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地质灾害趋势分析

发布时间: 2021-02-09 12:34:55

『壹』  当今地质灾害研究的重点与发展趋势

近十年来,地质灾害问题日益受到国际社会的广泛关注和高度重视。联合国已将地质灾害纳入了“国际减灾十年计划”,并成立了国际滑坡研究组等专门组织,实施了“全球滑坡灾害编图计划”。与此呼应,还提出了一些洲际或大区域的地质灾害编图计划。如由日本地调局组织的“东亚自然灾害编图计划”。国际地科联地质环境委员会目前则正在组织编制区域性和全球性地质灾害目录清单,尤其是影响城市地区的地质灾害目录清单,目的旨在帮助和指导主要由一些国际组织如联合国教科文组织等管理的地质灾害防治和减轻方面的特别援助项目计划。一些发达国家如美、英、日等早在70年代便开始了全国性的地质灾害调查与评价,其它一些国家如加拿大、澳大利亚、巴西、俄罗斯、意大利、西班牙、葡萄牙等,从80年代后期始,也分别开展了全国性或区域性的地质调查评价和研究工作。目前我国正在实施新一轮国土资源大调查工作,“地质灾害预警工程”是其中的一项重要内容。从国内外地质灾害研究和工作部署来看,总体呈现以下趋势:①建立地质灾害数据库及灾害风险填图;②地质灾害实时监控与定量评价及其灾害预警系统研究;③注重群发或诱发的灾害系统研究;④建立地质灾害快速反映部队;⑤工作部署重点包括快速发展地区、城市走廊带、工程和交通走廊的地质灾害主题填图及其监测研究计划。

『贰』 年全国突发性地质灾害趋势预测

国土资源部通报 2011 年第 26 期

为研判全国地质灾害发生趋势,更好地部署防治工作,部组织有关单位开展了全国突发性地质灾害趋势预测,并召开了 “2011 年全国突发性地质灾害趋势预测会商会”。据预测,今年全国地质灾害以滑坡、崩塌、泥石流为主,发生的数量和危害情况可能接近常年,局部地区可能加重。南方大部地区,尤其是西南、中南和东南沿海以及西北部分地区仍然是地质灾害发生和危害的重点地区。地质灾害全年都有发生,5月份至 9月份相对集中,其他时段时有发生。

一、预测依据

(一)地质环境背景

地质环境背景条件研究表明,全国地质灾害易发区主要分布在我国地势的第二级阶梯带和东南山地丘陵区。根据全国地质灾害调查的实际资料和工作经验分析,地质灾害高易发区主要分布在我国地势的第二级阶梯的横断山区、青藏高原东缘区、湘西和云贵高原区、川北陕南地区、川东鄂西中低山区、黄土高原区,以及东南山地丘陵区。行政区划上主要是云南、四川、贵州、西藏、陕西、甘肃、重庆、湖北、湖南、江西、广西、福建、广东、浙江、安徽等省 (区、市)的部分山地丘陵区。

(二)历史灾情

在空间上,地质灾害最严重地区是四川、云南、贵州、湖南、重庆、陕西,其次是广东、福建、山西、广西、江西、甘肃、浙江、安徽等省 (区、市)。据统计,2001 ~2010 年间,地质灾害造成人员伤亡数居于年度全国前 5 位的省 (区、市)依次是四川、云南、贵州、湖南、重庆、陕西、广东、福建、山西、广西、江西和甘肃,10 年间伤亡人数进入全国前5 位的频次分别为四川9 次、云南8 次、贵州7 次、湖南 5 次、重庆和陕西各 4 次、广东、福建和山西均为 3 次、广西 2 次、江西和甘肃各 1 次。

时间上,地质灾害主要集中发生在 5 ~9月。据统计,突发性地质灾害的发生与降雨具有很好的相关性,降雨是诱发地质灾害的主要因素。95% 的地质灾害发生在汛期 (5 ~9月),80%的地质灾害发生在主汛期 (6 ~8月),51% 的地质灾害发生在 7月。因此,汛期是地质灾害的多发期,而主汛期是地质灾害的高发期,以 7月份最为显著,汛期以外的月份地质灾害相对低发。

类型上,地质灾害以滑坡为主,崩塌和泥石流次之。据多年统计,滑坡占总数的 75.5%,崩塌占总数的 19.7%,泥石流占总数的 3.0%,地面塌陷、地裂缝和地面沉降数量相对较少,分别占总数的 1.2%、0.5%和 0.1%。

(三)发展趋势

据推测,2011 全国年地质灾害发生数量可能比 2010 年有所减少。从多年地质灾害发生数量情况看,地质灾害发生数量一般随年份呈波浪式分布。据此推测,2011 年地质灾害发生数量可能比 2010 年有所减少。

(四)气候预测

据气象部门预测,汛期在地质灾害高易发区和较高易发区的云南西部、四川西部、甘肃东部部分地区、青海东南部、西藏中东部、辽宁中南部、安徽东南部、浙江大部、福建南部、江西南部、湖南南部、广东、广西东部、海南等地区降水较常年同期偏多,其中云南西部和西藏东部等地区偏多 2 ~5 成。另外,登陆我国的热带气旋较常年偏多。

(五)地震预测

据地震部门预测,2011 年需要关注南北地震带中、南段和藏东地区以及华北北部地区。

二、地质灾害趋势预测结论

2011 年全国地质灾害以滑坡、崩塌、泥石流为主,发生的数量和危害情况可能接近常年,局部地区可能加重。南方大部地区,尤其是西南、中南和东南沿海以及西北部分地区仍然是地质灾害发生和危害的重点地区。地质灾害全年都有发生,汛期相对集中,其他时段时有发生。

3 ~ 5月,山西、陕西、甘肃和新疆的西北部,尤其是黄土地区,因春季气温回暖、冰雪冻融引发滑坡、泥石流灾害的危险性较大。

5 ~ 9月是滑坡、崩塌、泥石流的主要发生期,尤以 6、7、8月最为严重。重灾地区可能主要分布在四川、云南、贵州、湖南、重庆、陕西、广东、福建、山西、广西、江西、甘肃、浙江、湖北、安徽等省 (区、市)的部分山地丘陵区。

汛期尤其要高度重视汶川地震强烈影响区泥石流隐患。四川、云南、贵州、重庆、陕西、甘肃、山西最需要重视局地强降雨引发的地质灾害。福建、浙江、广东、湖南、广西、江西、湖北等省 (区)地区尤其要注意防范台风暴雨和区域强降雨引发的地质灾害。玉树、盈江地震灾区余震和降雨、三峡库区水位消涨、降雨等因素引发地质灾害的危险性需要重视。

10 ~ 11月,在西南部山区需注意防范异常强降雨引发的滑坡、泥石流灾害。

在川、滇交界地区、藏东地区等地震高危险区,要注意防范地震引发的次生地质灾害。

在山区居民密集区、重大工程区,水利工程区、矿山开采区等由于建房、修路和施工开挖、堆土 (矿渣)、水库蓄水和农田灌溉等人为活动,引发地质灾害仍然有可能加剧。

国土资源部

二〇一一年四月十一日

『叁』 地质灾害状况

地质灾害严重危害人民生命、财产和生存环境,严重威胁国家重大工程的建设与安全运营。据统计,1995~2008年全国崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害共造成13900人死亡或失踪,平均每年死亡和失踪993人(图2.3)。

图2.3 1995~2008年中国地质灾害造成死亡(失踪)人数对比(2008年“5.12”汶川地震引发的崩塌、滑坡造成的死亡数除外)

图2.3显示的总趋势是明显的。从2001年全国普遍推行群测群防工作体制和2003年开始实行全国地质灾害区域预警预报以来,虽然人类活动的范围和强度仍在发展,但全国突发性地质灾害造成人员死亡或失踪的总数量逐年呈下降趋势。

1998年,中国南北方(长江流域和松花江流域)比较普遍的大雨和洪灾以后,发生滑坡、泥石流灾害的地质物质储备相对减少,可能是1999年死亡人数出现低谷的一个原因。2006年多次超强台风暴雨登陆在中国广大地域引发群发型滑坡、泥石流灾害,具有点多分散,单点灾害伤亡人数少,合计伤亡人数多的特点。

据分析对比,中国因地质灾害年均致死人数与全国人口总数之比约在1∶106量级,美国和加拿大的比率约为1∶107,日本近于1∶106。中国人口基数大,又处于基础工程建设的高速发展时期,因地质灾害造成的年平均致死人数约为美国的25倍。若按等量人口计算,两者的比例数仍高达5倍,说明中国地质环境的科学利用仍处于比较低的水平,防灾减灾工作的努力空间还是很大的。

