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排土场地质灾害评价

发布时间: 2021-03-08 09:54:08

㈠ 站场地质灾害危险性评估

甘肃段全线设有站场4个,它们分别是:兰州西固首站、定西分输泵站、张家川分输泵站和天水北道末站。下面将逐个对其进行地质灾害危险性评估。

(一)兰州西固首站

里程桩号为0.0km段,地貌位置为黄河南岸二级阶地,地形平坦,地表无侵蚀切割,距离南侧山坡大于2km。地基具二元结构,自上而下分别是黄土状土和砂砾土,其中表层黄土状土厚约10m左右,具非自重湿陷性;下伏厚层砂砾土。由于地下水埋深5~10m,黄土状土中含水量普遍较高,饱水部位呈软塑—流塑状态时,承载力低,易发生湿陷。此外,西固及其南部为高矿化地下水,硫酸盐含量一般为1500~2500mg/L,对混凝土具有中等侵蚀性。可能的地质灾害为黄土湿陷,但规模小发生频率也低,对站场的危害小。预测地质灾害危险性小。

(二)定西分输泵站

里程桩号为 137.7km段,位于南河南岸,地貌上为河谷平原,南河沿两岸发育一级阶地,阶地和漫滩宽约50~100m,干旱季节流量小或断流,暴雨时有洪峰产生,最大流量100m3/s,对岸边侧蚀强烈,常有崩塌发生,阶地具有二元结构,上部为黄土状土,具有湿陷性,下部砂卵石,是良好的持力层。地下水主要储存于砂卵石中,埋深大于10m。矿化度高,硫酸盐含量大于1000~3000mg/1,对混凝土具有弱—中等腐蚀性。该站场地主要地质灾害为洪水冲蚀,包括暴雨洪流对主河道的两岸及谷坡支沟的冲蚀和地表的面蚀,洪水暴发规模及频率均较小,对站场的危害性小,预测地质灾害危险性小。建议站场的建设中对有侧向侵蚀的沟岸采取加固措施,对有洪水威胁的冲沟采取工程排导措施。

(三)张家川分输泵站

里程桩号为325.0km,位于张家川镇南后川河西岸与其支流交汇附近,地貌上为河谷平原,地形平坦,谷底宽约1000m,沟谷走向近南北,两岸发育一、二级阶地。一、二级阶地宽1000~2000m,河漫滩宽100~200m,阶地前缘高出漫滩2~5m。具二元结构,有黄土状土和砂砾石组成,地下水储存于砂砾石中,埋深8~10m,矿化度1900~2500mg/1,硫酸盐含量小于450mg/1,对混凝土不具侵蚀性。现沿河两岸建有防洪堤,洪水对岸边土体无冲蚀或轻微冲蚀,造成灾害的可能性很低,预测地质灾害危险性小。建议选建场地应与山坡保持一定的距离,以防滑坡危害。

(四)天水北道末站

里程桩号为天水支线73km,位于渭河北岸,地貌上为河谷平原,由一、二级阶地组成,地形平坦,尤其以一级阶地最为发育,谷底宽约 800~1000m,沿渭河两岸连续分布,阶地前缘高出漫滩2~5m,河漫滩宽100~200m。平原区具多元结构,上部为黄土状土,厚5~6m以下为砂砾土、淤泥质粉质粘土和砂层,所夹淤泥质粉质粘土及砂层为透镜体状,厚度不稳定,一般厚度为 2~10m,上述地基土中除砂砾层承载力较高外,其余承载力较低,特别是淤泥质亚粘土和砂层,容易发生液化和滑移,场地附近地下水分布于砂砾石中,埋深大于6m,水质良好,北岸附近山地带地下水对混凝土有弱腐蚀性。平原区属地质灾害低易发区,主要地质灾害为河流洪水对岸边的冲蚀,目前沿河岸均修建有堤防,可能造成灾害的危险性小。场站北侧谷坡附近大部分地带分布有古滑坡,整体虽然稳定,但土体较松散,在靠近边坡附近建设时,建议对边坡部位进行工程治理,或者坡脚保证一定的距离,预防滑坡发生。

由以上分析可知,甘肃段管线工程建设地段地质环境条件复杂,以崩塌、滑坡、泥石流、洪水冲蚀以及黄土湿陷和潜蚀为主的地质灾害发育,工程建设和运营过程中可能遭受的地质灾害来源于已有的地质灾害和诱发及加剧的地质灾害共同威胁。工程所遭受的灾种首推崩塌和滑坡,它们大多分布于丘陵区和峡谷段,对管线的危害方式有压埋、推移、悬空等破坏作用,危险性大—中等。泥石流和洪水冲蚀灾害分布于沟谷地段,管线经过的泥石流沟主要在泥石流堆积区,下切作用不强,而淤埋和推移作用强烈。洪水冲蚀以侧蚀作用为主,当管道距河床较近时可能存在侧蚀架空。泥石流和洪水冲蚀危险性中等—小。黄土湿陷和潜蚀灾害除阎家店以东外,绝大部分地段均有分布,尤其是上更新统马兰黄土分布地段危害更大,危险性大—中等。

综上所述,预测工程建设和运营期间可能遭受地质灾害危险性中等—大的地段是:

小坪子—雷坛河—直沟门段可能遭受崩塌、泥石流、洪水冲蚀及黄土湿陷和潜蚀灾害。

高崖—红土窑—马营段可能遭受崩塌、泥石流灾害。

马营—碧玉段可能遭受滑坡和泥石流灾害,局部有洪水冲蚀。

碧玉—魏店—莲花镇段可能遭受崩塌、滑坡、泥石流及黄土湿陷和潜蚀灾害。

龙山镇—张家川镇—阎家店段可能遭受滑坡、泥石流、洪水冲蚀灾害。

韩家A—张堡—北道段可能遭受崩塌、滑坡、泥石流及黄土湿陷和潜蚀灾害。

甘肃段场站区地质灾害不发育,危害性小,危险性小。

㈡  主要地质灾害调查评价

5.4.1海(咸)水入侵

1.海(咸)水入侵现状

在广饶县南部,浅层地下水长期过量开采,漏斗范围不断扩大,使得北部咸水的水动力条件发生变化,原来向北、向东排泄的咸水,其流向转为向南而补给漏斗区,从而咸水体发生了向南延伸的现象,这就是所谓的咸水入侵。咸水体扩展所到之处,地下水水质变咸,机井报废,使得农田灌溉和人蓄用水不得不另打深井取水解决。据调查,咸水入侵现象开始于20世纪70年代,如广饶县大营乡小囤子村,70年代以前施工的30m深机井,为微咸水,缺水时能饮用,现已成为咸水,居民饮用水源改为深井水,广饶县颜徐乡北徐楼村,80年代以前施工的50~80m的机井水质较好,饮用、灌溉均可,在90年代开始变咸,浅机井均报废。居民饮用、灌溉只能另打200m以下的深井,或施工小于22m的浅机井,浅井水质尚可,但水量较小,这说明咸水体的入侵呈舌状向南、西方向伸展。

据初步统计,1976~1979年间,咸水入侵面积3.9km2,年均入侵48m;1980~1986年间,入侵面积10.1km2,年均入侵72m;1986年以来,入侵速度加快,到1989年面积达到20.4km2,年均入侵127m。1976~1995年累计入侵面积62km2。1995年11月~1996年4月向南入侵1.01km2,1996年11月~1997年11月郝家村以西咸淡水界面平均向南推移约200m,最远达400m。咸水入侵导致水质恶化,给当地人畜用水及工农业生产带来严重影响。

2.海(咸)水入侵预测

影响咸淡水界面运移的因素众多,是含水层介质场、水动力场和水化学场综合作用的结果,从监测数据分析,沿界面不同部位运移速度不等,以稻庄镇郝家段河、颜徐乡和颜徐前燕三处地带界面推移速度最快。水文地质条件尤其是含水层导水性及水动力条件是影响咸淡水界面推移的最主要因素(图5-11)。

考虑到影响咸淡水界面运移的因素极为复杂,采用非确定性模型方法——灰色突变理论Pearl生长曲线外推方法,预测咸淡水界面推移趋势。选择地下水中Cl-为模拟预报因子,数学模型如下:

C=L/(1+ae-bt

式中:C——浅层地下水Cl-浓度,mg/L;

t——时间步长,年;

