灾害地质

2024-05-13

1. 灾害地质

(一)地震
地震是地壳岩层受力后快速破裂错动引起地表振动或破坏。它带来房倒屋塌、山崩地裂,乃至引发海啸。它是最剧烈的地质灾害之一。
我国是最早记录地震的国家,上古神话“头触不周山,使天柱折,天西倾,水东流”就是上古对地震的记述。中国历史上则早在商周时期就有史官记录地震。
地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,是引起地面震动(即地震)的主要原因,其他原因还有火山爆发、陨石撞击地球,三者都可造成不同程度的地震。
测量地震强度有两种系列,常用的为里氏地震震级分级,可划分为九级。它按一次地震震动所释放出来的能量数值来划分震动的级别。标准的统计方法是以距震中100千米处所测量到的最大震动幅度(以微米计,毫米的千分之一)为单位的对数值。如该点测量到的水平方向的震幅为10毫米,即104微米,它的对数值为4,即等于四级地震。目前已知最大的地震震级为9.5级,是1960年5月22日的智利大地震。经过测算,这次地震释放的能量相当于2.7万颗广岛原子弹爆炸所产生的能量(广岛原子弹为2万吨TNT爆炸的能量)。依据这一划分标准,3级地震为室内静坐人员能感觉到的地震,4级地震能使室外人员感觉到地壳在震动,我们称之为有感地震。如果达到了6级以上的地震,就属于有墙倒瓦飞的破坏性地震,常伴随有人员伤亡。
地震的另一种统计划分标准,是按强烈程度来划分的,共分为十二级。上述4级有感地震的烈度相当于五级烈度的地震,墙倒瓦飞相当于8级烈度的地震,唐山地震的烈度应相当于十一级烈度。地震烈度,是以地面人能感觉到、城市建筑破坏强度来划分的。它与里氏强度一般成正相关关系。里氏地震级别高,地震烈度级别划分也高。实质上,它还与震动中心在地壳中的深度相关,震中愈深,烈度愈低。一般震动中心距地表十千米以内称浅源地震,其危害程度大于深源地震。

地震构造示意图

地震烈度还与地壳表层的地质结构有关。平原地区,地壳岩石圈之上有较厚松散的泥沙堆积物,它常处在地下水浸泡之中,当地下岩石发生震动时,震动时间稍长,就会造成本来呈固态的泥沙水三者混合体发生液化,变成可流淌的液态。我们在房屋建筑工地时常可见到水泥浇注好后,工人拿起棒棍状震动器,将棒插入半固态的水泥层中,在强烈震动下,水泥呈液态流动,它会驱除水泥层中大大小小的气泡,震平原来手工浇注后呈起伏不平的水泥表面,从而使水泥形成致密状的无气孔的统一整体。
据史料记载:唐山大地震的地震烈度为里氏7.8级,由于引发城市区地基中的沙泥层整体液化,从而使地基失衡,发生波浪状晃动,就像城市建在浪花上一样。平整的地基下面发生七高八低的变形,当然地基就变成七零八落的不稳定体,其上墙柱理所当然在顷刻间轰然倒塌,所以地震夷平了整个唐山市的地面建筑。2008年5月12日的汶川地震,地震强度为里氏8级,由于发生在川西山区,震后不少房屋虽破损严重乃至倾斜,但还竖立在地面而未被抹平,其原因就是它们的地基为基岩山区稳固的岩石,在发生震动过程中无液化,因此毁坏程度低。
地震毁坏程度还与地壳断裂性质有关,如果此断裂为一逆断层,它的下盘地层被上盘地层所挤压。地震时震中位于断层缝中,则上盘的震动烈度要大于下盘,因为下盘地层被上盘压住,震幅当然受抑制。而上盘是个自由面,震动的发挥就比较充分,所以造成毁坏程度就高。在汶川地震中,成都平原是川西龙门大断裂的下盘,所以成都市震动烈度就远远小于上盘的汶川县。
地震造成砂体液化,在地质上也有记录,那就是砂岩中的包卷层。地震造成沙层液化,由于震动使原来岩层间分布均匀的重力负荷发生改变,半固结状态的泥沙层向低洼处流动,像软泥一样陷落到陷落层中,形成了包卷构造。五台山区的滹沱系青石村组火山岩上下石英岩、板岩层中大大小小的包卷层处处可见,显然是地质历史时期火山地震的震动记录。
为了减少地震的破坏,国家对城市的建筑作出规定,如房屋的基础结构、钢筋水泥的强度、圈梁的宽厚都有明确的规定和严格的数据。因为房屋钢筋越多越粗,混凝土中水泥标号越高,房屋必然越牢固,人员的伤亡必然减少,但这必将大幅度地增加建筑成本。本着既保障安全,又能节约成本的原则,根据建筑地区的地震设防烈度,工程师经过地基勘察、岩土测试、准确计算、合理设计等程序,设计出满足要求的施工设计方案。

