖洪積成因者地面塌陷較突出，其厚度小於10m者塌陷嚴重，大於30m者塌陷少見。

根據本次調查和收集資料可知，在線路里程610km～618km南東側的湖北段咸寧市官埠橋—北洪橋一線分布有數處岩溶塌陷，這些塌陷距離線路較近，故將其形成特徵與已造成的危害論述如下。

塌陷地段多分布於壠崗前低窪地帶，陷塌坑多呈圓形漏斗狀，直徑一般1～4m，最大者10m，深1～3m，最深達15m，塌陷規模520×10⁴m²。表層多分布全新統黃褐色粘土和砂礫石構成的二元結構，厚5～13.8m；中更新統黃紅至黃褐色粘性土，厚10～25m，最厚達42m。下伏基岩為岩溶較發育的石炭系黃龍組、二疊系棲霞組碳酸鹽岩和白堊至古近系東湖群礫岩、砂礫岩為區內主要取水含水層，石炭、二疊系碳酸鹽岩受構造影響，節理裂隙及岩溶發育。目前已造成107國道的11km水泥路面嚴重開裂受損，先後發生5次較大規模塌陷，形成26個陷坑。塌陷首發時間為1983年，1986年、1987年、1995年、1996年均有發展，目前處於較不穩定狀況，在過量抽取地下水情況下，可能加劇地面變形。

塌陷使水井報廢，工廠停產，交通中斷等，並隨時危及當地居民的安全。已造成經濟損失約150萬元，潛在危害近750萬元。

需要強調指出的是，在湖北—湖南段管線里程 620～705km（咸寧—赤壁—臨湘）地段分布有寒武、奧陶、石炭、二疊、三疊系的灰岩、白雲岩等碳酸鹽岩，具備發生岩溶地面塌陷的機制和地質、水文地質條件。目前該地段還未出現地面塌陷情況，但在工程施工或管道建成運營過程中，一旦因岩溶水開采等使水動力條件發生改變，引發岩溶地面塌陷的可能性是存在的。

『貳』 岩溶（喀斯特）塌陷

我國岩溶塌陷分布廣泛，絕大多數分布在碳酸鹽岩分布區的岩溶強烈和中等發育區。主要是楊子准地台碳酸鹽岩分布區，其次是華北地台碳酸鹽岩分布區。西部青藏高原岩溶發育微弱，基本上無岩溶塌陷。

圖2-15（1）山洪溝管道敷設與山洪對管道的作用平面示意圖

圖2-15（2）山洪對管道作用示意圖

2.7.1岩溶塌陷發育的基本特徵：

2.7.1.1岩溶塌陷的單體形態與群體組合

（1）岩溶塌陷單體按平面形態可分為4類：①圓形或近圓形；②橢圓形，其長短軸之比為1.5～4；③長條狀，其長度達於寬度在4倍以上；④不規則形態。

（2）岩溶塌陷單體按剖面形態也可分為4類：①壇狀，口（上）小下大，塌陷坑壁呈反坡向下延伸。②井狀，塌陷壁陡立，塌陷坑上下大小一致或近於一致。③漏斗型，塌陷坑上大下小，狀如漏斗，多發生於覆蓋層稍厚的地區，尤其在峰從窪地中常見。其形成時間一般較長，塌陷壁在長期地表水作用下逐步崩塌並向塌陷中心流失所致。④碟狀，多發生於覆蓋地區，土層厚度小，沉陷坑面積大，深度小，呈碟形。

（3）岩溶塌陷的群體組合及多個單體塌坑的平面分布，有3種情況：①島狀或零星狀分布，小塊成群或星散狀出現；②帶狀分布，具有一定的方向性，呈條帶狀分布；③面狀分布，塌坑呈均勻分布，無明顯的方向性。

2.7.1.2岩溶塌陷的發育強度及規模

（1）塌陷強度：以塌陷密度系數（塌陷范圍內單位面積上塌陷坑總數的平均值，單位：個/km²）表示。分為：

強烈發育的塌陷密度系數大於100；

中等發育的塌陷密度系數10～100；

微弱發育的塌陷密度小於10；

對於面積小於1 km²的塌陷點，密度系數的面積均按1 km²計算。

（2）塌陷規模：

①按岩溶塌陷影響范圍的面積分為：

大型總面積＞10km²；

中型面積1～10km²；

小型面積＜1km²。

②按塌陷坑直徑大小分為4級：

巨型塌陷塌坑直徑＞20m；

大型塌陷塌坑直徑10～20m；

中興塌陷塌坑直徑5～10m；

小型塌陷塌坑直徑＜5m。

2.7.1.3岩溶塌陷的伴生現象

（1）地面下沉、開裂。在岩溶地區，圍繞塌坑常常有一些環狀裂紋或局部下沉現象。他們隨塌陷而產生，有時成為塌陷的前兆現象，尤其是環狀裂紋的出現常預示塌陷即將產生。如昆明湖地區除有39個塌坑外，公園內可普遍看到橋墩下沉、房屋開裂、湖堤外側開裂等一些明顯的地面變形現象。

（2）塌陷地震。大規模的塌陷可引起地震效應。如湖南水口山礦區，在排水初期塌陷大量產生，同時出現烈度為V度的地震，影響范圍直徑5km；烏江渡六廠1945～1946年在三疊紀灰岩中產生3級地震，烈度在V～Ⅵ度；貴州開陽縣城東南，1957～1958年在石炭紀灰岩、白雲岩中出現塌陷地震，震級3級；湖北恩施沐撫區大山頂一帶1957年1月27日，當地群眾聽到地下有悶雷聲，地面有裂紋，寬1～2cm，長數十至數百米，裂縫附近常見有漏斗或新近塌陷的塌洞，多屬基岩塌陷，塌陷地震震級0.5～0.7級，影響范圍南北長15～20km，東西寬5～10km。

2.7.2岩溶塌陷類型

2.7.2.1自然塌陷

在天然作用下產生的塌陷（陷落柱除外），全國已知共264處，佔全國岩溶塌陷總數的32.63%，是各類塌陷中最多的一種。

（1）古塌陷：形成於第四紀以前，如「陷落柱」。

（2）老塌陷：形成於第四紀期間，具殘留形態，往往為後期堆積物充填或掩蓋。老塌陷在華南僅有幾處，均屬於基岩塌陷，其規模一般較大。如湖南煤炭壩礦區的老塌陷，直徑500m，深達300m，其中為土、石混雜的鬆散堆積物充填，工程地質性質十分軟弱。此外，在江西的武山、東鄉、城門山等礦區均有發育。