据国土资源部门统计,2001~2008年因突发性地质灾害造成的经济损失在35亿~51亿元之间,这个数据主要反映了农村和城镇地区的经济损失量,对于公路、铁路、矿山和水利、水电等工程类的反映严重不足。因此,由于部门管理的分割,单纯地质灾害造成的直接经济损失统计尚缺乏可信的数据,估计年平均直接经济损失在80亿元以上,年最高经济损失应在150亿元以上,并有逐年增加的趋势。

中国地质环境的复杂性造就了中国是世界上地质灾害最严重的国家之一。中国广大的山地丘陵区是崩塌、滑坡和泥石流灾害多发区,严重危害山地居民的生命安全,严重制约中国经济、社会、环境和人文等方面的可持续发展。

据不完全统计,全国有1588个县(市)长期受到突发性地质灾害的困扰,约200个城市受到突发性滑坡、泥石流灾害的威胁,数千万人生活在地质灾害严重的地域,缺乏生存的安全感。全国共有各类矿山20多万个,每年产生固体废物140×108t、尾矿30×108t,这些废弃物任意堆放成为比较严重的滑坡、泥石流灾害隐患。另外,全国有20余条铁路干线、数千座水电工程和多数山区公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害和威胁。

降雨是诱发地质灾害的重要因素之一,统计数据表明,约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接诱发或与大气因素相关。地质灾害的发生频率逐月统计结果显示,地质灾害主要集中发生在汛期(5~9月)(图2.4)。

图2.4 全国重大崩塌、滑坡、泥石流灾害逐月分布

在空间分布上,地质灾害主要分布在我国东南和西南广大山地、丘陵地区。2004~2006年,浙江、福建、广东、广西、云南、贵州、湖南、四川、重庆、陕西等省(区、市)为主要的地质灾害分布地区。

2.3.1 滑坡

我国滑坡主要集中分布在西南的四川、云南、贵州、西藏地区和西北的陕西、甘肃、山西地区,以及中南、东南的福建、湖南、湖北等地区。在上述省(区)内滑坡多成群、成片、成带状分布,而其余地区则较少发生滑坡,即使有滑坡也多属零星散布。我国滑坡分布的基本特点是:西部地区多于东部地区,南部地区多于北部地区,其中我国西南地区是滑坡分布最集中、发生频率最高的地区。

滑坡分布的东、西两大区存在明显差异:在太行山—贵州高原一线,以西滑坡分布密集,以东滑坡分布明显减少,特别在以东的北部地区几乎很少发生滑坡,更没有滑坡的集中发生区。大兴安岭—太行山东麓—贵州高原东缘一线是我国的第一级地貌界线,它把我国划分为地貌景观截然不同的两部分,即高耸深切割的以大高原、高山、极高山和大盆地为主的西部地区和低矮而浅切割的以平原、低山、丘陵为主的东部地区,东、西两大区滑坡分布存在明显差异。

滑坡分布的南、北差异明显。以秦岭-淮河一线为界,北部滑坡稀疏,南部滑坡密集。秦岭-淮河一线是我国气候分区的第一级界线,年降雨量800mm等值线与此线吻合,其他的气候要素也多以此为界。此线以北是蒸发量超过降水量的少水地区,小河流大多数是间歇性的,河流密度较小;此线以南是降水量超过蒸发量的多水地区,小河流常年有水,河流密度较大。南、北两大区滑坡分布存在明显差异。

2.3.1.1 滑坡分布规律

1)滑坡直接受易滑地层的控制。中国95%以上的滑坡发生在易滑地层分布区。例如,四川省的滑坡集中发生在上更新统成都粘土、下更新统昔格达组、中生代红色砂页岩地层和下侏罗统、二叠系煤系地层中;贵州省的滑坡集中发生在二叠系煤系地层和三叠系红色泥岩、砂页岩地层中;云南省的滑坡主要分布在砂页岩地层和凝灰岩地层中;而陕西、甘肃两省的滑坡主要发生在第四系新、老黄土层中;山西省的滑坡主要分布在第四系黄土、上更新统—更新统的杂色粘土岩、上更新统红色粘土和三叠系砂页岩地层中;湖北、湖南两省的滑坡多集中发生在第四系红色粘土、裂隙粘土和砂板岩地层中;福建省的滑坡主要集中在富含泥质(或风化后形成泥质)的岩浆岩中。

2)滑坡集中发生在地质构造复杂地区。在强烈构造运动中形成的各种软弱结构面是滑坡发生与分布的一个重要指标,这些软弱结构面与有利的地貌条件相配合,为滑坡的发生提供了十分有利的条件。新构造运动对滑坡发育的影响中,一类是直接作用,地震是新构造运动的典型表现,强烈地震时会触发大量的滑坡灾害;另一类是间接作用,由于新构造运动的影响,地貌形态发生着深刻变化,地面隆升导致河谷下切和冲刷,间接地影响着滑坡的发生和分布。

3)地形切割程度影响着滑坡分布。中国绝大多数滑坡都分布在河流、沟谷的两岸。因此,在较小区域的滑坡分析预测时,地形切割度是非常重要的指标;但是,大区域的分析预测时,大的地貌单元界线更为重要。4)强降雨集中和剧烈的人类活动也是滑坡灾害频繁发生的重要因素。

根据滑坡、崩塌灾害历史分布情况、地质背景环境特征、灾害与环境条件相关关系分析,全国滑坡、崩塌灾害易发程度分区见图2.5。

图2.5 全国滑坡、崩塌灾害易发程度分区图(据孟晖,2006)(台湾省专题资料暂缺)

2.3.1.2 滑坡灾害特点

1)群发性:单个滑坡的成灾面积一般都很有限,但是滑坡灾点数量多,分布面广,因此群发性滑坡往往会造成严重的损失。特别是区域强降雨往往会诱发大规模的群发性滑坡灾害。

2)突发性:滑坡的突发性强,一方面表现在高速远程滑坡方面;另一方面表现在暴雨期间和地震期间,滑坡剧滑之前宏观前兆未被察觉或已发现但未引起警觉,往往损失惨重。

3)旋回性:其实质是在地貌侵蚀旋回背景中的某个阶段滑坡灾害发育活跃期(集中期)的一种表现。从幼年期-壮年期-老年期的地貌发育过程中,滑坡活跃发生在地貌从幼年期到壮年期的过渡阶段。

4)周期性:滑坡灾害的周期性是指更短时间尺度的活跃期和宁静期交替的规律,即不同时间段内,活泼灾害可能处于其活跃期,或者是宁静期。

5)人类活动的直接诱发作用:人类工程开挖活动、爆破作业、生产生活用水入渗坡体、坡上加载、采矿、冲刷坡脚、水库蓄水等活动对滑坡具有积极的诱发作用,能直接诱发滑坡或导致老滑坡复活。

2.3.2 泥石流

我国泥石流的分布,遍及23个省(区、市)。大体上以大兴安岭-燕山山脉-太行山山脉-巫山山脉-雪峰山山脉一线为界。该线以东,即我国地貌最低一级阶梯的低山、丘陵和平原,泥石流分布零星(仅辽东南山地较密集)。该线以西,即我国地貌第一、二级阶梯,包括辽阔的高原、深切割的极高山、高山和中山区,是泥石流最发育、最集中的地区,泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边,以及陇东-陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。从泥石流的成因类型来看,冰川泥石流主要分布于中国西部山地,并大部分集中于西藏东南部地区;暴雨泥石流主要分布于西南地区,其次西北、华北和东北也有呈带状或零星分布。从泥石流物质组成看,泥石流分布遍及西南、西北和东北的基岩山区;水石流分布于华北地区,而泥流则分布于松散易蚀的黄土分布区。

2.3.2.1 泥石流分布规律

1)在断裂构造带分布密集。在多期地质构造运动影响下,构造断裂和褶皱十分发育,一些深大断裂活动强烈,尤其是第四纪以来差异性升降运动,致使岩层挤压破碎,降低了岩体的稳定性。易于发生崩塌和滑坡,常成为泥石流发生的源地。因此,断裂带多是泥石流分布密集带,其数量多,规模大,活动强烈,危害严重,诸如云南小江、四川安宁河、甘肃白龙江等断裂构造带。

2)在地震活动带成群分布。中国是一个多地震的国家,地震活动带多分布于深大断裂带,尤其是新的活动断裂和地震多发区,也是泥石流发育和分布带。

3)在深切割的中山高山地区普遍分布。

在高程方面,主要分布在我国西部地区。我国地势自西向东倾斜,呈现三级台阶的显著特点,在各级台阶的过渡地带的山区为泥石流普遍分布区。

在地形上,分布于具有一定坡度的山坡和一定沟床比降的沟谷内。坡面泥石流分布于25°~33°以上的坡地最为常见;沟谷泥石流多分布于沟床比降为100‰~400‰的沟谷。

