山東臨沂市城區(qū)巖溶塌陷易損性和期望損失評價

姚春梅，楊全城，邵景力，雷曉東

(1.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014;2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083;3.北京市華清地?zé)衢_發(fā)有限責(zé)任公司，北京102218)

山東臨沂市城區(qū)巖溶塌陷易損性和期望損失評價

姚春梅1，楊全城1，邵景力2，雷曉東3

(1.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東 濟(jì)南 250014;2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083;3.北京市華清地?zé)衢_發(fā)有限責(zé)任公司，北京102218)

巖溶塌陷是山東省臨沂市區(qū)內(nèi)最重要的地質(zhì)災(zāi)害類型，由于研究區(qū)人口和工礦企業(yè)分布集中，社會結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)條件多樣，巖溶塌陷一旦發(fā)生，可能帶來的經(jīng)濟(jì)和財產(chǎn)損失較嚴(yán)重，本文嘗試采用易損性和期望損失評價確定可能遭受巖溶塌陷災(zāi)害的各類承載體空間分布與破壞損失率，依據(jù)預(yù)測塌陷可能造成的破壞損失程度，確定巖溶塌陷的風(fēng)險分區(qū)，以期通過對風(fēng)險級別較高的地區(qū)適時發(fā)布巖溶塌陷預(yù)警信息，并采取科學(xué)的防治方法和應(yīng)急處理措施，達(dá)到降低巖溶塌陷風(fēng)險和危害的目的，為科學(xué)開展巖溶塌陷預(yù)警和防治提供參考依據(jù)，為國內(nèi)巖溶塌陷防治工作提供借鑒。

巖溶塌陷;易損性評價;期望損失評價;山東臨沂市

0 引言

臨沂市是一個降水量豐富、地表水系發(fā)達(dá)，巖溶地層廣泛發(fā)育的地區(qū)。自20世紀(jì)80年代以來，臨沂城區(qū)已發(fā)生19次巖溶塌陷，形成塌陷坑30多個，巖溶塌陷造成地面建筑物開裂、住宅損壞，交通阻塞，水質(zhì)污染等多種危害，并對人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成很大威脅，已成為當(dāng)?shù)赝怀龅牡刭|(zhì)災(zāi)害。

巖溶塌陷是“巖溶—蓋層—水”構(gòu)成的系統(tǒng)在各種因素影響下表現(xiàn)出來的系統(tǒng)失穩(wěn)過程在地表的宏觀表現(xiàn)［1］，它的發(fā)生有很大的隨機性，且發(fā)生后對自然環(huán)境和人類生活所造成的損失具有很大的不確定性。通過易損性和期望損失評價可以確定可能遭受巖溶塌陷災(zāi)害的人口、工程、財產(chǎn)以及資源、環(huán)境的空間分布與破壞損失率，目的是預(yù)測塌陷可能造成的人口傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及資源、環(huán)境的破壞損失程度，綜合反映巖溶塌陷的風(fēng)險水平。主要評價內(nèi)容如下:

易損性評價:通過對評價區(qū)內(nèi)受災(zāi)體數(shù)量、價值和對不同強度巖溶塌陷災(zāi)害的抗御能力進(jìn)行綜合分析，評價承災(zāi)區(qū)易損性，確定可能遭受巖溶塌陷危害的人口、工程、財產(chǎn)等的破壞損失率。

期望損失評價:計算巖溶塌陷災(zāi)害的期望損失，包括未來一定時期內(nèi)巖溶塌陷災(zāi)害可能造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、資源環(huán)境破壞程度的平均值或極高值。

1 易損性評價

具體的評價過程為:根據(jù)研究區(qū)1∶50000實際材料圖、街道分布圖、鐵路、公路分布圖以及水域分布圖等，生成研究區(qū)社會經(jīng)濟(jì)與基礎(chǔ)條件分區(qū)圖(圖1)，鐵路周圍設(shè)緩沖區(qū)10m，高速國道設(shè)緩沖區(qū)20m，主要街道設(shè)緩沖區(qū)15m，水系設(shè)緩沖區(qū)5m。然后，評價這些要素的易損性和期望損失［2］。其中易損性評價又可以分為社會經(jīng)濟(jì)易損性評價和結(jié)構(gòu)易損性評價。

