山東省地質(zhì)災害調(diào)查工作回顧與展望

高峰，孟凡奇,3,4，張麗霞，賀敬，于德杰，王心兵

(1.山東省國土空間生態(tài)修復中心，山東 濟南 250013；2.自然資源部黃河三角洲土地利用安全野外科學觀測研究站，山東 濱州 251900；3. 山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013；4. 山東大學土木工程博士后研究站，山東 濟南 250102)

0 引言

山東省地處我國東部，郯廬斷裂(沂沭斷裂帶)自南向北貫穿全省，巖性與構造復雜，工程活動強度大，地質(zhì)災害致災因素多，地質(zhì)災害呈現(xiàn)出多樣性與頻發(fā)性的特征。為查清全省災害家底，做好地質(zhì)災害防治工作，自1990年至今，山東省已開展多輪全省性的地質(zhì)災害調(diào)查，工作精度由1∶100萬提升至1∶1萬，從海水入侵、水土流失、土壤鹽漬化等地質(zhì)災害廣義災種到崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災種精準調(diào)查，從以地質(zhì)環(huán)境為主的地質(zhì)災害調(diào)查到以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災害隱患點為主的調(diào)查，轉為開展孕災地質(zhì)條件、隱患識別、實施風險評價為主的地質(zhì)災害風險調(diào)查工作。隨著調(diào)查精度提高和工作思路轉變，地質(zhì)災害防治成效愈發(fā)明顯，山東省地質(zhì)災害造成人員傷亡和財產(chǎn)損失呈下降趨勢，為山東省經(jīng)濟社會發(fā)展做出重要貢獻。

1 山東省多輪地質(zhì)災害調(diào)查情況

1.1 1990年1∶100萬地質(zhì)災害調(diào)查

為配合國際減災十年行動[1]，系統(tǒng)掌握和了解山東省地質(zhì)災害種類、規(guī)模和發(fā)生發(fā)展情況，山東省地礦局安排原山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站開展“山東省地質(zhì)災害調(diào)查”工作。調(diào)查工作時間為1990—1991年，調(diào)查比例尺1∶100萬，工作方法為收集資料。調(diào)查災種為地面塌陷、地裂縫、海水入侵、地面沉降、水土流失、土地鹽漬化、地方病等。

本次是山東省第一次地質(zhì)災害調(diào)查，工作方法為收集資料，僅有少量災害進行了現(xiàn)場調(diào)查。由于對地質(zhì)災害定義的不明確，將天然草地退化、地方病等列入調(diào)查范圍，受技術水平、經(jīng)濟實力限制，工作手段單一、調(diào)查精度低，調(diào)查成果目前已經(jīng)基本不可用。

1.2 1992年1∶50萬地質(zhì)災害調(diào)查

為進一步促進國土資源的規(guī)劃和開發(fā)利用，根據(jù)原地礦部統(tǒng)一部署，山東省地礦局委托原山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站開展“山東省地質(zhì)災害調(diào)查與評價”工作。調(diào)查工作時間1992—1996年，調(diào)查比例尺1∶50萬，工作方法為遙感解譯、野外調(diào)查、鉆探、收集資料等，遙感解譯面積7.5萬km2，現(xiàn)場調(diào)查面積3040km2。調(diào)查災種崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降、海咸水入侵、礦山地質(zhì)災害等。調(diào)查發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流災害點277處，其中已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災害159處，隱患點118處；巖溶塌陷點502處。地面沉降發(fā)育于德州、濟寧、菏澤等地，德州、濟寧最大累計沉降量分別為211mm、108.5mm(表1)。

表1 山東省區(qū)域性地質(zhì)災害調(diào)查信息簡表

本次工作首次將遙感解譯技術應用于地質(zhì)災害調(diào)查，提高了調(diào)查精度，去掉水土流失、土壤鹽漬化及砂化等與地質(zhì)災害無關的災種。調(diào)查采用的技術手段和工作方法為后續(xù)地質(zhì)災害調(diào)查奠定了基礎，具有開創(chuàng)意義，并對地質(zhì)災害產(chǎn)生機理進行了初步研究[2]。