生活与地质

从地质构造上分析,许多断层具有活动性,有的已被固结焊死。比如山西地区18亿年之前的断层,基本都不再活动,只有燕山期(1.8~1.3亿年间)发生的断层才可能“复活”,至于2500万年以来喜马拉雅运动形成的断层,其活动性更高,所以山西五大裂谷盆地,都属于防8级地震区。山西历史上曾有过8级地震的记载(洪洞8级地震),普遍发生过6级以上地震。
在修建高速公路、铁路时,遇上活动断层(1万年以来发生过断裂的断层),线路必须绕开断层。如果发现断层发生在黄土中,就可以判定它是活动断层。山西位于黄土高原的东部,而黄土高原形成于新生代,山西境内有不少此类断层。
地震发生在海洋中时,常会引发海啸。21世纪初,印度洋海啸形成的海浪浪高15米,涉及范围长上千千米,波及许多岛国边海地带。这次地震由印尼—新西兰之间的地壳大断层引发,该断层延长1500千米,断层两盘升降幅度10~15米。该海啸袭来之前,许多地方迅速发生大退潮,当人们纷纷下滩捡鱼虾之时,波涛立即扑面而来,速度超过了百米冲刺,除了岸上的游客被冲上二楼、三楼躲过一劫外,大部分海滨游客都在劫难逃,葬身于大海,甚至有不少人尸骨都未见(被埋海底)。
地震,这一危及人们生命的地质灾害至今尚无法准确预测,因为引起地震的因素太复杂,它涉及断层性质、断层两盘岩层的结构、地应力的强度、地应力的方向等一系列边界地质条件。除此,板块运动中地震区的位置、运动方式、方向、强度、互相牵制性以及地壳上部负荷的改变(例如兴建水库)等,均能引发地震的发生。如一座大型水库,蓄水后,由于水体增加,库区内的重量可猛增至几亿吨乃至几十亿吨,加上筑建大坝增加的重量也有几十万吨到几千万吨。这些在库区范围内新增的负荷,必然会使该地区应力状态改变和负荷重新调整,它的改变可能会直接影响到附近断层面的微小滑动。所以一座大型水库建成后,经常会触发四级以下地震,其频率可以多达数百到数千余次。
今天地震科学尚不成熟,仍处于探索阶段。加上自然界的“蝴蝶效应”——南美亚马孙河热带雨林中有一种蝴蝶,扇动一下翅膀,就有可能放大到北美刮起一场龙卷风。对地震来说,当应力达到极限状态时,也许一辆重载列车驶过,就会触发某一区域的一次地震。
地震来临之前,不少动物会有异常举动,如蛇出洞、鼠搬家、鸡不进笼、狗狂吠。日本学者常提出“地震云”,但这不是必然的规律。理论上讲,地应力的剧增,可能引发地壳的电磁场反应,它作用到这些地下蛰伏的蛇鼠,也会促使它们出洞、迁移。然而气候的波动、太阳黑子的活跃也可引发地壳电磁场的变化,甚至动物间种内斗争、外侵物种进入,也会造成原居地动物外迁。所以不能据此而发布地震预报。
科学发展到今天,我们只能指出哪些地方是地震高发区,哪些地方容易发生强震,但不能明确具体的时间,也难以指出地震的强度。
(二)山洪暴发
新中国建立后,我国根治了淮河、黄河的洪涝灾害,全国大江大河引发区域性水灾的机会大大降低了,但小流域的洪灾却增加了。
21世纪以来,甘肃舟曲山洪暴发,使整个县城几万人丧生。舟曲城北两条不足2千米长的小山沟,冲下几十万立方米的砂砾,沟口洪积扇上的房屋全部被冲毁,山洪从东西两侧倾注入城,加上南面白龙江的河曲外湾,洪水灌满2米高的防洪堤内侧,城区一片汪洋。
地质人员常年奔波于野外,也时常遇到山洪,平时涓涓细流水不及足踝,但暴雨过后,水深可达两米,洪水宽百余米甚至数百米,顷刻间浊浪滔天,冲毁了堤防,冲倒了房屋,冲走了大树。1956年的一场山洪,五台县石咀村(乡政府所在地)靠河边的半个村庄被洪水冲走。21世纪初的一场山洪,使福州北山沟里一个军校宿舍全部被扫平。
通过卫星及航空影像对比,与20世纪60~70年代相比,几乎现在所有城市的占地面积与规模都扩大了许多倍,有的甚至达10倍以上。城镇要扩展,高速公路、高速铁路等城市基础与配套设施也要兴建,同时还要保证国家基本农田18亿亩这条红线不动摇。房子往哪里建?挤河道、挤湖泊,填海填湖,向水域扩展,向山上扩展,城建出路走上了“上山下水”的路子。
为了提高人民生活水平,改善人类居住的环境质量,城市里还要保障30%的绿地,这项要求已大大超过西欧各国。按照这种要求发展下去,我国城市在不久的将来会变成世界绿地占有率的“暴发户“。
再以五台县的石咀村为例,该村历史上曾遭洪水大灾。这一河段上百米宽的河道,如今只留下四分之一的宽度。如果再来一次像1956年那样的大洪水,四分之三石咀村的住房将被淹没。这种不科学无限制的扩展,必然危及人民的生命财产安全,应当引起有关部门的高度重视。
随着快速化的城市发展和工业时代的到来,环境破坏和大气污染也越来越严重,如今大气层外臭氧层的空洞在不断扩大,二氧化碳排放量的不断攀升,温室效应的增加,已经造成了许多环境恶化的结果,如“厄尔尼诺现象”——局部海洋增温引发的气象异常,拉尼娜现象——局部降温引发的气象异常。本来春夏之交,江南黄梅雨——热气流北进与冷气流交锋而形成一个多月阴雨连绵的梅雨期如今缩短了,雨量减少;原来云贵高原初夏的雨季相反成了旱季,如此等等。这种大规模的空气流动减弱了,而局部强对流气旋增强了。总而言之,环境的急剧恶化,导致局部地区50年甚至百年一遇的暴雨增多了,再加上许多违背自然规律的建筑,洪水灾害的概率也大大地增加了。
(三)泥石流
当山坡上堆积的沙泥土层中的孔隙里充盈水并达到临界值时,连水带泥沙,在重力作用下就会向下游流动,此时山坡上的风化滚石也将随泥沙而被冲下。这种在水的参与下形成的高密度的泥沙流体就是泥石流。实验数值表明,当泥沙中水分含量达到30%时,水与泥沙就会变成固溶体,在重力的作用下向下游流动。当然山坡越陡,沙土层越厚,水分越多,运动的速度就越快;运动体的体积越大,它的危害性也就越强。

典型泥石流示意图

当山坡树木繁茂,植物根系发达,土层被植物交织成网时,泥石流不易发生。因为山坡越陡泥石流越容易发生,所以住房切莫建在陡坡上,也不能建于陡坡下。但到底多大坡度才能使泥石流不发生呢?一般来讲,可用沙锥体的稳定角作为判断的依据,坡角小于30°时是稳定的。但实际情况远比这要复杂得多,广东韶关曾发生坡角仅5°~8°的泥石流。在水的参与和重力的作用下,不稳定的流体必然要往下游流动,只要有坡度,必然受到重力的作用。当水含量超过50%时,即使只有3°~5°的坡角,也会发生流动。也正因为如此,泥石流的预防难度也相当大。
如果暴雨时间不长,雨水虽大,但来不及渗透就沿地表流走了,那么泥石流也不会发生。反之,雨量虽小,但连绵不绝,下到地面的雨水来不及形成地表的流水就渗入地下。它有足够的时间渗入泥沙空隙中,这样几乎所有的降雨都将储存到松散的泥沙中,当含水达到一定量时,泥石流就会发生。如果泥土层很瓷实,板结很紧密,它们的孔隙度很小,雨水即使渗满沙土中的孔隙,但它的孔隙度远远小于30%,那么雨再大,时间再长,也不会形成泥石流。