在流域特征上,泥石流多发生在小流域。因为小流域沟谷处于发育期,具有丰富的固体物质补给,降水汇流和陡峻的地形等条件有密切的关系。

在气候方面,季风气候区分布普遍和集中。由于地形条件复杂,地势差异大,季风分布不均。就降水量来看,东南多于西北,山地多于河谷,迎风坡多于背风坡,使我国泥石流分布具有片状和带状分布的特点,季风气候影响和控制泥石流宏观分布的格局。

根据泥石流灾害历史分布情况、地质背景环境特征、灾害与环境条件相关关系分析,全国泥石流灾害易发程度分区见图2.6。

图 2.6 全国泥石流灾害易发程度分区图( 据孟晖,2006)( 台湾省专题资料暂缺)

2.3.2.2 泥石流灾害特点

1) 常发性: 这类泥石流多半是高频泥石流沟引起的,例如云南东川蒋家沟、四川的黑沙河、云南大盈江的浑水沟等。

2) 突发性: 主要与大规模的山区建设有关。这类泥石流沟大多是新生的,过去没有发生过泥石流的历史,突然发生,若不坚持治理,仍有泥石流发生的可能性,可称为低频泥石流。

3) 群发性: 因为局部大暴雨覆盖范围一般在几百至一千多平方千米,正好是我国山区一个小流域的范围。在某些具备泥石流条件的流域内,当遭受暴雨袭击时,常引发流域内各条大沟同时发生泥石流。

4) 同发性: 泥石流与崩塌、滑坡、洪水在一个地区往往同时遭遇,形成灾害,因为它们要求共同的最主要的发生条件,即降雨条件是一致的。

5) 转发性: 滑坡为块体运动,泥石流为固液混合流,它们为两种不同方式的运动,但有时滑坡、泥石流相伴而生,滑坡可迅速转化为泥石流灾害。

『肆』  中国地质灾害灾度分析

一、地质灾害灾度计算方法

如前所述,灾度只是反映不同地区地质灾害破坏损失的相对程度。用灾度指数作为灾度指标,灾度指数高,灾害破坏损失严重;灾度指数低,破坏损失轻。

灾度大小主要受两方面条件控制:①地质灾害活动程度(即灾变强度)。通常情况下,地质灾害活动越频繁,活动的规模或强度越大,灾变强度越高,破坏损失越严重,灾度越高。②地质灾害的易损性。通常情况下,地质灾害受灾财产价值越高,对灾害的抗御能力和可恢复性能越差(即易损性越高),破坏损失越严重,灾度越高。

根据上述规律,我们通过典型调查,可以建立灾度指数与灾变强度和易损性的相关模型:

Zd=Kx·Kd·Zw·Ys

式中:Zd——灾度指数;

Kx——修正系数;

Kd——统计系数;

Zw——灾变指数;

Ys——易损性指数。

二、中国地质灾害灾度分布特征

除西藏自治区和台湾省的大约53个县(市)因资料缺乏而难以评价外,按照上述方法对其余30个省(市、自治区)2371个县(市、区、旗)进行了灾度计算,根据灾度分布情况,分为微度灾害、轻度灾害、中度灾害、重度灾害、特重度灾害5个等级。根据对不同灾度等级单元的调查统计结果,各灾度等级大致对应的期望损失强度分别为:<0.5、0.5~2.0、2.0~5.0、5.0~15.0、>15.0万元/102km2·a。结果显示,中国地质灾害灾度分布极不均匀,西北、东北和东部沿海的广大地区多属于微度和轻度灾害区,中度以上灾害主要分布在中国中部区域(表18-10、图18-4)。

微度灾害。主要分布在中国东部的大兴安岭、小兴安岭、东北平原、华北平原、长江中下游平原和西北的准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、青藏高原等地区。这些地区历史灾害稀少,损失轻微,今后除局部地区灾度有可能出现明显提高外,绝大部分地区仍将维持微灾或基本无灾现状。

图18-4中国地质灾害灾度分布图

表18-10中国地质灾害灾度等级划分的分布情况

轻度灾害。分布广泛但比较零散。主要在东北的长白山,华北的山西高原、山东丘陵,东南的江南丘陵、浙闽丘陵、两广丘陵,西北的阿尔泰山、天山,西南的部分地区。这些地区的共同特点是灾害种类比较多,活动频繁,但灾害规模比较小,单次事件损失一般不超过10万元。今后时期,该类灾害的局部地区,因资源开发和工程经济活动的迅速发展,灾害损失和灾度可能显著上升。

中度灾害。分散分布在中部和东部地区。主要在辽东半岛、燕山、太行山、黄土高原、秦岭、川滇山地、云贵高原、江南丘陵的部分地区。这些地区灾害种类多,部分地区灾害点的密度大,活动频繁,但以中、小型为主,大型、特大型和群发性灾害偶有发生,单次事件损失变化大,一般为几千到几十万元,少数达百万元。由于一些地区具有潜在危险性,所以今后一段时期灾度可能进一步提高。

重度灾害。主要分布在中国东部的陕北高原、秦岭、鄂西山地、川滇山地的部分地区,零星分布在辽东半岛、燕山、天山的部分地区。这些地区灾害种类多、密度大,不但中小型灾害十分频繁,而且经常发生大型、特大型和群发性灾害,单次事件损失多数为几万元或数百万元,部分超过1000万元。这些地区地质自然环境脆弱,不但历史灾害比较严重,而且存在比较严重的潜在危险性,今后发展的总趋势是灾度将不断提高。

特重度灾害。集中分布在中国中部的秦岭、鄂西山地、川滇山地的部分地区,零星分布在辽东半岛和燕山山地的部分地区。这些地区地质灾害种类多,密度大,尤其是滑坡、崩塌、泥石流特别强烈,中小型灾害每年都要发生,大型、特大型和群发性灾害也十分频繁,单次灾害事件损失为几万元到近亿元。这些地区自然环境差,大部分地质灾害处于活动期或发展期,今后时期,在自然条件和社会经济条件共同影响下,大部分地区地质灾害灾度将进一步提高。

『伍』 年8月全国地质灾害灾情及9月地质灾害趋势预测

国土资源部通报 2011 年第 55 期

2011 年 8月全国地质灾害发生数量较小,人员伤亡相对较少,经济损失同比大大减少。2011 年 9月防灾形势依然严峻。9月份全国大部分地区还处于汛期,也是台风 (热带风暴)登陆频繁期。预测 9月地质灾害重灾地区可能主要集中在西南、中南、华东和西北等地区山区。汶川地震影响区、三峡库区地质灾害的危险性较高,需要重视。同时应高度重视台风 (热带风暴)带来的强降雨对东南沿海地区的影响。

一、地质灾害灾情

8月全国共发生地质灾害 648 起,其中滑坡 293 起、崩塌 148 起、泥石流 175起、地面塌陷 22 起、地裂缝 6 起、地面沉降 4 起; 造成人员伤亡的地质灾害 22起,15 人死亡、2 人失踪、20 人受伤; 直接经济损失 2.53 亿元。与去年同期相比,发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均大大减少 (表 1)。主要原因是今年 8月异常强降雨少于去年同期。

表 1 2011 年 8月与去年同期地质灾害基本情况对比表

8月全国共成功预报地质灾害 71 起,避免人员伤亡 4528 人,避免直接经济损失 1.84 亿元。

8月地质灾害分布在 24 个省 (区、市)。按发生数量由多到少依次是四川、湖北、云南等 (表2); 按造成的人员死亡失踪人数由多到少依次是云南、四川、陕西等 (表3); 按造成的直接经济损失由大到小依次是云南、四川、湖北等 (表4)。

表 2 2011 年 8月各省地质灾害发生数量统计表 单位: 起

表 3 2011 年 8月地质灾害造成死亡失踪人数统计表 单位: 人

表 4 2011 年 8月地质灾害造成直接经济损失统计表 单位: 万元

二、地质灾害特点

(一)多年同期相比灾情最轻,死亡失踪人数最少

与 2005 年以来多年同期相比,今年 8月地质灾害发生数量最低,因灾造成人员死亡失踪人数为最少,因灾造成直接经济损失最少。

(二)西部地区受灾最严重,没有重大群死群伤事件

人员伤亡基本都在西部地区,因灾共造成 15 人死亡失踪,占总数的 88%; 云南、四川直接经济损失最严重,共造成 1.78 亿元的财产损失,占总数的 70%。

(三)灾害类型以崩塌、滑坡和泥石流为主,灾害级别以小型为主

8月份,全国共发生崩塌、滑坡和泥石流 616 起,占总数的 95% 。灾害级别以小型为主,共 602 起,占总数的 93%。

(四)以自然因素引发为主

全国 648 起地质灾害中,自然因素引发的有597 起,占总数的92%; 人为因素引发的有51 起,占总数的8%。自然因素主要为强降雨,人为因素主要为采矿和切坡等。