1.1 社會經(jīng)濟(jì)易損性評價

社會經(jīng)濟(jì)易損性評價(V-social)評估巖溶塌陷可能給社會經(jīng)濟(jì)帶來損失的幾率，主要從人口的密集情況、經(jīng)濟(jì)水平、克服災(zāi)害的能力以及對整個社會的重要程度等方面考慮，賦值范圍在0～1之間，值越大，表示易損性越大(表1)。

(1)人口密度及社會功能方面的考慮

考慮人口的易損性，農(nóng)村人口相對較少，易損性低;城區(qū)人口密集，易損性高。另外考慮社會功能、經(jīng)濟(jì)的易損性，將研究區(qū)現(xiàn)有土地利用類型分為城區(qū)居民地、農(nóng)業(yè)農(nóng)村用地、政府所在地、工業(yè)用地、鐵路、公路等道路用地。其中政府所在地、高速公路等的易損性值就比較高，為0.8～1;社會重要性較高的場所，如工業(yè)用地，易損性值也比較高，為0.6～0.7;非建筑物分布區(qū)，如水域、耕地以及農(nóng)業(yè)農(nóng)村用地等，易損性指標(biāo)較低，為0.1～0.4。

圖1 研究區(qū)社會經(jīng)濟(jì)與基礎(chǔ)條件分區(qū)圖Fig.1 Zoning map of social economy and infrastructure

表1 易損性及期望損失取值表Table 1 Vulnerability and expectation loss value

(2)生命線的考慮

主要考慮交通線的易損性。各大交通樞紐(比如鐵路公路交匯處)、高速公路等是臨沂市與外界聯(lián)系的重要途徑，如果發(fā)生破壞，將給社會帶來重要影響，因此，周圍設(shè)緩沖區(qū)20m，在該影響范圍內(nèi)，易損性值取0.9。研究區(qū)公路分高速公路、國道、一般公路和主要街道，其中高速公路、國道和主要街道因社會影響較大，易損性值0.8;一般公路0.6。

1.2 結(jié)構(gòu)易損性評價

結(jié)構(gòu)易損性評價(V-stru)目的是從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的角度，評估不同土地利用要素的抗塌陷能力，以塌陷時發(fā)生破壞的可能性表示，取值在0～1之間。

(1)社會功能方面的考慮

盡管非建筑物分布區(qū)，如水域、耕地等，對社會經(jīng)濟(jì)生活的影響不大，社會經(jīng)濟(jì)易損性指標(biāo)較低，但塌陷時發(fā)生破壞的可能性卻很高，為此，結(jié)構(gòu)易損性指標(biāo)為1;城市居民地的抗塌陷能力也較弱，易損性指標(biāo)為0.9;而工業(yè)用地和政府所在地等由于具有較好的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，抗塌陷能力也較強，易損性指標(biāo)為0.2～0.3。

(2)生命線的考慮

在緩沖區(qū)范圍內(nèi)，交通生命線抗塌陷能力均較差，所以，易損性指標(biāo)取0.3～0.6之間。

2 期望損失評價

期望損失評價是指計算評價巖溶塌陷的期望損失，本文從國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)損失的角度，參考國內(nèi)其它地區(qū)塌陷損失情況，評估塌陷發(fā)生時帶來的損失，表示為 V-eco，以萬元為單位。最后由易損性值與經(jīng)濟(jì)損失值得到期望損失值(V-loss)，并對其進(jìn)行分級。

(1)社會功能方面的考慮

可能造成較大經(jīng)濟(jì)損失的是行政辦公用地、工業(yè)用地、交通樞紐和居住用地等，參考國內(nèi)其它地區(qū)取值，本區(qū)易損性指標(biāo)定為100～1000萬元;而耕地、綠地等損失最小，為5萬元;其它類型用地均在10～50萬元。