生活与地质

与泥石流相似的还有尾矿沉淀池,即尾矿库。大型矿山采出矿石,一般须经过粉碎、选矿工序,精矿选出后留下尾矿,一般都堆积到选矿场附近的山沟中。因为选矿常用水作为载体;尾矿的管道运送一般也不是干沙,而是水溶浆体,也需大量水。所以沉淀池必然是个水沙混合池。池前必有堤坝,挡水挡沙往高处堆,而今这些堤坝远远达不到水库那样的安全系数,因为这些坝体主要拦截的尾矿是固体,水已从事先铺设的管道流走了。
一些工厂为了节约成本,往往将坝体建得不十分牢固。正因为坝体的安全系数较低,若在长时间的水的参与下,坝基失去稳定,整座坝体在很短时间内会被冲垮,成百上千万立方米的尾矿砂就成为泥石流顺沟迅速冲下,席卷途中一切树木石块,位于坝体下游的村庄、房屋、桥梁等也将被洗劫一空,造成巨大灾难。2008年,临汾市襄汾塔儿山铁矿溃坝事故造成几百万立方米的尾矿形成泥石流,掩埋了整个村庄,连同村中恰逢赶集的附近村民也命丧黄泉,造成了特大泥石流灾害。该矿为磁铁矿床,年产精矿几十万吨,原矿经粉碎、选矿后留下的尾矿年产近百万吨。长200米,宽百余米的冲沟只有一道坝体,所以一旦溃坝,势如万马奔腾。赶集的人听到泥石流奔腾的声音,来不及分辨是什么声响,高达2~3米的黑色砂浆前锋已冲到跟前。只有集市两端的村民来得及向外逃命,位于流线中央的村民发现砂浆汹涌扑来,来不及逃就已被卷入。这一尾矿坝溃坝事件的发生,再次引起政府的高度重视。政府下令检查全国尾矿坝,一律要求工厂加固防险,责任到人,杜绝类似事故再次发生。
(四)崩塌、滑坡、地裂、地陷
1.山体崩塌
当山体坡度陡峭时,山壁就容易因重力作用及冰冻裂解作用而发生崩塌。重力作用使岩壁向山体外侧的自由面发生倾斜,最终因与内壁失去联系而向外成片倒下。冰冻裂解作用是渗入岩石中的水因温度下降至结冰点以下而体积膨胀,使原来充填于岩片与山体之间的微小裂缝在热胀冷缩作用下不断被撑开,裂隙随之扩大;水不断渗进,裂缝不断扩大,如此反复,岩石自然会被肢解。事实上,水在结冰时,每平方米可产生900千克的推力,随着面积的增大,力量也随之增加,当然几吨、几百吨甚至上千吨重的石壁也终究会被裂解、推倒。
崩塌作用,一个重要的前提是岩石具有巨大、通透且平行于坡面的裂隙。无论原来的水平地层还是花岗岩体,它们都有很强的内部凝聚力,一般是不会倒塌的。只有后来地壳的构造运动,使岩层产生陡倾、破裂,也只有这一组裂隙面与外壁面走向平行时,石壁才会顺节理面裂开至倒下,形成崩塌。地层倾斜时,倾斜的层理与山坡自由面的坡面朝向一致时,岩层就会顺层理滑下,或斜切层面一片片剥落。这是构造运动导致岩石裂开,然后成片倒下的结果。更多的是岩石滚落,花岗岩、厚层石灰岩、石英岩等,因多组节理切割而风化成孤立的巨石状,花岗岩的外形更接近于球状,平时它们停留在山坡上,一旦风吹草动或轻微震动,巨石就会失去平衡而滚下。
当岩石受到两组近垂直、直立的节理面切割时,风化后的岩石呈石柱状独立于山坡外侧,也较容易使石柱倾倒、崩塌。所以重力作用的崩塌实际包含三种倒塌形式:滑塌、崩塌、滚落。它均对住房产生危害,并威胁到坡下车马行人、施工设备及人员。为了防止石壁滑塌及崩塌,通常需用水平横杆打进山体,再用螺帽铁板固定坡体。
2.滑坡
通常是巨厚松散堆积如黄土、红土最容易产生滑坡,而基岩山体只有宽大平整的地层层理、岩石节理其面理朝向与坡面倾向一致,即都朝向山体外面的自由面时,才可能发生顺面理的滑坡。
山西高原黄土覆盖面积达2万平方千米,厚几十米到二三百米的土层,冲沟深切,小型滑坡随处可见,它们一般宽几米到几十米,落差几米,构成小型黄土台阶,貌似梯田(一般田面很窄、田坎很高)。大型黄土滑坡的滑坡面长几百米甚至1~2千米,滑落高度可达50~60米,一般滑坡后缘断壁面平整而开阔,它们常常发生在黄土梁靠近分水岭区。
黄土区这两种类型的滑坡很少有屋倒人伤的记载,但在人类居住较为密集的村庄及公路、大型工程开挖地区,此类灾害时有发生。常见的有黄土滑坡、窑洞坍塌、人员被埋等,往往是由于人类的工程活动开挖,使原来处于稳定状态的黄土因地基被挖而失去稳定,后方大量土方在重力作用下垮塌。
黄土滑坡也易在雨后发生。黄土中地下水充盈,土壤内聚力变小,容易使壁体滑动,水又成了滑动面上的润滑剂。它也易在春天解冻季节发生,冬季结冰土层中孔隙扩张,但冰的保持力较大,不易发生崩塌。春天冰消融成水,一方面使内部的保持力下降,另一方面消融的水不仅留下更多孔隙,而且又作为润滑剂,使地层失稳而滑落。所以开春解冻期易发生山石崩塌和滑坡。
3.地裂地陷
地裂地陷分两种情况,一是自然地裂,一是人为地裂。
自然地裂通常指山顶、崖旁、坡上外侧山坡在重力驱使下使其外翻,而在其后缘裂开成缝,它往往是山崩、滑坡的先兆(前已叙述)。冰冻作用也能使山坡出现裂缝、张开。