（3）新塌陷：新近時期產生，或形成時期不明，但形態保持較好。新近時期發育的新塌陷數量較多。他們多發育與地下水動態變化迅猛的岩溶山地的窪地、曹谷中，塌陷范圍小、強度弱，往往呈單個塌坑零星分布，塌陷規模隨結構不同而差異很大。按其成因，可分為：

a.暴雨引起的塌陷。暴雨可導致土體迅速充水和地表水的強烈滲透，並在一定條件下引起岩溶地下水位的急劇上升而產生正壓沖爆作用，易於產生塌陷。

b.洪水引起的塌陷。在近陸地帶，第四紀沖積層中的潛水位和岩溶地下水位隨洪水位而波動，由於兩者滲透性的差異，在波動過程中不但可產生有利於滲透淺蝕作用的附加水頭，而且還產生正負壓力的作用，這些作用都可導致塌陷的產生。

c.重力引起的塌陷。在岩溶發育過程中，地下洞穴、管道在崩塌作用下不斷擴展，最後導致頂板蓋層在重力作用下失穩陷落。在岩溶山區，這種塌陷並不罕見，岩溶漏斗、地下河天窗、岩溶嶂谷、天生橋等地表岩溶形態，有許多就是塌陷的遺跡。這些基岩塌陷形成之後一般不再復活。塌陷坑規模一般較大，如四川興文縣城南17km興晏岩溶區洞河地下河的下洞支流上，與二疊系下統陽新灰岩中發育的小岩灣岩溶塌陷，長軸650m、短軸490m，深208m，是目前這類岩溶塌陷中已知最大的一個。

d.地震引起的塌陷。在構造地震作用下，在覆蓋層比較薄弱的地段也可產生一系列的塌陷。如1853年2月在湖南省新寧的5級地震的歷史記載：「有聲如雷，陷成七潭，大小不一，皆有水湧出。」此外，僅幾十年來地震塌陷也常有發生，如1976年的唐山地震引起塌陷120個。

2.7.2.2人類活動誘發的塌陷（簡稱人為塌陷）

由於人類的工程—經濟活動，改變了岩溶洞穴及其上覆蓋層的穩定平衡狀態而引起的塌陷。

（1）坑道排水或突水引起的塌陷：是指由於礦坑、隧道、人防及其他地下工程排水或突水引起的塌陷，其中以礦坑排水或突水塌陷為主。

（2）抽汲岩溶地下水引起的塌陷：主要由於水井抽水引起，分布較為普遍。當覆蓋層厚度較薄（一般小於10～20m），抽水降深達到5～10m時，多有塌陷產生。

（3）水庫蓄水或引水引起的塌陷：岩溶山區窪地、谷地的小型水庫及少量中型水庫，由於水體增荷、滲漏潛蝕及雨季地下水位迅猛變化產生的正負壓力和沖爆等多種作用，常使庫區產生塌陷。

（4）震動或載入引起的塌陷：震動或載入，是使覆蓋岩溶區處於接近極限平衡狀態的隱伏土洞產生塌陷的誘因，它往往與其他因素聯合作用。

（5）地表水及污水下滲引起的塌陷：在礦建築曲，由於場地排水不良造成地表水下滲和地表污水下滲溶濾也能導致塌陷的產生。

2.7.3岩溶塌陷的防治對策

在覆蓋型岩溶區，無論是自然或人為引起的岩溶塌陷已成為一種地質災害，他可使這些地區的油氣管道突然出現地面塌陷、引起油氣管道安全。因此，岩溶塌陷的防治十分重要。

岩溶塌陷防止包括4個環節：預測、預防、監測預報及治理。塌陷預測是塌陷防治的基礎，預防、監測和理是治防治塌陷災害的具體對策。

2.7.3.1岩溶塌陷的預測

目前，岩溶塌陷的預測是從分析塌陷的基本地質條件入手，採用地質定性預測和半定量—定量的經驗公式法、數理統計法預測，基本程序見圖2-16。

2.7.3.2岩溶塌陷的預防

塌陷預防是在預測的基礎上進行的。根據預測資料和地區的實際需要，制定切實可行的預防措施，即根據塌陷產生的原因和有關影響因素採取相應的預防措施。

計劃實施的項目中有塌陷威脅的地區，應進行岩溶塌陷的環境地質論證，對塌陷誘發因素進行合理的協調和適當的控制。

2.7.3.3岩溶塌陷的監測預報

監測工作包括地面、建築物、水點（井孔、泉點、礦井突水和水庫滲漏點）的長期觀測以及塌陷前兆的監測。監測工作是在抽排岩溶水後進行，時間3～5年，監測周期視具體情況而定，早期每5～10天一次，後期每月觀測一次。塌陷前兆監測，主要內容包括抽排水引起的地面積水、泉水乾涸，人工蓄水引起地面冒氣泡或水泡，植物的變態，建築物作響、開裂或傾斜，地面環形開裂，地下土層垮落聲響，水點的水量、水位及含沙量的突變，動物驚恐異常等等。

圖2-16 岩溶塌陷預測程序框圖

監測預報的手段可採用水準儀、百分表和微震觀測儀，也可採用可伸縮的鑽孔樁（分層樁）（Jennings,1966）、鑽空深部應變儀（Qaineer,1974）監測塌陷。

2.7.3.4岩溶塌陷的治理

主要措施有：填堵，跨越，強夯，灌注，深基礎，疏排圍改治理，平衡地下水氣壓力以及綜合治理等方法。

（1）填堵法：主要適用於淺部土洞、塌陷。將石塊、片石填入，上覆粘土夯實即可。遇重要建築物時，可考慮鋼筋混凝土板治理。

（2）跨越法：對建築物採用跨越土洞或塌陷的基礎。

（3）強夯法：將10～20t夯錘吊至10～40m高，讓其下落夯實地基土層，可消除淺部土洞隱患。

（4）灌注法：較常用的灌注法是把灌注材料通過鑽空或岩溶通道的出口進行灌漿。其目的是強化土層和洞穴填充物，充填岩溶洞隙，攔截地下水流，加固建築物地基。灌注材料主要是水泥、碎料（砂、礦渣等）、速凝劑（水玻璃、氯化鈣）等。灌注方式採用低壓間歇定量式或循環式灌漿。

（5）深基礎法：對於一些深度較大，同時跨越結構又無能為力的塌陷坑，採用深基礎加固是一種較理想的方法，常使用打入樁、鑽孔灌注樁、旋噴樁、沉井等把基礎置於基岩上。

（6）疏、排、圍、改治理方法：塌陷坑往往成為地表水倒灌的進口，因此，採用疏排方式把地表水引開；易產生洪泛的地區要把塌坑四周圍起來，並盡快回填；當塌坑在河床兩側或河床內時，根據具體情況可考慮河床改道繞行。

（7）平衡地下水氣壓法：在一些岩溶空腔內，由於水位升降會產生水氣壓力的變化，為防止或消除氣爆、氣蝕效應，可設置各種與岩溶管道相通的裝置，以保持地表與地下的水氣壓力平衡，消除引起塌陷的動力。