L、b、a——模型待定参数,无量纲。

模型中的参数,采用最小二乘法估计。采用了1991~1997年系列监测数据,进行模型待定参数的估计。用建立的模型预测每个监测井地下水中Cl-浓度值随时间的变化,咸淡水界面位置(250mg/L)由泛Kiring法插值确定,预测为13年(如图5-12)。预测结果表明,未来13年内,咸淡水界面以每年240m速度向南部推进。到2010年累计推移距离3120m,界面推移到稻庄镇以南。

5.4.2地面沉降

地面沉降是一种较严重的地质灾害,严重的地面沉降会造成夏季雨后积水,河道淤积不能畅通,泄洪防洪能力下降,抗风暴潮侵袭能力降低,地下排污管道倒坡,供水管道遭到破坏,道路、场地,堤岸和建筑物出现裂缝,危害着人们的生活环境和城市建设,并会造成严重的经济损失。

图5-11咸淡水界面监测剖面分布和氯离子浓度(mg/L)等值线示意图(1997年)

图5-12咸淡水界面迁移趋势示意图(1997~2010年氯离子浓度250mg/L线)

黄河三角洲地区地质环境较复杂,即分布有活动性断裂,又有新生代巨厚的沉积物和海相的淤泥、淤泥质的软土层,加之上部沉积物形成年代较新,自重固结过程尚未完成,因此很容易在人类经济活动的影响下产生地面沉降。引起地面沉降的原因有多种,地下水、地热、石油和天然气的开发,大规模的建筑施工和高层建筑的修建以及新构造运动、地应力变化、地震、海平面上升都会造成地面向下位移或标高下降,根据邻区已发生地面沉降的城市(如天津市、山东省德州市等)的地面沉降研究表明,引起地面沉降的主要原因是大量开采地下水,特别是中深层、深层承压水的开采,与地面沉降的关系更为密切。区内中深层、深层地下水的开采量也在逐年增加,地下水开采降落漏斗已经形成,尽管其规模不大,但区内石油、天然气资源的开发已有较大规模,因此说,黄河三角洲地区存在着地面沉降问题。但由于石油部门所提供的数据有限,本项研究暂时无法深入,据有关部门研究,该区沉降规律如下(图5-13):

(1)作业区普遍存在沉降,并在广饶县大王镇形成以津青67为中心的较明显的沉降区域,在东营市区形成以市区为中心的沉降区域。

(2)东营区沉降量与沉降范围较大,其市区边沿(耿家井、李家屋子)年平均沉降量在10mm左右。

(3)年均沉降量从20世纪50年代算起,时间太长。由于计划经济年代地下水开采量较小,建设规模不大而实际地面沉降也较小,进入80年代市场经济以后,地下水开采量加大,地面基本建设加速、规模大,地面沉降量也应加大。因此说现在的年沉降量要大于年平均沉降量。

沉降测量成果统计见表5-12。

5.4.3土壤盐碱化

黄河三角洲由于其特定的地貌位置和自然条件,浅表生态地质环境十分脆弱,突出表现在土壤的盐碱化、沙化以及湿地的退化等。

1.盐碱土的分布

区内盐碱土的分布与地形地貌有较密切的关系,其分布特点如下:

(1)重盐碱化土:每100g土全盐量>0.6g的土壤为重盐碱化土,主要分布于滨海低地,沿海岸线均有分布,从海岸线向内陆,其盐碱化程度有变轻的趋势;其次分布于河间洼地地带内如利津县集贤乡一付窝乡一带,孤北水库—三道沟水库一带。

(2)中等盐碱化土:每100g土全盐量在0.4~0.6g之间为中等盐碱化土,在重盐碱化土分布区的外围分布,为向轻微盐碱化土的过渡带,分布面积较少。

(3)轻微盐碱化土:每100g土全盐量在0.2~0.4g之间为轻微盐碱化土,分布于小清河以北的缓平坡地,洼地地带,分布面积较广。

(4)非盐碱化土:全盐量<0.2g/100g土,分布于小清河以南的山前冲洪积平原、黄河大堤的内侧漫滩高地,黄河古(故)河道高地、现代黄河三角洲的顶部及决口扇顶部。如1976年黄河故道及虎滩—义和镇呈条带状分布着非盐碱化土,利津县盐窝乡附近及利津县南宋乡一带。

图5-13东营地面沉降高程变化纵向剖面图

表5-12沉降测量成果统计表

*注:假设条件:由于参照的原有高程点的原始测量年限不一,考虑到东营市开展大规模的经济建设,包括油气开采,始于20世纪70年代后期,因此,为便于比较,假设地面沉降主要开始于80年代以后,1980年以前的地面沉降忽略不计。

2.盐碱化土的形成原因

盐碱化土的形成主要受水文、气象、地质、地貌、土壤颗粒组成及水文地质条件等多种因素的影响,是上述诸种因素共同作用的结果。本区属暖温带干旱、半干旱气候区,蒸发量几倍于降雨量是本区主要的气候特征,大量的水分蒸发,使水中的盐分残存于地表土壤中,较长期地处于一个盐分累积的过程。因此,在这种气候条件下,土壤盐碱化是比较容易发生的。另外,由于自然和人为因素的影响,导致地表和地下径流不畅,地下水位抬高,乃是引起土壤积盐的又一个重要原因。而地处滨海的地带,海水的直接浸渍,风暴潮引起的淹没,则是这一地区的滨海地带土壤盐碱化的主要因素。区内土壤的积盐过程可归纳为以下几种:

(1)海水浸渍影响下的盐分积累:在滨海地带成陆阶段,河流携带大量泥沙入海,由于受海水潮汐的顶托,不断在近海沉淀下来,当其还处于水下堆积阶段时,就为高矿化海水所浸渍,当其出水成陆后,盐分开始重新分配,向地表运移、累积而形成盐碱土。这期间,由于地表植被很少,光秃的地表在蒸发作用下,土壤表层强烈积盐,地下水矿化度也因蒸发而浓缩增高。另外,在土壤盐渍化过程中,海水通过海潮入浸和溯河倒灌会加剧土壤的积盐过程。

(2)地下水影响下的盐分积累:当地下水位埋深较小,小于某一临界深度时,地下水会在土壤内通过毛细作用,携带着盐分上升到地表,受蒸发作用,水分挥发,盐分则残留在地表附近的土壤内,长期的累积使土壤内的盐分愈来愈高,使土壤产生了盐碱化,而临界深度的大小主要受包气带土壤的岩性影响。

(3)地下水与地表水共同影响下的盐分积累:在地下水起主导作用的基础上,地表渍涝积水也是土壤盐分累积的重要因素,尤其在干旱半干旱气候条件下,这种积盐现象更为严重。在一些湖沼四周和积水洼地,盐碱化土分布更为普遍。另外,各地在发展农业灌溉时,不能科学地分配水量,过多地消耗灌溉用水,使土壤产生次生盐渍化,都是这种积盐过程的结果。

由于盐碱化土的形成是受上述诸种因素的影响,因此,盐碱土的发生与发展也有着一定的规律性。一般地下水位埋深长期小于临界深度的低洼地和滨海一带是盐碱土易发生地区。尤其近海地带,由于受高矿化地下水和海水的影响,盐碱土发生的程度普遍较严重。随着年度内蒸发降雨作用的强弱变化,土壤盐分的聚积往往开始于雨季以后的秋末冬初,至春末夏初,土壤盐分的含量一般都处于一个高峰阶段,这是积盐阶段;雨季到来后,土壤盐分由于受降水的淋洗作用随水下移,表层土壤这时处于一个脱盐阶段,其脱盐的程度完全受降水量的多少和强度决定。

㈢ 地质灾害危险区划分与评价

地质灾害危险性分区是在地质灾害易发区基础上进行的。地质灾害的易发性代表了地质灾害是否具备形成条件和发生地质灾害的难易程度。而地质灾害的危险性则包括了地质灾害的活动程度、威胁的范围、易发程度和诱发因素,是地质灾害形成的可能性。仍然采用信息量法进行计算。

一、地质灾害危险性评价指标体系

控制和影响地质灾害形成的地质条件很多,但归纳起来主包括两方面的条件,即地质灾害形成的基础条件和诱发条件。依此,可建立地质灾害危险性评价指标体系(图6-12)。

1.地质灾害活动程度

地质灾害活动程度主要是指地质灾害活动的历史。在本次地质灾害危险性评价中,主要考虑地质灾害活动的点密度和面密度,将其作为地质灾害危险性分区的依据。但地质灾害活动的历史只能说明地质灾害的过去,而未来地质灾害活动程度怎样,危险性大小主要取决于地质灾害的形成条件及诱发因素。