受經(jīng)費、人員、時間等客觀條件限制，以往調(diào)查工作僅對重點地區(qū)進行實地調(diào)查，未能實現(xiàn)大規(guī)模調(diào)查。由于技術條件限制，調(diào)查工作未能使用GPS定位設備，災害點無準確的坐標數(shù)據(jù)，僅有位置描述，對災害點的后續(xù)核實工作造成了一定影響。

1.3 2000年1∶10萬山丘區(qū)地質(zhì)災害調(diào)查

為查清山丘區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育情況，依據(jù)《國務院辦公廳轉發(fā)國土資源部、建設部關于加強地質(zhì)災害防治工作意見的通知》(國辦發(fā)〔2001〕35號)，山東省開展山丘區(qū)地質(zhì)災害調(diào)查工作。調(diào)查工作時間為2000—2009年，調(diào)查比例尺1∶10萬，工作手段為野外調(diào)查、遙感解譯、收集資料等，實地調(diào)查面積76910km2。調(diào)查災種崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫5種。共查出地質(zhì)災害點2451處，其中已發(fā)災害點1149處，隱患點2312處(圖1)。

圖1 2009年已發(fā)災害點、隱患點數(shù)量餅狀圖

本次調(diào)查中，數(shù)碼相機、手持GPS、MapGIS等新型調(diào)查工具和地理信息軟件得到廣泛應用，首次建立全省地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫和群測群防體系，調(diào)查工作歷時9年，全部由山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站承擔完成。本次調(diào)查對魯中、魯東山丘區(qū)主要地質(zhì)災害形成機理與防治對策進行了初步研究[3-4]。通過此次調(diào)查，地質(zhì)災害概念在人民群眾中逐漸深入強化，地質(zhì)災害群測群防、監(jiān)測預警、工程治理、搬遷避讓等防治工作全面鋪開[5]。

受人手和技術條件限制，本次調(diào)查工作時間長達9年，地質(zhì)環(huán)境條件有了較大的變化，不同縣(市、區(qū))地質(zhì)災害發(fā)育對比性差；同時因早期GPS設備定位精度差[6]，經(jīng)常出現(xiàn)坐標和實際位置誤差近百米，山區(qū)甚至出現(xiàn)幾百米的誤差，對后期復核造成較大困難。

1.4 2010年1∶5萬山丘區(qū)地質(zhì)災害詳查

為更加有效地對地質(zhì)災害防治和管理提供科學依據(jù)，以避免和最大限度地減輕地質(zhì)災害給人民生命財產(chǎn)造成的損失，根據(jù)中國地調(diào)局統(tǒng)一部署，原山東省國土資源廳以《關于開展山地丘陵縣(市、區(qū))1∶5萬地質(zhì)災害調(diào)查工作的通知》(魯國土資字〔2011〕213號文)開展地質(zhì)災害詳查工作。調(diào)查工作時間為2010—2012年，調(diào)查比例尺1∶5萬，工作手段為野外調(diào)查、遙感解譯、收集資料等，實地調(diào)查面積7.8萬km2。調(diào)查災種崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫5種。共查出已發(fā)災害點1437處，隱患點2324處(圖2)[7],劃定全省地質(zhì)災害易發(fā)性分區(qū)和防治分區(qū)[8]。

圖2 2012年已發(fā)災害點、隱患點數(shù)量餅狀圖

本次調(diào)查在全國范圍率先完成1∶5萬縣(市、區(qū))地質(zhì)災害詳查，對地質(zhì)災害發(fā)育機理與地形地貌、人為工程活動、地質(zhì)構造等因素的相關性進行了深入研究[9]。調(diào)查摸清了山丘區(qū)地質(zhì)災害家底，為地質(zhì)災害防治工作提供了翔實可靠的數(shù)據(jù)[10]，自本次調(diào)查后，地質(zhì)災害綜合治理和搬遷避讓有序開展。本次工作提交的地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫為山東省地質(zhì)災害信息的數(shù)字化管理開創(chuàng)先河。