三、重大灾害实例

8月15日,云南省大理州云龙县功果桥镇功果村鲁基沟村民小组发生特大泥石流,规模 6 万 m3,直接经济损失 3286 余万元。

四、9月地质灾害趋势预测

根据地质灾害多年发生规律,9月份全国大部分地区还处于汛期,也是台风(热带风暴)登陆频繁期,防灾减灾形势依然严峻。区域强降雨、局地暴雨和台风(热带风暴)带来的强降雨诱发滑坡、泥石流等突发性地质灾害的危险性很大。地质灾害可能主要发生在西南、中南、华东和西北的局部山区。

国土资源部

二〇一一年九月八日

『陆』 年月全国地质灾害灾情及月地质灾害趋势预测

国土资源部通报 2011 年第 66 期

一、地质灾害灾情

(一)2011 年 1 ~10月灾害灾情

2011 年 1 ~ 10月全国共发生地质灾害 15514 起,其中滑坡 11430 起、崩塌 2267起、泥石流1374 起、地面塌陷300 起、地裂缝84 起、地面沉降29 起; 造成人员伤亡的地质灾害 114 起,236 人死亡、32 人失踪、129 人受伤; 直接经济损失 39.61亿元。与去年同期相比,发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均减少(表 1)。

1 ~ 10月全国共成功避让地质灾害 393 起,避免人员伤亡 34141 人,避免直接经济损失 7.09 亿元。

表 1 2011 年 1 ~10月与去年同期地质灾害基本情况对比表

(二)10月灾情

10月全国共发生地质灾害 492 起,其中滑坡 316 起、崩塌 134 起、泥石流 20起、地面塌陷 15 起、地裂缝 4 起、地面沉降 3 起; 造成人员伤亡的地质灾害 5 起,13 人死亡、11 人受伤; 直接经济损失 0.7 亿元。与去年同期相比,发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均减少 (表 2)。

10月全国成功避让地质灾害 21 起,避免人员伤亡 2371 人,避免直接经济损失7994.6 万元。

表 2 2011 年 10月与去年同期地质灾害基本情况对比表

10月地质灾害分布在 18 个省 (区、市)。按发生数量由多到少依次是广西、四川、福建、云南等 (表 3); 按造成的人员死亡人数由多到少失踪依次是山东、贵州、广西、陕西等 (表 4); 按造成的直接经济损失依次是四川、福建和云南等(表 5)。

表 3 2011 年 10月各省地质灾害发生数量统计表 单位: 起

表 4 2011 年 10月地质灾害造成死亡失踪人数统计表 单位: 人

表 5 2011 年 10月地质灾害造成直接经济损失统计表 单位: 万元

二、10月地质灾害特点

(一)与多年同期相比灾害发生数量较多,死亡失踪人数最少

与 2005 年以来多年同期相比,今年 10月地质灾害发生数量次高,仅低于 2010年; 因灾造成人员死亡失踪人数最少; 因灾造成直接经济损失次高,仅低于 2010年。原因是受台风 “纳沙”带来的强降雨影响,10月初在广西南宁市、钦州市等地区引发 129 起滑坡、崩塌灾害。

(二)西部地区受灾最严重,其他地区相对较轻

人员伤亡一半分布在西部地区,因灾共造成7 人死亡失踪,占总数的53.85%;四川、云南、西藏、广西直接经济损失最严重,共造成 0.44 亿元的财产损失,占总数的 62.78%。

(三)灾害类型以崩塌、滑坡和泥石流为主,灾害级别以小型为主

10月份,全国共发生崩塌、滑坡和泥石流 470 起,占总数的 95.53% 。灾害级别以小型为主,共 477 起,占总数的 96.95%。

(四)以自然因素引发为主

全国 492 起地质灾害中,自然因素引发的有 386 起,占总数的 78.46%; 人为因素引发的有 106 起,占总数的 21.54%。自然因素主要为降雨、重力作用等; 人为因素主要为采矿、人工切坡、开采地下水和爆破等。

三、重大灾害实例

9月25日,山东省烟台莱州市夏丘镇京长采石矿因降雨和采矿发生崩塌,灾害规模达 1000 立方米,造成 6 人死亡。

四、11月地质灾害趋势预测

根据地质灾害多年发生规律,11月份是地质灾害的低发期,但仍需防范秋季异常强降雨和人类活动引发滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害的可能。总体预测 11月地质灾害发生的频次和危害程度可能较 10月份轻,灾害可能主要发生在西南、东南和西北的局部山区。

国土资源部

二〇一一年十一月十五日

『柒』 全球地质灾害态势及防治趋势

随着全球气候变暖,地壳活动进入一个相对活跃期,再加上重大工程的开工建设等人类活动的影响,世界各国正在遭受前所未有的地质灾害威胁。崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害日益增加。地质灾害已经成为当代地球科学的热点领域。本届大会除了在“每日主题”报告会中专门设立地质灾害专题外,还有多个讨论会涉及地震、火山活动、海啸(风暴潮)、滑坡、崩塌、泥石流等主要地质灾害类型,其他灾害如暴雨、洪水等气象灾害也被纳入到地质灾害专题。

纵观本届国际地质大会,与地质灾害专题有关的地球科学热点领域包括以下几个方面。

一、地质灾害调查检测新技术和新方法

干涉雷达测量和差分干涉雷达测量技术作为快速、精确(毫米级)的获取地形数据的技术,日益受到重视,有很多的研究都是利用这两种技术开展滑坡监测和制图。随着GIS制图和数据分析处理能力的日益增强,有限元理论的2D或3D模型应用于滑坡、崩塌等的稳定性计算和评价已经很普遍。安吉·梅瑞(Andrea Merri)等采用Flac3D软件对意大利思特朗博利火山进行3D地质建模,从而分析不同岩浆构造状态下应力—应变状态的变化,并对岩浆流动状态进行预测。英国地质调查局已将3D地质建模纳入战略科学计划(2005~2010年),与1999年出台的战略科学计划相比,最重要的变化就是从2D地质调查技术向3D地质调查技术转变,例如“英国大陆的3D地学框架”和“海岸、大陆架和大陆边缘的3D表征”等研究计划。随着地理信息系统的发展,目前甚至已经出现了4D理论。

二、地质灾害监测预警

地质灾害早期预警系统不仅是一套技术设备,人类因素、社会元素和信息通信也是重要的组成部分。挪威是崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害频发的国家(地区),于2005年成立Geo Extreme研究计划,拟用4年时间对挪威今后50年地质灾害情况进行评估。这个课题共包含4个研究模块:模块A主要目标是进行气象参数与滑坡和崩塌之间的耦合性研究,为了进行这方面的研究,已经建立了包含滑坡和崩塌事件的数据库;模块B主要进行区域气候前景预测,重点是进行降水和飓风等极端气候事件研究;模块C利用模块A和B研究结果生成关于挪威将来可能发生地质灾害的分布图,这项模块主要研究4个能代表不同气候区域的关键区域;模块D研究过去和预测将来由地质灾害引起的经济损失情况,主要因素有由自然灾害引起的破坏和减灾措施所需要的费用、经验能力培训、预案方面的变化以及对于政策制定者的影响。

三、地质灾害风险管理

地质灾害风险评估与管理一直是国际上倡导和推广的减灾防灾有效途径之一。“降低风险、增加防御”是本次大会地质灾害的主题,也是2008国际地球年的十个主要研究课题之一。本主题集中讨论了4方面问题:①人类是如何改变了岩石圈、生物圈和自然景观,并因此产生对人类生命和环境有害的变化并诱发地质灾害,同时增加了社会对地球(地质、地貌和水文气象)适应的脆弱性?②我们应该采取什么样的方法和技术来评估人类和场地对灾害的适应性,以及在全球范围内我们该如何采用这些方法和技术?③在目前监测、预测和减灾能力条件下,各地质灾害类型之间相对比是什么样一种状态,以及我们要采取什么措施才能够在短期内改变这种状态?④在风险运用与政府(以及其他机构)掌握的对于每一种地质灾害的风险、降低脆弱性措施及计划(包括减灾)之间存在什么障碍?为了解决这些问题,本主题致力于与其他国际组织中的各研究项目达到一个整体平衡,主要焦点在这些问题怎样与联合国国际减灾战略兵库行动框架的五个行动主题相衔接。

