地质灾害调查评价的主要技术方法有哪些
㈠ 地质灾害调查评价的目的
地质灾害调查亦称地质灾害勘查,是指用专业技术方法分析地质灾害状况和形成发展条件的各项工作的总称。主要调查了解灾区地质灾害分布情况、形成条件、活动历史与变化特点,灾区社会经济条件、受灾人口和受灾财产数量、分布及抗灾能力;地质灾害防治途径、措施及其可能性。
地质灾害调查的目的是为评价与防治地质灾害提供基础依据。为科学地确定地质体的特征、稳定状态和发展趋势,分析地质灾害发生的危险性,论证地质灾害防治的可能性和比选防治工程方案,最终确定是否需要治理、采取躲避方案或实施防治工程等不同对策提供依据。
地质灾害评价是指对致灾体进行稳定性评价,分析地质灾害发生的可能性,或对一次地质灾害事件或一个地区的地质灾害进行的危险性评价、易损性评估和破坏损失评价。
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 崩塌调查评价的技术方法
崩塌地质灾害的调查评价涉及很多技术方法,主要有:遥感图像解译、工程地质测绘、地球物理勘探、钻探、山地工程、室内试验及现场试验、模型试验和模拟试验、动态监测等。
(一)遥感图像解译
1.基本要求
1)遥感图像解译应在搜集资料阶段完成,并编制工程地质解译图,为野外踏勘和设计编写服务。
2)区域性解译采用1∶50000~1∶67000的航片,崩塌体部分选用大比例尺(1∶10000~1∶1000)航片。有条件时,宜采用多时相的彩红外、红外、彩色、黑白、侧视雷达等多种航片进行综合解译。
3)一般采用目视解译,尽可能对航片进行光学处理和数字处理,突出有效信息,提高解译水平和效果。
4)建立不同航片的直接解译标志(形态、大小、阴影、灰阶、色调、花纹图形等)和间接解译标志(水系、植被、土壤、自然景观和人文景观等);进行室内解译,编制解译地质图和像片镶嵌图,规划调查工作和要解决的重点问题。
5)进行解译验证,建立准确的解译标志,同时建立健全解译卡片和验证卡片,以积累详细准确的地质资料。
6)提交的成果为:①解译灾害地质图;②解译卡片;③验证卡片;④典型相片集;⑤解译报告;⑥调查所需的其他解译图件。
2.解译内容
1)划分地貌单元,确立地貌形态、成因类型、微地貌形态及发育特征;确定地貌与地质构造、地层岩性与工程地质条件之间的关系;确定崩塌体产出的地貌单元,分析判断崩塌与地貌的关系。
2)解译崩塌体产出的地层岩性特征。
3)解译崩塌与构造的关系。确定主要构造形迹(褶皱、断层)的分布和规模,与崩塌形成的关系。
4)解译地表水、地下水对崩塌形成及其堆积物稳定性的作用及影响。判定大泉、泉群、地下水溢出带,确定洼地、漏斗、落水洞、天坑等岩溶现象的分布,圈定地表水体分布范围,了解水系发育特征。
5)解译崩塌体边界,推测其厚度和体积,判译其形成机制和类型。根据崩塌区地貌形态、植被情况及彩红外影像特征等,初步分析崩塌的形成时间和稳定状况。
6)推断危岩体将来发生崩塌的体积、范围、方位、位移距离,圈定成灾范围,分析派生灾害,初步进行灾情评估。
(二)工程地质测绘
1.基本要求
1)比例尺的确定:综合区域工程地质测绘为1∶25000~1∶50000;崩塌灾害环境地质测绘初步调查为1∶10000~1∶1000,可行性研究阶段测绘为1∶2000~1∶500。
2)测绘范围:外围环境地质调查,以查明与崩塌体成生有关的地质环境和小区域内崩塌发育规律为准;崩塌体的测绘范围应为其初步判断长宽的1.5~3倍,并应包含其可能造成危害及派生灾害成灾的范围。
3)使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于测绘比例尺的地形图。
4)实测地质体的最小尺寸一般为相应图上的2mm。特别重要的,不足2mm可扩大表示,但须注明实际数据。地质点位与地质界线的误差不应超过图上的2mm。
5)开展测绘之前,应实测地层剖面,建立地层岩性柱状图,确定填图单元。
6)测绘方法采用穿越和追索相结合。重要边界要追索。覆盖地段应采取人工揭露。