1.5 2016年1∶5萬全省地質(zhì)災害排查

為核查已有地質(zhì)災害隱患點及其威脅對象的變化情況，識別責任主體，更有效地對地質(zhì)災害防治和管理提供科學，2016年原山東省國土資源廳以“魯?shù)丨h(huán)〔2016〕10號”下達地質(zhì)災害排查工作。調(diào)查工作時間為2016—2017年，調(diào)查比例尺1∶5萬，工作手段為地面排查、遙感解譯等，實地調(diào)查面積15.8萬km2。調(diào)查災種為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降和不穩(wěn)定斜坡7種；調(diào)查范圍為山東省全境。查明全省已發(fā)災害點1066處，隱患點2205處(圖3)；地面沉降劃分為11個沉降區(qū)(沉降速度大于30mm/a)，總面積6788km2。

圖3 2017年已發(fā)災害點、隱患點數(shù)量餅狀圖

本次調(diào)查首次將地面沉降納入調(diào)查范圍，實現(xiàn)山東省地質(zhì)災害調(diào)查陸域范圍全覆蓋，對地質(zhì)災害的主要影響因素—地形地貌、巖土體類型、地質(zhì)構造、降水和人類工程活動等進行了分析[11]。調(diào)查對2010—2012年的災害點進行了詳盡的排查，并進行了地質(zhì)災害數(shù)據(jù)在線填報、在線查詢等嘗試。

受時間限制，本次調(diào)查未將1∶50萬、1∶10萬、1∶5萬等調(diào)查成果進行排查。且地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫未能實現(xiàn)在線更新等功能。

1.6 2019年1∶5萬全省地質(zhì)災害核查

為全面徹查全省地質(zhì)災害點發(fā)育及防治情況；驗證“天空地一體化[12]”的“三查”體系在山東省地質(zhì)災害調(diào)查中的效果；建立地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫認定核銷制度，山東省于2019年下達“山東省地質(zhì)災害核查”任務。

調(diào)查工作時間為2019—2020年，比例尺為1∶5萬，工作手段為實地核查、“天空地”一體化調(diào)查、無人機航拍等，調(diào)查范圍為山東省陸域全境。調(diào)查災種為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降6類。依據(jù)調(diào)查成果，至2020年底山東省共有地質(zhì)災害點5156處，其中已核銷災害點3263處，發(fā)生過地質(zhì)災害的1388處，未發(fā)生地質(zhì)災害或已發(fā)但仍有隱患的災害點1893處(圖4)。地面沉降以區(qū)域劃分，存在7個地面沉降中心，2017—2020年累計沉降量>10mm的區(qū)域4.9萬km2。

圖4 2020年已發(fā)災害點、隱患點數(shù)量餅狀圖

本次工作是山東省30余年地質(zhì)災害調(diào)查的一個總結，將1∶50萬、1∶10萬、1∶5萬排查等多輪全省性地質(zhì)災害調(diào)查成果，以及地質(zhì)災害治理工程資料進行梳理，將全省所有地質(zhì)災害點進行核查和統(tǒng)一編號，對新增地質(zhì)災害隱患點核實確認，并將其納入地質(zhì)災害防控體系；對情況發(fā)生顯著變化的已有地質(zhì)災害隱患點進行詳細調(diào)查和記錄；對于險情已經(jīng)消除的地質(zhì)災害隱患點予以核銷，查清全省地質(zhì)災害家底；做到地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新，初步實現(xiàn)與全國地質(zhì)災害數(shù)據(jù)庫互聯(lián)互通；首次在魯中地區(qū)探索應用InSAR數(shù)據(jù)和高分遙感數(shù)據(jù)解譯、空中無人機LiDAR建模、地面人工核查的“天空地一體化調(diào)查”方法，為“十四五”地質(zhì)災害防治工作提供了重要依據(jù)。

