我国地质灾害发育概况
A. 地质灾害发育特征
特殊的自然环境和岩土条件,决定了调查区地质灾害的发育特征。概括起来,调查区地质灾害发育特征主要表现为:①数量多、密度高、变形模数大,规模以中小型为主;②滑坡平面形态典型、剪出口高,基本力学模式简单;③崩塌规模小、危害大、变形模式多样;④不稳定斜坡坡度跨度大,坡形以直线型为主,潜在危害严重;⑤诱发因素清楚,宏观前兆相对明显,可预防性较强。现就滑坡、崩塌和不稳定斜坡灾害或灾害隐患的形态与规模特征、边界特征、表部特征、内部特征和变形活动特征等分述如下:
一、滑坡
(一)形态与规模特征
1.平面形态
调查区滑坡均属黄土滑坡,无论是实地抑或在遥感影像上,其形态特征明显,容易识别。滑坡后壁平面形态多呈典型的圈椅状,形态明显,后壁多处于黄土梁峁斜坡中上部,坡度60°~90°。滑坡前缘表现为舌状或长舌状,古滑坡和老滑坡前缘多遭受侵蚀,甚至连滑体大部或全部被冲蚀殆尽,仅保留后缘圈椅形态和因侵蚀坍塌而残留的坡面较陡的少量滑体。在老滑坡坡脚可见发育有高漫滩乃至一级阶地沙砾石层堆积。滑坡平面形态有半椭圆形,窄三角形,宽三角形及不规则形等(图3-6)。
图3-6 滑坡平面形态类型示意图
2.长度、宽度与厚度
据293处实地详细滑坡调查资料,对相关数据进行分区和统计,得出长度、宽度和厚度主要集中分布区间,以及最集中分布区。
长度:滑坡体长度跨度范围较大,多为40~500m,但主要集中在90~250m间,有210处,占实地调查滑坡总数的72%;特别是在90~150m间的有124处,占42%,约占半数;≤90m的有54处,占18%;>250m的有29处,占10%(表3-10)。
表3-10 滑坡体长度统计表
宽度:滑坡体宽度跨度范围亦比较大,在40~1000m间(表3-11)。近60%主要集中在100~300m间,有173处;特别是在101~200m间有101处,占实地调查滑坡总数的34%;≤90m的有30处,占10%;91~100m有21处,占7%;>400m的有31处,占11%;301~400m 间有38处,占13%。
表3-11 滑坡体宽度统计表
滑坡体长度L和宽度B之间存在一定关系(图3-7),即滑坡体的长度越长,其宽度也越宽。经回归分析,二者之间大体上呈直线关系,其关系式为:
B=1.07 L +60
相关系数:
R=0.67
图3-7 滑坡体长度与宽度相关关系图
滑坡体宽度与长度之比与滑坡发育数量亦具有一定关系(图3-8)。
厚度:滑坡体厚度范围为2~30m,主要集中在2~15m间,有270处,占实际调查滑坡总数的92%;其中6~10m间的有142处,占48%;2~10m间的有235处,占80%;>15m的有23处,占8%(表3-12)。
图3-8 滑坡体长宽比与滑坡发育数量关系图
表3-12 滑坡体厚度分布区间统计表
3.面积和体积
从以上分析,滑坡体长度主要集中在90~250m之间,宽度主要集中在100~300m之间,厚度主要集中在2~15m之间。宽度最大,长度居中,厚度最小。从滑坡规模看,其大小主要是取决于面积的变化,而面积的变化又主要取决于宽度的变化,故宽度与滑坡规模具有很大关系。规模小的滑坡多偏窄,规模大的滑坡多较宽。就以上统计资料的长度、宽度和厚度数据,求得滑坡面积为(0.9~7.5)×104m2,体积为(1.8~112.5)×104m3。
(二)边界特征
1.滑坡后壁
滑坡后壁是滑坡体最为显著的特征之一,其位置较高,平面形态多呈弧形。后壁坡度一般较大,在50°~90°间,坡向与原坡向基本一致,坡度明显大于原坡面;顶部与原斜坡坡面相交,形成明显的坡度转折棱坎,滑坡越新转折越清晰。后壁中部坡高最大,向两侧弧形弯曲并降低,高度多在数米至十数米间,大者可达数十米。
壁面总体上较平直。受自然界风化侵蚀,滑坡由老至新,壁面则由破碎趋于完整。破碎的壁面为古滑坡,仅能从整体上显示出滑坡后壁的形态,多发育有小冲沟,以及以草丛为主的植被。在后壁破碎严重时,甚至不易发现,与周边斜坡接近。完整壁面多为老滑坡和新滑坡,特别是新滑坡,壁面黄土裸露,表面略显凹凸不平,其上植被不发育,与周边斜坡可明显区别开来。
2.滑坡侧界
滑坡侧界分两部分:上部为侧壁,与后壁特征相近;下部为滑体边界,在滑动中滑体堆积于下方,向两侧扩展。滑坡下滑后,坡面坡度减缓,在斜坡上形成一凹地,凹地两侧即为上部侧界。随着滑坡发生时间早晚不同,侧界保留的清晰程度也不同。大多古滑坡和老滑坡侧界已不甚清晰,林木草丛覆盖,与原坡面呈渐变过度;由于滑体大多后倾,中部凸起稍高,两侧边界地势最低,可见发育有同源冲沟。下部滑体顺坡向突出,向两侧扩展。新滑坡和老滑坡还可见到明显的台坎。由于黄土强度低,其边界在长期风化作用下,与原始坡面渐混为一体,古老滑坡下部侧边界不易与原坡面区分,呈过渡关系。
3.滑坡前缘
(1)出露位置
滑坡前缘出露于河流或沟谷斜坡坡脚。古滑坡和部分老滑坡的前缘基本没有保存,在长期地质历史中遭受流水侵蚀,已不存在,仅存滑坡体中后部;老滑坡和新滑坡前缘尚存在,滑坡在下滑时多冲向彼岸,堵塞河道,迫使河流弯曲,在地貌上多表现为河流凸岸。前缘是滑坡体的堆积区,坡度平缓,多小于30°。
(2)临空面
受流水侵蚀,处于斜坡坡脚的古滑坡和老滑坡前缘多形成滑坡临空面,其高度一般在数米至十数米,临空面坡度陡,多在45°以上,甚至直立。表面新鲜地层裸露,可见有滑动挤压形成的致密纹理。
(3)剪出口
剪出口出露的地层因地质结构和河谷所处地段不同而异,剪出口可见四种类型:
黄土层内型:滑坡自黄土层内剪出,滑面或在马兰黄土中,或切穿数层古土壤,剪出口位置在黄土中,所见出口位置有高有低,在数米至数十米间。
黄土-古土壤型:滑坡自黄土与倾斜古土壤界面剪出,剪出口位置相对其他类型较高,距沟底十数米(少数在数米),上覆黄土滑体厚度则较薄,在数米至十数米间,少有数十米的。
黄土-红粘土型:由于红粘土分布稀少,仅在部分沟谷上游分水岭两侧可见,滑坡体沿红粘土面剪出,剪出部分土体混杂,受强烈挤压形成黄土-红粘土混合挤压带,剪出口位置相对较低。
黄土-基岩型:是区内较常见的剪出口类型。黄土直接与基岩接触,滑坡体沿基岩面剪出。由于二者工程地质性质差异明显,上覆黄土厚度大,沟谷切割深,坡体临空面大,常见滑坡沿此剪出。
(三)表部特征
1.微地貌
滑坡表面微地貌形态多样。后缘是滑坡体的最高点,由于滑体下滑后形成反倾坡面,较陡后壁与反倾后缘间形成封闭的洼地,降雨在洼地汇集,积水较多时,向滑体两侧排泄,形成“双沟同源”现象。洼地内潜蚀发育,特别当滑坡体有复活运动趋向时,坡体中结构疏松,落水洞发育,直径数十厘米左右,深1m左右,并向两侧延伸。
调查区滑坡主要为牵引式滑动,其地貌特征表现为,自前缘到后壁分别逐级滑落,在滑坡体表面自上而下可见逐级错降的台坎。坎高多为1~3m,坡度陡峭,近于直立或直立。台坎宽2~5m,顺坡向下倾,坡度10°左右或近于水平。
古滑坡体上冲沟发育,完整性差。冲沟规模随滑坡体的大小不同而异,大型滑坡体上冲沟宽十米至二三十米,沟深可达三四十米,将滑坡体分割成独立的若干部分;特别是滑坡体中部较两侧更为凹陷;老滑坡和新滑坡完整性较好,冲沟浅且少,深和宽均在数米上下,总体上中部凹陷也不明显。由于滑坡体在总体上较周边斜坡凹陷,易于汇集降水,植被发育较好,不仅草丛茂盛,而且还多形成小规模的森林。植被发育明显优于周边斜坡。
近代发生的新滑坡保留着典型的滑坡特征。不仅后壁和侧壁黄土裸露,壁面新鲜明晰,且滑坡体基本没有被侵蚀。在滑体前缘,滑体前行受阻,形成前缘鼓胀,两侧并发育有数厘米宽的张性裂缝。滑体冲出至沟底,向两侧扩散,形似田陇地埂。受谷底流水侵蚀,陇埂多不易保存,只留下略显凸起的地形。
2.裂缝
古滑坡和老滑坡时代久远,滑体上裂缝早已彻底充填,现今没有迹象可寻。但新滑坡,特别是近期发生的滑坡,其上裂缝清晰可见。滑体两侧有张性裂缝,裂缝宽数厘米,近似平行排列,间距随滑坡规模而不等,从数厘米到数米都有。2006年5月发生的杨崖新滑坡,顺同斜坡走向发育有多条张张扭性裂缝,长由数米到数十米,最大张扭裂缝宽近1m,并伴有0.5m左右的正向错落,致其上新建的楼房错裂,被迫废弃。古滑坡和老滑坡在遭受长期的外动力改造后,形成新的临空面,产生大小不等的裂缝,如虎头峁滑坡。由于滑坡冲蚀及“双沟同源”现象,在滑坡体上部产生大量的张性裂缝,长度由数米到数十米,最大张扭裂缝宽近1.5m。
(四)内部特征
1.滑坡体
受黄土斜坡地质结构制约,滑坡体主要由黄土状土组成,土体组成单一。滑体在滑动时松动解体,稳定后在重力作用下,又重新压密固结。在钻孔内和冲沟中,可以见到固结混杂的土体。仅在滑坡前缘,出现下部基岩风化壳被错动,可见土石混杂体。由于降水稀少,水土流失严重,滑坡体内一般不含地下水,在滑坡前缘一般亦无地下水溢出。
2.结构面与滑带
斜坡结构面主要有节理面与层面两大类。节理面包括原生的垂直节理、构造节理、风化节理、卸荷节理、湿陷节理以及滑坡与崩塌节理面等,主要表现为黄土的垂直节理和卸荷节理。对滑坡而言,节理面主要控制滑坡的后壁拉裂位置,与滑动面关系不大。层面主要有黄土与基岩接触层面,与红粘土接触层面,与古土壤接触面三种,层面控制着滑动面的位置,其在黄土中的位置越高,所形成滑坡的规模就越小。
滑带埋藏于滑体之下,调查中仅在一些滑坡前缘断面处可见其露头。滑带是整体移动的滑体与稳定的滑床间形成的一个错动的滑动空间,据野外所见,在黄土中大多数表现为一个面,较为平直或微显弯曲,滑动面光滑。
另据凤凰山滑坡勘查揭露,滑坡主滑面土体挤压破碎,次级错动面发育,节理密集成带。主滑带发育密集剪切裂隙夹黄土碎片,带宽0.1~0.2m。滑带附近滑体发育有与滑面平行或斜交的多组裂缝,结构破碎。滑带附近滑床为浅黄色黄土,土质均一,致密坚硬,稍湿,发育有与滑带平行的剪裂缝,裂面平直,缝宽0.1~0.3m。
