萊蕪市主要地質(zhì)災(zāi)害特征易發(fā)區(qū)劃分及防治措施

蘇寶成，周廣海，魯峰，安如意

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250014)

環(huán)境地質(zhì)

萊蕪市主要地質(zhì)災(zāi)害特征易發(fā)區(qū)劃分及防治措施

蘇寶成，周廣海，魯峰，安如意

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250014)

該文總結(jié)了萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害的總體特征，同時具體分析了各種地質(zhì)災(zāi)害的類型、地理分布和主要影響因素等個體特征。以截至2012底的數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，對萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度進行綜合分區(qū)評價，劃定了萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)，針對不同的地質(zhì)災(zāi)害種類提出了相應(yīng)的防治措施。

地質(zhì)災(zāi)害；崩塌；滑坡；泥石流；地面塌陷；易發(fā)區(qū)；防治措施；萊蕪市

萊蕪市位于山東省中部，東鄰淄博市，西部和南部與泰安市接壤，北靠濟南市，面積約2246km2，人口約123.18萬人，是山東省重要的原煤、鐵礦石生產(chǎn)基地和鋼鐵工業(yè)基地。萊蕪市北、東、南三面環(huán)山，為山勢陡峻、溝谷發(fā)育、切割強烈的中低山區(qū)，中部為低緩的平原。萊蕪市主要地質(zhì)災(zāi)害種類為崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷(包括巖溶塌陷和采空塌陷兩種)。中低山區(qū)巖土體坡度陡、穩(wěn)定性差，加之不合理的在山坡上削坡建房等活動，導致該區(qū)成為崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)域。煤礦、鐵礦的開發(fā)也引發(fā)了采空塌陷、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。在灰?guī)r隱伏區(qū)，人們對地下水的過量開采及礦坑疏干排水，也易引起巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害(圖1)。

圖1 萊蕪市地貌分布及主要地質(zhì)災(zāi)害分布簡圖

1 主要地質(zhì)災(zāi)害特征

萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較強烈，地質(zhì)災(zāi)害類型多樣、季節(jié)性特征明顯、人類活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害逐年增多、區(qū)域分布有明顯差異。截至2012年底，萊蕪市共發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害及隱患點71處，其中地面塌陷16處，泥石流12處，滑坡9處，崩塌34處。萊蕪市境內(nèi)因地質(zhì)災(zāi)害而遭受的直接經(jīng)濟損失約5693.75萬元，預(yù)測萊蕪市受地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)濟損失約8135.0萬元，受威脅人數(shù)約8020人*山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省萊蕪市(萊城區(qū)、鋼城區(qū))山地丘陵1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告，2012年。。

1.1 各種地質(zhì)災(zāi)害類型及地理分布

1.1.1 崩塌

崩塌指陡傾斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象[1]。崩塌災(zāi)害突發(fā)性強，連續(xù)性差，常瞬間發(fā)生，多發(fā)生于降雨過程中或雨后。崩塌災(zāi)害按發(fā)生地段的巖性不同，可分為巖質(zhì)崩塌和土質(zhì)崩塌。萊蕪市崩塌災(zāi)害及隱患點主要分布于大王莊鎮(zhèn)、茶葉口鎮(zhèn)、苗山鎮(zhèn)和和莊鎮(zhèn)的低山、丘陵地帶等，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有零星分布。

1.1.2 滑坡

滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象[1]?；聻?zāi)害按滑坡體巖性可分為巖質(zhì)滑坡和土質(zhì)滑坡。萊蕪市滑坡災(zāi)害及隱患點主要分布在茶業(yè)口鎮(zhèn)、牛泉鎮(zhèn)、和莊鎮(zhèn)、大王莊鎮(zhèn)和辛莊鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