1.7 2021年地質(zhì)災害風險普查

2020年，國家開展包括地質(zhì)災害在內(nèi)的多種自然災害風險普查工作。普查以孕災主控地質(zhì)條件和地質(zhì)災害隱患判識為主，災種為崩塌、滑坡、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災害，部分地區(qū)將巖溶塌陷、地裂縫等災種也列入調(diào)查范圍。2020年至今，國家、省、市、縣四級同步，山東省106個縣(市、區(qū))開展風險普查工作。一般調(diào)查區(qū)調(diào)查精度為1∶5萬，重點地區(qū)為1∶1萬，普查面積約95113km2。本次工作首次明確提出應用“空天地一體化”調(diào)查手段開展地質(zhì)災害早期識別工作，在查明孕災地質(zhì)條件和開展易發(fā)性、危險性、易損性評價的基礎上，開展風險區(qū)劃和防治區(qū)劃，并提出地質(zhì)災害風險管控建議，地質(zhì)災害調(diào)查等防治工作也將逐步向“隱患點+風險區(qū)雙控”轉變。目前普查工作正在有序推進中。

2 山東省地質(zhì)災害發(fā)育特征分析

2.1 山東省地質(zhì)災害數(shù)量

截至2020年底，山東省地質(zhì)災害點5156處，其中核銷3263處，隱患點1893處；另有地面沉降中心7處。地質(zhì)災害隱患點中，崩塌1156處，滑坡162處，泥石流177處，地面塌陷373處(采空塌陷260處，巖溶塌陷111處，第四系塌陷2處)，地裂縫25處。按規(guī)模統(tǒng)計，地質(zhì)災害隱患點以小型為主，為1733處，占比91.55%；中型為133處，占比7.3%；大型為27處，占比1.43%，無巨型或特大型地質(zhì)災害隱患點。

已發(fā)地質(zhì)災害1388處，其中崩塌351處，滑坡124處，泥石流189處，地面塌陷664處(其中采空塌陷468處，巖溶塌陷180處，第四系塌陷16處)，地裂縫60處(1)山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，山東省地質(zhì)災害核查報告，2021年。。

2.2 地質(zhì)災害隱患點變化情況

多次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山東省地質(zhì)災害隱患點數(shù)量呈先升后降趨勢。1992年1∶50萬比例尺調(diào)查僅將118處崩塌、滑坡、泥石流列為隱患點，地面塌陷、地裂縫未列入隱患點。2000年1∶10萬比例尺調(diào)查將地面塌陷、地裂縫列入隱患點，且調(diào)查精度和范圍大幅提升，隱患點數(shù)量增加至頂峰2312處。在此之后，隨著治理工程、搬遷避讓工作的開展，2016年排查工作隱患點降至2205處。2020年核查工作對災害點進行梳理后，進一步將廢棄礦山點和已治理點核銷、地面塌陷坑合并，隱患點降至1893處。

2.3 山東省地質(zhì)災害分布規(guī)律

山東省地質(zhì)災害空間分布主要受地貌類型、人為工程活動、地層構造等因素控制，其中地貌類型影響最大(圖5)。中低山丘陵區(qū)是崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災害多發(fā)區(qū)；山間平原、山前傾斜平原區(qū)是地面塌陷地質(zhì)災害多發(fā)區(qū)；微傾斜平原、三角洲平原區(qū)是地面沉降地質(zhì)災害多發(fā)區(qū)；沂沭斷裂帶是構造地裂縫高發(fā)區(qū)域。

2.3.1 崩塌、滑坡、泥石流分布特征

崩塌、滑坡、泥石流主要分布于魯中、魯東中低山丘陵地區(qū)。該區(qū)域內(nèi)地形坡度變化大，地質(zhì)構造復雜，裂隙發(fā)育，溝谷縱橫，并多有第四系松散堆積物，遇較強的降雨過程，易突發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災害。據(jù)統(tǒng)計，全省已發(fā)崩塌、滑坡、泥石流664處，其中634處發(fā)生于魯中、魯東中低山丘陵地區(qū)，占全省已發(fā)地質(zhì)災害總數(shù)的95%。

2.3.2 地裂縫分布特征

山東省地裂縫主要為采空塌陷伴生地裂縫、構造地裂縫等。其中伴生地裂縫分布于礦山采空區(qū)周邊，目前已經(jīng)全部治理完畢；構造地裂縫發(fā)生于沂沭斷裂帶莒縣、五蓮一帶。