（8）綜合治理：由於岩溶地區地貌、地質、水文地質條件復雜，採用單一的方法往往收不到理想的治理效果，因此可視具體情況，針對塌陷產生的諸多因素進行多種方法綜合治理。

『叄』 岩溶塌陷評價預警

一、評價理論體系

針對以往區域岩溶塌陷災害調查研究的基本問題，這里引用劉傳正教授提出的「地質災害遞進分析的理論概念體系」，以棗庄市附近作為典型地段，用「發育度」、「潛勢度」、「危險度」及「危害度」來表徵該區岩溶塌陷的發育、發展和危害程度(圖8-8)。

(一)岩溶塌陷災害「發育度」

反映一個地區岩溶塌陷災害的發育程度，是已發生地質災害的空間數量與面積分布的綜合表現(以單位面積點數來描述災害現狀)。

(二)岩溶塌陷災害「潛勢度」

是岩溶塌陷災害孕育生成的條件組合或潛在能力的評價指標，代表著一個地區地質環境的特徵，是反映地質災害生成內因的一種綜合表達(以地質環境要素組合描述)。

(三)岩溶塌陷災害「危險度」

反映一個地區在一定時間內因某種誘發因素作用(自然或人為因素)導致地質災害發生的可能性大小的量化表達，即地質災害預警等級的量化表達，是描述一種或多種突發因素參與下，岩溶塌陷災害發生的可能程度。

(四)岩溶塌陷災害「危害度」

岩溶塌陷災害發生過程及其結局對地質環境和人類社會的危害聯系起來，是地質災害空間自然屬性和社會屬性的綜合表現，用以確定一個地區是否應進行地質災害防治以及進行何等程度的防治，也反映了一個地區社會經濟活動的易損性和綜合抗災能力，從而為制訂科學的防災規劃提供依據，也作為確定預警等級和啟動政府社會減災應急反應機制的依據(描述岩溶塌陷災害「危險度」對一個地區造成的危害程度)。

二、評價因子的選取

(一)岩溶塌陷災害「發育度」(n)

岩溶塌陷的發育強度是根據岩溶塌陷密度系數n(單位為點/km²)來表達，按照表8-6標准，岩溶塌陷發育度可劃分出中等發育區和弱發育區兩類(圖8-9)。其中十里泉、東王莊、丁(佟)庄—黃樓、付劉耀及良辛庄等5個地段為塌陷中等發育區(A₂)，多集中於供水水源地開采井附近及河道、坑塘等地形低窪處，塌陷密度系數n=10～100點/km²;上述幾個地段外圍碳酸鹽岩分布區為塌陷弱發育區(A₃)，塌陷密度系數n<10點/km²。

表8-6 岩溶塌陷強度劃分標准

(據劉傳正，2000)

圖8-9 東王莊—良辛庄地區岩溶塌陷發育度示意圖

(二)岩溶塌陷災害「潛勢度」

岩溶塌陷的發育、生成受地質環境條件的制約，其中岩溶地層和淺部岩溶發育程度、覆蓋層的厚度和岩性與結構、地形地貌及距地表水距離等為產生岩溶塌陷的內孕因素，是岩溶塌陷災害趨勢預測的基礎，可為災害單因素預警或綜合預警提供基礎指標，具體量值是通過岩溶塌陷災害基礎因子與響應因子計算實現的。

計算公式採用綜合指數模型可寫成:

山東省地質環境問題研究

式中:Q_i為第i單元的「潛勢度」指數;j為評價因子;a_i為第j評價因子在第i評價單元的賦值;b_j為第j個評價因子的權重;m為評價單元數;n為評價因子數。

此時，地質環境要素組合為基礎因子，而災害的面積模數比作為災害發生潛勢的一種響應，也是基礎因子的組成部分，反映地質環境的脆弱性，是災害發生潛能的一種響應，即把「發育因子」也稱「響應因子」。

因子選取與分級是否合理將關繫到「潛勢度」計算分區的准確性，合理的因子選擇有利於把握其潛在發展趨勢，不合理的選擇勢必導致錯誤的結果，並同時影響後續的計算正確性。合理性主要表現在因子與災害之間關聯性好，因子全面，各因子相互獨立，且在研究區有不同層次等級。根據災害因子分析，選取基礎因子(岩性組合、第四系厚度與岩性、地形地貌)和響應因子(即發育因子———面積模數比)作為災害「潛勢度」的判別因子。

判別因子一般分為四級。各指標量值的賦值主要以調查資料的統計分析為基礎，綜合分析地質災害與基礎因子和響應因子的關系後對其進行分級。根據各因子與災害分布的關系程度研究和專家經驗確定各因子權重，最終形成潛勢度判別因子指標量值及權重表。

(三)岩溶塌陷災害「危險度」

「危險度」是在潛勢度分析基礎上疊加誘發因子進行的，選取地下水條件(地下水面與基岩面距離、地下水水位變幅和地下水徑流強度)、降水條件和人為因素等因子。

同樣採用綜合指數模型:

山東省地質環境問題研究

式中:W_i為第i單元的「危險度」指數;j為評價因子;a_i為第j評價因子在第i評價單元的賦值;b_j為第j個評價因子的權重;m為評價單元數;p為評價因子數。

「危險度」判別因子選取原則是從地質環境的角度出發，既要充分考慮地質災害發生形成的內在基本因素(地形地貌、岩性組合等)，又要兼顧誘發其發生的外部因素，通常指大氣降雨、人類工程活動(開采地下水)等。

根據研究區內地質災害調查的實際資料及已有的工作經驗，「危險度」計算需要的判別因子分為三大類:基礎因子、響應因子和誘發因子。

誘發因子的賦值依據是根據研究區的地質災害發生歷史，特別是統計分析不同地段不同誘發因素的臨界值范圍。賦值范圍分為4級，最高值為4，最小值取1。如遇多個誘發因子參與計算，權值根據誘發因素的相對重要性確定。

(四)岩溶塌陷「危害度」

「危害度」指地質災害發生後對其影響區內各類承災體的傷害或財產破壞損失程度，它是地質災害社會屬性的表現形式。

重點考慮災害的強度與受災體的易損性，並用量化指標表示為

山東省地質環境問題研究

式中:r₁，r₂，r₃，……，r_n是反映災害危害的因素值。

岩溶塌陷災害「危害度」與「危險度」、承災體的易損性密切相關。承災體易損性是一個難以確定的變數，它不僅與承災體類型、結構功能等有關，而且與其所處的空間位置(離災害體遠近、災害體的不同部位)有很大關系。

總體上，地質災害對社會造成的破壞，表現為人員傷亡、價值損失，以及無法用貨幣衡量的環境破壞效應。

「危害度」單元評價模型一般寫成:

山東省地質環境問題研究

式中:R_i為單元危害度;W_i為單元危險度;V_i為單元受災體易損性指數。

實際計算「危害度」時常常很困難，主要是很難得到比較准確的數據。本次選取的易損因子為水源地的受損程度，即塌陷體距抽水井距離，距塌陷體遠，地下水受塌陷下滲地表污水的影響較小，而距塌陷體近，受地表污水的下滲影響則大，受災體的危害度則大，另外應考慮塌陷對當地人員的損害程度等因素。

在「危害度」大或較大的地區應實施岩溶塌陷治理工程，可避免岩溶塌陷災害危及當地人民的生產、生活，以保護地質環境和經濟社會良性發展。

由於各評價因子的發育程度與評價單元的相對位置不同，對各評價單元岩溶塌陷的影響程度也不盡相同。根據岩溶塌陷形成臨界條件和影響因素分析，將岩溶塌陷發育度、潛勢度、危險度和危害度的9個條件16種因子作為層次模糊評價因子(圖8-10)。

圖8-10 岩溶塌陷「四度」層次結構模型分析圖

三、評價預警分區

(一)評價因子的等級劃分及賦值

將9個條件16種因子的等級指標和賦值列於表8-7中。

評價因子分定性指標和定量指標兩類。定性指標是離散性取值，其隸屬函數為其相應指標所對應的級別;定量指標常常是連續性區間限值，各級別雖有界限值，但實際上往往呈過渡狀態，對定量指標隸屬函數的取值原則是取各級別界限值上、下值的中值作為各級別界限的過渡函數;其餘定量指標區間值屬於相應的級別。

(二)評價模型及評價指標值的採集

1.評價模型

採用層次模糊數學評價模型，將評價目標(A)劃定評價集為

A={危害性小(a₁)，危害性中(a₂)，危害性較大(a₃)，危害性大(a₄)}

相應的條件層(B)各評價指標對(A)的評價模糊子集為

山東省地質環境問題研究

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相對應的因子層(C)評價指標對(A)評價模糊子集為

在所建立的模型中，基本層有9個評價指標，因子層有16個評價指標，則評價單元j所構成的相應模糊子集為

山東省地質環境問題研究

表8-7 棗庄市岩溶塌陷評價預警因子等級和賦值表

權重的確定，是判斷矩陣的元素反映了研究者對影響因子之間相對重要性的認識。本次所選用的權重，均採用本地專家經驗法和試演算法確定，即先由專家經驗確定一套試算權重初值，選擇一些塌陷程度不同的實例單元進行權重反演，若相差太大時，則再對權值進行調整，直到調試合理後方可作為計算權值。由此得出各因子權值(表8-8)。各層指標權重的模糊子集W。

對於基本條件層:

對於因子層: ，則有

W_c={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}。

於是得到某評價單元j評價集的計算模型:

山東省地質環境問題研究

式中:a₁，a₂，a₃，a₄，分別為危害性小，危害性中，危害性較大，危害性大。

通過不同層次、不同影響因子的權重，以此來刻畫各影響因素對岩溶塌陷產生的影響程度及影響因素之間的組合效應，然後在確定各因子隸屬度的基礎上進行多因子綜合，得到各單元的岩溶塌陷預測結果。

表8-8 各評價因子權重分配表

2.評價指標值的採集

塌陷發育度由實際計算得出;岩溶地層是由評價點所處位置的實際地層確定，岩溶發育程度則根據鑽孔資料、物探資料和地下水富水程度等來確定;土層厚度、地層岩性和結構由附近鑽孔和調查所得;地下水面與基岩面的距離由基岩埋深與地下水水位計算求取，地下水水位變幅是由2003年枯豐水期水位計算所得，地下水徑流強度則由預測點在地下水徑流帶的位置而定;距地表水體距離是實測值;大氣降水是實際數據;距抽水井的距離是實測值，抽水強度由實際調查所得;地形變化由預測點所在的實際情況確定，塌陷發育程度依塌陷所在的塌陷發育度來確定;損失程度是根據《地質災害防治條例》的要求界定。

(三)評價單元劃分及層次模糊綜合預測

利用計算機的柵格化功能，將工作區120km²劃分為500m×500m的方格，共480個小方格作為評價單元，並通過GIS從屬性庫中讀出每個評價單元的所有指標的實際值，確定各評價指標的隸屬函數值，然後列出每個評價單元的隸屬函數矩陣C_j，各預測因子的權重W_c，運用層次模糊判別原理建立的計算模型:

A_j=W_cC_j(j=1，2，3，…，480)

由此計算出每個單元的模糊評價集:

A_j={a₁，a₂，a₃，a₄}

按照隸屬度最大原則，最大值則為該預測單元所對應的級別。

以上過程通過編製程序自動完成，並將評判結果存到預測單元的屬性庫中，最後根據計算結果，把相同隸屬度的單元劃分為同一級別，從而得出棗庄岩溶塌陷評價預警分區。

如在十里泉地段(十里泉北)的第341評價單元，實際取值為(100，三山子組白雲岩，強烈發育，5.00，含礫粉質粘土，一元，低窪地，30.00，8.03，5，強，621，100，31900，3，1000)。

該評價點相應的模糊子集C₃₄₁為

山東省地質環境問題研究

因子層相對於目標層的權重值W_c={0.10000，0.02500，0.17500，0.10178，0.02545，0.01277，0.07000，0.08000，0.06576，0.03642，0.04782，0.10000，0.06750，0.02250，0.03500，0.03500}，則目的層隸屬函數計算結果為

A₃₄₁=W_cC₃₄₁={0.10076，0.0000，0.37750，0.52174}

則a₄>a₃>a₁>a₂，即該評價單元屬a₄，為危害度大的級別。依此計算出全區480個評價單元的A_j值。

(四)評價分區

對於研究區北部的石炭-二疊系含煤地層區及東北角的變質岩分布區，面積為30.83km²，是非可溶岩分布區，不存在岩溶塌陷問題，可作為危害度小區(表8-9)。

在碳酸鹽岩分布區岩溶塌陷評價結果分為危害度小區，面積28.80km²;

危害度中等區，面積27.06km²;

危害度較大區，面積28.48km²;