1.1.3 泥石流

泥石流是指山區(qū)溝谷或者山地坡面上，由暴雨、冰雪融化等水源激發(fā)的、含有大量泥沙石塊的介于挾沙水流和滑坡之間的土、水、氣混合流[1]。萊蕪市泥石流災(zāi)害按照流域形態(tài)的不同，可以分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流。泥石流災(zāi)害及隱患點主要分布于大王莊鎮(zhèn)、茶業(yè)口鎮(zhèn)及雪野旅游區(qū)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

1.1.4 地面塌陷

地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下，于一定范圍內(nèi)產(chǎn)生突然性的地面沉陷，導致地面或建筑物損壞的一種地質(zhì)災(zāi)害[1]。萊蕪市境內(nèi)的地面塌陷災(zāi)害主要有巖溶塌陷和采空塌陷。

(1)巖溶塌陷。巖溶塌陷是在隱伏灰?guī)r分布區(qū)由于自然條件或人為活動的影響，改變了地下水動力條件，而產(chǎn)生的可溶性巖上覆土層的地面塌陷。主要分布于方下鎮(zhèn)公清一帶、風城街道辦事處孟家莊村及曹東村、牛泉鎮(zhèn)東西泉河及侯家溝、寨里鎮(zhèn)后枯河及郗漁池、大王莊鎮(zhèn)孤山村、艾山街道辦事處清泥溝水源地及辛莊鎮(zhèn)百咀紅村等地，累計影響面積約8km2。

萊蕪市巖溶塌陷有以下規(guī)律：①巖溶塌陷平面上多呈圓形，剖面形態(tài)多呈壇狀、井狀；②具突發(fā)性、季節(jié)性(多集中于雨季或雨后)、頻發(fā)性和重復(fù)性；③大量開采地下水、或礦山疏干排水，地下水位大幅下降的“天窗”附近[2]。

(2)采空塌陷。采空塌陷是由于礦層采出后，采空區(qū)上方巖層在重力作用下發(fā)生彎曲、離層以致冒落形成塌陷。按照采礦種類的不同，又可分為煤礦采空塌陷和鐵礦采空塌陷兩種。

①煤礦采空塌陷。萊蕪市現(xiàn)主要煤炭開采企業(yè)有12家。煤層多、單層厚、埋深小，采空范圍廣以及采礦工藝等特征決定了該區(qū)易發(fā)生采空塌陷。萊蕪市煤礦采空塌陷區(qū)主要分布于鄂莊、南冶、西港(現(xiàn)已閉坑)及槲林、北埠(現(xiàn)已閉坑)、潘西煤礦、西港煤礦、辛莊煤礦、鋼城金礦及里辛煤礦等礦區(qū)范圍內(nèi)。截至2012年底，萊蕪市因煤礦開采而造成的采空區(qū)面積約48km2，引起的塌陷面積累計約11km2，涉及鳳城街道辦、高莊街道辦、牛泉、辛莊、顏莊、里辛等鎮(zhèn)的34個村莊及企業(yè)。

②鐵礦采空塌陷。萊蕪市共有鐵礦區(qū)19處，礦山開采面積約11.93km2。礦山多采用底柱分段崩落法和端部放炮法采礦。采礦工藝及采空范圍不斷擴大導致鐵礦區(qū)易發(fā)生采空塌陷。截至2012年底，采空區(qū)面積約1km2，嚴重塌陷區(qū)面積0.64km2，主要分布在魯中礦業(yè)集團公司小官莊鐵礦、張家洼鐵礦區(qū)和萊蕪鋼鐵集團萊蕪礦業(yè)有限公司馬莊鐵礦等礦區(qū)范圍內(nèi)。

1.2 主要影響因素

1.2.1 地形地貌

從區(qū)域來看，中低山、丘陵區(qū)是崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，而地質(zhì)體所處的微地貌形態(tài)則是3種地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要影響因素。

萊蕪市崩塌、滑坡主要發(fā)生在以下地段：①陡崖：多形成于單面山一側(cè)，坡度大于50°，當高、陡斜坡由堅硬—較堅硬的巖石組成，當巖體內(nèi)裂隙發(fā)育時，通常會發(fā)生崩塌。②順向坡：主要軟弱結(jié)構(gòu)面傾向與斜坡坡向一致，當主要軟弱結(jié)構(gòu)面傾角小于自然地形坡度時，在大氣降水滲透作用下易沿結(jié)構(gòu)面形成滑坡或崩塌[3]。