2.地质灾害形成条件

地质灾害形成条件包括主要控制因素和影响条件。本次地质灾害危险性区划评价中主要选取斜坡结构类型、工程地质岩组、水文地质条件、斜坡几何形态、断裂构造和人类活动等条件。

3.地质灾害威胁范围

地质灾害一旦发生,其可能影响的范围,即存在地质灾害危险的范围。本次确定的地质灾害威胁范围主要包括易发区本身斜坡地带,同时也包括沟谷底部及河流、水库内的一定范围。

图6-12 地质灾害危险性程度评价指标体系图

4.地质灾害诱发因素

诱发因素是指能够使地质环境系统向着地质灾害发生的方向演化或者导致地质灾害发生的内动力和外动力地质作用。本区诱发条件主要包括地震、降雨和人类工程活动。但由于本区地震活动相对较弱,而且能够代表地震活动程度的地震烈度和地震动峰值加速度在县域内区别不大,因此本次危险性评价中未考虑地震活动的影响因素。参与评价的主要诱发因素为降雨和人类工程活动。

二、地质灾害危险性分区

1.评价指标的量化

危险性评价采用信息量法进行计算,用1:50000地形图提取基础地理信息,从遥感影像中提取植被图层,利用降雨量等值线图提取降雨指标,人类工程活动主要从地形图和灵台县发展规划中提取,得到各种评价指标的图层,根据实际调查资料可以获得地质灾害的点密度和面密度,并将这些指标引入GIS操作系统中。

2.基于GIS的信息量分析模型迭加计算

采用基于GIS的信息量分析模型进行迭加计算,通过计算诸影响因素对斜坡变形破坏所提供的信息量值,作为区划定量指标,既能正确地反映地质灾害的基本规律,又简便、易行、实用,且便于推广应用。计算原理与过程如下:

信息预测的观点认为,滑坡与崩塌等地质灾害的产生与否与预测过程中所获取信息的数量和质量有关,是用信息量来衡量的,即:

图6-13 灵台县地质灾害危险性分区图

依据地质灾害危险性分区结果,充分考虑地质灾害防治规划工作的开展,综合灵台县地貌、岩土特征、地质构造、年降雨分布规律及人类活动程度等特点,将灵台县滑坡、崩塌、泥石流灾害危险程度划分为地质灾害高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区,根据地质灾害分布、组合特征又进一步划分为16个亚区(表6-4)。

4.危险性分区评价

(1)地质灾害高危险区(Ⅰ)

灵台县地质灾害高危险区面积232.49km2,占总面积的11.35%。包括6个地质灾害高危险亚区,即黑河北岸梁原乡横渠—付家沟—官村—朱家湾—杜家沟—景家庄子地质灾害高危险亚区(Ⅰ1)、黑河南岸梁原乡张家塬—温家庄—东门—朱家湾高地质灾害危险亚区(Ⅰ2)、达溪河北岸沿线地质灾害高危险亚区(Ⅰ3)、达溪河南岸中台镇—蒲窝乡—新开乡邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ4)、邵寨镇黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ5)和独店乡什字塬北部黄土梁峁丘陵地质灾害高危险亚区(Ⅰ6)。本区所处地貌单元主要为黄土梁峁沟壑区及黄土丘陵区。岩性主要为第四系黄土和白垩系紫红色泥岩、砂岩、砂砾岩,地表黄土覆盖厚度较大,黄土大都向冲沟倾斜。局部地形坡度较大,区内工程地质条件差,岩土层的表层风化较严重,本区人类活动比较强烈,沟谷边坡人口比较密集,人类活动对环境的改造极为强烈,主要包括建房切坡、开挖窑洞、修路等,人为活动诱发滑坡、崩塌的可能性较大。本区植被稀疏,以农作物为主,不利于水土保持。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈。在汛期遇暴雨和连阴雨天气容易形成滑坡、崩塌灾害。特殊的岩土条件和气象条件为地质灾害的形成提供了可能性。本区也是全县滑坡、崩塌地质灾害最严重的地区。

表6-4 地质灾害危险程度分区说明表

(2)地质灾害中危险区(Ⅱ)

灵台县地质灾害中危险区面积604.03km2,占总面积的44.12%,地质灾害为灾滑坡,崩塌、泥石流和不稳定斜坡。包括4个地质灾害中危险亚区,即黑河北岸梁原乡黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ1),黑河南岸-什字塬以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ2),什字塬以南-达溪河以北黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ3),达溪河南岸中台镇蒲窝乡新开乡邵寨镇广大黄土梁峁丘陵地质灾害中危险亚区(Ⅱ4)。本区岩性为第四系中上更新统黄土覆盖于白垩系砂砾岩、砂岩、泥岩基岩之上,厚度不等,在降水作用下容易沿黄土与基岩的接触面形成滑坡。区内人类工程活动相对较强,人口比较多。人类工程活动比较强烈主要表现是为各种目的而进行的切坡,加大了崩塌、滑坡的临空面。黄土层岩石风化破碎,节理裂隙发育,为灾害中易发区。丘陵区沟谷大多处于壮年期或幼年期,侵蚀作用比较强烈,沟坡多为阶状陡坡。在汛期容易形成滑坡、崩塌灾害。灾害点分布在村庄周围、公路沿线、河谷边坡地带。地质灾害一旦发生,危害较大。

(3)地质灾害低危险区(Ⅲ)

灵台县地质灾害低危险区面积912.48km2,占总面积的44.53%,地质灾害发育较少,危险性相对较小。包括6个地质灾害低危险亚区,即梁原乡王家沟黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ1)、黑河宽阔河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ2)、什字塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ3)、达溪河河谷地质灾害低危险亚区(Ⅳ4)、邵寨镇黄土塬地质灾害低危险亚区(Ⅳ5)、百里乡林场地质灾害低危险亚区(Ⅳ6)。本区黄土塬区及黄土小台塬区和宽阔的河谷区工程地质条件很好,地形平坦,虽然人类工程活动较频繁但很少发生地质灾害,百里乡林场区植被茂密,人烟稀少,人类工程活动较少,人类工程活动弱,地质环境相对优越,为地质灾害低危险区。

㈣  地质灾害稳定性及危害性评价

一、稳定性评价

根据近年来初步调研,对地质灾害稳定性评价工作尚未全面开展,地质灾害稳定性评价拟采用演变(成因)历史分析法进行定性评价。

1.地质灾害稳定性评价的原则

依据地质灾害体所处的地质环境、地质灾害的演变阶段和发展趋势、促进地质灾害演变的主导因素等方面,综合分析,预测其发展趋势,将地质灾害的稳定性分为稳定性差、稳定性较差、稳定性好三种情况。

2.地质灾害稳定性评价的判据

土体滑坡的稳定性评价判据:

(1)稳定性极差:①前缘临空且有发展趋势;②斜坡坡角较陡,坡角一般大于40度;③滑体前。后缘及两侧有明显的裂缝,形成了清晰的纵长形、长条形、圆椅形等滑坡周界;④滑坡对地表水和地下水影响敏感,其地质呈潮湿或半塑状;⑤滑坡面大部分已贯通;⑥树木、墓牌、工程建筑物等物体产生明显的倾斜、开裂等角变位或水平变位迹象。

(2)稳定性较差:①滑坡前缘具临空间;②斜坡坡角小于40度至30度;③滑坡前后缘可见断续裂缝;④滑面也基本贯通;⑤影响滑坡产生的主导因素仍然存在。

(3)稳定性尚可:①滑坡前缘临空高差小;②斜坡坡角小于30度;③滑坡上未见裂缝,植被较发育;④无影响滑坡产生的主导因素;⑤无明显的滑坡面。

岩质类地质灾害的稳定性评价判据

(1)稳定性极差:①前缘临空(一面至三面临空);②前缘壁坡角在70~90度或呈倒坡;③后缘有明显的裂缝,并仍在继续发展;④前缘时有滚石、掉块等活动现象;⑤促进岩体破坏的主导因素未消除。