7)观测点布置应目的明确、密度合理,崩塌边界、地质构造、裂缝等要有足够的点控制。观测点的类型分为:岩性点、地貌点、地质构造点、裂隙统计点、水文地质点、外动力地质现象点、裂缝调查点、崩塌壁调查点、崩塌体调查点、崩塌变形点、灾情调查统计点、人类工程活动调查点、采样点、试验点、长观点、监测点等。
8)观测点的测量要求:测绘比例尺小于1∶5000时,采用目测和罗盘交会法定位,高程可根据地形图和气压计估算。测绘比例尺大小1∶5000时,必须用仪器测量。重要的观测点、勘探点、监测点,不管比例尺多大,均须用仪器测量。
9)野外记录要求:①采用专门的卡片记录观测点,分类系统编号,卡片编号与地点号一致;②记录须与野外草图相符;③描述应全面又突出重点;④进行点与点之间的路线描述和记录。
10)采集具代表性的岩土样、水样进行鉴定和室内试验。
11)测绘过程应经常校对原始资料,及时进行分析,及时编制各种分析图表,及时进行资料整理和总结,及时发现问题和解决问题,指导下一步工作。
12)测绘工作结束,原始资料整理完毕,应组织野外验收。在全面系统的资料整理和初步分析研究的基础上,应提出以下原始成果:①实际材料图;②野外地质草图;③实测地层柱状图;④实测地层剖面图;⑤观测点记录卡片;⑥山地工程记录表及素描图;⑦长观记录和监测记录;⑧岩土、水样试验成果一览表;⑨照片册;⑩文字总结;瑏瑡数据化的资料。
2.测绘内容
1)岩体工程地质测绘:查明岩体的地质时代、成因类型、岩性、接触关系等。
2)土体工程地质测绘:查明土的粒度成分、矿物成分、密实度或稠度、空隙性、土体结构、成因类型及地质年代等。
3)地貌和斜坡结构调查:①以微地貌调查为主,包括分水岭、山脊、斜坡、谷肩、坡脚、悬崖、沟谷、河谷、河漫滩、阶地、剥蚀面、岩溶微地貌、塌陷地貌和人工地貌等。调查描述各地貌单元的形态特征(面积、长度、宽度、高程、高差、深度、坡度、形体特征及其变化情况)、微地貌的组合特征、过渡关系及相对时代;②重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的调查,查明斜坡的结构类型与坡面特征;③分析岩溶地貌、流水地貌与崩塌的关系;④调查人工地貌(采场、水库大坝、道路、人工边坡等)与崩塌的关系。
4)地质构造调查:理清调查区构造轮廓、构造形迹特点,调查褶曲、断层、节理裂隙的位置、产状、规模、力学性质及其与崩塌的关系。
5)新构造运动和地震调研:以收集资料为主。
6)水文地质调查:调查地表水体的位置、范围、动态与地下水的关系,地下水的补、径、排条件,地下水露头的位置、出流特征、动态变化等。在此基础上,综合分析地表水、地下水对崩塌的作用。
7)人类活动调查:调查人类工程活动的现状与规划、人类活动诱发的不良地质现象或地质灾害。
8)崩塌区的调查:①查明崩塌区的地质结构:包括地层岩性、地貌、地质构造、岩土体结构类型、斜坡组构类型及其对崩塌形成的控制和影响。岩土体结构要重点记录软弱夹层、断层、褶曲、裂隙、裂缝、岩溶、采空区、临空区、侧边界、底边界;②查明崩塌区的水文地质特征,包括地表水入渗及产流情况,崩塌体内地下水水量、水质及侵蚀性;③早期崩塌的运移和堆积;④未来崩塌成灾条件下可能的运移和堆积;⑤本次崩塌灾害可能派生的灾害类型(如泥石流、滑坡、涌浪等)和规模、成灾范围、灾情预评估。
9)环境地质体调查:调查崩塌区外的地质体的稳定性,为防治工程持力层选择提供依据。
10)孕灾因素调查:调查与崩塌形成有关的孕灾因素(如降雨、地表水冲蚀、地下水活动、人工爆破、地下开采、水渠渗漏等)的强度与周期。
(三)地球物理勘探
物探技术要求按现行的专业标准执行,主要物探剖面应与工程地质剖面一致。
(四)钻探
1.基本要求
1)要编制钻孔设计书(包括钻孔的目的、类型、深度、结构、钻探工艺等)。
2)钻孔深度应穿过崩塌体底界。进入稳定岩(土)体3m(土体)至5m(岩体)。
3)孔径应满足取心及测试要求。
4)要进行钻空简易水文地质观测。
5)钻孔结束后应作封孔处理,按要求保留岩心。
2.钻孔地质编录