四、重大地质灾害应急系统

尽管本届大会很少有地质灾害应急系统研究方面的论文,但是在专题讨论过程中,不少研究者都提及了这一问题。地质灾害应急系统的建设主要是根据各地区地质灾害发育特征,开展地质灾害信息系统建设、防灾减灾演习和制定应急救灾预案等。目前各国都有不同的地质灾害应急办法,但是在推广应用方面还存在一定差距。西尔弗斯特·哥利姆斯达尔(Sylfest Glimsdal)等对挪威西部Akneset地区的一个斜坡体进行研究后发现该斜坡体有一块很大的不稳定块体,如果这些不稳定块体整体滑动,这个滑坡将会诱发海啸,并会对这个海湾上的多个建筑物造成破坏性损失,通过对斜坡体数字建模、波浪数字建模和进行2D和3D数字建模对斜坡体稳定性、海啸的产生和传播过程进行模拟分析,最终预测了海啸。在2008年的四川汶川大地震中,桑枣中学在地震发生后,只用了1分36秒,就组织2000多名学生下楼,全校师生无一人伤亡,创造了该次地震中的一个奇迹,这个奇迹的创造归功于该校平时进行的消防防灾演习和对建筑物的修缮、加固。对于地震、海啸等破坏力强的地质灾害,也可以通过先进的地震、海啸预警系统,提前发出警报,让人员和车辆在海啸到达之前转移到安全地带,是最有效的方法之一。

五、把地质灾害风险性评估纳入城市规划和管理

随着世界人口的增加和城市化进程的加快,各种地质灾害成为制约城市发展规划的消极因素,在城市规划和管理中加强地质灾害危险性评估工作是一项具有重要意义的工作。在本次大会上,有关学者介绍了所在国家(地区)的一些做法。英国是一个国土面积较小、海岸线狭长的国家,却有非常多和正在增长的人口,对于土地利用方面的竞争一直很激烈,因此在一些可能遭受地面沉降、滑坡和洪水的地区进行土地利用和开发就有相当大的压力,此外,还有一些被工业污染的土地需要进行改良和开发,在这些地区进行土地开发和建设时需要对这个地区的地质灾害发育情况有较深入的了解。维克托·奥斯波夫(Victor Osipov)主要考虑莫斯科地质灾害类型有滑坡、喀斯特、岩溶侵蚀过程和地下水洪流等,在地质灾害发生过程评估的基础上,绘制了莫斯科1∶5万的地质环境现状图,并分析了根据市政规划和职能分区的不同地质环境现状的区域分布状况,把莫斯科地区划分为了非常不适宜地区、不适宜地区、较适宜地区和适宜地区等4类。

六、地质灾害国际合作

尽管全球地质工作者开展了大量的工作,但地质灾害仍然呈现大量增长趋势。气候的变化让事态变得更加糟糕。2005年1月,由联合国发起和建议在日本神户通过了“2005~2025兵库行动框架”。这项计划有165个成员国讨论通过,并且是截至目前在全球范围内减少灾难性自然灾害最重要的文件之一。这项计划明确了在世界各国及各国际组织应该采取什么积极措施来达到较好的减灾效果,另外,还阐明了世界减灾委员会应该承担的责任与义务。总之,这项行动计划的基本观点就是国际社会应该承担起保护市民避免遭受灾害的威胁。行动框架按地震、海啸、滑坡和火山爆发等对地质灾害进行了划分,并且每类地质灾害都有灾难性事件的例子以及死亡率和经济损失统计数据。在本项行动框架中,对合适的判别方法的重要性、风险减少措施(包括早期预警系统)、加强制度管理(包括建筑物容纳能力)等3个主要内容进行了更加详细的讨论。

由于国际科学理事会亚太地区办公室所负责的地区人口占世界大多数,并且因地质灾害死亡的人数占全球总死亡人数的80%,因此该办公室决定创建一个关于地质灾害和灾难的科学计划,该计划初步考虑地震、洪水和滑坡等3种主要地质灾害,目标是减轻自然灾害。2002年提出了实施方案,后来这个方案发展成为全球观测战略8个主题之一,并由欧洲空间机构对外发布。2007年这项计划又由法国地质矿产局改进。兵库行动框架提出后,意大利、中国、日本等国家进行了相关的工作,2005年9月在北京召开的亚洲减灾大会上,落实了兵库行动框架,讨论了十年内亚洲地区减灾重点领域和区域合作内容。2007年第六届亚洲工程地质灾害区域会议在韩国首尔举行,中韩之间签订了合作协议,对亚洲地区的地质灾害合作研究进行了深入探讨。2008年11月还将在日本东京召开国际滑坡会议,对相关问题开展进一步的探讨。

(张永双吴树仁郭长宝张岳桥执笔)

『捌』 地质灾害发展趋势初步分析

综合上述调查统计与分析资料可知:

1983~年的10年间,全国共发生滑坡、崩塌、泥石流灾害30569起,平均每年发生569起,造成529人死亡和失踪(段永侯等,1993);1995~2003年间共发生滑坡、崩塌、泥石流灾害66913起,平均每年发生7435起,造成1168人死亡和失踪;

1992年全国地面沉降城市或地区45个,沉降面积为48655km2;到2002年全国地面沉降城市或地区已经增加到82个,沉降面积超过6.4万km2

同时,过去的50几年间,大型与特大型地质灾害发生的数量也一直呈上升趋势,特别是20世纪80~90年代,这种发展更呈现出急剧上升的态势(图2.20)。

(2)矿产资源的无序开采和开采量的不断增加,将加剧地质灾害的恶化

多年来,我国的国民经济一直在快速稳步地增长,1970年、1980年、1990年、2002年国内生产总值分别为2253亿元、4518亿元、18548亿元和104791亿元。经济的增长总是伴随着对资源的消耗和环境的破坏。从1990年到2001年,中国石油消费量增长100%,天然气增长92%,钢增长143%,铜增长189%,铝增长380%,锌增长311%,10种有色金属增长276%。在资源开采和环境改造的过程中,总是伴随着人为引发的地质灾害。露天采矿引起崩塌、滑坡、泥石流,地下采矿引起地面塌陷、地面沉降和地裂缝等灾害。

地下水日趋减少和用水量不断增加的矛盾,将进一步加剧地面沉降和地裂缝灾害。新一轮全国地下水资源评价结果显示,我国北方地区和平原地区地下水资源呈减少趋势,1984年以来的近20年间,北方地区和平原地区的地下水可采量分别减少了56亿m3和309亿m3。但是,近20年来全国用水量急剧增长,地下水开采量以平均每年25亿m3的速度增长。目前,北方已经有相当一部分地区地下水处于超采状态,其中河北省整体超采,北京、天津、呼和浩特、沈阳、哈尔滨、济南、太原、郑州等一些大中城市地下水已经超采或严重超采。目前,全国300多座城市不同程度地存在缺水问题。过量开采地下水和地下水位普遍降低是诱发地面沉降和地裂缝的主要因素。全国至少有40座城市由于不合理开采地下水而诱发了地面沉降,在河北平原和西安、大同、苏锡常等地区,过量开采地下水还导致了地裂缝灾害。据预测,到2030年,我国地下水年需求量达781亿m3,年缺口超过100亿m3,地下水日趋减少和用水量不断增加必将引起地下水的过量开采,如果再继续过量开采地下水的话,以上地区地面沉降和地裂缝灾害会呈进一步加剧趋势。

(3)城市化发展使地质灾害呈加剧趋势

城市是人口和人类工程活动十分集中的地区。随着我国城市化进程的加速,城镇中不合理的人为工程活动引发的地质灾害将愈加突出。我国许多山区城市,如重庆、兰州、大连、十堰、攀枝花等,由于城市无限制地膨胀,向山要地,上山建城,严重破坏了山体天然平衡,成为滑坡、崩塌灾害严重的城市。平原城市为满足发展需要,用水量不断增加,进而过量开采地下水,已经有50座以上的城市引发了地面沉降。中国正处在传统农业社会向现代化社会过渡阶段,已进入城市化发展加速阶段。从1978年到2003年,我国城市数量由193个增加到688个,建制镇由2173个增加到20312个,市镇总人口由1.7亿人增加到4.56亿,占全国总人口的比重由17.9%提高到36.1%。预计到2010年,中国城市人口比例将增加到45%,21世纪中叶将达到60%~70%,城市人口数量将达到10亿~11亿,中国城市数量将突破1000个,百万人口以上的城市将达到126个。据测算,到2050年,全国平均每年将有1200万人从乡村转移到城市,国家每年将投入8000亿~9000亿元人民币进行城市基础建设,以适应城市化进程的要求。随着我国经济建设的快速发展,中国东部各大主要城市如北京、天津、上海、广州、杭州、南京等城市进入了一个大规模重新规划改造的新时期。“十五”期间,广州、天津、北京、南京、深圳、沈阳、杭州、上海、哈尔滨、青岛等地斥资2000亿元用于地铁与轨道交通建设。随着我国西部大开发战略的实施,青藏铁路与欧亚大陆桥沿线地区将有一批城市要新建、扩建,同样面临着地质灾害逐渐加剧的问题。