(2)稳定性较差:①具临空面;②前缘壁坡角在40~70度;③后缘有裂缝发展;④前缘暂无危体;⑤促进岩体的主导因素未消除。

(3)稳定性尚可:①前缘临空高度小;②斜坡坡角平缓在20~30度;③后缘无裂缝;④无破坏岩体的主导因素。

二、隐患点稳定性评价

1.岩(土)体滑坡的稳定性评价和灾度评估

对目前已掌握了解,并存在隐患的岩(土)体滑坡210处进行初步的评判,结果其中稳定性极差的有10处,稳定性较差的有26处,稳定性尚可的174处。

(1)稳定性极差的10处,地质灾害隐患极端严重,基本处于非稳定状态,在外力的作用下短期极有可能形成灾害,但目前无法治理或治理成本远高于治理效果,应及时整体搬迁或部分搬迁,将涉及964人的生命及财产安全。

(2)稳定性较差,地质灾害隐患严重,在一定的诱发条件下将形成灾害,目前可通过治理或部分搬迁,采取“避”灾、“减”灾等防治措施,可减轻地质灾害危险性,这26处将涉及人口4075人。

(3)稳定性尚可的地质灾害隐患点,目前暂处于稳定状态,但在一定条件诱发下有可能形成灾害,必须通过加强监测以及投入一定的治理工程,才能确保一段时期内相对稳定,这类地质灾害隐患点有174处,将涉及人口在20000人以上。

2.崩塌(岩崩)的稳定性评价和灾度评估

崩塌地质灾害(隐患)点主要分布在交通沿线及高切坡的建房后侧。调查显示,丽水市交通干线金温铁路(丽水区段)、330国道线、省道丽浦线及丽龙线,目前发现隐患点15处,其中稳定性极差有5处,分别位于金温铁路缙云段1处、青田段2处、庆元县马蹄岙隧道口1处、丽浦线牛头岭1处;稳定性较差的有6处,稳定性尚可的4处;其余20处分布于各县(市)的灾害点。

本类隐患点都处于非稳定状态,在外力作用下可能随时发生,对交通运输及社会安定将带来极大的影响,经济损失将是巨大的。

三、矿产资源开采引发地质灾害及评价预测

矿产资源开发引起局部区域地应力不平衡,使地质构造遭受破坏,将可能引发地面沉降、塌陷、冒顶、边坡崩塌、地表水渗透、山体滑坡等地质灾害,此外采矿废石和尾矿不合理堆放,也将导致滑坡、泥石流等地质灾害。目前丽水市近年来由于矿产资源开发利用引发的地质灾害主要有5处(青田钼矿区、缙云仙都等条石采区、青田叶蜡石开采区、龙泉小梅萤石矿、庆元铅锌矿),已造成22人死亡(详见地质灾害现状一章)。可见,矿产资源开发而引发的地质灾害不可忽视,而且在丽水市有加重的趋势。

在丽水市矿山地质灾害影响最大的矿种是钼、凝灰岩,其次为铅锌、叶蜡石等。这里仅介绍钼矿山地质灾害情况。

钼矿开采在丽水市开采金属矿种中开采规模最大,也是经济效益最佳的矿种,本市钼矿山7家,而选矿厂有20余家,矿业产值占本市矿业总产值的四分之一。开采钼矿又相对集中在青田钼矿区,现以青田钼矿区为例,阐述矿山地质灾害情况:

青田钼矿建于20世纪60年代初期,经过近40年的建设,已成为省有色冶金工业重点建设矿山。但在90年代初期的民采潮的进入,不仅造成矿区大量矿产资源的浪费、污染环境,而且带来了严重的矿山安全隐患,由于无秩序、无规划开采、盗采安全矿柱等等违法采矿的事件,导致地质构造、地压力受力不均,在1995年、1996年矿区相继出现局部地段山体滑坡,5号矿区出现严重的渗水现象;1996年8月1日因尾矿库上游的乱采滥挖的采矿废石堵塞属矿库排洪道、溢流沟,加上尾矿库超量股段等人为因素,该尾矿坝塌坝,从而引发了泥石流的发生,将库内近100万方的尾矿荡然无存,瞬时间就把尾矿、矿废石以排山倒海之势汇入洪流之中,沿东源溪近20公里,泥沙所到之处全部夷平,冲毁大量农田、公路、工厂、村庄及水利设施,造成多人死亡,直接经济损失惨重。1998年11月29日凌晨2时又在5号矿区采空区发生塌陷、崩落,塌陷面积2500平方米,崩落土石方达1.5万方,使一座选矿厂被埋,直接经济损失180余万元。根据目前状况,该矿区地质灾害隐患不容乐观,尤其是5号矿脉采空区的塌陷、25号矿脉地表水渗透和地下水流向改变以及矿区采矿造成水土流失等地质灾害隐患将有加重的趋势。

此外,本市缙云县仙都-壶镇凝灰岩开采区、庆元县铅锌矿、青田叶蜡石矿等矿区同样存在着许多不良矿山地质灾害隐患。

㈤ 地质灾害易发性评价方法探讨

游其军

(山东省地矿工程勘察院,济南250014)

作者简介:游其军(1970—),男,工程师,长期从事环境地质、水文地质等水工环地质工作。

摘要:地质灾害易发性评价是地质灾害调查评价的一项重要内容。 为做到各区地质灾害评价结果有可比性,宜按行政单元的级别划分不同层次的地质灾害易发单元,地质灾害易发程度分区,必须同时注重灾害现状和形成条件两类因素。

关键词:地质灾害;易发性;易发程度;易发单元

1 地质灾害易发区划分中出现的矛盾

地质灾害易发性评价是地质灾害调查评价和建设项目地质灾害危险性评估的重要任务,制定一个地区的地质灾害防治规范,必须根据实际情况划定地质灾害易发区。地质灾害易发区,也可称为地质灾害多发区,是指容易或经常产生地质灾害的地区。由于评价方法、评价理论、评价指标的不同,在同一地区,不同的单位和不同的技术人员可能将某一地区划分为地质灾害易发程度迥异的两类地区。一旦出现此类情况,不仅会影响到地质灾害防治主管部门编制地质灾害防治规划的正确性,对于建设单位,也难以把握是否在该区域进行建设时是否需要对建设用地开展地质危险性评估。此外无论是夸大或缩小地质灾害易发区的范围,都会导致工程建设选址的错误,造成巨大的经济损失。

2 地质灾害易发单元和易发性级别的确定

2.1 按行政单元级别划分

地质灾害易发区是相对不易发区而言,划为地质灾害易发区的通常不会处处都发生地质灾害,未划为易发区的,个别地段仍可能潜伏着较大的地质灾害隐患,这就是相对性的表现。从便于各级地方政府对地质灾害防治工作的管理、防治资金的投入和满足各部门不同的需求,对地质灾害易发区的划分宜尽早制定统一的评价体系和评价方法、标准。为满足不同的需要,可以针对不同的行政单元,划分出不同层次的地质灾害易发单元,并冠以不同级别的名称,即全国以省(市、自治区)为评价单元,为国家的宏观经济建设决策服务;各省(市、自治区)以县(市)为评价单元,作为编制全省地质灾害防治规划和作为重要经济区、重大工程建设区规划的依据之一;县(市)地质灾害易发程度分区图上,应划分出易发程度不同的地段和乡镇。这一成果既是编制县(市)地质灾害防治规划必须的资料,又可直接为各类工程的规划、选址和可行性论证所利用。

2.2 有必要划分地质灾害易发性级别

地质灾害的产生是地质体在地质动力作用下恶化的结果,由于各地质条件、动力地质作用的类型和强度差异很大,地质灾害发生的密度和强度可相差数十倍以上。为了能更可观的反映这种差异性,增强评价结果的实用性,有必要将工作区划分为地质灾害易发程度不同的单元(地段),对不同的单元采取不同的对策。在地质资料缺乏、不完善,不能进行定量评价的情况下,为便于操作和利用,以分为高易发区、中等易发区、低易发区三类为宜。重大工程布设应尽量避开地质灾害高易发区段,对地质灾害高易发区段已存在地质灾害隐患的居民区和各类工程区,应优先安排进行防治或避让措施,新上项目的建设用地,必须开展一级地质灾害危险性评估工作。在地质灾害中易发区段,也应限制重大工程的布设,对该类地区段现已存在地质灾害隐患的居民区和工程区,也应按轻重缓急有序地进行防治或避让,新上项目的建设用地,宜根据工程的重要性分别开展不同级别的地质灾害危险性评估。地质灾害不易发区段,是布设各类工程的理想区段,除城市建设、重大工程和可能因建设而引发地质灾害的一般工程必须开展建设项目地质灾害危险性评估,其他工程选址时可以不开展地质灾害危险性评估。