危害度大區，點狀分布於十里泉、東王莊、丁(佟)庄和良辛庄等地段，面積分別為2.88km²、0.98km²、0.70km²和0.27km²。

表8-9 棗庄岩溶塌陷評價預警分區表

『肆』 岩溶塌陷地質災害是怎麼形成的

指在岩溶地區，因自身洞體擴大或者人為的因素，上頂板失穩，從而造成塌陷

『伍』 岩溶塌陷的災情評估

（一）岩溶塌陷等級劃分岩溶塌陷應查明：塌陷的位置、范圍及面積；塌陷量；塌陷區的環境水文地質條件；塌陷原因以及發展趨勢。依據塌陷面積進行等級劃分（表13-3）。
表13-3 岩溶塌陷災變等級劃分表 種類 指 標 特大型 大型 中型 小型 地面塌陷 岩溶塌陷面積（km2） >20 20~10 10~1.0 <1.0 采空塌陷面積（km2） >5 5~1.0 1.0~0.1 <0.1 （據張梁等著《地質災害災情評估理論與實踐》1998， P28）
（二）岩溶塌陷的災情預測預測步驟包括以下三個：
1. 查明研究區的地質、水文地質條件。
2. 調查已有塌陷點的塌陷特徵、分布規律及形成條件（環境及觸發因素），確定出現塌陷的綜合判斷指標。
3. 考慮塌陷發展趨勢和對環境的影響程度，對研究區進行塌陷預測分區，提出地表各種重要設施的保護方案和預防措施。
通常，采排地下水或礦坑突水時，在水位降落漏斗內，容易產生岩溶塌陷的地段如下：
1. 淺部岩溶發育強烈，可溶岩頂板起伏較大，並有洞口和裂口，洞穴無充填物或充填物少，且充填物多為砂、碎石、粉質粘土的地段。
2. 采排地下水點附近或地下水位降落漏斗范圍中心（特別是地下水的主要補給徑流方向上）地段。
3. 構造斷裂帶（特別是新構造斷裂帶）背、向斜軸部，可溶岩與非可溶岩的接觸部位。
4. 溶蝕窪地、積水低地和池塘、沖溝地段。
5. 第四系土層為砂、粉質粘土，且厚度小於10m地段。
6.河床及其兩側附近。
地面塌陷預測可考慮的影響因子：
1. 排水量（Q）
2. 水位降低值（S）
3. 蓋層物理、力學性質的指標（ηi）
4. 蓋層厚度（M）
5. 岩溶發育程度的指標（K）
6. 表徵構造破壞程度的參數（G）
7. 預測擴展半徑時要考慮時間
8. 預測時間、強度時，要考慮到抽水中心的距離
地面塌陷在時間上具有突發性，空間上具有隱蔽性，其預報為當前的前沿課題。可用於岩溶地面塌陷的探測方法和儀器有地質雷達（探溶洞）、淺層地震、電磁波、聲波透視（CT）等。近年來，用GIS技術中的空間數據管理、分析處理和建模技術對潛在塌陷危險性進行預測，效果良好。
目前國內岩溶塌陷災情評估的方法，主要採用經驗公式法、多元統計分析法，也可根據岩溶類型、岩溶發育程度、覆蓋層厚度和覆蓋層結構，進行岩溶塌陷活動程度判定（表13-4）。
表13-4 岩溶塌陷活動程度判定表
（據張梁等著《地質災害災情評估理論與實踐》1998， P67）

『陸』 岩溶塌陷研究的主要方法及研究狀態

岩溶塌陷發育的廣泛性與危害性，已引起國際社會的普遍關注，特別是20世紀70年代以來，召開了多次與塌陷有關的國際會議，使世界各國的研究者有機會交流和商討解決這一地質災害問題的經驗與方法。我國曾在桂林舉辦了首屆「地面塌陷及其對工程建設的影響與防治」學術討論會。岩溶災害問題也隨之越來越受到重視。長期以來，許多學者就岩溶塌陷開展了大量工作，取得如下主要成果。

1.2.2.1 項目與專著

20世紀80年代，岩溶地質研究所先後開展了「中國南方岩溶塌陷研究」、「長江流域岩溶塌陷研究」和「中國北方岩溶塌陷研究（「中國北方岩溶地下水資源及大水礦區岩溶水預測、利用和管理研究」子課題）」等項目。這是我國首次開展岩溶塌陷專門研究。在這些研究中，康彥仁等（1990）所著《中國南方岩溶塌陷》一書較全面地論述了岩溶塌陷的類型及成因機制，作為研究岩溶塌陷的經典，長期被人們引用。但此書在振動波的傳播規律及鐵路塌陷區土層的安全厚度等方面沒有深入地研究，對於人類活動引起的水位受迫下降所產生的力學效應的論述只針對基岩以上進行。80年代後期，鐵道部第二勘察設計院開展了「鐵路沿線岩溶塌陷及防治」項目的研究工作，對貴昆線小哨—秧田沖段、分宜車站、泰安車站等50餘處岩溶塌陷嚴重發育區進行了全面勘察、治理，取得了良好的效果。鐵道部第二勘察設計院（1984）所著的《岩溶工程地質》一書以大量的實際資料，針對鐵路遇到的岩溶洞穴的靜力穩定問題進行論述，在鐵道建設方面做出了貢獻。陳國亮（1994）以岩溶塌陷模型試驗為基礎，在其《岩溶地面塌陷的成因與防治》一書中，對岩溶塌陷成因作了較為全面的闡述。2005年，賀可強等出版了《中國北方岩溶塌陷》，可算是目前較新的岩溶塌陷方面的著作。

通過這些工作，基本摸清了我國岩溶塌陷的現狀和宏觀分布規律，確定了我國岩溶塌陷基本類型，提出了我國岩溶塌陷的基本分類方案，指出岩溶塌陷發育的多機制特性，並對我國岩溶塌陷危險性進行了宏觀區劃，編輯出版了1：600萬《中國岩溶塌陷分布圖》（雷明堂等，1998）。

1.2.2.2 岩溶塌陷試驗研究

20世紀90年代初，岩溶地質研究所在地質行業基金的資助下，建成了大型岩溶塌陷物理模型試驗室。通過模型試驗，可以再現岩溶塌陷發育的全過程，解決不同類型岩溶塌陷發育的機理、塌陷發育與主要影響因素的關系，以及岩溶塌陷發育的臨界條件等問題。在1993～1997年間，先後完成了武漢、唐山、湘潭、玉林、銅陵、桂林等6城市的岩溶塌陷試驗工作，為這些地區岩溶塌陷綜合治理發揮了積極的作用。在此方面，陳國亮、雷明堂等做了大量的研究工作，取得了許多研究成果。

1.2.2.3 岩溶塌陷的探測方法

20世紀90年代，在國家支持下，有關部門先後進行了100多項崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷與沉降、地裂縫等重大地質災害的專門勘察工作。在岩溶塌陷的探測方法上，包括電阻率法、地震淺層折射波法、地質雷達（GPR）和電磁波、聲波透視（CT）等技術在內的綜合物探方法，在地礦部門組織實施的武漢、唐山、湘潭、玉林、桂林、深圳等城市的岩溶塌陷防治勘察及鐵道部門組織的貴昆、南昆線鐵路岩溶段岩溶塌陷試驗工作中發揮了重要作用（陳國亮，1994；雷明堂等，1998；羅元華等，1998）。