东馨家园滑坡勘查资料显示,滑带土岩性相对复杂,厚0.3~0.5m。前缘滑带形成于基岩面上,岩性为碎石土,为砂泥岩强风化带在上部巨大的推滑作用下形成。土体呈似层状,颜色为黄绿-灰绿色,细粒矿物有定向排列趋势,多出现镜面、擦痕;中后部滑带形成于黄土中,滑带土为黄土状土,多呈黄褐色,挤压错动迹象明显。
3.滑床
黄土滑床埋藏于滑体之下,两侧冲沟多未切穿,野外露头不明显,仅在前缘侵蚀断面上可见有部分露头。滑床土体部分多呈强烈挤压状,土体结构致密,具明显排列一致的挤压纹理。在周边压力减缓后,纹理张裂,土体破碎,形成可见厚数十厘米至数米的挤压带。
(五)滑动特征
调查区新滑坡较少,调查的滑动特征信息不多。滑坡的滑动方向同斜坡的坡向,区内沟壑纵横,滑动方向各个方向均有。据30处典型滑坡调查资料,最大滑距为128m,最小滑距为35m,平均71.6m。从已有滑坡特征分析,滑动速度一般较高,属高速滑坡。处于蠕滑阶段的虎头峁滑坡、杨崖滑坡目前属于中速滑动。由于滑坡多属于坡脚遭受流水侵蚀或人工开挖斩坡引起,滑坡的形成机制比较简单,主要为牵引式。
二、崩塌
(一)崩塌数量多,规模小,堆积体不易保存
本次实地调查52处崩塌,其中崩塌隐患41处,既成崩塌11处。调查的崩塌点数很少,其原因一是崩塌体多坠落破碎,不易长期保存;二是黄土垂直节理发育,直立性好,陡壁分布广泛,小型崩塌比比皆是,调查中没有一一填卡调查。
(二)崩塌发生速度快,危害大
崩塌规模虽无大型,但是由于瞬间发生,速度快,其危害性并不亚于滑坡。据调查资料,仅2001~2005年五年中,共发生有记载的崩塌16处,死亡2人,经济损失30万元。
(三)崩塌发生的坡度陡,变形破坏模式多样
本次调查52处崩塌,除2处为基岩崩塌外,其余50处皆为黄土崩塌。据11处既成崩塌资料统计,产生崩塌的坡型一般为凸型或直线型,坡顶高程在1050~1235m,坡高8~50m,坡度多为50°~70°,71°~90°次之(表3-13)。黄土崩塌变形模式存在倾倒式、鼓胀式、滑移式和错断式等四种,基岩崩塌主要存在倾倒式和拉裂式等两种变形模式。
表3-13 崩塌原始坡度分布统计表
三、不稳定斜坡
不稳定斜坡指目前正处于或将来数年至数十年内有可能处于变形阶段,进一步发展可形成崩塌或滑坡灾害的沟谷斜坡,是一种潜在地质灾害。不稳定斜坡既有基岩斜坡,也有黄土斜坡,以及黄土基岩斜坡,在调查区广泛分布。调查中只是针对坡下多有城镇、居民点,工矿及基础设施等,威胁人民生命财产安全的不稳定斜坡作了调查。区内不稳定斜坡具有坡度跨度大、坡形以直线型为主,潜在危害严重,以及诱发因素清楚、宏观前兆相对明显、可预防性较强的基本特征。
(一)不稳定斜坡的坡度分布区间大
坡度是影响黄土斜坡稳定性的最主要因素。据调查资料统计,不稳定斜坡坡度分布区间较大,在35°~88°之间。在这一区间内,斜坡均有失稳(或滑坡或崩塌)形成地质灾害的可能。这一斜坡坡度分布范围,在调查区非常普遍,无论是延河两岸,抑或是各次级支沟的斜坡,大多都在这一坡度范围。因此,这就决定了不稳定斜坡在调查区的普遍性。通过对调查资料的统计(表3-14),66.7%的不稳定稳斜坡坡度主要集中在61°~80°之间,92.2%的主要集中在40°~80°之间。
表3-14 不稳定斜坡坡度分布统计表
在<45°的缓坡中也仍然存在不稳定情况,这与坡体的内部结构和变形模式有关。如坡体顺坡向结构面、节理裂隙的发育、坡脚开挖等,成为降低坡体稳定性或坡体变形破坏的潜在因素,致使坡体逐渐发展为灾害隐患。
(二)发展趋势不确定
不稳定斜坡只是对斜坡的稳定性做出不稳定的基本判断,对其变形破坏的模式并没有给出确定的结论。由于控制和诱发斜坡变形与破坏的因素很多,而且这些因素具有不确定性,所以,斜坡是否一定就发生破坏及其破坏的方式也是不确定的。结合实际调查情况,不稳定斜坡的发展趋势一般有两种:其一是斜坡失稳,发生崩塌或滑坡;其二是较长时间维持不稳定状态。
1.斜坡失稳
斜坡失稳,主要破坏形式是发生崩塌和滑坡。据调查统计,滑坡或崩塌的形成与斜坡原始坡度有关。滑坡的形成一般原始坡度小于崩塌的原始坡度,崩塌的形成坡度较大(表3-15)。
表3-15 滑坡与崩塌原始坡度分布对比统计表
由表知,<50°没有崩塌形成,31°~60°滑坡发育,61°~70°滑坡偶有发生,>70°没有滑坡形成。据此,可以对不稳定斜坡做出初步预测:对于<50°的不稳定斜坡,其破坏模式主要是滑坡;51°~70°的不稳定斜坡破坏模式以滑坡为主,并伴有崩塌;当斜坡>70°时,基本不发生滑坡,主要破坏模式为崩塌。
2.维持不稳定状态
斜坡在演变过程中,会出现不同形式,不同规模的变形与破坏,斜坡的稳定和不稳定状态是斜坡动态平衡的阶段性表现,稳定是相对的,不稳定是绝对的。调查区目前所见的斜坡大多都经历了较长时间的考验,处于动态平衡中。斜坡的演变过程,是一个地质历史过程,与人类的历史特别是人类社会中的某一个时期相比,要漫长得多。因此,绝大多数的地质现象对于我们当前某一时期而言,也就处于相对平衡和静止的状态。但并不是所有的斜坡都处于这样的时期,其中有一部分处于临界平衡状态,在诱发因素尚未达到一定程度前,这种临界平衡还可以继续保持较长时间;如遇特大暴雨、强烈人类干扰或者其他诱发因素,很难确定在什么时候和什么地方,斜坡失稳的事件就会发生。一旦发生在人类活动区域,也就产生了地质灾害,造成人员伤亡或财产损毁。
如延安市委党校西不稳定斜坡(图3-9),位于延河左岸一级支沟沟头,坡面呈凸型,为自然斜坡,坡体由第四纪中更新世黄土(Qp2)组成,颜色灰黄,结构致密,具垂直节理,直立性好。在降雨冲刷下,斜坡自上而下呈尖顶状,似黄土墙,坡面发育有冲蚀沟。土体干燥,未见有地下水渗出,植被覆盖度低,不足20%。基岩未出露,尚未发现明显变形迹象。坡下分布有4孔窑居住10人,总资产1万~2万元。
图3-9 市委党校西不稳定斜坡地质剖面图
1—第四系中更新统黄土;2—中侏罗统延安组砂泥岩
(三)分布广、监测难度大、危害严重
1.分布广泛
调查区地处黄土丘陵沟壑,沟谷密布,延河及汾川河各级支流纵横交错,宏观地形极为破碎。每一条沟谷的形成和存在,都必然伴随着斜坡的出现,由此决定了斜坡在区内广泛分布的特点。区内斜坡多为基岩—黄土,或黄土斜坡。基岩中相交垂直—近于垂直节理裂隙十分发育,并与层面相交,致基岩整体性很差;黄土质地疏松,工程地质性质软弱,垂直节理发育;在这样的岩性构成条件下,不稳定斜坡大量存在,特别是在黄土沟谷源头,沟谷上游,基岩高陡斜坡,滑坡后缘,沟谷侵蚀岸等地带,广泛分布。
2.监测难度大
由于不稳定斜坡分布广泛,给监测工作带来一定的困难。难以对每一处高陡斜坡都进行监测,即便确立一部分监测点,也很有可能出现监测的未出现问题,而没有监测的由于轻视反倒发生了地质灾害。不稳定斜坡的变形破坏受到多种不确定因素的影响,要做出准确的判断和预测,目前尚有困难。因此,不稳定斜坡就成为危险程度最大的潜在地质灾害。
(四)变形破坏模式多样
1.不稳定斜坡岩土结构类型
(1)黄土斜坡
整个斜坡由中-晚更新世黄土组成,坡高数十米,坡度60°~90°,特别是接近于90°的常见。坡面上黄土裸露,没有植被或植被稀疏。坡面冲沟、悬沟发育,将坡面切割成数米至数十米宽度不等的坡段。该类斜坡位置大多处于沟谷的中上游,特别是上游及源头。沟谷切深未达基岩,坡脚继续受到流水的侵蚀切割。由于坡度大,便于开挖窑洞,其下多见有窑洞群分布,一般无集镇和重要工程设施。
黄土中发育的古土壤对黄土斜坡的稳定性具有较大影响,特别是与坡向较为接近的倾斜古土壤,常常成为黄土中的软弱结构面,对斜坡的稳定性影响较大。
(2)岩土斜坡
斜坡上部为中-晚更新世黄土,下部为砂泥岩,坡高数十米至百米。所处位置多处于沟谷的中游、中下游,沟谷切入基岩,基岩坡近于直立,其上黄土60°~90°。受基岩保护,黄土坡脚一般不再受到流水侧向侵蚀,自然滑坡或崩塌较少发生。
(3)基岩斜坡
斜坡整个由基岩组成,主要为砂岩泥岩互层。砂岩中近于垂直层面的构造节理发育,多被切割成方形或其他形状,整体性差。主要分布于延河及其较大一二级支流下游两岸斜坡的下部。整个斜坡坡度大,近于垂直或垂直。人类工程活动特别是公路建设,多形成基岩边坡,由于砂、泥岩的差异风化,以及卸荷裂隙、风化裂隙的不断发育,形成不稳定的基岩边坡,如延(安)—(安)塞公路河庄坪段就是典型的基岩不稳定斜坡段。
2.变形破坏的力学模式
(1)滑移(蠕滑)-拉裂模式
滑移-拉裂模式是区内斜坡变形破坏最普遍的模式。黄土斜坡和岩土斜坡,在坡脚遭受破坏时,斜坡土体向坡前临空方向发生剪切蠕滑,斜坡后缘自上而下发生拉裂,破坏模式一般形成黄土滑坡。天然状态下斜坡的内部应力已达基本平衡状态,坡脚是多种应力集中和整个斜坡最为敏感的部位,坡脚受到破坏,对整个斜坡的稳定性影响最大。沟谷内流水冲刷侧蚀、人类斩坡、筑窑等工程经济活动都会对坡脚产生破坏,引起斜坡产生滑移-拉裂变形,轻则引起崩塌,重则产生滑坡。
(2)滑移-压致拉裂模式
滑移-压致拉裂模式也是区内斜坡变形破坏较为普遍的模式之一,这种变形模式是由斜坡内部软弱结构面处自下而上发展,不同于滑移-拉裂模式的自上而下发生。出现的情形主要有以下几个方面:一是降雨在地表汇集,沿落水洞、宽大节理裂隙贯入,在基岩或古土壤层上形成局部地下水,降低了弱透水层之上黄土的强度。在重力作用下,坡体沿下部层面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变形滑移,沿平缓层面形成滑移面,沿上部黄土垂直裂隙形成拉裂面,形成黄土滑坡或崩塌。二是水库近区的黄土斜坡,水库长期渗漏,导致基岩面之上黄土含水量增高甚至饱和,形成滑移-压致拉裂变形破坏模式,一般形成黄土滑坡。三是砂、泥岩斜坡,尤其是砂、泥岩边坡,人工开挖后,首先表现为差异性卸荷回弹,沿砂、泥岩层面形成滑移面,随着变形的发展,压致拉裂面自下而上不断扩展,滑移面贯通,一般形成基岩崩塌。