这是最基本的第一手成果资料,应在现场及时地分回次进行记录;要注意残留岩心的分配和岩心采取率的计算;钻孔地质编录应使用统一的表格。
1)岩心的描述:坚硬岩层,应描述岩石名称、颜色、成分、结构、构造、节理裂隙、风化及破碎程度、岩心长度和完整性等;卵、砾层,应描述其名称、颜色、岩性、成分、大小、形状、充填物含量及胶结情况;砂类土层,应描述其名称、颜色、成分、粒度、干湿状态、夹杂物等;粘性土,应描述其名称、颜色、成分、结构特征、可塑性、稠度等。
2)节理裂隙描述:确定节理裂隙类型、成因、连续性、张开程度、充填物、裂隙率;断层描述:断层性质、破碎带宽度(深度)、擦痕、构造岩、岩心完整性、漏水和涌水情况等。
要重视岩溶、裂缝、滑带及软弱夹层的描述和地质编录,水文地质观测记录和钻进异常记录,取样记录。
3.钻探成果
钻孔终孔后,要及时整理并提交钻探成果,包括钻孔设计书、钻孔柱状图、岩心素描图、岩心照片、简易水文地质观测记录、取送样单、钻孔报告书等。
钻孔柱状图的比例尺一般为1∶100至1∶200,以能清楚表示主要地质现象为准。图的内容、样式、标注等应符合相应的规范。
4.钻探方法解决的主要问题
1)查明崩塌体的岩性、地质构造、岩土体结构、风化带、岩溶、边界条件和崩塌体的形态特征、规模。
2)查明崩塌区的水文地质条件,采取地下水样。
3)探测隐伏裂隙、地表裂隙的深度、发育特征、充填情况、充水情况和连通情况。
4)采取岩土体物理力学室内试验样品,进行水文地质野外试验(压水、抽水、注水、扩散试验等)和长期观测,确定水文地质参数,查证崩滑带位置和特征。
5)进行物探综合测井和跨孔测井,扩展探测范围。
6)进行崩塌变形长期监测和施工期变形监测。
(五)山地工程
1.山地工程解决的问题
1)试坑:深度小于3m。用于剥除浮土,揭露基岩,了解岩石及风化情况,或用作载荷试验及渗水试验。
2)探槽:深度一般不超过3m。用于剥除浮土,揭示基岩,多垂直于岩层走向布设。用于追索构造线、断层、崩滑体边界,了解残坡积层的厚度、岩性等。
3)浅井、竖井:浅井深度小于15m,竖井深度大于15m。用于探查风化岩体的划分、岩土体的结构构造、软弱夹层、裂缝和溶洞等,进行原位试验及变形监测。
4)平斜硐:一般断面为1.8m×2m,适用于岩层倾角较陡以及斜坡地段。用于勘查地层岩性、岩体结构构造、断层、裂缝和溶洞等,并用于取样、现场原位试验及现场监测。
5)平巷、石门:没有直接地表出口而与竖井相连接的近水平坑道,不常用。
2.山地工程的地质工作
(1)地质编录内容
1)揭露的岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层面特征、厚度、接触关系、地质时代、成因类型、产状。软弱夹层应放大比例尺进行素描,并注意其延伸性和稳定性。
2)岩石风化特征及风化卸荷带的划分,风化与裂隙、裂缝的关系。
3)断层:产状、规模、断距、断层形态与展布特征、破碎带的宽度、构造岩、两盘岩性、断层性质等。
4)裂缝、裂隙:逐条描绘裂缝及贯穿性较好的节理,记录其性质、壁面特征、成因、裂缝张开、闭合情况、充填情况、连通情况、相互切割关系、错动变形情况、渗漏水情况。
5)崩滑带及重力变形带作为描述的重点,放大表示。要描述其厚度、岩性、物质组成、构造岩、产状、含水情况等。
6)水文地质现象:注意滴水点、涌水点、渗水点、连通试验出水点、临时出水点。关注其产出位置、水量,与裂缝、裂隙、岩溶及老窿的关系,水量与降雨的关系。
7)记录各种试验点、物探点、长观点、取样点、拍照点、监测点的位置、作用、层位、岩性及有关的地质情况。
(2)地质素描图的有关规定
1)比例尺一般为1∶20~1∶100。
2)探槽的素描绘制一壁一底的展示图。若两壁地质现象不同,则绘制两壁素描图。槽底长度可用水平投影,槽壁按实际长度和坡度绘制,也可采用壁与底平行展开法。
3)浅井、竖井的素描,展示图一般作相邻的两壁,平行展开,注明壁的方位。圆井展示图以90°等分分开,取相邻两壁平行展开绘制,斜井展示图需注明其斜度。