1.2.2.4 岩溶塌陷預測

地理信息系統（GIS）技術的應用，使得岩溶塌陷危險性預測評價上升到一個新的水平。國內先後有雷明堂、石建省、王洪濤、茹錦文等運用GIS的數據管理、分析處理和建模技術，對潛在塌陷危險性進行預測評價，取得了良好的效果。國外雖未見有直接運用GIS進行岩溶塌陷預測工作的報道，但在其他類型地質災害的預測方面已有較多研究實例（Tian，K.，1988；Xiang S.et al.，1988）。這些預測方法均局限於對潛在塌陷的危險性分區的研究上，未能令人滿意地解決塌陷時間和空間的預測預報問題（雷明堂等，1998）。張發旺等（1996）用灰色統計方法對岩溶塌陷的預測進行了研究。

1.2.2.5 岩溶塌陷地質災害信息管理

20世紀80年代，美國曾在有岩溶塌陷問題的幾個州相繼建立了岩溶塌陷資料庫，大大提高了岩溶塌陷資料的利用率。國內這方面工作起步較晚，而且主要以Map Info桌面地圖信息系統為平台開發進行。如在環境地質所完成的「東南亞地質災害信息管理系統」中，岩溶塌陷作為一種災害類型被列入其中；1997年，在桂林市建設規劃局資助下，岩溶地質所塌陷組以Map Info為平台開發了「桂林岩溶塌陷信息管理系統」，建立了相應的資料庫和圖庫，為桂林岩溶塌陷防治、塌陷搶險以及城市規劃提供了有利的條件（雷明堂等，1997、1998）。

1.2.2.6 岩溶塌陷監測預報

我國基本上沒有開展這方面工作。究其原因，主要是岩溶塌陷的產生在時間上具突發性，在空間上具隱蔽性，因此，普遍認為難以採用地面監測手段對塌陷進行監測和時空預測預報。國外早在20世紀80年代就有人嘗試過運用地質雷達進行潛在塌陷的監測工作。但由於地質雷達設備昂貴，探測成本較高，在深部岩溶的監測方面有一定局限性。

1.2.2.7 岩溶塌陷的防治

綜合防治技術已提到議事日程。人們普遍認為，要從根本上減輕岩溶塌陷災害的發生，必須採取地下水優化開采與工程處理措施相結合這一「標本兼治」的方法。在工程處理上，鑽孔注漿技術是一個行之有效的方法，已被各地普遍採用。

『柒』 岩溶地區特有的地質災害有哪些它們的主要危害是什麼

岩溶地區特有的地質災害為岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一種，指在岩溶地區，下部可溶岩層中的溶洞或上覆土層中的土洞，因自身洞體擴大或在自然與人為因素影響下，頂板失穩產生塌落或沉陷的統稱。其地面表現形式是局部范圍內的地表岩土體的開裂、不均勻下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有：
影響交通：岩溶塌陷對交通網路的正常運行會造成嚴重的影響，對公路、鐵路的安全構成較大的威脅。
毀壞農田：發生於農田中的岩溶塌陷，會使作物被毀，糧食減產，給人民群眾造成較大的危害；並且地面耕植土落入地下塌坑，造成了耕作面積的減少，未進行填埋或者由於塌坑規模太大而不便進行填埋的地方則無法繼續進行農作物耕種。
破壞建築：發生於建築及人口密集區的岩溶塌陷，會造成房屋牆壁裂縫、屋內地面裂縫下沉，嚴重的直接導致建築物倒塌。
溝通地表地下水系，污染地下水：由於近年來工業的發展，大部分河流等地表水體水質較差，岩溶塌陷發生後，揭穿了灰岩含水層頂板，溝通了地表水系與地下水系，使得地表水通過塌坑大量湧入岩溶含水層，加之岩溶裂隙、溶洞的連通性好，污水會在岩溶含水層中迅速擴散，污染岩溶地下水。
大規模的塌陷可引起地震效應。
希望對你有幫助。

『捌』 岩溶塌陷和黃土塌陷

本次調查在太原東山區發現三處岩溶塌陷點，是碳酸鹽岩基岩塌陷，俗稱陷落柱。其專形態屬多呈橢園形，短軸40～80m，長軸60～120m，面積0.0024～0.008km²，規模均為小型。Y1、Y2陷落地層為石炭、二疊系下石盒子組砂頁岩，Y3陷落地層為石炭系和黃土蓋層。其形成原因主要是地下水長期溶蝕結果，現基本處於穩定狀態。管線距離岩溶塌陷較遠，現狀評估危險性小。

本次調查在中條山南黃土台地區（K8～K23）發現三處黃土塌陷，峨嵋嶺台地（K125+200～K164+700）發現一處黃土塌陷。其規模均為小型，形狀近圓形，洞壁垂直，直徑約3～4m，深3～5m，面積8～12m²，其誘發因素主要是地下水的潛蝕。危害對象為土地，危害程度小。輸油管線距黃土塌陷均大於50m，現狀評估危險性小。

由以上分析可知，山西支幹線沿線地質災害類型多，分布廣。由於各災種的發育和活動特徵不同，致災情況差異較大，地質災害危險性現狀評估結果可以看出，采空地面塌陷和地裂縫對工農業、交通設施和生命財產安全危害較嚴重，危險性較大，而其他的災種則相對較輕，危險性較小。這為擬建管線工程地質災害危險性預測評估打下了很好的基礎。

『玖』 　唐山市岩溶塌陷災害破壞損失評價

一、損失模型的建立

（一）期望損失費用與折價比

地質災害損失模型是根據城市潛在的地質災害的不確定性，用概率方法建立的數學模型。該模型用於估計地質災害對不同用地類型可能產生的期望損失費用。災害模型目前主要是對城市建設影響較大的地震、洪水、滑坡、塌陷進行構造。

地質災害期望損失費用是對整個城市而言的，由多種地質災害產生的，且假定各種地質災害是平權的。因此，其損失可以線性求和。這樣的假定，對於關聯災害的估計會產生一定偏差。但從長的歷史時期和整個城市而言，這種假定對於簡化估計依然是有益的，更深入一步的研究可以據此進行。

地質災害的期望損失費用包括三項內容，即損失費用、研究與減緩費用和機會費用。如不考慮資源、水、環境的機會損失，不考慮災害發生的集中機會時間與機會費用，實際上期望損失費用僅包括前面兩項。研究與緩減費用通常屬於當前費用；而損失費用是指地質災害發生、發展整個過程必須支付的費用或接受的損失。由於地質災害發生與否及其發生時間是不確定的，因此損失費用實際上是在災害發生條件下不同時間費用的協調價值。