(3)弯曲-拉裂模式
黄土特性之一就是垂直节理发育,特别是在高陡斜坡的边缘,临空面大,局部土体极易沿垂直节理呈柱状或墙状与斜坡分离。在风化作用下,发生弯曲-拉裂变形,节理面日益加深扩大,分离的土体与斜坡的联系越来越弱。当重心偏离到一定程度时,最终导致斜坡破坏,形成倾倒式崩塌。当分离土体与斜坡的联结不足以支撑其重量时,沿垂向错断崩落就形成错断式崩塌;沿斜面滑下就形成滑移式崩塌,当然,其变形破坏模式也发生了转化或复合。
对基岩不稳定斜坡来讲,调查区基岩主要为砂泥岩互层,砂岩与泥岩在强度上有较大差异,砂岩抗风化能力强,泥岩抗风化能力弱。由于差异性风化作用,砂岩之下的泥岩常常被先行侵蚀剥落,致使砂岩悬空,悬空后的砂岩在重力作用下多产生弯曲-拉裂变形,从而形成崩塌。
B. 我国山区主要地质灾害概述
地质灾害是指包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。地质灾害发生的动力是地球的内动力、外动力和人类工程、经济活动作用于地壳表部的力。地球的内动力发生于地球内部,非常强大并无法控制;外动力产生于地表和地表邻近的空间,在一定程度上是可以控制的,如风化作用和侵蚀作用;而人类本身作用于环境的不合理的工程以及经济活动是可以控制的。伴生的各种灾变事件是指地壳发展演化过程中同时发生的对自然环境、人为环境产生破坏,对人类本身的财产、生命造成危害的事件。
广义的地质灾害可分为:①地球内动力作用为主产生的地质灾害,如地震、火山和海啸等;②以地球外动力作用为主产生的地质灾害,如滑坡、崩塌、泥石流、地陷、地裂缝和地面沉降等。
针对我国实际情况,火山、海啸灾害不突出,地震灾害归属国家地震局管理,所以《地质灾害防治条例》将山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害归为地质灾害。
地质灾害形成、发生的条件很多,主要有地形、地层岩性、地质构造、新构造活动、地震、岩体结构、节理裂隙、降雨、地表沟河水冲刷、地下水侵蚀、水库、湖水浪击和众多的不合理的人为工程、经济活动等。不同的灾种,形成、发生的基本条件也不尽相同。如滑坡形成的基本条件是地形、地层岩性及地质构造等内部条件,加上降雨、河流冲刷以及人为开挖坡脚等1~2个外部条件就会发生;泥石流发生的基本条件是高陡的地形(沟床比降)、丰富的松散固体物质和强降雨(动力条件)等。
地质灾害主要分布于山区沟、河两岸陡坡地形,有少数分布在丘陵缓坡地形,并受地层岩性的控制;黄土地面塌陷受黄土性质、降水分布、黄土分布的控制;大部分地面塌陷发生在石灰岩分布区的岩溶发育带和地下采空区;滑坡发生在软岩、易滑地层分布区。
山区危害油气管道的主要地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流、塌陷和山洪冲刷等类型,其中又以滑坡、崩塌和泥石流灾害为主。
C. 我国地质灾害调查现状与存在问题的分析
6.1.1 历史与现状
(1)1991年原地质矿产部组织开展的以省为单位的全国地质灾害现状概查
1991年原地质矿产部组织实施了以省为单位的全国地质灾害现状概查,主要以收集资料和各省(区、市)上报的资料为主,较全面地对全国地质灾害类型与现状进行了总结。调查内容包括地质灾害的类型、发生的重点区域、对国家和人民生命财产造成的损失以及地质灾害发育特征和分布规律等。根据收集整理的成果和万余个典型地质灾害点资料,汇编并出版了《中国地质灾害》,编制出版了《中国分省地质灾害图集》。
(2)1992~2003年期间,原地质矿产部部署1∶50万环境地质调查
1992~2003年,原国家计委和原地质矿产部组织开展了省(区、市)级(1∶50万)地质灾害调查与编图,圈定滑坡等地质灾害危险区;1996年为减灾防灾、提升国土整体的调查研究程度和水平,把此项工作扩展为以地质灾害为主的环境地质调查,这是我国第一轮较全面地在全国开展的地质灾害的调查。调查的主要目的是在概略查明各省(区、市)地质环境条件的基础上,重点调查人类工程活动与地质环境的相互作用和影响,初步查明开发利用自然环境遇到的和引发的各种主要地质灾害、特殊不良地质环境条件和环境地质问题的发育特征和分布规律,作出现状评价和发展趋势预测,提出防治对策建议,为国家制定减灾、防灾、国土开发与整治、经济建设和社会发展规划,以及地质环境监督管理,提供宏观决策依据;保护地质环境,减少灾害损失,促进经济建设与地质环境的协调发展。
(3)1999年国土资源部启动县(市)地质灾害调查工作
从1999年开始,作为国土资源大调查计划的组成部分,国土资源部启动以县(市)为单元的地质灾害调查工作。这项工作强调遵循“以人为本”的原则,专业人员与地方结合,大力推行群测群防体系。基本做法是采取专业调查和发动群众查险、报险相结合的办法,不强调按比例尺布线与布点。根据已掌握的情况和群众报险线索,以乡镇、村庄、重要交通干线和工程设施为重点,逐步进行现场调查并注意发现地质灾害隐患点、危险点。对隐患点、危险点综合分析后,划出地质灾害易发区和防治区,初步建立起群测群防预警体系,包括:建立减灾防灾领导责任制;建立临灾避险群防体系;编制地质灾害防灾预案;建立汛期地质灾害险情速报制度等。
1999年在进行10个县的地质灾害调查试点的同时,启动了三峡库区(包括宜昌市、巫山县等在内的)19个县(市)的地质灾害调查,为大规模的地质灾害防治工作提供了示范。截至2004年底,全国已经完成616个县(市)的地质灾害调查工作,为地方各级政府和国土资源管理部门组织地质灾害“群测群防”和防治管理,为县、乡级地方政府行使减灾职能,提供了重要依据。
县(市)地质灾害调查,是新一轮的地质灾害调查,它注重减灾防灾实效,是普及地质灾害防治知识,建设具有中国特色的地质灾害防灾预警体系的重要工作,已成为我国地质灾害调查工作的新模式。
(4)大江大河流域的地质灾害调查
如长江流域环境地质调查,黄河流域环境地质调查等。“七五”期间,开展了1∶20万三峡工程库区环境地质调查,1∶20万攀西、六盘水、岷江流域、沱江流域环境地质调查,1∶10万嘉陵江、大渡河等部分干流环境地质调查,1∶10万小江流域地质灾害调查,对滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的分布规律及其形成特征进行了系统的调查工作。
(5)重点经济地区较大比例尺的地质灾害调查工作
各省(区、市)根据自身的具体特点,有针对性地开展了较大比例尺的地质灾害调查工作。
1)城市地质灾害调查。上海市从20世纪60年代初就开始了以防治地面沉降为重点的城市地质工作,系统地进行了地面沉降调查和长期监测。江苏省从20世纪70年代起,先后围绕南京、南通、常州、苏州、无锡等10个中心城市,开展1∶5万水文地质、工程地质和环境地质综合勘查工作,分析研究了各中心城市地面沉降、地裂缝、地面塌陷的起因、现状、发生发展特征与规律。
2)矿山地质灾害调查。20世纪80年代以来,在华东地区开展了不同比例尺的矿山地质调查工作,如兖滕—两淮能源开发区环境地质论证、两淮煤田煤炭开采环境地质调查等工作。辽宁、黑龙江等省先后在矿业城市开展了矿山地质灾害调查。
3)其他类型地质灾害调查。长江三角洲地区地下水资源与地质灾害调查评价;鞍山西部隐伏岩溶塌陷地质灾害勘查;黑龙江中俄界河1∶5万塌岸地质灾害调查。
(6)重大工程区地质灾害勘查
三峡库区开展了大比例尺的地质灾害勘查与治理工作。
6.1.2 调查成果的应用
(1)为规划和防灾预案的编制提供依据
地质灾害调查成果,成为全国各省(区、市)编制地质灾害防治规划和汛期地质灾害防灾预案的重要依据。
(2)为重大工程部署和城市安全提供基础资料
地质灾害调查成果为重大工程,如水库移民选址,铁路、公路和输电、输气管线的选线,大江大河安全,城市规划,基础设施建设,提供了基础资料。
(3)为地质灾害监测和防治提供依据
县(市)地质灾害调查工作,基本查清了地质灾害多发县(市)、乡、村所在地地质灾害隐患点的分布,建立了地质灾害群测群防体系,建立了地质灾害调查信息系统,为合理地部署地质灾害监测网提供依据。
(4)为提高公众防灾意识作出贡献
通过地质灾害调查,特别是县(市)地质灾害调查,提高了公众,特别是地质灾害高发区公众的防灾意识,提高了对地质灾害认识的普及率。
6.1.3 存在问题的分析
地质灾害调查工作,为我国地质环境保护、国土资源规划开发提供了基础资料。但是,随着国民经济的高速发展和城市化比率的不断提高,三峡工程、西电东送、南水北调工程等需要提供大量基础性、先导性的地质调查数据,我国的地质灾害调查工作已越来越不适应社会发展和国家重大基础设施建设的需要。存在的主要问题有以下几方面:
(1)调查的对象和内容与国民经济建设、社会发展结合不够
以往的地质灾害调查,偏重传统的自然属性研究,与人类工程活动及经济建设结合不够,服务领域较窄,在土地利用、城市规划、重大工程建设、生态环境保护等方面的服务工作相对薄弱。
(2)调查工作不规范,调查的精度和广度存在较大局限
过去开展的区域性地质灾害调查,一般为中小比例尺,调查精度不能满足社会经济发展的需要。
1∶50万全国地质灾害调查,开始于“八五”,至2003年基本完成,历时12年,技术落后,各省调查程度不一,灾害规模分级标准不统一,绝大部分省份没有建立相应的调查数据库,给全国的数据汇总和综合分析带来困难。
县(市)地质灾害调查,遵循“以人为本”的原则,注重对地质灾害隐患点的调查,淡化了对地质环境的调查。同时,县(市)调查从全国角度来看,比较分散,很难形成全面的认识和评价。