萊蕪市泥石流以坡面型為主。形成區(qū)為三面環(huán)山、一面出口的漏斗狀地形，地形坡度在15°以上，匯水地形面積通常不大，一般小于2km2。流通區(qū)溝谷多為“V”型，谷坡坡度多在30°以上，主溝縱坡降0.3～0.4，出口處通常較狹窄。

1.2.2 降水

(1)巖溶塌陷與降水的關(guān)系。萊蕪市80%以上的巖溶塌陷集中發(fā)生于每年汛期的較大降雨中或雨后的一段時期內(nèi)。在塌陷的前一個月降雨量較大，而發(fā)生塌陷的月份，降雨量則相對較小。

(2)崩塌、滑坡、泥石流與降水的關(guān)系。萊蕪市降水量大小控制著崩塌、滑坡、泥石流的發(fā)生機率，尤其是泥石流。降水的入滲軟化了巖、土體，降低了其強度，產(chǎn)生了動水壓力和孔隙水壓力，潛蝕巖、土體，增大了崩塌、滑坡和泥石流發(fā)生的幾率[4]。

1.2.3 人類工程活動

人類工程活動主要包括礦產(chǎn)資源開采、切坡修路、造田和地下水開采等。

(1)地面塌陷。萊蕪市巖溶塌陷主要為地下水過量開采而造成的，包括礦山排水及城鎮(zhèn)集中水源地供水。萊城區(qū)境內(nèi)煤炭及鐵礦資源豐富，其開采歷史也較早，開采時間較長，引發(fā)了采空塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，對礦山地質(zhì)環(huán)境造成了嚴重破壞。

(2)崩塌、滑坡和泥石流。萊蕪市由人類工程活動引發(fā)的崩塌、滑坡及隱患點占全區(qū)崩塌、不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的68%左右。在形成泥石流的物質(zhì)構(gòu)成中，人工堆積物是重要來源，如分布于斜坡和溝谷內(nèi)的梯田、露天采礦棄渣等，物質(zhì)總量占70%以上。

2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分

為了更直觀的掌握萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害情況，查清萊蕪市地質(zhì)環(huán)境條件和主要地質(zhì)災(zāi)害的分布及其發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，對萊蕪市容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域和地段進行準確定位，以截至2012年底的數(shù)據(jù)為依據(jù)，運用柵格數(shù)據(jù)處理方法對萊蕪市進行網(wǎng)格剖分，每個單元面積為2km×2km[5](部分單元處于邊界，面積不足4km2)，將萊蕪市剖分為621個單元格網(wǎng)格。采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法，對萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度進行綜合分區(qū)評價。將萊蕪市全市劃分為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)區(qū)(圖2、表1)。

圖2 萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)簡圖

表1 萊蕪市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分

3 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

防治地質(zhì)災(zāi)害措施主要從消除或減少致災(zāi)動力因素的影響和增強災(zāi)害變形體的穩(wěn)定性兩方面進行。各種地質(zhì)災(zāi)害因形成條件、運動形式、危害對象不盡相同，其防治措施也有區(qū)別[4]。按災(zāi)種不同將崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷和采空塌陷的治理措施分述如下：

3.1 崩塌

減少在山體的人類工程活動，避免形成不穩(wěn)定巖體或土體斜坡。對已形成的崩塌災(zāi)害點及隱患點進行危石清理及加固措施，同時在雨季加強監(jiān)測，當出現(xiàn)險情時，采取緊急避讓措施。

3.2 滑坡

首先考慮將受滑坡隱患點威脅的村莊或其他重要設(shè)施進行搬遷，讓居民及行人避讓。在雨季加大巡防力度，完善預(yù)報預(yù)警機制。其次采取疏通溝道、植樹涵養(yǎng)水源，修砌擋土墻等工程措施，對必須治理的滑坡隱患點進行削坡及邊坡加固。