4)平硐素描展示图绘制洞顶和两壁。展开格式为以洞顶为准,两壁上掀的俯视展开法。当洞向改变时,需注明转折前进方向,洞顶连续绘制,两壁转折时凸出侧呈三角形撕裂叉口。洞深计算以洞顶中心线为主。洞顶坡度一般用高差曲线表示。
5)开挖过程中的编录:及时记录掘进中遇到的裂缝、滑带、出水点、水量、顶底板变形等现象。一般隔5m作一个掌子面素描图。对于围岩失稳而必须支护的地段,应及时进行素描、拍照、录像、采样及埋设监测仪器。
(3)取样及原位试验
按有关规定和设计要求,原位试验硐段视需要进行地质素描及试件素描。
(4)录像
有条件应对重型山地工程进行录像。录像时要记录方位及主要地质内容。
3.山地工程提交的成果
地质素描图、重要地段施工记录、照片集、录像、取样送样单、各种点位记录、重型山地工程勘查小结等。
(六)试验
目的是查明崩塌地质体及其赋存环境,为稳定性评价、模型试验、模拟试验和防治工程设计提供必须的岩土物理力学参数和水文地质参数。
1.试验工作布置原则
1)岩土成分鉴定和基本物理性质、水理性质测试,宜以岩性层或工程地质组、段为基本单元,每单元各取3~5组。
2)测试工作的重点应放在崩滑带。崩滑带的力学属性具有不均一性,应重点测试主要软弱面(最弱面)。要对崩滑带进行面上的控制。参与统计的力学指标数不宜小于6个。
3)实验工作应与其他工作紧密结合,充分利用其他手段进行取样和试验。如标准贯入试验、旁压试验、深部采样和水文地质试验可充分利用钻探;表层采样和原位试验可充分利用山地工程。
4)试验工作的布置应室内、现场相结合,现场试验耗资大且限制条件多,不宜过多投入,要根据工作阶段及实际需要合理安排。
5)对于初步选定的防治工程持力层的岩、土体,可根据防治工程的类型、荷载、受力方式和可能产生的变形形式选择测试项目。如评价持力层的抗滑稳定性、岩体抗拉稳定性、地基承载力和抗滑定性等。
2.试验内容和方法
试验的对象、内容和方法,取决于工作阶段及其精度要求。
1)初勘阶段:对崩塌—危岩体,试验要能满足评价其变形破坏特征和稳定性计算。对于相关的环境岩体(周边岩体、崩塌位移作用的地质体、防治工程持力岩土体、可能危及崩塌体的其他灾害岩土体等),试验以能满足其稳定性和环境地质问题的定性评价为主。这个阶段以收集资料和室内试验为主。
2)预可行阶段:对崩塌—危岩体要进行分析和稳定性计算所需的测试。对相关环境岩体要进行稳定性评价等所需的简要测试。对持力岩体要进行定性或半定量分析评价所需的有关简要试验。方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3)可行性研究阶段:对崩塌体要进行较为详细的试验,为变形分析、稳定性计算、模型试验和模拟试验提供所需的参数。对相关环境岩体,进行简要试验,以满足稳定性定性评价和环境地质问题定性研究的需要。对于持力岩体,进行一定的试验,为稳定性计算和防治工程方案设计提供所需的参数。试验方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3.试验项目的选择
应根据崩塌的失稳机制和变形破坏的力学机制分析,选择必须的试验项目。
1)滑移式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③弱面抗剪强度;④水文地质试验。
2)倾倒式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部弱面抗拉强度;④岩块间岩面摩擦强度;⑤岩体抗拉强度。
3)拉裂式崩塌的测试项目为:①岩土体成分和物理性质;②抗拉强度。
4)鼓胀式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部软弱层无侧限抗压强度。
5)错断式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部岩土体抗剪强度。
4.测试方法和测试条件的选择
要根据崩塌岩土体的特征和赋存环境选择适宜的测试方法和测试条件。
1)室内渗透试验适用于砂性土、粘性土。混合土和碎石土应考虑现场试验。