3 地质灾害易发程度评价方法

3.1 提高地质灾害易发程度的可信度

地质灾害易发程度评价的可信度,取决于地质灾害和环境地质调查的精度,并与选定评价因子的合理性和评价模型的实用性密切相关。只有当调查资料满足规定的精度要求和采用的评价因子、评价模型比较合理时,评价结果才会有较高的可信度。有些地区或部门在地质灾害调查中,过多地强调了专门性,忽视了对地质环境特别是潜在不稳定地段的调查,崩塌、滑坡调查点大多是通过访问已形成灾害或已构成隐患的点,对那些当地群众不知晓,但稳定性差的地段很少调查,以至汛期中虽有部分已知的崩塌、滑坡出现新的活动,但大部分是新生的崩塌、滑坡,由于事前无防范,常造成灾害。因此,在对危害居民地和重要工程的地质灾害进行全面调查的同时,还必须注重环境条件和潜在隐患点的调查,提高调查成果的实用性。

3.2 评价方法和评价因子的合理选定

划分地质灾害的易发程度,合理确定评价方法、评价因子是关键。常用的评价方法(模型)有指数法、概率分析、模糊评判、聚类分析、信息量法等,可根据具体条件选定1~2种方法进行评价。评价因子选择的正确与否,直接关系到评价结果的可信度。从服务于地质灾害防治规划和国民经济建设规划的需要出发,评价因子的选择应综合考虑地质灾害现状和形成条件及动力因素。这除了注重地质灾害现状外,还着重考虑了形成条件、动力因素及其随时间而变化的特点,对易发程度赋予了预测概念。

地质灾害发生现状因素,一般包括灾害点密度(个/km2)、灾害点面积系数(m2/km2)、灾害点体积系数(m3/km2)三个因子。地质灾害形成条件和动力因素,通常包括地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水、降雨、河流冲刷、地震、人类活动、植被等,应根据调查比例尺大小、调查区地质特征和主要灾种,选择那些制约本地区地质灾害形成、发展的主要因子参与评价。在以泥石流灾害为主的地区,宜将沟谷的纵坡度、沟谷形状、第四系松散堆积层的分布面积比和厚度、植被覆盖率等作为主要评价因子。以岩溶塌陷为主的地区,选择评价因子应突出岩溶发育强度、深度、可溶岩类型、纯度、上覆土层岩性、厚度、地下水位埋深等。

4 地质灾害易发区划分实例

济南市地质灾害易发程度划分,采用易发程度指数进行分段评价,工作区易发程度分区,是在综合分析影响地质灾害的岩性、构造及致灾动力因素(人类活动、降雨、地震等)的基础上,结合地质灾害发育程度作出的。对滑坡、崩塌、泥石流重点考虑地形、地貌、岩性、降雨及人为因素,对地面塌陷、地裂缝重点考虑矿山采空区的分布、埋深和开采条件。其评价方法、程序如下。

4.1 划分评价单元

利用1∶5万含地形地质内容的地质灾害分布图,将全区1938km2划分成3km×3km单元网络,每个网络作为统计评价因子和计算易发程度的基本单元。

4.2 确定评价因子和评价模型

根据区内地质灾害发生现状和影响因素,将表征地质灾害发生现状和表征致灾作用强度的因子作为评价因子(见图1),利用公式计算地质灾害易发程度指数:

中:A为地质灾害易发程度指数;ai为评价因子权重;bi为评价因子强度指数。

图1 地质灾害易发程度评价因子框图

4.3 确定评价因子指数和权重,计算地质灾害易发程度指数

制定了不同灾种评价因子判别标准及权重表,根据各评价单元的主要灾种分别计算地质灾害易发程度指数,表1~表3分别为崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷易发程度判别标志及致灾因子权重表。

表1 崩塌、滑坡易发程度判别标志及因子权重表

4.4 确定地质灾害易发程度级别,划分出易发程度不同的单元

根据各评价单元计算结果,取A>2为地质灾害高易发单元,A=1.45~2为地质灾害中等易单元,A<1.45为地质灾害不易发单元。

4.5 圈定易发区

根据各单元易发性级别,本着同类归并的原则,并参考地貌和地质界线,分别圈定出地质灾害高易区、中易发区和不易发区。并进行分区评价。

4.6 济南市地质灾害易发程度分区评价

根据上述划分原则、标准与方法将工作区划分为高易发区、中易发区和不易发区。

表2 泥石流、岩溶塌陷易发程度判别标志及致灾因子权重表

4.6.1 地质灾害高易发区

该区地质灾害点主要集中于工作区南部山区的西营、高而、柳埠和仲宫四个乡镇,总面积31.66km2,占全区面积2.13%,袭扰系数R值为27~41,地质灾害易发程度指数A>2。区内地形陡峻,岩(土)体结构差,人类工程活动频繁,在强降雨条件下导致地质体稳定性差,容易导致地质灾害发生,该区共有地质灾害点20个。

4.6.2 地质灾害中易发区

该区地质灾害点主要分布于工作区的西营、柳埠、锦绣川、高而、港沟、郭店、王舍人、马山等9个乡镇。规模相对较小且分散,总面积105.35km2,占全区面积8.11%,共发现地质灾害点26个,袭扰系数R值为17~27,地质灾害易发程度指数A=1.45~2。松散体结构条件差,人类工程活动较频繁。

表3 岩溶塌陷易发程度判别标志及因子权重表

4.6.3 地质灾害不易发区

本区地质灾害点主要分布在中南部山区的丘陵与剥蚀平原,灾害点较少规模较小,总面积1349.09km2,占全区面积的89.76%,袭扰系数R值为12~17,地质灾害易发程度指数A<1.45。中南部山区的西营、柳埠、高而、仲宫、锦锈川、港沟、段店、万德镇、张夏等10个乡镇,共发现地质灾害点42处。在工作区的西北部,属山前冲洪积~冲积平原区。该区共涉及10个乡镇,总面积642.685km2,占全区面积的43.25%,发现地质灾害点少;地貌类型为冲洪积平原~冲积平原。

5 结语

地质灾害是在自然或人为条件下,对环境和人类造成危害的地表岩土体变形事件,其发生大多数是两种因素共同作用的结果。本文通过从地质灾害调查和建设项目地质灾害危险性评估实际工作出发对地质灾害易发性评价的方法进行了探讨,认为地质灾害易发性评价的关键在于评价因子的选取,除了考虑地质灾害现状外,还应着重考虑灾害形成条件、动力因素及其随时间而变化的特点。这样评价工作得出的结论,才能贴近实际情况,可信度高。

㈥ 环境影响评价和地质灾害灾评估的区别是什么

环评是环保部门的,侧重建设项目对环境(一般包括水、土、气、固废等环境要素)的影响;灾评是国土资源部门(一般包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害),都是用地报批前的程序。

㈦ 地质灾害易发程度评价

4.2.1 地质灾害易发区的属性

综上所述本次研究中所说的“地质灾害易发区”是指地质环境条件脆弱,对外动力条件变化反应敏感,在气候和人类工程经济活动的强度等条件的变化(量的积累及其引起的质的变化)达到一定程度时,容易产生地质灾害的区域。

(1)地质灾害易发区的相对性

“地质灾害易发区”是一个相对的概念。

由于不同种类地质灾害的发生,都与特定的地质环境相联系,不同类型地质灾害其易发区范围不同,因而应该根据地质灾害的种类分别确定其易发区。

同时,地质灾害易发区的相对性,还体现在研究区域整体和局部的关系上。在基本地质环境条件一致的情况下,在圈定全国范围的区域性的易发区时,有时对那些因局部条件差异形成的局部的非易发区则不予考虑,特别当那些局部条件在某些因素影响下有可能发生变化而导致易发程度改变的时候,这种忽略更是显而易见的。

(2)地质灾害易发区的动态性

地质灾害易发区是动态的。随着地质灾害调查的深入,自然地质地理条件的变化,人类工程经济活动的强度、方式的变化,特别是地质灾害防治工作的进展,地质灾害易发区会随时间的推移(如不同的规划期)而有所变化。