(2)生命線的考慮

鐵路因其重要地位，易損性值為200萬元;高速公路70萬元，國道50萬元，一般公路35萬元，主要街道為10萬元，其它交通為50～250萬元。

對易損性評價結(jié)果(社會易損性、結(jié)構(gòu)易損性)和經(jīng)濟(jì)損失評價結(jié)果進(jìn)行綜合處理，可得到期望損失評價結(jié)果(V-loss)，在此，采用直接相乘的方法，即:

由上式即可求出發(fā)生塌陷時，各土地利用單元的最終損失值，然后按照損失大小對其分級，共分為5級，5級損失最高，1級最小，得出期望損失分級圖(圖2)。

圖2 期望損失分級圖Fig.2 Zoning map of expectation loss

由圖2結(jié)合圖1可以看出，期望損失評價最高級別主要分布于臨沂市中心城區(qū)和羅莊區(qū)西北部的居民區(qū)等地，面積約12.7km2;其次是政府所在地和工業(yè)園區(qū)范圍，這些區(qū)域同時也是巖溶塌陷易發(fā)區(qū);西部和西北部農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)村人口相對較少，土地類型以農(nóng)用地為主，發(fā)生巖溶塌陷的期望損失最低。

3 結(jié)論

本次易損性和期望損失評價結(jié)果表明，研究區(qū)原巖溶塌陷點附近區(qū)域和市區(qū)部分地區(qū)，巖溶發(fā)育程度較高，且歷史上多次發(fā)生巖溶塌陷，加上城區(qū)人口和重要建筑密集，在該區(qū)發(fā)生巖溶塌陷，一旦發(fā)生塌陷造成的人民生命和財產(chǎn)損失最大，因此應(yīng)成為巖溶塌陷重點防治區(qū)，更需要采取有針對性的防治對策。

巖溶塌陷易損性和期望損失評價的目的是掌握巖溶塌陷發(fā)生時可能造成的損失程度，以便進(jìn)行風(fēng)險管理，減小或控制風(fēng)險，為當(dāng)?shù)卣托姓鞴懿块T提供決策依據(jù)。

論文中結(jié)合地表構(gòu)筑物和危害對象，進(jìn)行巖溶塌陷風(fēng)險性評價方面的嘗試，對于巖溶塌陷防治工作的開展提供了有針對性的科學(xué)依據(jù)，但具體如何在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巖溶塌陷的適時預(yù)警預(yù)報等工作方面，有待于進(jìn)一步的探討。

［1］康彥仁.中國南方巖溶塌陷［M］.南寧:廣西科學(xué)出版社，1990，25 ～40.

［2］雷明堂，蔣小珍，李瑜，等.城市巖溶塌陷災(zāi)害風(fēng)險評估方法—以貴州六盤水市為例［J］.火山地質(zhì)與礦產(chǎn)，2000，2(21):118 ～127.

Vulnerability and expectation loss assessment of karst collapse in Linyi City，Shandong Province

YAO Chun-mei1，YANG Quan-cheng1，SHAO Jing-li2，LEI Xiao-dong3
(1.Shandong Monitoring Center of Geological Environment，Jinan 250014，China;2.China University of Geosciences，Beijing 100083，China;3.Beijing Huaqing Geothermal development Co.，LTD，Beijing 102218，China)

Karst collapse is one of the main important geological disasters in Linyi City of Shandong Province.Because the population and industry and mining enterprise concentrate in the research area，and the social structure and the foundation condition are diverse，when the karst collapse happens will cause great economy and property losses.In this article，the spatial distribution and the destruction loss of each kind of hazard bearing body are obtained by the vulnerability and the expectation loss appraisal.The destruction loss degree brought by karst collapse are forecasted too.These can provide reference for the forewarning，preventing and controlling of karst collapse.

karst collapse;vulnerability assessment;expectation loss assessment;Linyi city;Shandong Province

1003-8035(2010)02-0074-03

P642.25

A

2009-11-20;

2010-01-11

姚春梅(1967—)，女，研究員，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘查研究工作。

E-mail:ycm_12@sina.com