地陷 

一般房屋不会建在崖顶边缘,只有人口密集区的房子盖在斜坡上,此时地裂就会危及房屋的安全。影响房基最大的地裂是人工开矿引发的地面裂缝。山西最多的地基沉陷型地裂是地下采煤形成的采空区因失去支撑或支架朽烂而导致顶板地层大幅度下沉,诱发出一系列地裂缝,使墙体开裂、房屋倒塌等。南方不少深部采煤会造成大面积地面沉降,最终在地表形成新生湖泊。
地下水开采也会造成地面沉降,最显著的例子莫过于20世纪60~70年代上海大面积高楼沉降,由于深层地下水的淡水被超量开采,地面在地表高层建筑的重力作用下,采空(水)层被压缩,从而使地面下沉了20~50厘米。找到问题产生的根源后,上海市政府采取地面水(黄浦江水)回灌手段来弥补地下水的超量开采,才阻止了地面继续沉降。严冬灌黄浦江低温水,到夏天用作凉水,可以降温;夏注黄浦江高温水,冬季供锅炉供暖。
4.喀斯特地陷
石灰岩区岩溶作用发育,许多大大小小的岩溶盆地,非专业人员很难看出当地平坦小平原原来是溶蚀作用造就的。
这些地区若遇上久旱不雨,地下水水位下降,都向深部的暗河汇集,暗河之上的岩溶水亏空,导致原来浮在其上的松散层垮落,于是出现了大大小小的圆形岩溶盆,反映在地表以上,是原来平坦的庄稼地忽然陷落或塌陷出一个个小型圆坑,并露出深深黑洞。
地下暗河含水层之上的庄稼地之所以会浮在含水层之上,是由于原来此溶落口被沙石卡住,因此沙石之上的泥土层得以平铺其上而不致漏下。地下含水层的水一旦流尽,本来堵口的沙石慢慢滑落,最后落入暗河中,落口之上的农用地因失去支撑而塌落下来,形成新的开口黑洞。所以房屋地基需先勘探,目的是探明地下有无岩溶漏斗。如果在漏斗上盖起高楼,沙土承受不了其上的重压,也会使房基局部下沉,导致地基裂缝、塌陷,危及楼房等地面建筑的稳定。
20世纪60年代末,我国执行“深挖洞”、“备战备荒”的方针,全国处处挖防空洞。许多防空洞未经过地下测绘,也没有完备的图纸留底备案,若未经勘探贸然在上面建房,将危及房基的稳定。如某单位1969年挖的防空洞,里面都用砖块砌洞壁、洞顶,到了20世纪80年代在上面建房而进洞做地下测量时,工程人员发现原来洞高1.9米已下沉了一半,整个拱圈只留下1米左右高度,测量工作需匍匐进行。当时砌砖拱时未作地基处理,是认为如此坚硬的红色黏土层不必夯实、加宽另作基础,不料20年间竟下沉了近1米,但在地表没有任何反应。因此,建设单位在开展工程建设前,对基础进行勘探是十分必要的。
再如某单位由于暖气管漏水,每年供暖季节期间都会有锅炉或管道漏水渗入地下,从而引发地下土层湿陷、地基错位,致使一栋楼房的墙体裂开10~20厘米宽的缝隙,裂缝两侧的对应层被错断后高差可达5~6厘米,最终该栋楼房不得不作危房处理。在拆掉楼房时,工程人员发现其房基还十分坚固,用12磅大锤根本砸不碎,最后用重型机械才能破碎。即便如此,它也因无法支撑整座楼房的重量而开裂,最终导致地基不均衡沉降、墙体开裂而使楼房报废。这一实例告诉我们,地基局部沉降的原因是复杂的,许多地面都丝毫也看不出来,即便是简单的地下水管道漏水也会造成地基开裂、楼房将倾。