2)室内压缩试验适用于粉土和粘性土,其他土类应选择现场试验。
3)室内直剪试验适用于粘性土和砂土类(样品中大于2mm的砾、块石均要捡出)。角砾状滑带土或级配混杂的碎屑状滑带土宜考虑现场试验。
4)土样中粒径大于10mm的颗粒较多时,不宜做室内三轴剪切试验。宜选择现场实试验。
5)砂类土、粘性土和黄土类宜采用静力触探。
6)浅埋防治工程选用的地基土,可采用承压板压缩试验;埋深较大(5~15m)的地基土,宜采用螺旋板荷载试验或旁压试验。
7)土体崩塌不能采用钻孔压水试验;崩塌体内有一定水位和水量时,可进行提水试验或适当的抽水试验;崩塌体内无水或微含水条件下,稳定条件允许时可采用控制性钻孔注水试验或地表渗水试验。
8)在岩体中进行现场试验难度极大,应根据弹性波观测和室内试验作选择。
9)风化岩体和软岩土可作预钻式旁压试验。
10)尚未形成贯通性弱面的危岩体应进行现场直剪试验;沿一定弱面滑移的危岩体应进行现场直剪试验。
11)水库型岩崩-危岩体,岩体裂隙发育时,考虑水库高水位淹没部分危岩体,可作抽水试验或钻孔压水试验。作压水试验前,须论证其是否影响危岩体稳定性。
12)人工快速对开裂岩土崩塌体裂缝内注水进行充水试验和连通试验,是十分危险且有害的,任何情况下都不能进行。
5.试验成果的分析应用
承担试验工作的单位应提交对崩塌地质体的综合测试报告,内容包括:①测试对象、试验方案、试验项目的确定及依据;②试验要求及有关规范;③试验技术及试验过程(试验概述、试件制备、试件数量及特征、试验仪器、试验程序、成果整理);④试验成果及综合分析;⑤试验成果建议值。
试验成果只能作为稳定性计算和防治工程设计的参考。计算参数及设计参数取值应在反演分析及其他分析的基础上,结合试验成果、模型试验、模拟试验和专家经验等予以综合确定。
(七)动态监测
1.动态监测的目的和任务
1)动态监测的目的:①评价地质灾害的活动性及稳定性;②通过监测崩滑变形块体变形的分布、规模、位移方式、方向和速率等,为分析崩塌体的变形特征、变形机制,进行稳定性评价服务,同时为防治工程设计提供重要依据;③为勘查施工安全提供预警预报,对重型山地工程施工对崩塌体的扰动及时反馈,控制勘查施工部位和施工强度,为防治工程设计提供参考;④为今后建站进行长期监测奠定良好的基础。
2)动态监测的任务:①查明崩塌体正在变形破坏的主要块体、主要部位、主要破坏方式、主要变形方向和变形速率;②进一步认识崩滑体的形体特征,分析其变形规律、发展趋势、形成机制,分析评价崩塌体的稳定性和论证防治工程设计;③监测崩塌相关成灾因素(如降雨、地表水、地下水和人类活动等)及其强度,分析评价它们对崩塌体稳定性的影响。
2.动态监测的内容与方法
(1)绝对位移监测
1)监测内容:崩塌体测点的三维坐标监测,得出测点的三维变形位移量、位移方法与位移速率。
2)监测方法:大地测量法、GPS测量法、近景摄影测量法、激光全息摄影法和激光散斑法。
(2)相对位移监测
1)监测内容:相对位移监测是设点量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升和错动等)的一种常用变形监测方法。主要用于裂缝、崩滑带和采空区顶底板等部位的监测,是崩塌监测的主要内容。
2)监测方法:简易监测法(作标记或埋桩,用钢尺等定期直接测量)、机测法(采用机械式仪表对裂缝、滑带和顶底板进行位移或沉降监测)、电测法(常用电感调频式位移计监测)。
(3)倾斜监测
地面倾斜监测:监测内容为崩滑体地面倾斜方向和倾角变化。监测仪器有盘式倾斜仪、杆式倾斜仪和T字形倾斜仪。
深部倾斜监测:利用钻孔倾斜仪测量崩滑体内钻孔倾斜变形反求各孔段水平位移。
(4)声发射监测
1)监测内容:检测岩体破裂时产生的声发射信号,用以判断岩体变形及稳定状况,并进行预测预报。
2)监测方法:采用进口或国产的声发射仪、地音仪等进行监测。
(5)地应力观测
1)观测内容:测量崩滑体内地应力的变化情况,分辨拉力区、压力区及压力变化,用以推断岩体变形。
2)监测方法:常用WL-60型应力计,YJ-73型三向压磁应力计等仪器监测。