4.2.2 地质灾害易发程度分区的依据

地质灾害的发生与发育程度主要受地形地貌、地层的岩土体类型及性质、地质构造、水文地质条件等地质环境背景的控制,而地质灾害的类型、时空分布规律及发展趋势,又与大气降水、人类活动强度等外动力条件有关。

具体地说,对于滑坡、崩塌和泥石流灾害易发区划分主要考虑区域地形地貌、水文及工程地质条件(岩土体类型)、区域构造和地震活动、区域气候类型与暴雨强度以及地质灾害现状等因素。

对于地面塌陷,要按岩溶塌陷和矿山采空区塌陷分别考虑。对于岩溶塌陷灾害易发区的划分主要考虑碳酸盐岩类型及其区域分布、埋藏状况、岩溶发育强度、区域水文地质、地形地貌条件等,以及地下水开采状况与地下水位变化情况;对于矿山采空区塌陷灾害,主要考虑矿山种类、开采规模、矿区地质构造、地形地貌、岩土体结构类型、采矿方式和强度等因素。

地面沉降灾害易发区的划分主要考虑地形地貌、第四纪松散层厚度、区域水文地质条件、地下水开采状况、水位变化和城市规模与人口密度等因素。

为了研究与地质灾害的发生与发育程度有关的上述地质环境条件,本次研究充分收集并综合分析了全国及各省已有的相关成果资料,所依据的主要数据资料和图件成果等如下:

(1)数据资料

全国地质灾害数据库资料,全国以省为单位的地质灾害现状调查,1∶50万环境地质调查资料,县(市)地质灾害调查资料,已掌握的汛期地质灾害调查资料,县(市)地质灾害调查综合研究成果,三峡库区地质灾害调查评价综合研究成果和风险评估研究成果,已有的北京、安徽、山东、湖北、广东、云南、天津、浙江等各省地质灾害防治规划和相关文献等。

(2)地质环境专题图件

中国地貌分区图,中国地质岩组类型图,1∶400万《中国地震烈度区划图》(2001),1∶400万《中国水文地质分区图》,1∶600万《中国特殊类土及危害图》,1∶600万《中国环境地质分区图》,《中国多年降水量分布图(1991~2000)》,《中国地下水位变化分布图》,《中国地下水开采潜力示意图》等。

(3)地质灾害专题图件

滑坡、崩塌分布图,泥石流分布图,地面塌陷分布图,地面沉降分布图,各省地质灾害图集等。

(4)社会经济专题图件

中国人口密度图,矿山分布图等。

4.2.3 地质灾害易发程度分区的原则

地质灾害易发区的划分主要从地质灾害的易发条件、诱发因素、历史地质灾害发生情况三方面考虑。

(1)主要因素原则

影响致灾地质作用发育的条件很多,对崩塌、滑坡、泥石流灾害,主要有:地形地貌、地层岩性、地质构造、切割密度、降雨强度、地震强度等。综合分析后确定致灾地质作用发育的最基本因素是地形地貌、地层岩性、地质构造。

(2)类似原则

“类似原则”,即类似的地质环境具有类似的地质灾害问题。遵循这一原则,根据不同级别地质灾害易发区判别特征,以各灾种地质灾害形成发育的地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境条件为基本因素,结合大气降水,人类活动强度等外动力诱发因素,利用类比原理、点面结合综合划定易发区。

(3)自然因素和人为因素相结合的原则

由于地面沉降是人为引发的地质灾害,因此划分地面沉降易发区时,要考虑地下水开采状况、人口密度等社会因素。

(4)定性分析与定量评价相结合的原则

以历史地质灾害分布状况为基础,定性分析与定量评价相结合进行划分;利用最新的地质灾害调查资料和统计数据。

4.2.4 地质灾害易发程度的分级

考虑全国地质环境调查和地质灾害调查现状,以及地质灾害防治规划和地质环境管理的需求,易发区的易发程度宜分为:地质灾害高易发区、地质灾害中易发区、地质灾害低易发区。

4.2.5 地质灾害易发程度图的编制

本次地质灾害易发程度划分的目的是在规划期内,对相对稳定不变的内在地质环境基本条件和与人类工程经济活动有关的外在的动力诱发因素进行宏观评价,为合理制定地质灾害防治规划及相关专项规划、减灾工程、监测预警体系、地质灾害防治基础工作和地质灾害重点防治工作的部署和开展,汛期重点区防范工作的部署以及实现可持续发展等提供参考依据。为全国地质灾害防治规划工作而进行的地质灾害易发程度划分,就是在全国范围内把地质灾害发生的地质环境条件相近,灾害种类基本一致,历史上地质灾害事件频率、规模和危害程度相当的区域划在一起,进行分区划片。这种分区区划片的最直观的表达形式,就是编制“地质灾害易发程度图”。

在前述地质灾害易发区的“相对性”中指出,由于不同种类地质灾害的发生,都与特定的地质环境相联系,不同类型地质灾害其易发区范围不同,因而应该根据地质灾害的种类分别确定其易发区。本次工作就从此出发,按灾种编制“地质灾害易发程度图”。共需编制滑坡-崩塌灾害易发程度图、泥石流灾害易发程度图、地面塌陷灾害易发程度图、地面沉降和地裂缝灾害易发程度图。

图件编制的步骤是:

1)对已发生滑坡和崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降和地裂缝的地质环境特征进行总结,分析主要地质灾害类型发生的典型特征,也就是易发特征。

2)利用不同级别易发区特征,采用工程地质类比原理,分析与主要地质灾害类型相关的、不同易发特征的地质环境条件的时空规律,找出相似的地区,进行主要地质灾害类型易发程度的划分。

㈧  各类场站地质灾害危险性评估

分布于西气东输管线地质灾害危险性评估区内的场站有5个,自西向东分别是:轮南首站、孔雀河清管站、减压站、西矿山路清管站、鄯哈界压气站。

一、轮南首站

轮南首站是西气东输管线的起始站,该站位于迪那河洪积扇上,地层为粉细砂,地形平坦。

轮南首站所在地段属于地质灾害危险性大的区域,主要灾种为风蚀沙埋、盐渍土,现状条件下风蚀沙埋、盐渍土危害大。工程建设不易诱发、加剧地质灾害,但工程建设自身受地质灾害危害有加剧的趋势。

二、孔雀河清管站

孔雀河清管站位于西气东输管线180km处,地层为新近系桃树园组,岩性为砂质泥岩、砂岩、含砂砾岩、砂砾岩。

该站位于地质灾害危险性中等地段,灾种以崩塌为主,危害中等,其次伴有泥石流,但危害轻微。现状条件下以崩塌危害最大,其次是泥石流,工程建设容易诱发和加剧地质灾害。

三、减压站

减压站位于西气东输管线约444km处,地层为石炭系雅满苏组,岩性主要为凝灰岩、英安玢岩、灰岩、凝灰砂岩。

减压站处于地质灾害不发育地段,工程建设不易诱发、加剧地质灾害,工程建设自身不易受到地质灾害危害。

四、西矿山路清管站

西矿山路清管站位于西气东输管道工程管线552km处,该处地层岩性为全新统化学沉积物,由盐壳和淤泥组成。

该站处于地质灾害危险性大的地段,灾种以崩塌为主,危害严重;伴有泥石流灾害,但危害轻微。工程建设易诱发和加剧地质灾害。

五、鄯哈界压气站

鄯哈界压气站位于西气东输管道工程管线800km处,该处地层为新近系桃树园组,地层岩性为砂质泥岩、砂岩、含砂泥岩、砂砾岩。

鄯哈界压气站处于地质灾害危险性小的地段,灾种为单一的风蚀沙埋,危害较轻微。工程建设不易诱发、加剧地质灾害,工程建设自身受地质灾害危害有加剧的趋势。

图6-3西气东输管道工程新疆段建设用地地质灾害危险性分区图

1.危险性大;2.危险性中等;3.危险性小;4.输气管线;5.站场

㈨  地质灾害防治工程评价的基本方法

一、地质灾害防治工程评价的基本目的与内容

地质灾害防治工程有两种解释。从广义上看,地质灾害防治既包括:区域地质自然环境治理;直接性地质灾害的监测、预测、预报、预防和治理;还包括地质灾害救灾以及减灾宣传、减灾法规等减灾管理工作。从这个意义上说,地质灾害防治是一项内容十分广泛的系统工程。与此相区别的是狭义的地质灾害防治工程。狭义的防治是针对某一个地质灾害体或某一个较小范围内的某种地质灾害——如一个危岩、滑坡、泥石流或一个地区的岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等所实施的以限制地质灾害活动和保护受灾体为目的的直接性防治措施。这些措施主要包括上面已经介绍的工程措施,以及监测、预测、预报等措施。