灾害地质

2. 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。

3. 地质灾害

【地质灾害】是指在自然或人为因素的作用或影响下,形成的对人类生命财产造成危害的地质作用(现象)。
地质灾害的形成是致灾地质作用与受灾对象(人、财、物、设施)相遭遇的结果。没有致灾地质作用,灾害无法发生;而若致灾地质作用遇不到有价值的受灾对象,造不成损失,也不称为灾害。致灾地质作用是主导因素,受灾对象是被动客体。地质灾害的类型常按致灾地质作用的性质和特点进行划分,而灾害大小则以受灾对象的损失大小进行评估。我国地质灾害种类很多常见的有10类30多种。
地质灾害可分为自然地质灾害和人为地质灾害两类。地质灾害的发生、发展进程,有的是逐渐完成的,有的则具有很强的突然性。据此,又可将地质灾害分为缓变性地质灾害和突发性地质灾害两类。缓变性地质灾害如地面沉降、水土流失、土地沙漠化等,突发性地质灾害如地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等。缓变性地质灾害常有明显前兆,对其防治有较从容的时间,可有预见地进行,其成灾后果一般影响范围大,只造成经济损失,不会出现人员伤亡。突发性地质灾害突然,可预见性差,其防治工作常是被动式的应急进行,其成灾后果常造成人员伤亡和重大经济损失。所以,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等是地质灾害防治的重点对象。
【地质灾害易发区】是指容易产生地质灾害的区域。易发区是一个相对的概念,并且可按照灾害种类划定,不同灾种其易发区范围不同,有点、带、区域性易发区。一般说,崩塌、滑坡易发区为点状;地裂缝易发区为条带分布;地面沉降、泥石流易发区呈区域性分布。易发区的划定要通过专业队伍进行地质灾害专门调查,按照易发区划定要求,结合本地区实际情况划定,并经县(市)以上人民政府国土资源管理部门审查认定。
【地质灾害危险区】是指致灾地质作用处于临界稳定状态或不稳定状态,有明显可能发生地质灾害且将造成较多人员伤亡和较大经济损失的地区。危险区需进行监测和应急调查,提出预防措施,危险区范围一般较小,且多指突发性灾害,即崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷灾害所影响的范围。危险区划定要通过专业队伍进行专门调查或勘查,对致灾地质作用的稳定性作出评价后划定,并经县(市)人民政府地矿主管部门审查认定。危险区应有明显预警牌和告示,以防灾害发生,造成人员伤亡。
【汛期地质灾害防灾预案】国土资源部要求各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,每年汛期前必须编制汛期地质灾害防灾预案,这是确保人民生命安全,最大限度减轻灾害损失的一项防灾减灾的有效措施。
省(自治区、直辖市)级防灾预案,主要对省内重要城市、重点矿山、重要交通干线等灾害作出初步评价预测,对其防治提出原则建议;对影响特别大、可能造成重大人员伤亡和严重财产损失的隐患点,尽可能提出较为具体的预报意见,提出可行的防灾、减灾措施建议;作出汛期突发灾害陷患巡回检查计划。
市(地)、县级防灾预案,主要应参照省(自治区、直辖市)级防灾预案对本地区地质灾害的趋势预报和防灾要求,圈定重点防范区段;对重要灾害隐患点,作出中长期预报,对其可能造成的危害进行预测。逐点落实包括监测、报警、疏散、应急抢险等内容的预防措施,防灾责任要落实到具体的乡镇、单位,签订责任书。明确具体负责人;作出群测人员培训计划和重要隐患点巡回检查计划。
【地质灾害预报制度】地质灾害预报制度是地质灾害防治过程中,为避免或减轻地质灾害给人民生命财产造成损失,针对不同地质灾害实行事先预报的一项基本制度。防治地质灾害应该是“预报”重于“治理”。预报的内容主要包括:发生时间、发生地点、成灾范围、影响强度。预报分为长期、中期、短期和临灾预报。
地质灾害长期预报,是指5年以上的地质灾害危险性的预报,包括地质灾害区划和易发区的圈定;地质灾害中期预报,是指几个月到5年内将要发生地质灾害的预报;地质灾害短期预报,是指几天到几个月内将要发生地质灾害的预报;地质灾害临灾预报,是指几天之内将要发生地质灾害的预报。
地质灾害各期预报按有关规定分别由县以上各级国土资源行政主管部门提出,报同级人民政府发布。
【地质灾害速报制度】国土资源部国土资发[1998]15号《关于加强汛期地质灾害防治工作的紧急通知》中,特别强调要进一步完善地质灾害速报制度,要求各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,发生地质灾害后,要把准确情况迅速上报,其要求如下:
发生一般级地质灾害,所在县人民政府应及时向地区(市)主管部门上报,并由县人民政府组织调查和作出应急处理;发生较大级地质灾害,所在县人民政府应于48小时内上报地区(市)主管部门,同时越级上报省主管部门,由地区(市)组织及时调查和作出应急处理,将详情上报省主管部门;发生重大级地质灾害,所在县人民政府应于24小时内上报地区(市)主管部门,并同时越级上报省主管部门和国务院主管部门,由省组织及时调查和作出应急处理,并将详情上报国务院主管部门;发生特大级地质灾害,所在县人民政府应于24小时内上报地区(市)主管部门并同时越级上报省和国务院主管部门,由国务院主管部门或委托省(自治区、直辖市)有关部门组织及时调查和作出应急处理。在24小时内提交的速报报告,应根据已获得信息说明地质灾害发生的地点、时间、伤亡人数、地质灾害类型,并尽可能说明灾害体的规模、可能的诱发因素、地质成因和发展趋势等。同时提出主管部门所采取的对策和措施。地质灾害应急调查结束后,应及时提交地质灾害应急调查报告。报告内容应包括:①发生位置,包括行政区、县、镇、乡、村等;②发生时间、伤亡人数;③已造成直接经济损失,可能的间接经济损失;④地质灾害类型;⑤地质灾害规模;⑥地质灾害发生原因,包括地质条件和诱发因素(人为因素和自然因素);⑦发展趋势;⑧已经采取的防范对策、措施;⑨今后的防治工作建议。
【地质灾害险情巡视制度】国土资源部国土资发[1998]15号《关于加强汛期地质防治工作的紧急通知》等文件中,特别强调要进一步完善险情巡视制度,要求地质灾害严重的地区各级人民政府负责地质灾害防治管理部门,汛期要组织技术力量对重点危险区进行地质灾害巡回检查,发现危险点和群众提供的险情线索,要作现场调查、迅速作出危险性、危害性判断,立即向上级主管部门报告,督促当地政府采取必要的应急防灾措施。特别要加强连续降雨后或暴雨后的险情巡回检查,防患于未然。
【地质灾害群测群防预警体系】地质灾害严重的县(市),当地人民政府要在开展地质灾害调查与区划工作过程中,进行地质灾害群测群防预警体系建设。初步建立起群众监测网络、群专结合的预报预警系统和各级行政首长负责的防灾指挥系统。
【地质灾害危险区管制】各级国土资源管理部门应当根据调查,将明显可能受地质灾害严重威胁的区域划定为地质灾害危险区,经所在地区县(市)以上人民政府批准后向社会公布。地质灾害危险区划定、公布以后,国土资源部门应该根据公布的危险区范围在周界上、特别是周界的道路旁设立明显的危险区标志,如桩、牌等。同时加强对地质灾害危险区的监督管理。
(1)在造成灾害威胁的地质灾害体未能得到有效治理,灾害威胁尚未解除前,危险区内禁止开展任何建设活动。若确需开展建设的,其建设方案中必须包括切实、有效的防灾措施并经国土资源管理部门审查同意方可开展建设。
(2)地质灾害危险区内禁止任何可能加剧、诱发地质灾害的活动。禁止在崩塌、滑坡危险区内进行削坡、填土、开挖水渠等活动;在岩溶塌陷危险区不能超量开采地下水。
(3)责成危险区所在乡级人民政府编制地质灾害危险区防灾预案。
(4)责成有关部门、单位编制危险区地质灾害防治方案,经国土资源管理部门审查批准后实施并进行监督检查。
【地质灾害防治原则】从我国国情出发,地质灾害防治工作,应遵循以下基本原则:
坚持可持续发展的战略要求,促进经济发展和地质环境保护的综合决策,保障经济与社会可持续发展;突出“以人为本”的思想,要把确保人民生命安全放在首位,最大限度减轻灾害损失;坚持“预防为主、避让与治理相结合”的原则,着重落实建立起适应社会主义市场经济要求的地质灾害综合防治体系,包括地质灾害防治法律法规体系、监督管理体系、监测预报和群测群防的防灾体系;坚持各级政府对地质灾害防治负责制度,依靠地方政府组织,形成群专结合的地质灾害防灾预警体系;坚持按客观规律办事,因地制宜,东、中、西部防治重点各有侧重的原则。
【地质灾害治理工程要求】查明灾害险情是实施地质灾害治理工程的前提。地质灾害实施防治工作前,为工程措施的选择、工程布置、结构设计和施工要求等提供依据。必须做好勘察工作,准确查明地质灾害的险情状况,包括致灾地质作用的性质、原因、变形机制、边界、规模、活动状态、稳定状况及危险程度,以及所处的地质环境条件,并预测评价可能造成的危害。
要合理确定防治目标。防治工程的防治目标包括形象目标和安全目标。形象目标指防治对象的范围、部位;安全目标指经过工程防治所应达到的安全标准。
要多方案比选防治工程方案。方案比选的依据是地质有效性、技术可行性和经济合理性。
要妥善确定施工方法和施工程序实行信息法施工。地质灾害防治工程的施工方法,既要有利于顺利完成本身的施工任务,又要不因施工扰动而对变形的质体造成新的破坏。对每种新的或较有破坏性的施工方法,采用之前都要进行方法(工艺)试验。地质灾害防治工程的施工要分阶段进行,以便根据前期效果修改后期工程设计。在施工中遇有地质情况与设计图所预计的不同或发生新的变化时,应及时修改。
要加强地质灾害防治中的监测工作。通过监测才能较准确地掌握地质灾害防治工程的效果。监测内容依地质灾害的性质及防治措施而定,监测网一经建立,就要按预定期限,坚持连续监测,并须及时整理分析监测资料,做出定期动态评价;发现险情要及时上报。
【地质灾害防治工程资质管理】地质灾害防治工程是一项非标准化特殊的地质工程。对承担地质灾害防治勘查、设计、施工、监理工作的单位的素质有特别的要求。国土资源管理部门已颁布实施了《地质灾害勘查—设计单位资质管理办法》、《地质灾害防治工程施工监理单位资质管理办法》、《地质灾害防治工程施工监理办法》、《地质灾害防治工程施工单位资质管理办法》。上述几项办法明确规定了地质灾害防治工程勘查、设计、施工、监理甲、乙、丙三级资质单位应具备的具体条件。按现行管理程序,申请地质灾害防治工程承担单位甲、乙级资质的单位由其上级主管部门推荐,经所在省(区、市)人民政府国土资源管理部门审核,报国务院国土资源管理部门审批。申请丙级资质的单位由其上级主管部门推荐,经所在省(区、市)人民政府国土资源管理部门审批,报国务院国土资源管理部门备案。
【地质灾害危险性评估】地质灾害危险性评估是对地质灾害的活动程度进行调查、监测、分析、评估工作,主要评估地质灾害的破坏能力。地质灾害危险性通过各种危险性要素体现。分为历史灾害危险性和潜在灾害危险性。历史灾害性是指已经发生的地质灾害的活动程度,要素有:灾害活动强度或规模、灾害活动频次、灾害分布密度、灾害危害强度。其中危害强度指灾害活动所具有的破坏能力,是灾害活动的集中反映,是一种综合性的特征指标,只能和灾害等级进行相对量度。
地质灾害潜在危险性指未来时期将在什么地方可能发生什么类型的地质灾害,其灾害活动的强度、规模以及危害的范围、危害强度有多大的一种分析、预测。地质灾害潜在危险性受多种条件控制,具有不确定性。地质灾害活动条件的充分程度是控制地质灾害潜在危险性的最重要因素,包括地质条件、地形地貌条件、气候条件、水文条件、植被条件、人为活动条件等。历史地质灾害活动对地质灾害潜在危险性具有一定影响。这种影响可能具有双向效应,有可能在地质灾害发生以后,能量得到释放,灾害的潜在危险性削弱或基本消失。也可能具有周期性活动特点,灾害发生后其活动并未使不平衡状态得到根本解除,新的灾害又在孕育,在一定条件下将继续发生。
【地质灾害灾情评估】灾害所造成的人员伤亡、财产损失、资源毁坏以及社会经济系统失控等一系列社会——经济现象称为灾情。地质灾害灾情评估是指对由于地质灾害造成的自然环境恶化,人类生命财产损毁或人类赖以生存发展的资源、环境发生严重破坏的现象进行调查统计、分析、评估的工作。
地质灾害灾情评估要素包括:致灾环境要素、地质灾害活动要素、受灾体要素、破坏损失要素。地质灾害灾情评估有多种类型:根据评估时间分为灾前预评估、灾中跟踪评估、灾后总结评估;根据评估范围分为点评估、面评估、区域评估。
灾前预评估是对一个地区或一个潜在地质灾害事件的危险程度和可能造成的破坏损失程度(期望损失)的预测性评估,它的目的除了为减灾决策和防治工程提供依据外,还可对地区经济发展规划、城市建设规划以及土地利用规划等提供依据;灾中跟踪评估和灾后总结评估都是在灾害发生后,对已经出现的灾害进行调查、统计、分析,其目的是为及时、有效地进行抗灾救灾提供依据;点评估是指对一个地质灾害体或一个具有相同活动条件和特征的相对独立的灾害群的灾情进行评估;面评估是对一个具有相对统一特征的自然区域或社会经济区域进行的地质灾害灾情评估。区域评估是指跨流域、跨地区的地质灾害灾情评估。
【建设用地地质灾害危险性评估】国土资源部发布的《地质灾害防治管理办法》和《建设用地审查报批管理办法》中都明确规定,建设用地审批之前必须进行地质灾害危险性评估。所谓地质灾害危险性评估就是对在进行工程建设项目过程中,可能导致工程建设场地及其附近地质灾害发生的危险性,或者在已知的地质灾害易发区内进行工程建设项目过程中,可能诱发地质灾害的危险性进行评价和估量,提出切实可行的防止地质灾害发生的必要措施,以避免或减轻国家和人民生命财产遭受损失。
崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害之所以会对人类生命财产造成危害而成为地质灾害,基本有两种情形:一是工程选址不当,将居民点、重要工程选在受崩塌、滑坡、泥石流等威胁的地方;二是不适当的工程活动诱发了崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等,从而对人民生命财产造成危害。如果在工程建设前进行了地质灾害危险性评估,避免因工程选址不当或不恰当的工程活动诱发地质灾害,就能在很大程度上减轻损失,这是做好地质灾害的预防工作最有效的手段。
进行建设项目地质灾害危险性评估,对规范、约束人类工程经济活动,减少人为诱发地质灾害的发生具有十分重要的意义。评估结果必须经省级以上国土资源管理部门认定。申请办理建设用地审查批准手段时,必须持经省级以上国土资源管理部门认定的地质灾害危险性评估结果。凡省级以上国土资源管理部门认定不符合条件的,不予办理建设用地审批手续。
地质灾害危险性评估是一项专业性很强的工作,需要具有专门资质的单位按统一的技术要求进行评估工作。