区域性地质灾害调查工作精度较低,比例尺小,缺乏重点地域的重点调查研究成果。
(3)调查的技术方法、标准的局限
在技术方面,没有形成系统的标准和评价体系,工作程度偏低,工作中获得的大量原始信息资料,相当部分未能建立数据库,信息的社会化和开发利用程度低。
(4)调查的时效性的局限
在科学认识上,没有按照地质灾害发生的客观规律,结合人类社会经济发展的要求,有计划地开展地质灾害调查工作。
地质灾害调查落后于地质灾害发展的速度,由于原有的工作方法、思路和成果的表达方式陈旧,调查成果的信息化、网络化、社会化程度低,大多未与当地社会经济发展现状和发展方向相结合,或未考虑如何为社会经济发展服务,从而影响成果向社会生产力的转化,难以满足政府和社会的实用性、实效性需求。
地质灾害的调查评价滞后于生态环境保护、城市规划、土地综合利用、地质环境的合理开发利用、地质灾害防治的需要。
(5)没有建立地质灾害调查制度
没有建立地质灾害调查制度,对地质灾害调查的责任、周期、比例尺、内容等方面没有明确的规定。
6.1.4 开展地质灾害调查需求的分析
(1)我国地质灾害分布广泛,危害严重,地质灾害动态变化,需要开展地质灾害调查
我国是世界上地质灾害最为严重的国家之一。全国仅大大小小的崩塌、滑坡灾害危险点就有百万处以上,每年还会出现几万至十几万处新的危险点。近年来因崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害,平均每年有1000多人死亡,经济损失高达数十亿元,已经成为我国大部分地区经济社会发展的一大制约因素,引起了党和政府、社会公众的极大关注。经过十几年的努力,地质灾害调查工作取得了显著成绩。但由于以往基础工作薄弱,对潜在的地质灾害隐患情况底数不清,无法进行有效的灾害预报预警,从而使防灾工作处于被动状态,因此,开展适当比例尺的全国地质灾害调查和大比例尺的地质灾害多发区的地质灾害调查是十分必要的。
由于人类活动和自然条件的演变,地质灾害也是动态变化的,为认清地质灾害的分布规律,确保国家减灾方案的科学性和准确性,要求反复开展地质灾害调查。
(2)贯彻“以人为本”、“全面、协调、可持续”发展的需要
《中国21世纪议程》提出了可持续发展的战略目标,要实现可持续发展,避免人员伤亡,基础就是建立在对我国地质环境和地质灾害的全面认识上。国土整治与开发、重大工程和国民经济社会发展布局,工业化进程的加快和城市化水平的迅速提高,为确保生产、生存、生活的安全,必须开展系统的地质灾害调查工作。
(3)地质灾害监测预警和减灾工程的需要
为达到防灾减灾、保护资源环境、促进经济社会可持续发展,国家将采取一系列的地质灾害监测预警和减灾工程行动。为科学、有效地开展地质灾害监测,实施减灾工程计划,必须开展相应精度的地质灾害调查。
(4)国家编制修订地质灾害防治规划及其他规划的需求
《地质灾害防治条例》第十一条规定,国务院国土资源主管部门会同国务院建设、水利、铁道、交通等部门,依据全国地质灾害调查结果,编制全国地质灾害防治规划……县级以上地方人民政府国土资源主管部门会同同级建设、水利、交通等部门,依据本行政区域的地质灾害调查结果和上一级地质灾害防治规划,编制本行政区域的地质灾害防治规划……地质灾害调查是国家编制修订地质灾害防治规划的依据,同时也是指导各部门(行业)协调行动的依据。
D. 我国地质灾害发育的基本特点
与世界其他国家和地区相比,我国地质灾害具有以下几个方面的特点:
1.类型多、分布广、危害大
我国地质灾害类型多、灾种全、危害大,这是我国地质灾害发育的基本特点之一,也是世界上任何国家难以比拟的。根据我国地质灾害已有案例和地质灾害的物质组成、动力作用、破坏形式及破坏速率,将我国地质灾害初步分为十大类38种(见表13-1),全国31个省、区、市,几乎无一不受到地质灾害的危害和生态环境恶化的威胁,每年灾害造成的直接经济损失达200亿元。
2.具有区域性和群发性
我国地质灾害的分布受地形地貌、地质条件、纬度分带的制约,我国地质灾害具有明显的地域特征和区域变化规律:在我国西部山区是崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害的高发区;黄土高原及大片红层丘陵地区,水土流失和滑坡相当严重;西部内陆盆地与内蒙古高原,沙漠化、盐碱化十分突出;地面沉降、地裂缝、海水入侵、海岸侵蚀与淤积主要分布于在我国东部平原及沿海地带;岩溶塌陷主要分布在西南山区和部分北部山地丘陵区。
表13-1我国地质灾害类型表
许多地质灾害不是孤立发生或存在的,往往以点、群形式发生,形成灾害体系或灾害链。前一种灾害的结果可能是后一种灾害的诱因,或是灾害体系或灾害链的某一环节。如斜坡岩土位移灾害大都与降雨有关,先崩塌或滑坡,后形成泥石流,待能量消失后,才达到新的平衡。因此任何孤立的单灾种调查评价都难以准确地反映灾害的实际危害程度。
3.具有持久性和周期性
地质灾害一旦形成便难以恢复其原貌,其发展过程是不可逆转的。我国沿海城市和东部平原,地下水超量开采,诱发了大面积的地面沉降、地裂缝、水质污染,许多地区深层地下水均已降至80m左右,比海平面低70多m,这一环境演化将是持久的。此外,滑坡、泥石流具有一年到几百年不同尺度的活动周期。
4.具有与社会的同步性
受人口增长、经济发展的双重压力,我国地质灾害有灾种增多、频度增高,危害性增大的趋势。50年代初期,地面沉降、地裂缝仅在个别省、区和城市发现,至90年代,已遍及20多个省区,且范围逐步扩大,速率明显加快。据统计,四川省建国以来,人口翻了一番,而崩滑流山地灾害翻了三番多。人口增长、经济发展、受灾因素增多,小灾酿成大灾,这是我国地质灾害的重要发展趋势。
5.缓变型地质灾害日益加剧
缓变性地质灾害主要指地面沉降、水土流失与土地沙化等,这些灾害的发展,使生态环境日益恶化,人类赖依生存的资源逐渐减少或枯竭。内蒙古据近30年统计,全区土地沙漠化面积扩大了近10.66万km2,每年以3000km2的速度不断向外扩展。我国黄土高原水土流失面积达43万km2,年侵蚀模数8000t/(km2·a)。全国严重的水土流失已波及25个省区市。
深入研究并掌握我国地质灾害的发育特点和活动规律有助于地质灾害勘察研究工作的部署及防灾、减灾、环境保护政策和规划的制定。
E. 地区地质灾害概况
山东半岛城市群地区发育的主要地质灾害(因素)有地震、地面沉降、海水入侵专、土地盐碱化、地属面塌陷、地裂缝、沙土液化、黄河尾闾摆动、海底滑坡、泥流、海底崩塌、海岸侵蚀、活动断裂、海底浅层气、风暴潮、河口港湾淤积、水下软泥层、活动性沙丘、地下水污染、古河道等。这些潜在的地质灾害(因素)严重地威胁着上述地区的人民生命与则产安全,查明它们发育的时空特点将有助于环境地质质量的评估。
动力来源和形成机制决定着各种地质灾害的时空分布特点、发育过程、关联性、危害性和可控性。通过对山东沿海及近海地区各种地质灾害发育特点的系统分析,着眼于各种地质灾害形成的机理,山东半岛城市群地区的地质灾害划分为地面变形、斜坡灾害、流体灾害、水土环境变异等。
F. 我国地质灾害的发育及危害特征
我国是世界上地质灾害特别严重的国家之一,地质灾害种类多、频度高、强度大、连续性强、分布面积广、危害程度大。已有资料表明,较严重的地质灾害有7类近30种,全国共发育特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处;大型崩塌3000多处、滑坡2000多处、泥石流2000多处;中小型崩塌、滑坡、泥石流达40多万处;岩溶塌陷近3000处,塌陷坑3万多个,塌陷面积累计达3000km2以上。全国有350多个县的上万个村庄、100多个大型工厂、55座大型矿山、3000km以上的铁路受崩塌、滑坡、泥石流的严重危害。全国1/2以上国土面积和2/3以上城市明显受到不同地质灾害的威胁,各种地质灾害除破坏环境、资源,直接威胁人民生命财产安全外,还危害到城市、交通和工程建设,影响社会稳定,对国民经济持续发展构成严重威胁。据统计,近年来平均每年死于常见地质灾害的人数达千人以上,超过了洪涝灾害的死亡人数;平均每年因常见地质灾害造成的经济损失高达270亿元,占全部自然灾害损失的1/4。
我国地质灾害发育具有明显的区域性特征,全国范围内大致可划分为4个地质灾害大区:①东部平原以地面沉降、地面塌陷为主的地质灾害大区;②中部丘陵山区以斜坡变形破坏为主的地质灾害大区;③青藏高原及大小兴安岭北段地区以冻融为主的地质灾害大区;④内陆高原、盆地以干旱、半干旱风沙为主的地质灾害大区。
G. 地质灾害概况
黄土高原是我国生态环境最为脆弱地区之一,特殊的自然地理环境和地质构造背景,造就了该地区独特环境地质问题,诸如水土流失、土地沙漠化、沙尘暴、水污染、地方病、矿山环境和滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面沉降等,其中水土流失、滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流、矿山环境是这一地区最为严重的环境地质问题。由于灵台县地处黄土高原,所处的地质环境条件及地质构造决定了地质灾害比较发育。
灵台县境内地质环境脆弱,地质灾害较发育,特别是进入20世纪90年代以来,随着人类工程活动的增强,城镇建设规模扩大、道路不断翻修扩建,地质环境不同程度受到破坏,每年均有不同规模、不同数量的地质灾害发生,造成较大的损失和危害。地质灾害的主要类型有滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流等,主要分布在对人民生命财产构成威胁、对公共设施造成影响的居民居住区以及人类活动比较频繁的公路地段。泥石流多以洪水期坡面泥流的形式出现,一般无典型堆积区。