广义的地质灾害防治工程不但包括的内容十分广泛,而且还常常涉及广泛的地区。为了更有效地减灾、防灾,促进地区经济或区域经济与资源、环境的协调发展,对此进行全面的分析评价,使其充分发挥作用,这无疑是非常必要的。但这种分析评价一般都需要结合地区或区域环境整治和经济发展进行综合研究。这种研究属于区域环境-经济研究范畴,不是本课题研究任务。这里所指的防治工程评价是对狭义的地质灾害防治工程的分析评价,是针对某一具体灾害对象防治措施的减灾效果和经济合理性进行分析评价。

地质灾害防治工程评价的目的就是实现地质灾害防治的最优化原则。如前所述,地质灾害防治具有相对性特点。特别是对于我们这样一个面积辽阔的大国,地质灾害分布十分广泛,不可能、也没必要对所有的地质灾害都进行全面的预防和治理;尤其是在国家和社会财力还非常有限的情况下,只能选择少部分重点灾害进行专门防治。因此,这就需要通过防治工程评价,对比不同灾害防治项目的可能效益,在此基础上规划安排防治顺序,确定优先防治项目,以便使有限的防治资金最充分的发挥作用。

地质灾害防治工程评价除了为确定防治项目提供直接依据外,对于已经选定的防治项目要取得充分的防治效果,同样有许多经济问题和技术问题需要进一步地分析、评定。对于某一地区的地质灾害可能有多种防治方法。因而首先应研究哪种或哪些方法最符合实际。它不但在措施上最为得力,而且经济效益最佳。这就需要进行技术分析和经济评价。此外,即使已经选择了防治措施,但是在工程设计中,按照哪一级设防标准设计工程规模,既能够有效地防治灾害,保护受灾体,又不致浪费资金,这也需要进行技术分析和经济评价。例如,不同情况下泥石流灾害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活动非常频繁,而危害对象仅仅是少数散居在山区的农户时,就不一定进行专门的工程防治,只需将这些农户搬迁,安置到安全地区即可;然后结合植树造林、水土保持进行环境治理,就可以收到既实现减灾,又避免花费大量资金的效果。如果泥石流危害铁路、公路安全,则应要根据实际情况采取不同的防治措施。如:局部改线,避开灾害威胁;实施防护工程,保护铁路、公路安全;治理泥石流,削弱其强度或导流至无交通设施分布地带。如果泥石流危害重要企业或城镇安全,就要实行包括生物工程、防护工程、治理工程在内的综合防治措施。各种工程的设计标准,既要安全有效,又要经济合理。因此,地质灾害防治工程评价不仅是选择防治项目的直接依据,而且也是项目防治方案优选的重要依据。

综合上述,地质灾害防治工程评价的基本内容和目的是:分析地质灾害防治工程的科学性,评估地质灾害防治工程的经济效益,评价地质灾害防治工程的可行性和合理性,为地质灾害防治项目优选和方案优选提供依据。

二、地质灾害防治工程评价方法

(一)地质灾害防治工程的技术评价与经济评价

根据地质灾害防治工程评价内容,把它的评价方法相应地划分为两类。一类是技术评价,即:分析评价防治工程能否按照设计目标有效地扼制灾害活动或者保护受灾体;分析防治工程本身的结构、强度等是否符合规范或实际要求。技术评价主要是从自然科学角度综合分析防治工程的可靠程度,评价它的功能或效果。第二类是经济评价,即分析防治工程的经济效益,从经济学角度评价防治工程的合理性。技术评价和经济评价虽然都是防治工程评价的不可缺少的方法,但由于不同地质灾害技术评价的方法相差较大,而且在已有的勘查和研究工作中,对大部分地质灾害防治工程已经形成了比较成熟的理论和方法,所以本课题仅进行防治工程的经济评价分析。

(二)地质灾害防治工程经济评价核心指标及其特点

地质灾害防治工程经济评价的核心指标是防灾经济效益F(X)。效益是指某种经济活动所获得的成效与所付出的代价之比。生产产品的产业活动(如工业、农业)的效益是指产品的价值或利润与产品成本的比值。房屋等工程建筑效益指的是这些建筑的价值与建筑成本的比值。地质灾害防治工程既不是生产性工程,也不是商品性工程。它的价值和经济效益与一般工程具有不同的特点。主要有下列几点:

1.间接性特点

在多种地质灾害防治工程中,只有少数措施能产生直接效益。如为了治理泥石流灾害实施生物工程,植树造林,在一定时期后可得到一定收益。但这种收益只是一种附带性的“副产品”。其主要效益是体现在保护了人民生命财产,减少了灾害损失。所以,灾害经济学属于守业经济学。防灾效益是通过“以负换正,减负为正、负负得正”的方式间接地反现出来。

2.潜在性特点

一般产品在投入使用以后,就为消费者所连续使用,其价值不间断地发挥作用。但地质灾害,特别是突发性地质灾害,并不是每时每刻都在进行。所以,一般地质灾害防治工程往往长时间地处于“待命”状态,只有灾害发生时,它才显出“英雄本色”,发挥其“养兵千日,用兵一时”的功能。

3.长远性特点

地质灾害防治工程一般具有较长的使用期限,少则几年,多则几十年或上百年。除了在工程寿命期内产生效益外,有的地质灾害经过一段时间的防治可基本消除。有的虽然没能完全根治,但通过一定防治后,使地质灾害防治地区的环境得到改善,走上了良性循环发展道路,逐步增强了防治地区自身的“免疫”功能,使地质灾害不断缓解,并最终消除。因此,其效益更是长远无期的。

(三)地质灾害防治工程经济评价的基本要素

地质灾害防治工程经济评价的基本要素包括:灾害危害强度(W(q)),即地质灾害对受灾体的威胁破坏程度;防灾度(F(s)),即防治工程对灾害的可能防御程度;设防标准(F(b),即防治工程的设计防灾能力;防灾功能(F(g)),即防治工程可能实现的消灾能力、对受灾体的防护能力以及可能产生的其它作用;防灾收益(F(y)),即用货币形式反映的防灾功能;防灾成本(F(c)),即亦称防灾投入,指防治工程所需要的材料、劳动等投入,在核算时可用货币反映。

(四)地质灾害防治工程经济效益核算方法

1.地质灾害防治工程功能函数模型

如前所述,地质灾害防治工程效益主要体现在减损作用,少数工程具有社会经济增殖功能。因此,分别用损失函数(L(s))和增殖函数(I(s))来反映:

地质灾害灾情评估理论与实践

(1)式表明,灾害损失(L)随防灾度(S)的增大而减小。它在对灾害无任何防治能力时,即S趋于0时,理论上灾害破坏作用将无限延长,灾害损失趋于极大值(无穷大);当防灾度趋于100%(或实际应用中出现S>1的高冗余度,即防治力度超过发灾潜力)时,灾害损失趋于零。

(2)式表明,防治工程的增殖作用(I)随防灾度(S)的增在而增大。但它并不是无限的,其最大值取决于防治工程所具有的最大增殖可容度。

L(S)和I(S)的代数和构成防治工程的防灾功能函数。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中L(S)为负值。

图8-1和8-2反映了上述各种关系。

图8-1地质灾害防治工程投入与灾害损失关系

图8-2地质灾害防治工程投入与效益关系

2.地质灾害防治工程经济效益评价模型

地质灾害防治效益采用投入产出法进行计算。

一是纯收益法。即以产出与投入的差值反映防治工程的经济效益:

地质灾害灾情评估理论与实践

二是相对收益法。即以投入产出的比值(简称产投比)反映防治工程的经济效益:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:F(x)1和F(x)2——防治工程在有效期内获得的防治效益;

F(y)——防治工程在有效期内获得的各种收益;

F(c)——按一定防灾度和设防标准,规划设计的防治工程的成本投入。

3.地质灾害防治工程收益核算

如前所述,地质灾害防治工程收益主要表现为减灾收益,即实施防治工程后可能减少的灾害损失。采用下列几种方法进行核算。

(1)期望损失法减灾收益等于无防治条件下的灾害期望损失与防治条件下的期望损失之差。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:F(g)s——减灾收益;