(6)地下水监测
1)监测内容:对测区内的地下水露头进行系统的水位、水量、水温和水质等项目的长期监测。掌握区内地下水变化规律,分析地下水与地表水及大气降水的关系,进行地下水的动态特征与崩塌体变形的相关分析,为稳定性评价和防治工程设计提供水文地质资料。
2)监测方法:利用监测盅、水位自动记录仪、孔隙水压计、钻孔渗压计、测流仪、水温计、测流堰和取样等,监测泉、井、坑、钻孔、平斜硐与竖井等地下水露头。
3)适用范围:当崩塌变形破坏与地下水具有相关性,在雨季或地表水位抬升时崩塌体内具有地下水,应予以监测。
(7)地表水监测
1)监测内容:监测与崩塌相关的沟、溪、河的水位、流速、流量,分析其与地下水的联系、与降雨量的联系。
2)监测方法:利用水位标尺、水位自动记录仪、测流堰等进行监测。
(8)常规气象监测
1)监测内容及仪器:利用常规气象监测仪器(温度计、雨量计、蒸发仪等)进行以降雨量为主的气象监测。
2)适用范围:一般情况下均要进行气象监测,进行地下水监测的崩塌体则必须进行。
(9)地震监测
1)监测内容:地震力是作用于崩塌体上的特殊荷载之一,对崩塌体的稳定性起着重要作用,应采用地震仪等仪器监测区内及外围发生的地震的强度、发震时间、震中位置和震源深度,分析区内的地震烈度,评价地震作用对崩塌体稳定性的影响。
2)适用范围:适用于所有的崩塌调查评价。根据我国地震监测的现状,不宜自行设站监测,应以收集地震资料为主。
(10)人类活动监测
应针对调查区内对崩塌有影响的项目,监测其范围、强度、速度等与崩塌变形的关系。
㈣ 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:
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。
㈤ 地质灾害评估的地质灾害评估方法
地质灾害危险性评估的方法主要有:发生概率及发展速率的确定方法,危害范围及危害强度分专区,区域危险性属区划等。
国土资源部《地质灾害防治管理办法》第15条规定,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区内进行的工程建设,在申请建设用地之前必须进行地质灾害危险性评估。
评估结果由省级以上国土资源行政主管部门认定。不符合条件的,国土资源行政主管部门不予办理建设用地审批手续。地质灾害危险性评估包括下列内容:
(1)阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征
(2)分析论证工程建设区和规划区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估
(3)提出防治地质灾害措施与建议,并作出建设场地适宜性评价结论。
㈥ 地质灾害调查评价的类型及主要内容
因为调查目的和精度不同,地质灾害调查有多种类型。有小比例尺的区域性调查,中等比例尺的地区性调查,大比例尺的地质灾害点或地质灾害区的专门性调查。除独立进行的专门性地质灾害调查外,在综合性地质勘查以及水文地质、工程地质、环境地质等勘查评价工作中,也会对工作区的地质灾害进行不同程度的调查工作。
地质灾害评价类型较多,根据评价范围和精度分为点评价、面评价和区域评价;根据评价时间分为灾前预测评价、灾中跟踪评价、灾后总评价。各种评价的目的和要求不尽相同,但基本内容和技术方法相近。
地质灾害危险性评价是在查清地质灾害活动历史、形成条件、变化规律与发展趋势的基础上进行的,主要是对地质灾害活动程度和危害能力进行分析评判。通过这一评价,确定地质灾害活动参数,圈定地质灾害危险范围,区分危害程度,编制地质灾害危险性分区图。为评价地质灾害破坏损失程度以及规划、部署、实施地质灾害防治工作提供科学依据。
地质灾害破坏损失评价是对地质灾害破坏损失程度的分析评估,包括危害人类的生命健康,造成人员伤亡;破坏社会财产和生活、生产活动,造成直接和间接经济损失;破坏资源、环境,阻碍经济增长和社会可持续发展等方面,为分析对比不同地区、不同时间、不同种类地质灾害程度,规划、部署、实施地质灾害防治工作提供科学依据。