3.3 泥石流

與滑坡防治措施相似，首先考慮將受泥石流隱患點威脅的村莊或其他重要設(shè)施進行搬遷，讓居民及行人避讓。在雨季加大巡防力度，完善預(yù)報預(yù)警機制。采取疏通溝道、植樹涵養(yǎng)水源，修砌擋土墻等工程措施。對必須治理的泥石流災(zāi)害點采取對堆積體進行平整加固處理，對邊坡進行加固等措施。

3.4 巖溶塌陷

針對巖溶塌陷形成的外因，應(yīng)在天窗及其附近消除或減少地表水、松散巖類孔隙水進入灰?guī)r含水層；大型廠礦企業(yè)應(yīng)做到排供結(jié)合，充分利用礦山排水，即可緩解水資源供需緊張矛盾，又能減輕巖溶塌陷的發(fā)生；及時回填塌陷坑，避免地表水或雨季大量積水滲入地下，再次產(chǎn)生巖溶塌陷；重點地段避讓或設(shè)防，在可能發(fā)生巖溶塌陷區(qū)應(yīng)禁止規(guī)劃重要建筑物或民房，如確實不可避開的應(yīng)及時設(shè)防，建筑物、公路等其加固的地基應(yīng)放在下伏基巖上；加強塌陷監(jiān)測及預(yù)報，最大限度地減少災(zāi)害造成的損失[1]。

3.5 采空塌陷

對已沉陷區(qū)及時進行回填復(fù)墾，對塌陷深度過大，無法填平復(fù)墾的可因地制宜開展綜合利用工作(如改造成養(yǎng)魚池或公園等)；在開采中應(yīng)對地面重要設(shè)施留設(shè)保護煤柱，且各礦山企業(yè)應(yīng)開展專門的地面巖移監(jiān)測工作，預(yù)防地面變形，保護地面設(shè)施，并開展探索新的科學的采礦方式，盡量避免地面劇烈變形。

[1] 潘懋，李鐵鋒.災(zāi)害地質(zhì)學(第2版)[M].北京：北京大學出版社，2012：1-30.

[2] 張麗霞，熊大軍，王集寧，等.萊蕪市巖溶塌陷原因分析與評價[J].山東地質(zhì)，2002，18(2)：32-35.

[3] 段秀銘，鄭庭明.山東省地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)與防治對策研究[J].山東國土資源，2007，23(4)：1-6.

[4] 陳祥軍，王景春.地質(zhì)災(zāi)害防治[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：15-45.

[5] 王仕昌，繩懷海，毛福仁，等.平陰縣環(huán)境地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害防治探析[J].山東國土資源，2012，28(11)：18-19.

CharacteristicsofMajorGeologicalHazardsClassificationGeologicalHazardsofEasy-HappeningAreasandPreventionandTreatmentCountermeasuresinLaiwuCity

SU Baocheng, ZHOU Guanghai, LU Feng, AN Ruyi

(No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China)

General characteristics of geological hazards in Laiwu city have been summarized, types, distribution and major influencing factors of geological hazards have been analyzed in this paper. Based on the data up to the end of 2012, by using synthetic hazards index method, comprehensive divisions and evaluation of geological hazards easy - happening degrees have been carried out. It can be divided into high susceptible areas, vulnerable areas, low areas and not prone areas. Pointing to different geological hazards, prevention and treatment countermeasures have been put forward.

Geological hazards; collapse; landslide; debris flow; Surface collapse; easy - happening areas; prevention and treatment countermeasures; Laiwu city in Shandong province

P694;X43

：B

2013-04-13；

：2013-05-28；編輯：曹麗麗

蘇寶成(1980—)，男，山東泰安人，工程師，主要從事水工環(huán)等方面的工作；E-mail：subaocheng@163.com。