為了比較在未來不同時間的災害損失費用，並換算成當前費用就需要引入一個參數——折價比（D），其值一般接近銀行利率，D取值可直接引用經濟統計的不變價格比率。

（二）建模原理

設災害事件都對應一定的費用，並服從泊松分布（R.T.Laird,J.B.Perkins,1979）。災害事件之間具有獨立性，且事件的發生概率是一個不隨時間改變的常數，那麼在給定的∆t時間，災害事件服從泊松分布。其發生概率P可用下式計算：

地質災害災情評估理論與實踐

式中λ為災害事件的重發概率。

由此還可推出，如果災害事件在一個間隔時間t內服從泊松分布，由下一個事件在單位時間的概率便服從冪指數分布。其概率為：

P』＝λ·e^-λt

事件的重發間隔t』是λ的倒數，故已知t』時，便容易估算參數λ。

設X為時間t時每事件的費用，事件發生在t時的費用當前值為Xe^-Dt,D為折價比，則第一次事件的期望費用便是時間t時事件當前費用與事件概率之積，有：

地質災害災情評估理論與實踐

假定X為常數，則：

地質災害災情評估理論與實踐

當假定X為線性增長，其增長系數為α，則：

地質災害災情評估理論與實踐

考慮到災後重建，損失可能重復發生，故應計算未來全部事件的期望費用。根據條件概率，設第一次事件在t₁發生後，第二次事件接著發生的概率為：

P₂=P₁₂·P₁

地質災害災情評估理論與實踐

類推第n個事件的發生概率P_n為：

P_n＝λⁿ·e^-λt

故n個事件的期望費用為：

地質災害災情評估理論與實踐

當n→∞，n個無限事件以概率1發生。所以，所有將來帶事件的期望費用為：

地質災害災情評估理論與實踐

即當事件產生費用為常數X時，其期望費用為：

當事件產生費用線性增長時，其期望費用為：

二、岩溶塌陷災害經濟損失核算

根據專家評估和對所收集的資料進行整理，可得岩溶塌陷的重發周期以及不同分區場地條件下，各種用地類型的建築及室內財產的損失率，重發周期Tr≈10年。建築物及室內財產損失率見表13-12。

表13-12唐山市岩溶塌陷造成的建築物及室內財產損失率qb與qc表

由公式Fr_i＝α（Vb_i·qb_i+Vc_i·qc_i）/（D·Tr·Vb_i）計算得出岩溶塌陷的期望費用，見表13-13。

式中：Fr_i——岩溶塌隱災害期望損失費用；

Vb_i——第i類用地建築物本身價值/（萬元/公頃）；

qb_i——第i類用地建築損失率/%;

Vc_i——第i類用地室內財產價值/（萬元/公頃）；

qc_i——第i類用地室內財產損失率/%;

D——折價比，取0.1;

Tr——岩溶塌隱重發周期，取10a。

表13-13岩溶塌陷期望損失費用

圖13-4唐山市岩溶塌陷期望損失計算單元圖

A—嚴重塌陷區；B—潛在塌陷區；C—穩定區

本文進行損失估算是以易損性分析的130個單元為計算單元（圖13-4），超出其范圍的單元不計，而在其內的其它單元災害的7種用地類型的期望損失費用均為0。

唐山市岩溶塌陷災害7種不同用地類型的期望損失費用，結合唐山市7種用地類型的價值分布圖求出各個場地單元的7種用地類型的災害期望損失費用，亦即求出第j類用地類型第i號場地的各災害損失費用F_ij。

三、災害損失費用分區

在分區前需要用柯卡莫哥洛夫檢驗方法檢驗場地災害損失費用（R≤0場地外）是否符合正態分布。如果符合則用最大隸屬原則；否則，就要用擇近原則。下面就兩種方法敘述如下：

（一）採用最大隸屬原則

1.論域的確定

設論域為U，即影響因素集，由一個因子R（R＞0）組成，評語集採用三級制，相應的評語代碼為A、B、C，其實際意義見表13-14。

2.因子隸屬函數U（R）

由於因子R符合正態分布，故因子的隸屬函數可定義為

式中R為未知樣本的指標值，R_i為已知樣本指標期望值，

為已知樣本值的方差，i為評語集代號，i=1,2,3。

表13-14地質災害損失費用分區評語表

模型的建立。

下列三個表是全部場地災害損失費用R中選出的較典型的高低費用數據，利用這些數據建立模型。

模型運算

設：U₁、U₂、U₃是論域U上的三個模糊集合，U₁（R）、U₂（R）、U₃（R）為三個相應的模糊隸屬函數，R為U中的因子，由上述三個不同級別費用表可知，R₁、

R₂、

R₃、

於是對於任何一個因子R有：

高費用

中等費用

低費用

地質災害災情評估理論與實踐

如果U₁（R）一max（U₁（R）,U₂（R）,U₃（R）），則認為R相對隸屬於U_i（i=1,2,3）。

（二）利用擇近原則

1.論域的確定

該方法論域的確定與方法（一）相同。

2.模型的建立

此步驟與最大隸屬原則的模型建立相似，也是從全部場地的損失費用R（R＞0）中選出較典型的數據來建立高低費用兩個模型。所不同的是只需要兩模型中的均值R₁、R₂代表兩類費用。

圖13-5唐山市R₁₁用地類型岩溶塌陷期望損失分區圖

1—低損失區（F=0～0.24%）;2—中等損失區（F=0.24%～22.98%）；3—高損失區（F=24.98%～45.78%）

3.模型的運算

設U₁、U₂是論域U上的兩個模糊集合，R為U上的因子，如有：

—（R,U_i）＝max（R,U_i）i=1,2

由R應歸於模型U_i，其中（R,U_i）是表示R與模型U_i的貼近度，取

地質災害災情評估理論與實踐

圖13-6唐山市C₃用地類型岩溶塌陷期望損失分區圖

1—低損失區（F=0～0.47%）;2—中等損失區（F=0.47%～11.42%）；3—高損失區（F=11.42%～22.49%）

（R,U_i）越大，則表示R與U_i越貼近。

綜上所述，可依場地災害損失費用將規劃區劃為低損失費用區、中等損失費用區和高損失費用區。

（三）災害損失費用分區

採用擇近原則，對於每種用地類型，分別求出所有場地地質災害損失費用F的最大值。如對第j類用地類型，可以得到最大值F_jmax。選擇[0.5×F_jmax,F_jmax]區間內的場地為高災害損失費用場地模型V₁，求出期望損失費用值F_jmax；再選擇[0,0.12×F_jmax]區間為低災害損失費用場地模型V₂，求出期望損失費用F_jmin；選擇區間[0.015×F_jmin,0.45×F_jmin]為中等災害損失費用場地模型V₃，求出期望損失費用F_jmin。對全部130個場地求貼近度：

地質災害災情評估理論與實踐

於是第j類用地條件下，當（F_ij,V₁）≥（F_ij,V₂）≥F_ij,V₃）時，第i號場地屬高災害損失費用場地；當（F_ij,V₁）≤（F_ij,V₂）≤（F_ij,V₃）時，第i號場地屬於低災害損失費用場地；此外，當（F_ij,V₂）最大時，第i號場地屬於中等地質災害損失費用場地。