灵台县地处黄土高原与鄂尔多斯盆地西南缘接壤地带,是内力地质作用和外力地质作用长期演化的结果。该区第四纪黄土大面积覆盖,使得内力地质作用的诸多痕迹被掩盖,外力地质作用诱发的各种不良地质现象表现得较为明显。灵台县属黄土梁峁丘陵地形,沟壑纵横,受外动力地质作用如风化作用、重力地质作用、地面流水地质作用、地下水地质作用的影响的黄土覆盖层局部裂隙节理十分发育,表面风化大都比较严重,在黄土下面的川组的基岩为泥岩和砂岩以及泥岩砂岩互层,风化比较严重,其本身的稳定性差。而在塬边斜坡,由于雨水的冲刷,以及局部裂隙雨水的灌入,再加上黄土本身的软弱性和湿陷性,垂直节理发育等特性使黄土沟壑两侧多易崩易滑,这就为滑坡、泥石流、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害的发育创造了条件。对人民生命财产及公共设施构成威胁的地质灾害点主要有滑坡、崩塌、不稳定斜坡及泥石流。
滑坡是灵台县分布较为广泛的地质灾害之一,该区滑坡一般属于重力型滑坡,主要发育特征是滑坡形态不十分完整,边界轮廓较模糊,后缘滑壁保留或部分保留,滑体滑移特征明显,部分滑坡具有典型的双沟同源现象,多为中层-浅层滑坡,以老滑坡为主。遥感解译和野外调查资料显示,工作区滑坡主要分布在达溪河、黑河及其支流流域沟谷两侧。一般,滑坡的分布与沟谷发育程度有密切关系,主河谷两侧经历长时间河流冲刷侵蚀,河谷两侧斜坡已趋自然稳定,自然条件下很少有滑坡发生,而在支流上游的冲沟和干沟两侧(几乎无人居住),沟谷形态多呈“V”字形,由于季节性流水的切割侵蚀,加大了沟谷两侧黄土边坡的天然坡度和边坡土体的临空面,这些地区是黄土滑坡形成和分布的有利地段,形成多个黄土滑坡密集区。
崩塌是灵台县主要地质灾害,多发生在公路高陡边坡和早期居民房屋建筑场址高陡边坡。主要发育特征是无明显滑动面,一般规模小,但破坏速度快,由于威胁公路等人类活动比较频繁的地段,易产生较大的人员和财产损失。工作区崩塌主要有两种类型,即黄土崩塌和基岩崩塌。黄土崩塌的分布与黄土滑坡相似,主要见于修路人工开挖的人工陡坎、陡崖边上,削坡建窑、建房的高陡边坡,斜坡坡度大于60°,崩塌的主要类型为倾倒式;基岩崩塌,多发生在泾川组基岩上部,这些泾川组基岩风化严重,局部节理裂隙十分发育,此类崩塌多发生在修路开挖揭露泾川组基岩的高陡边坡地段,多为局部小规模崩塌。
不稳定斜坡是灵台县主要的地质灾害隐患类型,主要分布在中台镇、梁原乡、百里乡、新开乡,其余各个乡镇较少。其中中台镇分布最为广泛,几乎遍布中台镇的所有行政村。不稳定斜坡多位于居民居住区,对人民生命财产构成了威胁。不稳定斜坡多是由于人工削坡建窑、建房和修筑公路引起的,只有极少数为自然斜坡。本地区窑洞多修建在人工削坡的黄土陡崖中,房屋多修建的离陡崖比较近,有的是紧靠陡崖修建,再加上本地区黄土本身的软弱性和湿陷性,黄土垂直节理较发育,这就决定了不稳定斜坡存在安全隐患。这类灾害点的特点是:灾害隐患多在人活动频繁的地方,斜坡多是经过人工改造和扰动,在有外界动力因素作用下,很容易失稳。
灵台县泥石流灾害发育相对较轻,区内年平均降水量450~700mm,年内分配不均匀,7~9月降水量占全年降水量的60%~80%,且多以雷阵雨形式降落,持续的降雨使斜坡黄土含水率增大,强度降低,产生滑坡,崩塌,或冲毁淤地坝,进而引发泥石流地质灾害。经过调查,灵台县共有8个泥石流灾害点,其共同特征是沟谷上部有较厚的黄土覆盖,沟谷中植被较差,沟谷两侧坡上黄土节理裂隙发育,表层风化严重,局部有滑坡及崩塌现象,物源比较充足;泥石流沟侵蚀强烈,冲刷深度较大,侵蚀沟在各种外力作用下,产生严重的垮塌、塌方,以及水流片蚀、溶蚀作用等产生的松散物质堵于沟槽,遇到暴雨、强降雨时,洪水顺着陡峭的沟谷,携带着沟谷中堆积物向下游流动,便形成泥石流。这类小型沟谷的集水面积小,沟源近,流程短,可供给泥石流的物质和水量都有限,规模不大,多为泥流。
受汶川5·12地震的影响,灵台县部分地区的窑洞、房屋出现裂缝,少量房屋倒塌,局部地段出现崩塌及小型滑坡,黄土覆盖层局部节理裂隙加大,地质灾害威胁有愈演愈烈之势,开展地质灾害调查与研究,查明地质灾害隐患点及发育规律,采取有效措施防治是当务之急。
H. 我国地质灾害的防治工作现状
我国政府一直十分重视地质灾害防治工作。20世纪70年代,在总结世界许多国家地质灾害防治方面因无预报无预防、有预报而无预防或有预报、有预防而没有组织实施等问题造成严重后果的基础上,我国的地质灾害防治工作中已由灾后被动救灾,转为灾前主动地、有目的地勘查、监测、预报、预防和治理。在地质灾害防治的实践中,有预报、有预防并组织实施的实例越来越多。例如,1975年2月4日,辽宁省海城7.3级地震是我国乃至世界上预报预防最成功的震例。在震前,国家地震局和辽宁省地震局作出了准确的中、短期预报,特别是作出了临震预报,辽宁省政府据此向全省发布了临震预报,并布置了预测预防的对策,位于震中区的营口市,县政府采取了组织群众撤离等应急对策,虽然地震使建筑物遭受严重破坏,但是人员伤亡却大为减少,死亡的人数(1328人)仅为人口总数的0.02%。
20世纪90年代,在制定国民经济发展规划的同时,制定了未来12年(1999~2010年)中国地质灾害防治战略,包括东部地区首先是做好以国土经济开发区为重点的环境地质综合评价和地质灾害防灾区划,在此基础上,及时调整土地利用规划和城市建设布局,避免重大工程和重要设施建在岩溶地面塌陷危险区和矿山采空区;中部地区在全面开展地质灾害调查的基础上,加强国土经济开发区和大江大河、交通干线等突发性地质灾害多发区段的地质灾害防灾区划;西部地区采取的防灾工作手段是避让,主要任务是做好重大工程设施的选址和保证居民区的安全。考虑到国家经济建设重点逐步西移的状况,应做好国土经济开发区地质灾害调查和防灾区划,加强区域地壳稳定性评价工作,并且提出了以下具体要求。
1)认真贯彻执行“预防为主,防治结合”的方针。开展全国地质灾害时空的分布、形成机理与现今地壳变形研究,进行地质灾害预测、预警分析,逐步掌握地质灾害的分布、发育规律,做好重大地质灾害的事前防范工作。
2)进一步加强法制建设,建立健全防灾法规。大力宣传、认真贯彻《防震减灾法》、《地质灾害防治管理办法》、《若干建设项目环境保护管理办法》、《水土保持工作条例》、《环境保护法》、《矿产资源法》、《土地管理法》、《森林法》、《草原法》、《水法》、《江河管理条例》等,进一步增强各级领导和广大群众的法律意识,提高依法加强地质灾害防治的自觉性,以法规的形式来管理地质环境,预防和减轻地质灾害,逐步把防治地质灾害纳入法制的轨道。
3)建立起统一管理与分级、分部门管理相结合的地质灾害防治管理体系,实行严格的责任制,按照国土资源部发布的《地质灾害防治管理办法》做好如下工作:①做好以地质灾害现状、防治目标、防治原则、易发区和危险区的划定、总体部署的主要任务、基本措施、预期效果为内容的地质灾害防治规划;②拟定好地质灾害监测、预防重点,主要地质灾害危险点的威胁对象、范围的地质灾害防灾预案;③做好工程建设诱发地质灾害的可能性,工程建设本身遭受地质灾害威胁的危险性及拟采取的防治措施等地质灾害危险性评估;④做好地质灾害发生时间、地点、成灾范围、影响程度等的地质灾害防治预报。
4)加强地质灾害监测和信息系统建设。根据地质灾害的性质及防治措施确定监测内容,并建立监测网络和信息系统,密切观察地质灾害的发展动态,实行防治信息化施工。
5)实施专业队伍与群众相结合,技术业务与行政措施并重的综合防治方针,动员全社会力量,建立群测群防体系,建设由社会各界共同参与的防灾网络,走出一条具有中国特色的地质灾害防治之路。
为加强对重大城市、重大建设工程和生命线工程抗御灾害的能力,做好建设工程场地地质环境安全性评价工作,国土资源部于1999年3月发布的《地质灾害防治管理办法》规定:“城市建设有可能导致地质灾害发生的工程项目建设和在地质灾害易发地区进行工程建设,在申请建设用地之前必须进行地质灾害危险性评估。”国务院2003年11月发布的《地质灾害防治条例》(国务院令第394号)的第二十一条明确规定:“凡是在地质灾害易发区进行的工程建设项目,在可行性研究阶段必须进行地质灾害危险性评估。”《地质灾害防治管理办法》、《地质灾害防治条例》为我国预防地质灾害的发生提供了政策和法律保障。
2008年1月,国土资源部发布的《全国地质灾害防治“十一五”规划》,科学地划分出了16个地质灾害重点防治区,即长江三峡库区滑坡崩塌重点防治区、川滇南北构造带泥石流滑坡崩塌重点防治区、鄂西湘西中低山滑坡崩塌重点防治区、湘中南岩溶丘陵盆地地面塌陷滑坡重点防治区、云贵高原滑坡崩塌地面塌陷重点防治区、滇西横断山高山峡谷泥石流滑坡重点防治区、桂西桂北岩溶山地丘陵崩塌地面塌陷重点防治区、浙闽赣丘陵山地群发性滑坡重点防治区、陕北晋西黄土滑坡重点防治区、黄土高原西南滑坡泥石流重点防治区、陇南陕南秦巴山地泥石流滑坡重点防治区、新疆伊犁滑坡泥石流重点防治区、珠江三角洲地面沉降地面塌陷重点防治区、长江三角洲地面沉降重点防治区、华北平原地面沉降重点防治区、东北中俄界河河岸崩塌重点防治区。《全国地质灾害防治“十一五”规划》的颁布,表明我国地质灾害防治工作进入了紧张有序的发展阶段。
小 结
本章的学习重点是地质灾害防治的原则和工作步骤,难点是地质灾害防治的工作步骤。在教学过程中,教师可借助一些简明的实例,通过直观教学法或图解法进行相关内容的讲解,学生上课前应对重点和难点进行必要的预习,课中、课后应对重点内容进行理解和识记。
复习思考题
1.地质灾害的类型有哪些?如何进行地质灾害的分级?
2.地质灾害防治的基本原则有哪些?进行地质灾害防治工作有哪些步骤?
3.我国的地质灾害防治工作可依据的法律法规有哪些?