地质灾害

4. 地质灾害

这是地质大辞典上的标准定义:
【地质灾害】自然发生的或人为的对生命财产造成危害或潜在危害的地质条件。一般分为自然地质灾害和人为地质灾害二类。自然发生的地质灾害又可按引起灾
害的动力来源之不同,分为表生性的和内源性的两种。
【自然地质灾害】又称灾害地质,由于自然地质作用所引起的灾害。常见的有地震灾害、火山灾害、热害以及海啸、飓风、滑坡、雪崩、泥石流、地面沉降、流水的侵蚀与沉积等。灾害是对人类环境而言,在没有人烟的地区,这些自然地质作用虽也经常发生,但不形成灾害。
【人为地质灾害】人类在利用自然资源的过程中对自然资源和环境带来的破坏。主要包括过量抽汲地下水和采矿等原因引起的地面下沉;水库蓄水、油田注水等诱发的地震;滥伐森林、过量开荒、破坏植被引起的洪水泛滥和地表沙化现象,
各类工程建筑所导致的滑坡、坍塌、泥石流;工业三废和化肥农药等对环境的严重污染和生态系统的破坏等。

5. 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、土地盐碱化、地面塌陷、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。

地区地质灾害概况

6. 地质灾害

自然因素或者人为活动引发的崩塌、滑坡、泥石流等地质作用或现象,危及经济社会生命和财产安全时,就形成了地质灾害。随着土地、水和矿产等地质环境要素的不断变化,诱发地质灾害的自然条件和人为活动随之改变,地质灾害对经济社会和生态系统的负面影响日益凸显。近年来,全球重大地质灾害发生总体呈上升趋势,因灾死亡人数得到了有效控制,经济损失快速增加。

表1-5 1940~2012年世界各地区重大地质灾害统计

(数据来源:联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)EM-DAT数据库,2013)

图1-10 1940~2012年全球重大地质灾害发生频次变化

(数据来源:联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)EM-DAT数据库,2013)
重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)收集整理了世界各个国家发生的重大自然灾害,形成了EM-DAT国际灾害数据库。入库的重大自然灾害应至少满足下列条件之一:造成10人以上死亡;100人以上受到灾害影响;政府宣布应对灾害紧急状态;政府在救灾过程中呼吁国际援助。据统计,1940~2012年,全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害649次,造成6.3万人死亡,有记录的经济损失约86.5亿美元(表1–5)。图1–10绘出了1940~2012年全球重大地质灾害发生频次变化情况。可以看出,重大地质灾害发生频次在时间上总体呈上升趋势,从20世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢,80年代以后重大地质灾害发生频率快速增加,从80年代初的年均不足10次增加到近十年来的年均19次,表明崩塌、滑坡、泥石流灾害发生频次有较大幅度的增加。虽然每年重大地质灾害发生频次增加,但是因灾死亡人数没有明显增长,单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的,从1970~1979年的136人/次下降到2000~2009年的40人/次,说明随着各国对地质灾害的日益重视,地质灾害防治取得了一定成效。然而,地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加,从1970~1979年的1.4亿美元增加到2000~2009年的10.2亿美元(图1–11)。