因此可以认为,随着城市的发展,平原地区和内陆盆地因过量开采地下水引发的地面沉降灾害和地裂缝灾害将呈加剧趋势;山地丘陵区,在切坡建房、采矿、修路与降雨的共同作用下,滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷灾害将亦呈加剧趋势。

(4)西部开发将使地质灾害加剧

实施西部大开发战略,加快西部地区的经济发展,是党中央作出的重大战略决策。但西部地区自然环境脆弱,地质构造复杂,是地质灾害种类最多、活动最强烈的地区。据遥感资料,上百万处崩塌、滑坡、泥石流灾害点广泛分布在西部各省(区、市)。根据历年灾情统计,四川、重庆、云南、贵州、陕西、甘肃等西部省份一直是我国地质灾害最发育、危害最严重的地区,新疆、西藏和青海的一些地区灾害也十分严重。位于西部地区的天兰铁路、宝成铁路、成昆铁路和黄河、长江上游的水利枢纽工程遭受崩塌、滑坡、泥石流等灾害危害的也十分严重。西部开发涉及诸多领域,资源开发和基础设施建设是其中的重点,“十五”期间,西部铁路大中型项目基建投资预计将达1000亿元,到2005年西部铁路预计将达到1.8万km。这些经济活动对生态环境以及地质灾害将产生重要影响,有可能导致资源、环境的进一步恶化和地质灾害的急剧发展。

(5)自然条件变化使地质灾害呈加剧趋势

1)气候变化与地质灾害。暴雨或连续降雨是诱发地质灾害的主要因素。近几年的统计分析表明,全国降雨诱发的突发性地质灾害占63%,其中,暴雨诱发的又占降雨诱发突发性地质灾害的66%以上。而且,突发性地质灾害的发生与降雨量的年内变化和年季变化呈正相关关系,即,每年汛期突发性地质灾害的发生量占全年的60%以上,降雨量偏高的年份也是地质灾害多发的年份。

地球气候处于不断的变化之中。气象系统的观测记录和研究预测表明,自1961年以来全球陆地和海洋表面的平均温度呈上升趋势,20世纪升高了0.6℃左右。2001年政府间气候变化专业委员会完成的第三次评估报告表明,按照其设计的1990~2100年间温室气体和气溶胶排放的35种构想,预计到2100年全球平均地面温度将比1990年上升1.4~5.8℃,即全球平均温度每10年将升高0.14~0.586℃。全球气候变暖后,不仅气候平均值会发生变化,而且天气、气候严重偏离其平均状态的极端事件出现频率也会随之发生变化。观测记录还显示,北半球中高纬度地区,大雨和极端降水事件有增多趋势。

大雨和极端降水事件增多,将导致滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害加剧。因为大雨和极端降雨最容易诱发大范围的群发型滑坡、崩塌、泥石流灾害,而且往往造成十分严重的后果。例如:福建省三明市历史上很少发生滑坡、崩塌和泥石流灾害,但是2002年6月16日,该地区遭遇了一场百年不遇的强降雨,在建宁、将乐、宁化等5个县内暴发滑坡和泥石流,造成40人死亡,1.2亿元财产损失。2002年7~9月,广东省连山、深圳、信宜、翁源、乐昌、五华等县(市)遭遇百年不遇的暴雨,所诱发的滑坡、崩塌和泥石流灾害,造成42人死亡,3.6亿元财产损失。2001年6月18日至19日,因连续暴雨,湖南省邵阳市绥宁县暴发严重滑坡、崩塌和泥石流地质灾害,全县12个乡镇受灾,受灾面积达112km2,受灾人口达21万(占全县总人口的60.8%),造成严重的人员伤亡和财产损失。2002年,新疆伊犁地区连续降雨,持续降雨时间和降雨量都突破了历史极值,在9个县(市)诱发了滑坡、泥石流196处。大量事实证明,我国和世界各地正处于一个气候剧烈变化期,旱、涝、风暴将更加频繁,因此,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害将更加活跃。

另外,大气降水具有周期性的枯丰变化。从20世纪90年代至今,我国北方大部分地区降水属偏枯年份,进入21世纪以后,偏枯时期即将结束,北方部分地区将进入降水偏丰时期,降水量会较前十几年有明显增多的趋势。在降水量增多,水动力条件增强等因素影响下,北方部分地区今后地质灾害的发生频率会随降水量的变化而逐渐增大。

2)地震活动与地质灾害。地震活动是突发性地质灾害的重要影响因素。我国是世界上大陆地震活动最为频繁和强烈的国家,地震活动总体呈现频度高、强度大、分布范围和影响面广、区域差异明显的特点(刘江等,2001)。目前,全国有41%的国土面积、71%以上的省会城市和直辖市以及120多个人口大于50万的城市,位于基本烈度为Ⅶ度和Ⅶ度以上的高烈度区。地震活动使岩层破碎、山体失稳、松散固体物质增多,从而触发山体发生滑坡、崩塌、泥石流。如1973年2月6日,四川甘孜州发生一次7.9级地震,触发了滑坡137处。据预测,我国21世纪初期地震活动仍处于活跃状态期。因此,西部、华北和东部沿海地区,因地震而诱发的地质灾害也将十分频繁。

综合上述,人为活动和气候变化等因素的特点都促进了地质灾害的发生频度和密度的增长。但是,由于近几年全国加大了有关地质灾害的防灾减灾宣传和防治力度,发布了《地质灾害防治条例》,建立了地质灾害群测群防体系,开展了汛期地质灾害预报预警工作,使各级政府和人民群众的防灾减灾意识明显增强。因此,地质灾害造成的人员伤亡得到了一定程度的控制。但是,随着社会经济的发展,国家和社会资产的价值将越来越高,各类基础设施、建筑物等的分布密度会越来越大,因此地质灾害造成的经济损失仍可能呈一定的增长趋势。随着人们生活水平的大大提高,人们对生命和健康将更加重视,因此同样程度的地质灾害所造成的心理和社会影响将更加严重。

『玖』 山东省矿山地面塌(沉)陷地质灾害现状、趋势分析及其防治

寿冀平

(山东省地质环境监测总站,济南,250014)

摘要本文通过对山东省矿山开采引发的地面塌(沉)陷地质灾害的现状分析,结合矿产开发规划对其发展趋势进行了分析,提出了相应的防治措施,对于减轻地质灾害和地质环境保护具有重要意义。

关键词地面塌陷现状趋势分析防治措施

前言

山东省是我国矿业大省、经济大省,全省累计发现各类矿产150种,其中能源矿产11种、金属矿产45种、非金属矿产90种、水气矿产4种。山东省采矿历史悠久,矿业在我省国民经济和社会发展中发挥着重要的基础性作用,目前全省95%的一次性能源和80%的原材料依靠开发矿产资源提供,矿山企业达9482个。随着矿业经济的发展,矿产资源开发规模和开发强度的增大,矿山地面塌(沉)陷问题越发突出,成为主要的矿山地质灾害类型。

1矿山地面塌(沉)陷地质灾害分布特征

山东省矿山地面塌(沉)陷地质灾害按其成因和塌(沉)陷特征分为采空地面塌(沉)陷和岩溶地面塌陷。

1.1采空塌(沉)陷

采空塌(沉)陷是山东最主要的矿山地质灾害,涉及煤矿、金矿、铁矿、石膏、滑石等所有地下开采矿山,伴随采空塌(沉)陷出现的往往还有地裂缝、山体开裂等。采空塌(沉)陷主要分布于煤矿采空区,其次是金、铁矿及石膏、滑石矿等采空区,但从突发性和对人民的生命财产安全上来讲,又以金、铁、石膏、滑石矿更为严重。全省17个地市有10个地市存在规模不同的采空塌(沉)陷,主要分布于煤炭资源开采强烈的地区。塌(沉)陷面积规模较大的依次为泰安(主要分布于煤炭资源丰富的新泰、宁阳、肥城三地)、济宁(主要分布于兖州及济宁煤田)、枣庄(主要分布于滕州及陶枣煤田、峄城及底阁石膏矿区)、莱芜(四大国有煤矿区、张家洼及小官庄铁矿区、莱芜铁矿马庄矿区)、烟台(主要分布于金矿资源开采强烈的招远、莱州、牟平及龙口煤矿区)。