I. 中国地质灾害概况
中国地质灾害种类繁多,除地震外,还有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、海水入侵、特殊岩土等多种类型。这些灾害分布广泛,活动频繁,危害严重。
据初步调查估计,自新中国成立以后到1994年底,全国共发生明显破坏作用的突发性地质灾害事件(地震除外)达4万多次;其中,一次死亡数十人以上或经济损失千万元以上的比较严重的灾害事件有几千次。各种地质灾害共造成几万人死亡,毁坏房屋达几千万间。此外,地质灾害还破坏铁路、公路和内河航运,破坏土地资源和农作物,每年造成的经济损失为几亿元到几十亿元。现对我国主要地质灾害分述如下。
一、崩塌、滑坡、泥石流灾害
崩塌、滑坡、泥石流是广泛发生在山地高原地区的地质灾害。它们形成条件和活动规律相近,区域分布密切共生,所以常称为崩滑流灾害。
中国是崩滑流灾害十分严重的国家。据初步调查,全国大约有中型以上灾害点3万余处,小型灾害点多达数十万甚至100多万处。1949~1994年的45年间,共发生破坏较大的灾害4200多次,造成重大损失的严重灾害事件至少有900次。
崩滑流灾害分布十分广泛。在全国32个省(市、自治区)中,除上海等个别省(市、自治区)外,均受到不同程度的危害。斜贯中国中部的辽、京、冀、晋、陕、甘、鄂、川、滇、黔地区,是灾害活动最强烈的地区;其中,川滇山地、鄂西山地、秦岭、黄土高原、燕山山地、辽东山地最严重。该带西部和西北部地区灾害活动较弱,主要分布在阿尔泰山、天山、祁连山和青藏高原的部分地区。东部和东南部地区,灾害活动主要分布在东南丘陵和台湾山地,除局部地区灾害严重外,灾害一般不强。
崩滑流灾害是危害最严重的地质灾害之一,其主要破坏作用有下列5个方面。
1.造成人员伤亡
1949~1990年,我国崩滑流灾害至少造成9595人死亡。在城镇、矿区等人口聚集地区暴发的崩滑流活动常造成一次死亡数百人的灾害事件。如:1980年6月3日凌晨,湖北远安县盐池磷矿崩塌,284人丧生;1983年3月7日,甘肃省东乡自治县洒勒山发生大型滑坡,三个村庄被摧毁,死亡237人,重伤27人;1989年7月10日,四川华蓥市溪口镇青龙嘴山发生滑坡后,因暴雨进一步形成泥石流,沿途村庄、工厂被掩埋,221人遇难。
2.破坏城镇、矿山、企业
全国受崩滑流严重侵扰的城市有59座,县城以下的城镇数百个。如重庆市共有体积大于500m3的滑坡129处,崩塌58处,解放以来多次发生活动,造成了严重损失;目前有66处滑坡处于活动或潜在不稳定状态,还有82处可能崩塌的危岩体,时刻威胁着城市的安全。一些城镇,如四川省松潘县、南坪县,云南省兰坪县及新疆库车县等因崩滑流灾害严重,不得不搬迁重建。许多建设在山区的工厂,特别是“三线”工厂,常遭到崩滑流灾害破坏,因此使一些工厂停产或搬迁。如第二汽车制造厂厂区内,共有崩塌、滑坡270处,总体积达750×104m3,十几年来,灾害频繁发生,造成严重损失。我国多数矿山不同程度地遭受崩滑流灾害的破坏或威胁,其中以抚顺西露天矿、四川攀钢蓝尖铁矿、华蓥山煤矿、甘肃白银露天矿等数十个矿山尤其严重。
3.破坏铁路、公路、航道,威胁交通安全
全国铁路沿线分布有大型泥石流沟1386条,危险性较大的大中型滑坡有1000多处,崩塌有近万处。22条铁路干线上,有9980km长的线路受到比较严重的危害或威胁。1949~1990年,因崩滑流灾害造成的较大行车事故180起,33个火车站被淤埋41次,毁坏大型桥梁27座,隧道6个,平均每年中断行车1100h,用于修复整治的工程费约1.5亿元。受害最严重的线路主要有宝成线、陇海线宝天段、成昆线、川黔线、湘黔线、东川线及鹰厦线等。
几乎所有的山区公路都不同程度地受到崩滑流灾害的破坏。如川藏公路沿线分布有泥石流沟1036条,滑坡419处,崩塌1525处,受害路段总长3176km。川滇、川陕、甘川、昆洛、成兰、滇黔等公路崩滑流灾害也十分严重。
大江大河两岸是崩滑流灾害的多发区,对内河航运造成严重威胁。如在长江中上游的重庆至宜宾之间的690km河段,发育有滑坡、崩塌和危岩体283处,总体积约15×108m3。金沙江下游的攀枝花至宜宾段,分布有崩塌、滑坡、泥石流935处,平均密度1.2处/km,总体积在35×108m3以上。几十年来,长江中上游两岸多次发生特大规模的崩塌、滑坡活动,给长江航运造成严重危害。如1985年6月12日发生的新滩滑坡,造成堵江停航12d。
4.破坏水利、水电工程
解放以来,我国有数百座水库和水电站遭受崩滑流灾害破坏。仅云南一省遭破坏的水库就有50余座,水电站有360余座。刘家峡水库自1968年蓄水后库岸不断崩塌,到1984年总崩塌量达1250×104m3以上,影响了库容。拟建中的长江三峡工程,库岸稳定性差,库区范围内发育有崩塌、滑坡214处,泥石流沟271条。在三斗坪至江津县的未来库岸地带,发育有5000m3以上的崩塌(危岩)、滑坡体392处,总体积28×108m3;其中,100×104m3以上的灾害体189处。全库岸崩塌(危岩)、滑坡体数量的平均线密度为0.14处/km,平均体积模数为91×104m3/km。如何防治这些灾害对水库工程建设和正常运行是水库建设和管理的重要问题之一。
5.影响资源开发,阻碍山区经济发展
为了使山区摆脱贫困面貌,需大力开发土地资源、矿产资源、水利资源等。然而在崩滑流活动区,这些经济活动受到严重阻碍。如四川省攀西地区(我国规划中的重要矿产基地),在大约6.6×104km2范围内,发育有体积50×104m3以上的滑坡或滑坡群200余个,为矿产资源开发造成了严重困难。
二、岩溶塌陷
我国岩溶塌陷灾害也十分严重。据初步调查,全国有岩溶塌陷2840处,塌陷坑约33200个,塌陷总面积为330km2。
中国岩溶塌陷广泛发育在24个省(市、自治区),以桂、湘、黔、粤、冀、赣、滇等省(自治区)最严重。从地理分布看,主要分布在长白山—燕山—吕梁山—四川盆地—哀牢山以东区域。该区域内可划分为两大岩溶塌陷分布区:秦岭和淮河以北的北方岩溶塌陷分布区和以南的南方岩溶塌陷分布区。北方区岩溶塌陷主要分布在辽东半岛、伏牛山山麓及一些山间盆地。南方区岩溶塌陷主要分布在川东山地、云贵高原和幕阜山、九岭山、罗霄山、南岭及粤北山地。
岩溶塌陷的危害主要是破坏房屋、铁路、水坝、电站等工程设施和城市、矿山、企业环境。全国发生岩溶塌陷灾害的城市近70个,造成严重破坏的44个,主要有唐山、武汉、昆明、黄石、九江、水城、杭州、柳州等。受岩溶塌陷严重危害的大中型矿山有60多个,主要有湖南恩口煤矿、湖南水口山铅锌矿、湖北铜录山铜矿、广西泗顶山铅锌矿、广东凡口铅锌矿、山东莱芜铁矿等。近年全国铁路沿线发生岩溶塌陷375处,其中危害严重的有55处,受害线路60多段,主要分布在贵昆线、湘桂线以及京广线、沈大线、胶济线的部分线段。有30多个车站受到危害,主要有黄石、大冶、水城、昆明、泰安、瓦房店、柳州、玉林等。近40年来,因岩溶塌陷颠覆列车3次,中断行车达2000多小时。
三、地面沉降
(一)我国地面沉降区的分布
据专门勘查和区域地形变测量结果分析,目前我国发生地面沉降的城市大约有70个。其中,累计沉降量达2m以上的有上海、天津、台北、宜兰、嘉义等5个城市;1~2m的有西安、太原、沧州、苏州、无锡等5个城市;0.5~1.0m的有北京、保定、嘉兴、常州、衡水、阜阳等6个城市。
从区域分布看,地面沉降活动主要发生在我国东部地区,尤其以沿海城市和华北平原等地区最严重。在该区域内,发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在,有的则密集成群或断续相连,形成广阔的地面沉降区(带)。主要有下列6个区(带)。
1.下辽河平原的沈阳—营口沉降区。
2.北部黄淮海平原的天津—沧州—衡水—德州—滨州—东营—潍坊沉降区。这是我国沉降范围最广,沉降幅度最大的地区。地面沉降与区域地下水位下降在空间和时间上同步发展。中心区主要在渤海海湾西岸的天津市区及其外围的宁河、安次、南堡、塘沽、静海、大港、黄骅、沧州一带;其次是冀中平原的衡水、冀县、枣强及其外围地区;再次是鲁北平原的德州—滨州—东营—潍坊地区。
3.南部黄淮海平原的徐州—商丘—开封—郑州地面沉降区。
4.长江三角洲的上海—苏州—无锡—常州—镇江—南通地面沉降区。
5.汾渭河谷平原的太原—侯马—运城—西安地面沉降带。
6.台湾山地边缘的宜兰—台北—台中—云林—嘉义—屏东地面沉降带。
(二)地面沉降的主要危害
1.破坏城市设施,妨碍城市建设
主要表现是:造成房屋和桥梁开裂、倾斜或倒塌;道路凹凸不平或开裂;地下管道错裂失效;码头及其它港口设施下沉或被水淹没;抽水井管上升,设备须不断更新等。例如:上海市外轮停靠的码头,原标高5.2m,1964年下沉到3.0m,高潮时被水淹没而无法装卸,耗资900多万元进行加高后方可使用;西安市排水管道屡遭破坏,每年花费100多万元进行维修、改建;上海苏州河原来每天运输吞吐量(100~120)×104t,60年代以后减少了一半;天津塘沽海门大桥,两端沉降差达135mm,引桥发生错裂,使这座跨度为64m的开启式提升桥不能按原设计提升,影响了海河航运。
表2-1我国部分城市地面沉降灾害情况简表
①抽水指抽取地下水,下同。
地面沉降还导致观测和测量标志失效,使河流水位、海洋潮位、地形高程失真,给城市规划和建设造成困难。
2.积水滞洪,水患和潮灾加剧
严重的地面沉降活动,把一些城市置于洪水和海潮威胁之下,具体表现如下。
(1)滞汛积水地面沉降城市普遍存在比较严重的滞汛积水问题,不仅影响城市交通和环境,而且常使地下室和低层建筑物在汛期被水侵没,造成比较严重的经济损失。例如:天津市1977年7月下旬因暴雨积水造成的直接经济损失达2亿元以上;苏州、无锡、常州三市在1986年和1988年因积水造成的物资损失达100多万元。