图1-11 1940~2012年全球重大地质灾害死亡人数与经济损失情况

(数据来源:联合国国际减灾战略机构(UN/ISDR)EM-DAT数据库,2013)
不同国家地质灾害防治水平存在显著差异。美国1960~2009年地质灾害共造成336人死亡,直接经济损失12.4亿美元(按1960年折算)。1970年以后,随着地质灾害防治科技进步,美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平,平均年死亡人数在4人以下。1985年以前地质灾害造成的直接经济损失呈快速增加趋势,之后直接经济损失则呈减少的趋势,说明美国地质灾害防治取得了明显的成效。从5年累计数值来看,美国地质灾害防治将减少人口伤亡放在首位,在有效避免灾害伤亡之后,尽力减少灾害造成的直接经济损失(图1–12)。墨西哥1970~2011年地质灾害呈增加趋势,1997年以前地质灾害发生在低水平波动,平均每年发生10次左右,平均每年导致近14人死亡;1998年以来,地质灾害显著增加,平均每年发生的地质灾害增加至86次,平均每年导致50人以上(不含1999年)死亡(图1–13)。从地质灾害死亡率来看,1982年以前单次地质灾害造成的平均死亡人数总体上呈增加趋势,1982年以后(如果不考虑1999年)总体上地质灾害死亡率呈下降趋势。尼泊尔1971~2011年地质灾害发生总体上可划分为两个阶段:第一阶段(1971~1992年)年发生地质灾害频次保持稳定,多在19次上下波动;第二阶段(1993~2011年)地质灾害频次明显增加并呈周期性波动,平均每年发生120次以上,在地质灾害高发年可达380次以上。地质灾害致死人数呈缓慢增加趋势,地质灾害死亡率在1989年以后明显下降。
地下水持续超采引发的地面沉降成为世界很多地区不得不面对的环境问题。据统计,目前世界上已有60多个国家和地区发生地面沉降。其中,地面沉降比较明显的区域有墨西哥的墨西哥城(2004~2006年沉降300mm/a),美国加州Coachella Valley(2003~3009年沉降70mm/a),越南Hanoi(沉降0.10~0.15m),日本Sagamigawa平原(1975~1995年累计沉降0.32m),伊朗Yazd-Ardakan盆地(1985~2010年累计沉降0.5~1.2m),印度尼西亚Semarang(2007~2009年沉降80mm/a),中国西安(截至1996年累计沉降量超过100mm的面积达150km2)、天津(2010年市区沉降量20.4mm)等。

图1-12 1960~2008年美国5年累计直接经济损失和死亡人数

(数据来源:美国南卡罗来纳大学美国灾害与损失数据库SHELDUS,2011)

图1-13 1970~2011年墨西哥地质灾害发生与死亡率变化

(数据来源:拉美灾害预防研究网络(LA RED)DesInventar灾害信息管理系统,2013)

7. 地质灾害的成因分析

地质灾害都是在一定的动力诱发(破坏)下发生的。诱发动力有的是天然的,有的是人为的。据此,地质灾害也可按动力成因概分为自然地质灾害和人为地质灾害两大类。自然地质灾害发生的地点、规模和频度,受自然地质条件控制,不以人类历史的发展为转移;人为地质灾害受人类工程开发活动制约,常随社会经济发展而日益增多。诱发地质灾害的因素主要有:1、采掘矿产资源不规范,预留矿柱少,造成采空坍塌,山体开裂,继而发生滑坡。2、开挖边坡:指修建公路、依山建房等建设中,形成人工高陡边坡,造成滑坡。3、山区水库与渠道渗漏,增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮,堆填加载、乱砍乱伐,也是导致发生地质灾害的致灾作用。