地质灾害调查评价的内容主要有以下几个方面:
1)区域调查:主要是调查地质灾害形成的区域地形地貌条件和地质环境,特别是新构造运动以来的地球表层动力作用。
2)地质灾害体的调查评价:采用工程手段和简易监测方法,调查地质灾害体的形态、结构和主要作用因素及其变化等,采用地质历史分析法综合评价其稳定性。
3)试验:根据稳定性评价的需要,有目的地开展原位试验,采取样品进行室内试验。
4)成因机制分析及模拟研究:综合分析地质体破坏的成因机制,进行物理模拟和数学模拟研究,最终进行稳定性分析和定量评价。
5)灾情调查:查明地质灾害已造成的危害,如人员伤亡、直接经济损失、间接经济损失和生态环境破坏状况及其特点。
6)进行防治工程可行性论证,提出防治工程规划方案。根据调查评价结论,作出地质灾害危险性预测,初步论证治理、搬迁或采取综合方案的依据、布置与工程概算。
㈦ 地质灾害调查评价成果
传统的地质灾害调查评价成果的表现形式为调查报告。随着计算机技术的发展,地质灾害调查评价成果逐渐向数字化、信息化方向发展。不同种类、不同阶段地质灾害调查成果的内容不同,通常包括地质灾害历史、现状,活动规律与形成条件,危害区范围、社会经济条件与受灾体分布情况,破坏损失程度,发展趋势预测,防治对策与措施等。
县(市)地质灾害调查与区划的主要成果为:①地质灾害调查与区划报告,主要内容为县(市)社会经济状况、地质环境条件、地质灾害分布与发展特征、易发区划分、主要灾害隐患点危险性和危害性评价及监测预警和防治建议;②地质灾害区划图,成图比例尺寸一般为1∶10万,除圈出不同程度的地质灾害易发区外,还应用专门符号将潜在的和已发生的地质灾害点反映到图上;③地质灾害调查表、有关照片和录像片;④重要地质灾害隐患点防灾预案。
地质灾害危险性评估成果根据评估对象不同,分为规划区地质灾害危险性评估报告、建设用地地质灾害危险性评估报告、矿山地质灾害危险性评估报告。成果内容和要求将在第十章中阐述。
针对具体灾种的专项地质灾害调查评价成果,其内容和要求,由调查评价的目的、阶段,灾害类型及其特征而定。
小结
地质灾害调查与评价的最终目的是为防治地质灾害提供科学依据。应学会根据调查评价的类型、对象、工作程度,选择配置最适宜的技术方法,以取得符合要求的调查评价成果,为地质灾害防治提供切实有效的服务。
复习思考题
1.地质灾害调查评价的主要内容是什么?
2.选择地质灾害调查与评价技术方法的原则是什么?
3.地质灾害调查与评价成果的基本内容是什么?
㈧ 地质灾害调查与评价成果的基本内容是什么
内容:
如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、内岩爆、坑道突水、突泥、容突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化,土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化,以及地震、火山、地热害等。
㈨ 地质灾害风险评估有哪些方法,各有什么优缺点
地质灾害风险性是指地质灾害发生不同险情(危险等级)的概率。
①地质灾害专危险性评价指标,根据国属务院地质灾害防治条例,其危险等级是根据灾情大小或险情大小来判定的。评价指标为灾情+险情。
②地质灾害风险性评价技术路线:
a)地质灾害风险概率(暴雨频率)→b)预测地质灾害危险区范围→c)地质灾害险情计算,确定其危险等级→d)判定发生该危险等级的概率(风险性)。
③地质灾害风险评估方法:
a)地质灾害危险区范围预测方法:
一一定性分析方法
一一半定量分析方法
一一定量计算预测方法
b)地质灾害险情计算方法:
地质灾害危险区内受威胁人数=?受威胁财产=?
一一统计分析计算法
一一层次叠加计算法
参见中国地质灾害风险评价新方法。
㈩ 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。