S(Z)——无防治条件下灾害的期望损失;

S(F)——设计防治工程条件下灾害的期望损失。

其评价核算方法见本报告第七章。S(F)与S(Z)所不同的是在期望损失评价模型中,灾害活动概率(速率)、危害强度、危害范围等要素值需根据防治工程的设计目标确定。

(2)防灾度法根据防治工程设计目标所要达到的防灾度计算减灾收益。即

地质灾害灾情评估理论与实践

式中F(S)为防灾度。在这里指的是实施防治工程后使灾害经济损失减少的幅度(%)。

(3)比拟法同已经运行的同类防治工程进行比拟,概略地确定减灾收益。即:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:k为修正系数;F(y)s´为同类工程的减灾收益。

少数防治工程除主要取得减灾收益外,还附带有一定的增殖收益。对此,需根据收益性质进行核算。如农林牧产品收益可根据单位产品市场价核算。

防治工程的总收益为减灾收益与增殖收益的总和。

4.地质灾害防治工程成本核算

基本途径是采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,防治工程投入是一种动态投入。所以,简单地根据工程设计方案一次性地核算静态投入就不能与以期望损失为基础的减灾收益相匹配,因而得不到合理的防治效益。

防治工程的动态投入首先表现在防治工程投入运行后,会随着使用年限的延长而折旧坏损。因此,要么降低效能,影响防灾度;要么需要维修,以基本保持其功能。在通常情况下,防治工程要进行经常性维修,因而要将维修费用连同初始成本一并计入工程投入。即防治工程投入等于初始成本加上维修费用。维修费用除了采用影子工程法进行测算外,还可以按照初始成本的一定比例进行核算。其比例数值可根据防治工程的使用年限,大致按折旧率的50%确定。

在核算防治工程投入时,除了需要考虑运行中的维修费用外,还需要考虑防治费用的折现情况。之所以如此,是因为我们在核算防治效益时,可能出现有关的不同要素(期望损失减少值、初始成本、防治费用等)的预测时间年份不同,那么由于物价因素的影响,这些要素就不是“站在同一水平线上”,因而它们的可比性就将打折扣。基于这种情况,在核算防治工程投入时,需要根据利率变化进行贴现计算。其函数模型为:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:PVr——防治工程投入费用的贴现值;

r——年名义利率;

t——时间(a)。

在离散的情况下,上式为:

地质灾害灾情评估理论与实践

式中:i为年贴现利率。

(五)地质灾害防治工程优化分析

如前所述,为了使有限的防治资金发挥最充分的减灾效果,需根据最优化原则选择防治项目和确定防治方案。所谓最优化原则,主要体现在三个方面,即:具有充分的科学性,符合地质灾害防治特点和有关的规范、标准要求;在技术方法、财力、物力以及施工条件等方面切实可行;获得最佳经济效益。

防治工程的科学性、可行性主要通过技术分析进行评价。防治工程的经济效益则是根据以上提供的方法进行分析评价。为了根据防治工程经济评价结果,做好防治工程优选,对最优化理论和优选的基本方法进一步分析如下。

通常情况下,防治费用和防灾度(或减灾效果)互为消长关系。即防治投资增加,防治工程规模加大,防灾度提高,灾害损失下降。基于这种关系,为了有效地保护人民生命财产安全,当然是实施的防治工程越多、越可靠,减灾效果越充分。但这显然是不科学的,对于绝大多数地质灾害防治工程来说,不可能片面追求防治效果,而不顾防治投入的多少。在这一矛盾面前最科学的选择是实现防治效果与防治投入的最佳结合。

前面的图8-1和图8-2是根据多数实践结果绘制的地质灾害防治工程投入与灾害损失和防治收益的一般变化关系。它表明,随着防治工程投入的增加,虽然灾害损失减少,收益增加,但它们都不是线性关系。当防治投入达到一定规模后,灾害损失减少的幅度和防治收益增加的幅度会明显降低,这意味着在此之前所进行的防治投入获得的收益(产投差或产投比)明显,而后的防治投入获得的收益变小。因此,我们可以在对不同投资力度下防治工程经济效益分析的基础上,选择预期损失或防治效益转折部位O’的“临界”投入F(c)’作为最佳投入。依此确定相应的防灾度F(s)’及工程方案(图8-3)。

图8-3地质灾害防治工程优化投入示意图

当然,图8-3显示的是最理想的情况,实践中的情况可能要复杂得多。有时所谓“临界值”并不是一个点,而是一个区间,在这种情况下可采用该“临界段”的平均值或最高值选择防治方案。有时可能不存在“临界点”或“临界段”,在这种情况下只能根据不同设计方案的预期收益,直接分析对比后选择最优防治方案。

在分析评价同一项目最优防治工程的基础上,进一步对不同项目的最优方案进行分析对比,本着优中选优的原则,进行项目优选,编制防治规划,排列防治顺序。

㈩ 地质灾害调查评价的技术方法

地质灾害调查评价的方法有遥感解译、地面测绘、地球物理、地球化学、山地工程、钻探、试验等。这些方法各有特点。

1.主要技术方法

(1)遥感图像解译

遥感图像能直观地显示区内地形、地貌、地质和水文的整体轮廓与形态,可以宏观认识调查区的自然地理、地质环境,指导调查工作的整体部署,减少盲目性,节省人力、物力的投入。

(2)工程地质测绘

工程地质测绘是地质灾害调查评价最基本、最经济的手段。其成果有利于指导物探、钻探和山地工程及试验工作的部署,应首先开展。

(3)地球物理勘探

地质灾害调查评价中常用的物探方法有电法、弹性波法、放射性法、重力法、磁法、热测量法、扩散法、综合测井法等类型。物探方法设备轻便、成本低、速度快、覆盖面大,与钻探、山地工程、地面测绘相结合,既可以节约投资,又可取得有效的成果,但要注意物探结果具有多解性,并受应用前提和现场条件的制约。

(4)钻探

钻探方法用于获取深部地质资料,具有成果直观、准确并能长期保存等优点,可以进行综合测井、录像、跨孔探测、长观和变形监测。不足是受交通运输、地形和场地等条件的限制,耗资较大。

(5)山地工程

山地工程分为轻型山地工程(试坑、探槽、浅井)和重型山地工程(竖井、平斜硐、石门、平巷等)。山地工程是地质勘查的重要手段,技术人员可直接观测岩土体内部结构、构造、断层、软弱夹层、滑带、裂缝、变形和地压等重要地质现象,获取资料直观可靠。还可以进行采样、原位测试,为物探、监测乃至施工创造有利条件。山地工程施工受地层岩性和其他条件限制,为保证施工安全,要认真研究论证防范措施。

(6)试验

试验是研究地质体的材料特性,即物理性质、水理性质、力学性质及其赋存环境(如地下水、地应力、地温等)的重要手段,是地质灾害调查评价中复杂地质条件下地质参数选取的重要途径。

2.选择方法的原则

方法的选择应以调查工作的任务要求、阶段以及地质灾害的特征为依据,以期使用最基本、简便易行的方法,以最低的投入,取得有用且好用的资料,实现最好的减灾效益。

1)针对性:要根据现场踏勘和前人资料,初步判定地质灾害的性质,有针对性地选择勘探方法,避免盲目工作,做到事半功倍。

2)实用性:力求以最简单的方法解决最复杂的问题,不刻意追求新奇复杂的技术方法。

3)简单高效:尽可能采用操作简便、易于搬运、环境适应性强的设备。

4)经济合理:在能满足调查评价任务要求的前提下,尽可能降低工作量。

3.方法的配置

方法的配置要充分考虑调查工作的阶段性,方法自身的适用性,方法之间的互补性、互验性,技术和经费的可行性。

钻探和山地工程对物(化)探有很强的互补性和互验性。先用钻探对地面物化探结果进行验证,提高其成果的准确性和推广价值。再进行测井和跨孔探测,拓宽物探的勘测范围,以取得更好的成效。钻探要投入到关键部位,每个钻孔都应综合测井,进行变形监测等,发挥其较多的功能。

试验用于查明灾害体的地质特性和赋存环境,提供岩土体物理力学参数和水文地质参数,要结合其他工作统一部署。试验常常成为解决复杂地质问题的有效途径。

实践表明,如果地质测绘工作细致深入,轻型山地工程配合得当,物化探工作针对性强,就可以大大降低钻探工程量,少用甚至不用重型山地工程。

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