(2)洪水威胁发生地面沉降的城市一般地势低平,且大多沿河发展。地面沉降活动不仅使城市高程进一步降低,而且拦河堤坝等防洪设施因沉降而发生破坏。因此,一些城市御洪能力不断下降,出现严重的水患威胁。例如天津市海河干流两岸防洪堤,自1959年来普遍下沉1~2m,而且一些堤段因不均匀沉降出现许多裂缝,加上河道淤积影响,使海河泄洪能力由原来的1200m3/s降到400m3/s以下。遇到一般较大汛情,全市即处于高度戒备状态。如1990年汛期,海河泄洪130m3/s已显困难,如再遇1963年规模的特大洪水,将导致极其严重的损失。上海市区在20年代地面一般高程为4~5m,60年代后普遍降到3.5m以下,部分地区只有2m左右。伴随地面沉降活动,黄浦江、苏州河水位不断上升超过警戒水位的现象频繁发生,并多次出现黄浦江水倒灌,淹没市区的现象。为了确保城市安全,1956年开始沿江修建防汛墙,此后伴随地面沉降的发展,先后5次进行改建和加固,投资达4亿多元。目前,上海市区共建防汛墙224km,郊区建34km,外滩一带墙高已达2.3m,预计到2030年,还须再加高到2.7m左右才能防御黄浦江水。类似情况在其它一些地面沉降城市也普遍存在。
(3)潮灾加剧在滨海地区,地面沉降活动使陆地地面高程下降,海平面相对上升,导致海水侵袭和风暴潮灾害加剧。如天津塘沽地区,近几十年来相对海面上升50cm,而地面高程普遍下降到2m以下,局部降到平均海平面以下,最低处(塘沽河滨公园)为-3.3m。与此同时,滨岸防潮堤不但大幅度沉降,且发生局部开裂;许多防潮闸——耳闸、二道闸、海河闸、金钟闸等下沉0.4~2.6m。在这种情况下,天津沿海灾害性风暴潮日趋严重,其频度、强度和造成的损失均达到历史最高水平。如1985年8月2日和19日发生的风暴潮,使海水越过防潮堤闸涌入陆地,塘沽一些地区水深达1.3~2.0m,大量企业单位被淹,受灾居民1万多户,直接损失1.3亿元。近年来,宁波市沿甬江上溯的潮水也多次越过防潮堤闸,淹没沿岸码头、仓库、工厂和居民区,造成严重损失。上海以及长江三角洲地区风暴潮灾害也日益严重,不但潮位越来越高,而且高潮频次也不断增加,风暴潮造成的损失愈来愈大。1962年8月,7号台风袭击上海,吴淞口潮位高5.38m,苏州河口水位4.76m。在猛烈的潮水冲击下,防汛墙出现46处决口,半个市区进水,南京东路水深0.5m,直接损失达5亿元。
四、地裂缝灾害
我国地裂缝类型复杂,除伴随地震、滑坡、冻融以及特殊土的胀缩或湿陷活动产生的地裂缝外,主要是伴随构造蠕变活动而产生的构造地裂缝。
构造蠕变地裂缝的分布十分广泛,在华北和长江中下游地区尤其发育。在该区域中,地裂缝主要集中在汾渭盆地、太行山东麓平原、大别山东北麓平原地区,形成了三个规模巨大的地裂缝密集带。此外,在豫东、苏北以及鲁中南等地区,还有一些规模较小的地裂缝发育带(区)。
(一)汾渭盆地地裂缝带
自六盘山南麓的宝鸡,沿渭河向东经西安到风陵渡转向NE方向,沿汾河经临汾、太原到大同,发育有一个宽近100km、长近1000km的地裂缝带。该带沿汾渭盆地边缘断裂带内侧的第四纪沉积区延伸。各地区地裂缝的成因、活动方式等具有基本一致的特征。自60年代后期开始出现灾害性地裂缝,70年代中期以来活动加剧,使西安、大同、宝鸡以及周至、临潼、渭南、华县、蒲城、韩城、万荣、运城、绛县、临汾、洪洞、祁县、太谷、榆次等近50个市、县出现较严重的地裂缝灾害。
该地裂缝带自南向北可大致分为四个段落。
1.渭河盆地地裂缝
该区地裂缝分布在渭河两岸地区,以西安市地裂缝规模最大,危害最严重。此外,千阳、宝鸡、周至、武功、兴平、礼泉、三原、临潼、长安、渭南、蒲城、华县、华阴、大荔等20个县、市也发生不同规模的地裂缝。这些地裂缝给当地人民生活和工程建筑以及土地资源造成了不同程度的危害。如地处华山北麓的蓝田、华县、华阴,自1971年以来出现多处地裂缝,至今仍在发展。在华山半导体厂内,有两个以近EW向为主体,兼有SN向和NE向的地裂缝带。其长度分别为200m和250m;宽度分别为70m和100m,使刚刚建成投产和一些正在施工的车间、仓库等主要建筑物开裂,局部发生下沉达14.6cm,虽经多次加固处理,但始终不能摆脱地裂缝危害。在华山汽修厂亦有两条近EW走向的地裂缝带。其总宽200~300m,长约500m。在其影响范围内的5幢家属楼和其它建筑设施,相继发生大面积裂缝和变形,铁路路基也下陷变形;虽然每年耗费大量资金加固,但裂缝持续发展,防治效果不佳。陕西化肥厂于1972年建成,尚未投产,厂房即发生裂陷,下沉量达20~50cm,多次加固修理,仍未取得安全效果。
2.运城盆地和临汾盆地地裂缝
地裂缝分布在涑水河和汾河两岸的运城、夏县、合阳、韩城、万荣、闻喜、绛县、侯马、翼城、襄汾、临汾、洪洞等约20个县、市。这些地裂缝主要延伸方向为NEE、SN、NE、NW四组,单条长度为几十米到100m以上,宽度一般为0.4~0.2m,可见深度为0.2~0.3m。多条地裂缝常常组合成带,有时沿一个主导方向呈线状或串珠状延伸,构成长达几公里,甚至几十公里的地裂缝密集带;有时不同方向的地裂缝相互交叉,构成密集的地裂缝集中区。分布在工厂、村落、田野中的地裂缝,对房屋建筑和土地资源造成危害。例如1983年7月28日傍晚和29日早晨万荣县两次暴雨后,该县薛店村在29日9时30分地面开裂。地裂缝长1.5km;一般宽为1~2m,最宽达5.2m;一般深1.5~3.0m,最深达12m。大量积水顺缝一泄而光。裂缝所经之处,房屋开裂或倒塌,受损房屋300间(受害居民67户)。村内一口深223m、造价6万余元的机井也因而塌毁。1984年6月,绛县电厂地裂。地裂缝长50m,宽40cm。家属宿舍也随之开裂。运城东北的半坡乡,一条NE向延伸的地裂缝(长约9km,宽0.3~1.0m),造成数十间民房开裂,田地成为破碎的沟地。
3.太原盆地地裂缝
地裂缝主要发生在太原市南部的榆次县、太谷县、祁县等地。榆次县北部王湖至聂村一带,1982年出现4条近SN向的地裂缝,组成长约500m,宽约15m的地裂缝带,裂缝深2.5~3.0m,最深12m。处于地裂缝发育带内的省储备局仓库、地区变电所和部队等单位的办公楼、食堂、家属宿舍等建筑物出现大量裂缝,成为危房或者废弃。
4.大同盆地地裂缝
地裂缝主要发生在大同市,以市区西南边缘的大同机床厂一带最严重。地裂缝始见于1977年,发生在剧场街9号楼附近,长200m,使9号楼出现裂缝。80年代以后,地裂缝迅速发展,1986年延伸到1000m,1988年和1989年进一步发展到5000m,至今仍在活动。地裂缝走向NE57°,宽1~6cm。其南盘相对下滑,垂直相对位移2~5cm,最大18cm。地裂缝破坏带宽5~20m,所经之处,房屋墙体和过梁开裂,门窗变形,管道错动。机车厂8幢居民楼和食堂、学校等公用设施严重受损,受灾建筑面积29141m2,危害居民290户。除市区外,在北部天镇县的滹沱店、孙家店、顾家湾、宣家塔和阳高县的罗文皂以及大同市东南官道村等地,在1982~1984年前后亦发生不同规模的地裂缝,民房和田地受到破坏。
(二)太行山东麓倾斜平原地裂缝带
该地裂缝带始于1966年。该年3月在邯郸市电台和国棉一厂首先发生地裂缝活动。此后,不但在该市迅速发展,而且河北平原和豫北平原的许多地区相继发生日益严重的地裂缝活动,很快形成一个沿太行山东侧和东南侧倾斜平原延伸的地裂缝分布带。其北起保定,向南经石家庄、邢台、邯郸进入豫北的安阳、新乡、郑州一带以后,向西延伸,经洛阳达三门峡一带,与渭河盆地和运城盆地的地裂缝带相连,全长约800km。共有50多个县市发现400多处地裂缝。其中,河北省有39个县市、200多处,主要有易县、容城、涞水、保定、定县、博野、正定、藁城、束鹿、宁晋、新河、柏乡、临城、无极、南宫、邢台、南和、永年、邯郸、肥乡、广平、鸡泽、大名等;河南省约15个市县、100多处,主要有南乐、清丰、汤阴、浚县、辉县、获嘉、新安、渑池、三门峡、陕县、灵宝等。
分布在城镇和企业、矿山的地裂缝,对房屋和其它工程造成了严重危害。河北省邯郸市1963年发生地裂缝活动。1966年以后地裂缝迅速发展,在国棉一厂、电台、汽车修配厂及前郝村等地形成三条地裂缝。裂缝单条长度为185~700m,组合长度3~8km。地裂缝损坏楼房7处,平房数十间,错断管道2处,破坏围墙10堵,直接经济损失数百万元。发生在农村的大量地裂缝,除破坏民房、道路外,还对耕地和水利设施造成了不同程度的破坏。
(三)大别山北麓地裂缝带
1974年在大别山北麓的山前倾斜平原地区出现了大量地裂缝,主要分布在豫东南的固始、商城、淮滨、潢川、息县和皖西南的霍丘、颖上、寿县、六安、金寨、阜南等11个县市,其范围南北宽近100km,东西长约150km,可大致分为三个近EW向延伸的地裂缝密集带:北带从息县夏庄经淮滨县城、固始三河、霍丘周集至寿县;中带从潢川隆古、城关、桃林,经固始分水,至霍丘河口、列李集;南带从潢川仁和,经商城、金寨北部和固始、霍丘、往东延至六发县境内。每带宽15~20km,带内地裂缝密集,带间地裂缝比较稀少。单个地裂缝规模不等,长度一般在10~300m以上,宽10~50cm,个别达1m左右,深一般3~5m。
1976年唐山地震前后,大别山北麓地裂缝活动加剧,其范围几乎扩展到整个淮河流域和长江、黄河中下游地区。据不完全统计,在豫、皖、苏、鲁四个省中有152个县市出现了地裂缝,形成三个规模较大的地裂缝分布带:一是从大别山北麓的信阳、六安向东到南通、如东的EW向地裂缝分布带,其地裂缝除在潢川至寿县一带进一步发展外,在东部的马鞍山至如东一带也出现不少地裂缝;二是周口—阜阳—寿县和商丘—永城—蚌埠两个相近平行延伸的NW向地裂缝分布带;三是沂水—郯成—宿迁NNE向地裂缝分布带。
(四)其它地区的构造蠕变地裂缝