地质灾害的成因分析

8. 我国地质灾害灾情分析

减轻自然灾害活动已经受到全世界的重视,我国政府也十分重视。今天,人类对自然灾害已经摆脱了盲目状态,开始了自觉的、有组织、有计划的减灾活动。我国气象局和国土资源部每天在天气预报时都进行地区灾害预报。人类与自然灾害作斗争开始了一个新纪元。减灾必须对灾情状况、减灾技术、减灾效益有所了解,才能做到事半功倍。为此,下面对我国地质灾害地理分布特点、灾情状况及减灾效益做一简要分析,为减灾活动提供一个宏观认识。
1.中国地质灾害地理分布特点
中国地质灾害地理分布严格地受中国大地构造控制。世界上地质灾害重灾区有两个带,一个是环太平洋带;另一个是地中海带。我国位于环太平洋带上,而且也是地中海带与太平洋带扭结带上,具体来说,我国系处于印度板块、太平洋板块、蒙古板块挤压三角区上。在这三大板块挤压下,我国大陆内形成了两大地壳活动带:这就是大家经常提到的南北带和东西带。实际上,南北带呈“Y”字形,东西带呈北东东向。在这个大的轮廓控制下,我国的强地震区、强滑坡区、强泥石流区都分布在这个带上。这个带上的地质灾害比世界其他国家和地区都严重。中国地质灾害确实比较严重,我国东部也不是铁板一块,而是破碎地块。其内部起伏不一,有升有降,它控制着这个区域内的地质灾害发生、发展;也控制着这个区域内其他自然灾害的发生和发展。比如洪水泛滥,人们只想到洪水泛滥是水文因素造成的,其实洪泛区主要是受地质构造因素控制。现在的洪泛区都是近代地壳沉降带。现在采用的防洪对策是筑堤挡水,是治标,而不是治本对策。其实,“本”是地壳沉降。盲目加高大堤,早晚要酿成大灾。所以,著者认为防洪对策也要从地质角度考虑。
2.我国地质灾害灾情分析
下面先举几个实例,然后做一简要分析。
(1)地震灾害:我国历史上有记载的地震4000多次,造成人员伤亡的346次,死亡人数达230余万。地震灾害每年造成的经济损失约10亿~20亿元,死亡人数约2000~3000人。大震尤其严重。
(2)山崩、滑坡、泥石流等山地灾害:我国是一个多山国家,山地、高原、丘陵占国土面积的69%。河流纵横、沟谷广布。在地壳运动、大气、地震及人类活动影响下每年都产生大量山崩、滑坡、泥石流等山地灾害。据四川省统计,1981~1985 年5 年间,一次暴雨激发崩塌、滑坡在1000处以上的县有28个,1万处以上的县有14个,2万处以上的有3个。云、贵、陕、川是我国崩塌、滑坡的多发区,情况类似。全国受泥石流灾害威胁的县城有70 座,1975~1984 年10 年内全国18 个省、市、区爆发泥石流造成死亡2136人,毁田65.66万亩,毁房18.07万间,铁路中断了4164h,直接经济损失16亿元。综合分析已有统计资料,包括山崩、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害每年造成的直接经济损失达20~30亿元。
(3)灾害性水土流失:国际上规定,土壤侵蚀模数超过1万t/km2者为灾害性水土流失。我国西北黄土丘陵区超过此数者有5万km2,长江流域坡地坡度大于20°者皆属于灾害性水土流失区。另外,覆盖厚度对土壤侵蚀成灾也极有影响。如西北黄土区土层厚度达数十米至数百米,水土流失只造成耕地肥力降低;而长江上游土层极薄,仅数十厘米到数米,水土流失使耕地石板化,失去耕作条件。长江上游由于坡地水土流失带来的经济损失每年达25亿元。四川省耕地石板化已累计达1167万亩。湖北省郧西县已有40个自然村因土地石板化不得不移民他乡。这种灾害在贵州、云南也大量出现了。
(4)风沙和沙漠化灾害:我国风沙和沙漠化灾害面积为150.9万km2,占国土面积17.5%,主要分布于我国北方干旱、半干旱和半湿润地区。近半个世纪来,我国沙漠化土地扩大了5万km2。据初步统计,我国因风沙灾害每年损失15亿元。
(5)人类诱发的地质灾害:人类由于盲目活动在经济活动过程中诱发了大量地质灾害。人口愈集中的地方,人类诱发的地质灾害愈多。我国东部地区是我国人口和经济最集中地区,人类活动比较频繁,人类活动诱发的地质灾害比较多见,我们通常称为工程地质灾害,如矿山建设、地下水提取、交通建设、石油开采等人类活动都会诱发地质灾害。这类地质灾害,就其单个来说损失数字不大,而总计起来,数字就十分可观了。总的来说,我国人类活动因素诱发的地质灾害损失是非常巨大的,估计每年造成经济损失大约10~20亿元。在面上来说我国还存在严重的水土流失和沙漠化,常被认为是气候原因形成的,实际上也主要是人类活动诱发形成的。
综合上面资料我们得到我国在地质灾害方面每年造成的经济损失大约为90~110亿元(1989年统计资料)。这个数相当我国自然灾害总损失的1/16,这个数是相当可观的。地质灾害的影响主要威胁是在居民点和工程。地质灾害造成的损失不是瞬时即逝,而是长期的,它威胁着人类的生存。
地质灾害有两种类型,一种是有声有色的,如地震;另一种是无声进行的,如沙漠化、水土流失。有声有色的容易被重视,无声进行的容易被忽视,要注意无声进行的灾害后果是十分严重的。自然灾害按其发生的时间尺度来说可分为三种:①突发性的,发生在几分几小时内;②中速的,发生在几天几个月内;③慢性的,发生在几年或几十年、几百年内。如我国西北战国时期的晋国也就是现在的山西省,当时是森林茂盛,物产丰富;现在是植被稀疏,遍地黄土,晋北地区一片荒凉。这就是由于长期内植被破坏,水土流失造成的慢性灾害的后果。它威胁着我们子孙后代的生存,问题十分严重。这就是我国地质灾害的灾情概况。
3.减灾实例及减灾效益
我国在减轻地质灾害方面已经做了一些工作,大体上展现在4个方面:
(1)工程地质灾害预测预报预防工作 如施工地质超前预报、隧洞塌方监测预报、煤矿突水预测、煤与瓦斯突出预测、各种工程地质灾害预测。
(2)自然地质灾害预测预报工作 如地震趋势预测、地震临震预报、滑坡预报等。
(3)地质灾害防治工作 如鸡扒子滑坡整治、东川泥石流防治、铁路固沙、七省市水土保持、链子崖-黄腊石地质灾害防治。
(4)救灾工作 解放后我国政府对灾后救济做了大量工作,不一一列举。
总结已做过的工作,不难看出,地质灾害防治结果的经济效益是巨大的,下面举几个实例说明。
(1)1982年7月长江郧阳地区发生了鸡扒子大型滑坡,长时间碍航。花了3年时间,投资8000余万元进行防治,滑坡造成的直接经济损失估计为1000余万元,总计损失近1亿元。为了防止山坡继续滑动,投资300万元治坡,收到了较好效果。
(2)1985年6月12日凌晨,长江秭归县新滩发生了2000~3000万m3的大型滑坡,其中260万m3入江,停航12天。由于作了准确预报,无一人伤亡,财产损失也极小。如果没有这个准确预报,据估算,可能造成的直接经济损失约8700万元。预报投资约200万元。这项防治经济效益为1∶44。
(3)东川泥石流是闻名于世的大型地质灾害,它对居住在东川市的6万多居民生存存在严重威胁。据统计,解放以来,泥石流给东川市造成的损失已达数亿元。1982~1985年中国科学院成都地理所与东川市联合进行考察,提出了防治规划,1986年开始实施防治。1987年7月5日发生了30年罕见的暴雨,没有造成灾害。现在整个工程已经完成,该市已被云南省誉为“花园城市”。
(4)七省市水土保持也取得了显著的经济效益。以宁夏西吉黄家二岔小流域综合治理试验示范区为例,该区土地面积为5.7km2。1983年开始综合治理。以粮食单产为例,1982年单产为23.1kg,1990年为120kg,提高了425.4%;全流域净产值:1990年是1982年的8.1倍;人均收入1990年可达731元,比1982年提高了380.9%。
我们应该看到,地质灾害防治是长效的,不仅得益于今天,而且造福于子孙后代。一般来说,地质灾害防治效益可达1∶20,地震工程的效益一般可达1∶10左右。地质灾害防治效益极为可观,可以这么说,减灾就是增产。
总起来说,地质灾害成因主要来自三个方面:①暴雨洪水;②地壳运动;③人类活动。而人类活动可促进前两项自然因素作用加剧,且面广,量大。人类工程活动常可造成大量的工程地质灾害。地质灾害防治是重要的减灾措施,一般来说,下面几点措施是非常重要的:①当务之急是提高全民减灾意识,加强科学普及和提高全民减灾意识;②要有投资、有工程措施,没有投资是减不了灾、得不到效益的;③建立减灾工程是“地质工程”的观念。它不是一般的土木工程,脱离了地质的基础减灾工程有可能导致严重的致灾后果。链子崖地质灾害防治紧紧地依靠地质获得成功,为减灾实践提供了范例;④环境保护是减轻地质灾害的基础性工作,一边治理,一边破坏是减不了灾的。这个问题必须引起重视。