利用數組NZ（i,j）表示場地災害損失費用分區信息，存放在程序ULESBS輸出的數據文件MAP.DAT里。NZ（i,j）表示第i類用地類型第j號場地災害損失費用分區，其值意義如下：

（1）當NZ（i,j）＝-1時，第i類用地第j號場地屬於低災害損失費用區；

（2）當NZ（i,j）＝0時，第i類用地第j號場地屬於中等災害損失費用區；

（3）當NZ（i,j）＝1時，第i類用地第j號場地屬於高災害損失費用區。

（四）繪制圖件

利用上述方法、基本圖件、各種參數，然後利用程序ULESBS繪制出唐山市各種用地類型地質災害損失費用分區圖（圖13-5、13-6）。

『拾』 　唐山市岩溶塌陷災害易損性評價

一、唐山市岩溶塌陷受災體分類及價值分析

地質災害的易損性評價一般由人口、資產、資源、產值等要素組成。唐山市中心區先後發生過20餘次岩溶塌陷，尚未造成人員傷亡。可以設想，隨著當地政府和久民的重視，減災活動的深入人心，這方面損失可以基本避免。因此，唐山市岩溶塌陷造成的損失，主要體現在土地合理利用上，亦即土地的使用價值和單位內土地利用類型（含不同類型的工程建設體現的地面價值）。為此，研究損害物的分類尤其顯得重要。

1.唐山市岩溶塌陷損害物分類

按照我國1989年制定的城市用地分類與建築用地國家標准，可將城市地面用地分為十大類別（表13-7）。

國際標准（ISO）對建築物作了詳細劃分（表13-8）。

我們依據上述標准和分類及其實用性，結合唐山市岩溶塌陷的特點進行適當取捨和組合，提出表13-9所列的10種用地類型。據此作為評價和計算的基礎。

表13-7城市十大用地國家標准

表13-8（ISO）國際標準的建築物分類表

表13-9唐山市用地類型一覽表

2.唐山市土地利用的分布特徵

按國內外土地利用狀況以及唐山市土地利用特徵可以歸納出其分布特徵最重要的指標為：用地類型面積、建築物密度、建築面積毛密度、建築物結構、平均高度、單位平均面積造價等。據此，將唐山市土地利用分布特徵歸納成表13-10形式。

3.唐山市土地利用、建築物、室內財產現狀價值評估

根據國家建築設計預算手冊並結合調查結果，可以得出唐山市土地利用各種類型建築物的價值，以及相應的室內財產平均價值。更進一步的工作還可以給出相應用地類型的地下建築管線價值，用顏色選擇還可以十分形象地給出地面價值分布圖，以作為評價和計算的基礎。

表13-10唐山市土地利用分布特徵

在動態研究中，土地利用現狀費用是隨著城市的發展而不斷增加的。它受國民生產總值、固定資產投資以及消費水平、通貨膨脹等因素的影響，具有某種同步增長的關系。研究這種關系的變化對於動態評價有著明顯的實際意義。表13-11是根據唐山市的實際情況按表13-10給出的用地類型對應建築物價值和室內財產，並按每公頃土地的建築面積的費用表。

表13-11唐山市土地利用現狀費用表

註：1公頃（ha）=10000m²。

二、唐山市岩溶塌陷災害易損性分區

地質災害的易損性雖然可分為物質易損性、經濟易損性、社會易損性等方面，但其核心是物質易損性。物質易損性與建築物類型、基礎結構有關。建築物的易損性還受到建築場地、設計、形狀、用途、材料、建築技術、維護及鄰近建築的影響。

由上述可知，岩溶塌陷易損性主要取決於建築資產密度與土地價值密度。各類土地建築類型建築物價值還與不同建築物的容積率有關。容積率等於用地上的總建築面積除以用地面積。為此，建築物價值可用下式計算：

地質災害災情評估理論與實踐

式中：q為建築物價值；A為用地面積；W為容積率；D為單位面積造價。

單位面積造價以當地近幾年類似用地類型建築物單位面積造價資料為基礎，以低層住宅為1；找出各類建築單位面積造價與低層住宅單位面積造價之間的平均比例，作為修正系數；再以當地低層建築單位面積造價為基數，分別乘以各類建築單位面積造價系數，從而得出各類建築單位面積造價。一般用易損性指數反映易損性大小（程度）。其評價式為：

地質災害災情評估理論與實踐

式中：S——易損性指數；

α——易損性系數，取0.01;

S_j——建築資產密度；

S_t——土地價值密度。

將求得的易損性指數按一定等級結合危險性評價結果，將易損性分為高度易損區、較高度易損區、中度易損區、低度易損區。它們的分布情況分述如下。

1.高度易損區（Ⅰ類）

該類地區集中分布在市中心的市政府—百貨大樓一帶。其土地價值特別高。該區為金融商貿、行政辦公等高層建築密集地區。其主要單位和建築設施除市政府和百貨大樓外，還有工人醫院、唐山飯店、唐山酒家、交電大樓等，平均建築價值400萬元/公頃以上。除工程設施密集，建築資產集中外，其商貿活動發達，人流密集，所以，對岩溶塌陷活動特別敏感；一旦出現災害，不但損失嚴重，而且影響深遠而又廣泛，是災害重點防範地區。除該高度易損區外，其它地區還有一些局部性高度易損區。如建設北路的唐山賓館等地。這些地區均為高層商貿設施或公共設施，對岩溶塌陷也很敏感，岩溶塌陷活動所造成的損失也十分嚴重。

2.較高度易損區（Ⅱ類）

該類地區分布在路北區和路南區的中心地帶。其大致范圍是華岩北路、華岩南路、建設北路、建設南路、唐豐路、缸窯路、北新西道、新華西道、新華東道一帶。其土地價值高。主要建築類型為多層或高層住宅、小型商貿設施，單位面積建築價值250～400萬元/公頃。對岩溶塌陷活動比較敏感，一旦災害發生，損失比較嚴重。

3.中度易損區（C類）

該類地區主要分布在缸窯路—濱河路—復興路以東，國防道以南，西山道以北，華岩北路以西地區。其土地價值較高。主要為低層和多層住宅、廠房和倉庫等工業建築。單位面積建築物價值一般100～250萬元/公頃。對岩溶塌陷活動雖然比較敏感，但災害發生後，損失較小。

4.低度易損區（D類）

該類地區主要分布在市區的大城山和路北區、路南區的邊緣地帶。土地價值較高。主要建築為公園設施、綠地和低層住宅。工程密度小。單位面積建築價值小於100萬元/公頃。對岩溶塌陷的敏感性較差，災害發生後的損失較小。