除上述三个大规模地裂缝带外,在其它地区还有一些零星的地裂缝或小规模地裂缝带。它们亦主要分布在华北的晋、冀、鲁、豫地区。如1988年在豫东平原上蔡县黄埠乡和太康县朱口乡发生的地裂缝活动,造成黄埠乡尚庄、杜庄等5个自然村,朱口乡的洼陈、二甲张等12个自然村的许多民房的墙体、门窗开裂0.5~6cm,当地群众惊恐不安。山东省淄博市南定玻璃厂和傅家、大徐家等地,自1985年以来,地裂缝活动持续发展,在玻璃厂厂区内形成一条近南北向延伸达300m以上的地裂缝,使主车间和其它一些工厂建筑、地面和墙体出现无数条2~30cm宽裂缝,工厂被迫搬迁;在傅家和大徐家,除上百户民房严重开裂外,田野、耕地之中亦出现多条延伸数百米的地裂缝。1989年,淄博市旦村水库的偏坝和附近地面亦发生开裂,使水库安全受到威胁。
五、海水入侵
海水入侵是由于滨海地区地下水动力条件发生严重变化,造成海水或高矿化咸水向大陆淡水含水层发生的入侵现象。海水入侵主要发生在城镇、矿山地区,通常是由于强烈开采或疏干地下水,使地下水水位持续大幅度下降形成的。其主要危害是破坏地下水水源,进而影响人民生活和工农业生产。
我国滨海地区发生明显海水入侵的地区主要有辽宁大连、河北秦皇岛、莱州湾和胶州湾沿岸、广西北海市等地。全国累计海水入侵面积在1000km2左右,最大入侵距离超过10km,最大入侵速率超过400m/a。
大连市海水入侵发生在1976年以后;到80年代末,海水入侵地区有12处,以大连泡、金县、南关镇、甘井子、营城子最严重,其次为革镇堡、大魏家、金纺、后盐村、周水子、牧城驿、龙眼井。入侵的累计面积为230km2,氯离子含量300~1000mg/L,最高超过7000mg/L。这些地区的地下水水源地遭到严重破坏,加剧了大连市水资源供需矛盾。
秦皇岛海水入侵发生在北戴河海滨区的枣园水源地,入侵面积24km2,氯离子含量500mg/L以上,水源地濒临报废。
山东省莱州湾、胶州湾沿海地区,是近年海水入侵灾害最严重的地区。截至1991年4月,累计海水入侵面积为431.2km2,地下咸水扩侵面积为299.5km2,累计730.7km2。主要发生在莱州市、龙口市、烟台市,其次为青岛市、胶州市、招远县,再次为蓬莱县、长岛县、牟平县、海阳县、胶南市等地。海水入侵活动使地下水资源遭受严重破坏,造成灾害区44.5万人无淡水使用。灾害区人民由于饮用劣质咸水,使身体受到严重危害,甲状腺肿、氟骨症、氟斑牙等地方病患者剧增,达40余万人。海水入侵还造成了土地资源严重退化,盐渍化发展,农业生产不断下降,粮食累计减产(30~45)×108kg。
其它地区还有一些小规模的海水入侵活动,虽然目前危害尚不严重,但存在不同程度的进一步发展的趋势。
六、膨胀土的胀缩灾害
膨胀土是一种胀缩能力极大的粘性土,对工程建筑具有很大的破坏性。它使房屋等建筑地基发生变形,进一步引起房屋沉陷开裂;对铁路、公路以及水利工程的危害也十分严重,导致路基变形,铁轨移动,大坝开裂等,破坏了运输安全和水利工程的正常运行。
我国膨胀土分布广泛,主要发育在云南、贵州、四川、广西、湖南、湖北、江苏、安徽、山东、河南、河北、山西、陕西等21个省(自治区)的205个县(市),其中以云南、广西、河北等地区尤为发育。如湖北省郧县县城,因丹江口水库蓄水而迁建,新城址膨胀土十分发育,严重受害房屋25.9×104m2,占全部房屋建筑的70%;其中,倒塌和被迫折毁房屋近10000m2。因破坏严重,县城被迫再次易地重建,造成直接经济损失2000多万元。类似灾害在湖北宜昌、贵阳、枝江、应城、孝感、云梦、新洲和广东省的广花盆地、东莞盆地、雷洲半岛,河南的平顶山市、南阳市,山西省泌水盆地,广西南宁,安徽合肥、泗县、蚌埠,云南蒙自、鸡街,四川成都,山东临沂、泗水,河北邯郸等地也有发生。
J. 我国常见的地质灾害类型和分布有哪些
一、我国常见的地质灾害类型
我国是地质灾害多发国家,灾害类型多样,其中地震是最主要、危害最大的地质灾害。通过对中国地震发生记载次数的统计发现,我国的地震发生频率和强度都居世界之首。历史时期我国有文字记载的地震就有8000多次,地震发生十分频繁。同时,我国又较多发生强震,自中华人民共和国成立以来,就先后发生7级以上地震50余次,而6级以上地震,仅20世纪90年代以来,就发生了近千次,涉及范围几乎遍布全国,但贵州、浙江和港澳等省(区)除外。
滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害在我国也频发,是除地震外最严重的地质灾害。根据中国地质环境监测院地质灾害调查监测室发布的全国地质灾害通报2004~2009年资料(根据各省、自治区、直辖市提供的地质灾害月报和速报资料汇总)统计(表1-1;图1-1),这3种地质灾害占的比例高达95%,其次是地面塌陷、地裂缝和地面沉降,而其他地质灾害居于次要地位。
表1-2 2005~2009年地质灾害高发地区统计
斜贯中国中部的辽、京、冀、晋、陕、甘、鄂、川、滇、贵地区,由于地处中国西部高原山地向东部平原、丘陵过渡地带,地形起伏切割特别剧烈,同时许多地区暴雨强烈,加上人为破坏植被和改造地表斜坡、岩土的活动广泛而又严重,所以崩滑流特别发育,不但分布密度大,而且活动特别频繁,是我国崩滑流灾害严重的地区。在以下地区形成崩滑流密集区(带):1)长白山-燕山-太行山密集带。主要以泥石流为主,其次有少量滑坡,局部有崩塌。主要分布在辽宁的凤城、宽甸、岫岩,河北的青龙,北京的怀柔、密云等地区。
2)黄土高原密集区。主要为黄土滑坡,其次为泥石流。以西部的陇中高原和中部的陕北高原最严重,特别是在黄河上游主流和主要支流沿岸以及铁路沿线尤为发育。
3)秦岭-大巴山密集区。以泥石流、滑坡为主,其次为崩塌。以白龙江和汉水流域最发育。
4)长江三峡密集带。以滑坡和崩塌(危岩)为主,其次是泥石流。广泛发育在宜昌—重庆之间的长江沿岸。
5)龙门山、横断山、五莲峰、乌蒙山密集区。以滑坡、泥石流为主,崩塌(危岩)次之。鲜水河、大渡河、安宁河、雅砻江、金沙江、澜沧江流域最发育。
6)云贵高原密集区。主要为滑坡、泥石流,其次为崩塌(危岩)。以澜沧江、元江流域最发育。
此外,在西北的天山、祁连山,青藏高原的念青唐古拉山,华南和东南沿海的仙霞岭、武夷山和台湾山脉的一些地区崩滑流灾害也比较严重。
(三)地面沉降、地面塌陷和地裂缝
地面沉降、地面塌陷和地裂缝活动主要是在20世纪70年代后,伴随一些地区过量开采地下水而急剧发展,目前已广泛分布在我国大城市、城镇、矿区与铁路沿线。其最大的危害是形成沉降带,引起地面下降与裂缝,如上海、西安等大都市。
据不完全统计,我国目前已有96个城市和地区发生了不同程度的地面沉降,同时引发不同程度地裂缝。据郑柏举(2010)资料,目前我国的沉降总面积约9万平方千米,而且仍然处于蔓延趋势,其中约80%分布在东部地区。地面沉降从地质角度看,容易发生在3种区域:三角洲和滨海平原、冲洪积平原及内陆盆地。体现在我国的地域分布上,就形成了4条主要的地面沉降区(带):下辽河平原的沈阳-营口地面沉降区、北部黄淮海平原的天津-沧州-衡水-德州-滨州-东营-潍坊地面沉降区、长江三角洲的嘉兴-上海-苏州-无锡-常州-镇江-南通地面沉降区、汾渭沟谷的太原-侯马-运城-西安地面沉降带。其中黄淮海平原和长江三角洲是全国地面沉降最为严重的地区。
我国岩溶塌陷灾害十分严重。据全国地质灾害普查资料统计,全国有岩溶塌陷3000多处,塌陷坑约33200个,塌陷总面积330平方千米。中国岩溶塌陷广泛发育在24个省(自治区、直辖市),以广西、湖南、贵州、广东、河北、江西、云南等省(自治区)最严重。从地理分布看,主要分布在长白山—燕山—吕梁山—四川盆地—哀牢山以东区域。该区域内可划分为两大岩溶塌陷分布区:秦岭和淮河以北的北方岩溶塌陷分布区和以南的南方岩溶塌陷分布区。北方区岩溶塌陷主要分布在辽东半岛、伏牛山山麓及一些山间盆地。南方区岩溶塌陷主要分布在川东山地、云贵高原和幕阜山、九岭山、罗霄山、南岭、粤北山地。
我国地裂缝类型复杂,除伴随地震、滑坡、冻融以及特殊土质的胀缩或湿陷活动产生的地裂缝外,主要是伴随构造蠕变活动而产生的构造地裂缝。构造蠕变地裂缝的分布十分广泛,在华北和长江中下游地区尤其发育。在该区域中,地裂缝主要集中在汾渭盆地、太行山东麓平原、大别山东北麓平原地区,形成3个规模巨大的地裂缝密集带。此外,在豫东、苏北以及鲁中南等地区,还有一些规模较小的地裂缝发育带(区)。
(四)水土流失、土地沙漠化和盐碱化
地面的剥蚀、侵蚀作用,也必然要造成大量的水土流失。造成水土流失最严重的侵蚀形式以表层滑坡、崩塌、泥石流为主,主要分布在基岩裸露的斜坡、陡坡地带,虽然它总的水土流失、侵蚀面积所占比例不大,但其危害严重。
我国是世界上水土流失特别严重的国家,据调查统计,至20世纪末,全国水土流失总面积367万平方千米,约占国土总面积的38%。长期以来,我国水土流失呈持续发展态势,其面积、侵蚀强度和危害程度不断加剧,全国平均每年扩展约1万平方千米。水土流失分布非常广泛,以黄土高原地区最严重,长江、珠江中上游和山东半岛、辽东半岛等地区比较严重。其中黄土高原地区水土流失面积43万平方千米,年均侵蚀模数约8000吨/平方千米,平均年流失表土厚度3~5厘米,泥沙总量为1316亿吨。长江流域水土流失面积为56万平方千米,年侵蚀土壤为24亿吨。
我国现有荒漠化土地共计262万平方千米,约占国土总面积的27%,广泛分布在西北、华北、东北等区域,以新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏、陕西、山西、河北等省(自治区)最严重。全国荒漠化面积和荒漠化程度呈不断上升趋势,近年来平均每年扩展2460平方千米。
全国现有各类盐渍土地99万平方千米,其中现代盐渍化土地37万平方千米,残余盐渍化土地45万平方千米,潜在盐渍化土地17万平方千米。主要分布在西北干旱地区、黄淮海平原、三江平原以及沿海平原地区。以青海、西藏、新疆、黑龙江、吉林、辽宁、河北、天津、山东、江苏等省(自治区、直辖市)最严重。
(五)火山灾害
火山灾害目前仅属于次要的,我国大多数火山为死火山。活火山主要分布在新疆、云南、黑龙江与台湾等边缘省份。目前我国有危险的活火山有3处,即长白山、腾冲和台湾的阳明山。