1.2岩溶地面塌陷

矿山岩溶地面塌陷是开发排水(包括矿坑突水)为主导因素引发的岩溶塌陷,主要发生在具备岩溶塌陷条件的莱芜铁矿谷家台及叶庄矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南铜井金矿区等,其中以莱芜铁矿岩溶塌陷最为发育。

2矿山地面塌(沉)陷地质灾害发育现状

2.1采空地面塌(沉)陷

采空塌(沉)陷是由于矿层(体)采出后,采空区上方岩层在重力作用下发生弯曲、离层乃至冒落而形成。其发生发展过程和地表变形程度,主要取决于矿层条件、顶板岩性特征、地质构造和采高、开采条件等。据2002年调查资料可知,我省各类矿山采空塌(沉)陷面积为403.01km2,其中煤矿采空塌(沉)陷最大,占采空塌(沉)陷面积的97%。各主要矿种的采空塌(沉)陷现状分述如下:

2.1.1煤矿采空塌(沉)陷

山东省采煤历史悠久,开采方式从以往的小规模开采转入现在的机械化深部大规模开采,随着采空区面积的不断扩大,各采煤区相应地发生了一系列规模不等、形状各异的采空地面塌(沉)陷。据不完全统计,截至2002年底,全省因采煤造成的采空塌(沉)陷已达800余处,累计塌(沉)陷面积392.625km2,其中绝产面积大于50km2,平均采万吨煤地面塌(沉)陷率为0.0037km2。山东省煤矿区采空塌(沉)陷基本情况见表1。

表1山东省煤矿区采空地面塌(沉)陷情况统计表

塌(沉)陷的平面形态多为圆形、椭圆形的塌(沉)陷盆地,盆地中心下沉深度各地不一,最大下沉深度12.50m(肥城王瓜店),最小下沉深度0.10m(枣庄黄庄煤矿)。其中塌(沉)陷区最大下沉深度小于1.50m,地表形态相对变化较轻的塌(沉)陷区面积累计124.6km2,占全省总塌(沉)陷面积的31.74%;塌(沉)陷区下沉深度大于1.50m,地表形态相对变化较大的塌(沉)陷区分布面积累计达268.03km2,占全省塌(沉)陷区总面积的68.26%。此类塌(沉)陷分布区,地表地形起伏较大,在第四系沉积厚度较大或地下水位埋深较浅的地段,常形成季节性乃至常年性积水洼地,导致土地复垦困难或不能复垦。据不完全统计,目前,全省部分老塌(沉)陷区的常年积水面积已达48.2km2以上,造成了耕地的大面积绝产和荒废。

由于各地区成煤条件(厚度、埋深、顶底板岩性等)的差异,以及各采煤区开采方式的不同,使得各采区采空塌(沉)陷的发育规模差异较大。省内济宁、枣庄、泰安、龙口、临沂、淄博和坊子七大采煤区,除淄博采煤区的采空塌(沉)陷的发育规模较小外,其他地区的采空塌(沉)陷均较严重。尤其以泰安、济宁、枣庄三地市所辖煤田区的采空塌(沉)陷最为严重,累计塌(沉)陷面积达312.81km2,占全省采空塌(沉)陷总面积的79.67%。不但塌(沉)陷分布面积大,下沉深度深,而且积水面积广,造成的损失和社会影响也极大。

2.1.2铁矿采空塌(沉)陷

省内铁矿采空塌(沉)陷相对较轻,尽管目前济南、莱芜、淄博等铁矿主要产地的矿山开采已具规模,但由于矿石采出后对采空区大都进行了尾矿充填。因此,铁矿采空塌(沉)陷的发生得到了有效控制。据调查,至2002年底,全省仅发生3处采空塌(沉)陷,淄博1处、莱芜2处,累计塌(沉)陷面积2.673km2

2.1.3金矿采空塌(沉)陷

金矿采空塌(沉)陷主要分布于胶东金矿区的招远、莱州、牟平、威海等地,据不完全统计,到目前为止,金矿开采区发生采空塌(沉)陷160多处,累计塌(沉)陷面积约0.851km2。塌(沉)陷的形态多为条形,走向与矿脉走向一致。塌坑两侧边坡陡立,地表岩体内沿矿脉走向的张性裂隙发育,裂隙宽度可达20cm。受矿脉地质特征和开采规模的控制,塌坑的发育规模(长、宽、深等)差异悬殊。塌坑长度一般10余m到数10m不等,最长达800m。

2.1.4石膏、滑石等其他矿产采空塌陷

(1)山东省石膏矿储量十分丰富,石膏生产量逐年上升,因此矿区采空塌(沉)陷也越发突出。目前采空塌(沉)陷主要分布于临沂市平邑县、苍山县石膏矿区和枣庄底阁石膏矿区,累计塌(沉)陷面积1.774km2

(2)滑石矿采空塌陷区主要分布于栖霞、莱州等地,现已发生采空塌(沉)陷3处。最大的一处发生在莱州市滑石矿采空区,塌陷形态为椭圆形盆地状,面积约0.45km2,塌(沉)陷中心下沉深度3m左右,该塌陷的发生对位于其西部的莱州市滑石矿构成了很大威胁,目前厂院围墙已有多处倾斜开裂,墙体裂缝最宽达10cm。

(3)此外,临沂、潍坊等地在开采重晶石矿的过程中,也先后发生较大规模的采空塌(沉)陷,并造成了严重的人员伤亡事故。

2.2岩溶地面塌陷

矿山岩溶地面塌陷是因开采矿产资源疏排地下水(包括矿坑突水)而导致的岩溶塌陷。目前,全省岩溶塌陷面积约30.6544ha。相对于采空塌(沉)陷,岩溶塌陷面积较小,目前只局限于莱芜铁矿区、蒙阴洪沟煤矿区、沂南金矿区三个矿区。

3矿山地面塌(沉)陷趋势分析

3.1煤矿采空塌(沉)陷

现阶段煤矿开采主要在鲁西地区的淄博煤田、肥城煤田、新汶煤田、兖州煤田、滕州煤田、陶枣煤田、临沂煤田和鲁东地区的黄县煤田。就目前采空塌(沉)陷情况分析,山东煤矿采空塌(沉)陷基本分两种情况:①淄博、陶枣、临沂等煤田,多处于低山丘陵区,煤层薄,上覆第四系厚度均小于100m,开采深度多在-500m以下,煤层采出顶板冒落后,很快自动叉实,地表只出现小规模地面变形、斑纹或裂缝,对地表或农业耕作不产生重大损害;②兖州、滕州、肥城、黄县等煤田,多处于山前冲洪积平原或盆地中,第四系覆盖层厚度大,开采煤层厚度大,多8~12m,煤层产状平缓,采出后,顶板煤层失去支撑,形成破碎冒落、弯曲下沉,随着采空面积的逐渐扩大,在地面出现缓慢、连续的盆状塌(沉)陷坑,严重破坏了地质地貌景观,对农田、村庄等破坏严重,给矿山建设和矿区农业生产、生活造成重大影响,也为矿山带来沉重经济负担。由此可见,后者采空塌(沉)陷规模及危害要大于前者。

根据煤矿开发规划,近期煤炭生产的重点地区是济宁、兖州、滕州、新汶(含莱芜)、肥城等深部煤田。煤矿采空塌(沉)陷也主要发生在济宁、兖州、滕州煤田,其次是肥城、龙口、新汶煤田。淄博煤田面临闭坑期,采煤塌(沉)陷影响很小。也就是说,除了淄博煤田外,其他各煤田采空塌(沉)陷仍将继续发展,尤其是济宁、兖州、滕州三大煤田,开发潜力大,采煤塌(沉)陷又属于第(2)种情况,故其采空塌(沉)陷规模和危害程度显得尤为突出。

据省煤炭工业局资料,近期我省煤矿采空塌(沉)陷面积年均增长20.4km2,按此推算(以2002年采空塌(沉)陷面积392.625km2为基础),到2005年和2010年我省由于采煤将增加塌(沉)陷面积分别为102km2和204km2

未来煤炭资源开发远景区在鲁西南及黄河北煤田,此处煤田正处于黄河冲积平原区。尽管煤层埋深大,但由于具有上覆第四系厚度大、煤层厚度大、煤层产状平缓与济兖煤田类似的自然地质条件,推测未来开发会产生严重的塌(沉)陷危害。采用采煤塌(沉)陷系数法,结合2010年规划采煤量9000万t,预测采空塌(沉)陷面积为21.6km2

3.2铁矿采空塌陷

省内铁矿采空塌陷相对较轻,目前主要发生在淄博黑旺铁矿朱崖矿区庙子采空区、鲁中矿业公司(莱芜)张家洼小官庄矿山区及莱芜铁矿马庄矿区三处。据2002年调查资料,庙子采空区由于当地乡镇和个体采矿影响,范围有所扩大,对正处于采空区上方的庙子村而言,仍存在潜在的采空塌陷危害;张家洼、小官庄、马庄矿区随着开采深度的加大,以及各矿区采用了科学合理的采矿方法(砂土、尾矿充填法),并作为莱芜市重点恢复治理区,区内采空塌陷面积将逐年减少。

3.3金矿采空塌陷

据金矿开发规划,2003年至2010年,采空塌陷将随着采空范围的不断扩大而加剧。由于三山岛、新城、金城等金矿已经转入海下或深部开采,故其采空塌陷发生规模不会增幅太大;而牟平、乳山、龙口,尤其是招远金矿,由于资源相对丰富,加上国有矿山和集体、个体矿山的联合无序开采,采空塌陷面积将不断增大,采空塌陷危害将越发突出。

3.4石膏、滑石矿采空塌陷

山东省石膏矿产资源集中分布于鲁中地区,尤以泰安、枣庄、临沂三区资源丰富;滑石矿资源主要集中分布于鲁东北部地区。目前石膏、滑石开发强度较高,产品已供大于求,采空塌陷时常发生,给矿区安全造成了严重危害,随着开采强度的加大,其采空塌陷也会越发突出。

3.5矿山排水岩溶塌陷

矿山开发排水(包括矿坑突水)为主导因素而引发的岩溶塌陷,主要发生于莱芜铁矿区第三系缺失的“天窗”内及断裂带附近。据监测资料,该区岩溶塌陷近年来发展迅速,1997年塌陷面积6320m2,2000年达到8450m2,2002年达9912.17m2,塌陷面积年均增长700多平方米,累计塌陷坑228个,塌陷密度最大达252.5处/km2。随着矿山开采强度的增大及部分矿山恢复(如顾家台矿区等)建设,区内岩溶塌陷面积将不断增大。

4矿山地面塌(沉)陷防治措施

矿山地面塌(沉)陷是由人类开采矿产资源诱发引起的,因此,防治应首先考虑人类活动因素,目的是既要预防和减轻灾害带来的破坏和损失,又能保障矿产资源有序开发。根据前人生产实践经验,提出防治建议。

4.1探索科学的采矿方式

4.1.1充填法采矿

预防采空塌(沉)陷最为有效的方法是充填法采矿。这里推荐中国矿业大学研制的高水速凝充填材料,该充填材料具有充填速度快、强度高且较稳定等特征,充填液只需20分钟便连砂带水一起固化成高结晶水冲填体,其强度一天可达3兆帕,三天可达4~5兆帕,最终可达5兆帕以上。该充填材料不需脱、排水且有一定膨胀性,充盈系数优于混凝土,在招远金矿进行充填试验,效果良好。

充填法采矿防止采空塌(沉)陷,在目前开采的铁、金矿山中具有较强的可操作性,因为这类矿山矿体多呈脉状或条带状发育,相应采空区也呈条带状,便于充填,所需充填材料也相对少,经济上不需投入太大而且效果明显。充填法开采铁、金矿目前在全省已进行了全面推广和应用,其中莱芜铁矿区及招远金矿区基本上都采出了此种采矿方式。而煤矿等沉积型矿产开采由于采空区范围广,如果实行充填,花费巨大且效果不明显,从煤矿开采经济效益上分析也不合算,因此,目前煤矿开采以顶板陷落法为主。

4.1.2煤炭地下气化工程研究

煤炭地下气化(UCG)工程是指煤层在地下直接燃烧变成可燃气态燃料的过程,是一种化学采煤方法,属洁净煤新技术研究开发项目,气化炉所产煤气目前除用于矿区居民生活用气和小型工业锅炉燃气外,主要用于燃气发电机组发电,另外,还可以用于煤气化工,生产甲醇、二甲醚等化工产品。此技术方法的应用可有效减轻煤炭生产对矿区生态环境的压力,改善矿区及周边区域生态环境,具有较高的经济效益、社会效益、环境效益,是今后煤炭生产发展的主要方向,值得很好的研究发展推广。

目前,山东新汶矿业集团公司鄂庄煤矿在这方面作了有益的探索实验,并于2002年投入生产,综合效益良好。莱芜鄂庄煤矿煤炭地下气化站工程是新汶矿业集团公司“十五”期间的重点科技攻关项目,重点进行煤炭地下气化稳定控制技术的研究,目前已被列入国家高技术研究发展计划(“863计划”)实验研究基地。

4.2科学采煤方式研究

4.2.1“自下往上”异向开采

煤矿开采一般是从上层煤起自上往下采,这样对煤矿建设来说,具有见效及投资回收快等优势,但对于采空塌(沉)陷来说,是愈采愈烈,许多塌(沉)陷区是反复塌了再塌,同时浅部采空塌(沉)陷也构成对深部采矿的威胁,比如,在汛期,大气降水直接通过塌(沉)陷坑进入巷道,增加矿坑排水量乃至造成淹井事故的发生等等。

湘潭矿业学院与煤炭部门立项研究煤矿开采方式,提出具有多层煤的煤田,采用自深部→浅部开采的方式,可有效地减轻采空塌(沉)陷危害。目前,这一研究已经通过国家正式鉴定,如果这种开采方式可行的话,我们认为,对鲁西南及黄河北远景煤田区,在未来开采时应该参考、借鉴。

4.2.2加强科学研究,提高采煤技术水平

目前,世界上有些国家井下采煤矸石不出井,用来充填井下采空区,既可以减轻采空塌(沉)陷,又可避免排矸对地质环境的影响,真可谓一举两得。而省内煤矿的采煤方式与我国大多数煤矿一样,使得利用煤矸石充填井下采空区变得复杂化且费用较高,这在新汶矿务局张庄煤矿及国内其他煤矿都已得到证明。也就是,目前技术水平条件下,欲使矸石不排向地表直接充填采空区是不现实的,因此,需加强科学研究,努力改进采煤技术,赶上国际先进水平。目前,煤矿开采为减轻采空塌(沉)陷危害,根据各矿实际条件,采用的主要技术措施有:①同一煤层多工作面协调开采,减少地表不均匀下沉,减少倾斜和水平变形对民房的影响;②分煤层交错布置工作面,可减少不均匀下沉和静态变形值,使部分变形得以抵消。不同煤层开采边界交错布置。错距控制在40~80m;③积极推广沿空送巷、沿空留巷等采煤新工艺、新方法,实行无煤柱开采,以使地表均匀下沉;④积极开展新技术、新方法的研究。如华丰矿通过注浆减沉,取得较好的效果;汶南矿在采13层、15层煤时,采用矸石充填老空,既减少了矿井排矸量,又减缓了顶板下沉,减轻了采动对地表的影响。

4.3帷幕注浆堵水法

采用大型帷幕注浆工程既可以治理水害保护地下水资源,又可以减轻岩溶塌陷,已成为除疏干法以外,可供选择的另一种行之有效的治理矿区灾害的方法。该方法在济南张马屯铁矿、肥城矿务局陶阳煤矿等矿区得到了成功应用。

4.4矿山矿坑水预先疏干排供结合

据本次调查不完全统计,仅鲁中地区,国有煤矿和铁矿矿坑排水量就达4亿m3/a,这个水量是非常惊人的。造成大量水资源浪费,还产生岩溶塌陷地质灾害。采用该法将水资源提前利用,同时降低了产生岩溶塌陷的水动力条件。

4.5合理有序开采及灾害治理恢复

采矿前,在压矿地区实行一次性征地,减少采空塌(沉)陷损失。为减轻采空塌(沉)陷危害,除了进行村庄搬迁、重点交通和水利设施布置禁采区或留设防护煤柱以保护人民生命财产和国家重点建筑物不受损害外,更重要的是对于塌(沉)陷地区进行治理和复垦利用。根据实际情况,塌(沉)陷区内大部分土地可以复垦还田,少部分地区塌(沉)陷程度严重,常年积水或地形起伏过大,不能复垦,可以发展水产养殖业,也可修建公园,既美化环境又丰富人们的文化生活。

5结语

本文以全省矿山地质灾害调查报告为基础,通过对灾害现状分析,结合矿山开采规划对灾害趋势进行了分析,对前人在矿山灾害防治的生产实践经验进行了梳理总结,希望能对矿山地面塌(沉)陷的防治起到积极的作用。

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