2.3.3 地面塌陷分布特征

巖溶塌陷、采空塌陷、第四系塌陷成因不同，分布規(guī)律也不同。巖溶塌陷受水位波動、開口溶洞、頂板巖性三要素影響，主要分布山間或山前平原地區(qū)。采空塌陷隱患主要分布在臨沂、煙臺、淄博、棗莊及濰坊等地區(qū)，該類型主要與煤炭等固體礦產(chǎn)開采有關，其分布及發(fā)育程度完全受人為活動影響。第四系塌陷位于魯西平原地區(qū)，其產(chǎn)生主要原因與淺層地下水開采有關。

2.3.4 地面沉降

山東省地面沉降主要分布于魯北、魯西的平原區(qū)。該區(qū)域構造上屬于華北臺坳和魯西中臺隆的一部分，地理上屬黃、淮、海平原。地勢低平，地面高程小于50m，至近海遞減至10m以下。其中魯北平原地面沉降發(fā)育強，魯西平原發(fā)育較弱。

2.4 山東省地質(zhì)災害發(fā)生規(guī)律

崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷成災機理與降水密切相關，因此其時間分布規(guī)律明顯受降水控制。采空塌陷、地裂縫、地面沉降成災機理與降水關系較小，時間分布規(guī)律不明顯。

山東省年降水量有很大的季節(jié)性，夏、秋兩季降水量大，冬、春季降水量小。全省多年平均年降水量669mm，多集中于6—9月份，占全年降水量的70%～80%，短期的強降雨易誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷等地質(zhì)災害。以2018—2020年為例，3年累計發(fā)生84處崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災害，其中8月份發(fā)生71處(圖6)。巖溶塌陷以棗莊市十里泉水源地為例，當?shù)乩塾嫲l(fā)生26次巖溶塌陷，其中7月份發(fā)生塌陷14處，占總數(shù)量的54%；6—9月份發(fā)生21處，占總數(shù)量的81%。由此可知，每年的6—9月為全省地質(zhì)災害發(fā)生的集中時間段，發(fā)生災種主要為崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷。

圖6 2018—2020年崩塌、滑坡、泥石流發(fā)生次數(shù)與發(fā)生月份曲線圖

2.4.1 地質(zhì)災害災情統(tǒng)計

據(jù)不完全統(tǒng)計，地質(zhì)災害共造成191人死亡，其中崩塌20人，滑坡9人，泥石流147人，地面塌陷15人(其中采空塌陷13人，第四系塌陷2人)。泥石流造成死亡人數(shù)占比76.96%，占比最高。地質(zhì)災害共造成179739.2萬元經(jīng)濟損失，其中崩塌2188.97萬元，滑坡712.80萬元，泥石流5138.22萬元，地面塌陷169742.60萬元(其中采空塌陷166097.23萬元，巖溶塌陷3631.97萬元，第四系塌陷13.40萬元)，地裂縫1956.60萬元。采空塌陷造成直接經(jīng)濟損失占比92.41%，占比最高(表2，圖7)。

表2 已發(fā)地質(zhì)災害災情統(tǒng)計一覽表

圖7 已發(fā)地質(zhì)災害類型與災情關系圖

2.4.2 地質(zhì)災害災情規(guī)模

截至2020年底，山東省已發(fā)地質(zhì)災害按災情等級分以小型為主，為1234起，占比88.90%；中型為82起，占比7.20%；大型為33起，占比2.94%，特大型39起，占比3.19%(表3)。

表3 地質(zhì)災害災情規(guī)模等級簡表

3 山東省地質(zhì)災害調(diào)查工作展望

回顧山東省地質(zhì)災害調(diào)查與防治工作30余年的業(yè)績，認為新時期地質(zhì)災害調(diào)查需要向廣度和深度兩方面拓展。

廣度方面指的是，現(xiàn)階段尤其是自然資源機構改革及山水林田湖草生命共同體的理念提出后，地質(zhì)災害作為環(huán)境地質(zhì)問題的一部分，其調(diào)查、防治納入了綜合治理的范疇[13-14]，調(diào)查工作不應該僅局限于災害體、受威脅對象，而應該放大到整個生態(tài)系統(tǒng)中，從人與環(huán)境這個角度看待災害點。

深度是指一方面充分利用Insar解譯、光學遙感、機載激光雷達、無人機航怕等新技術新方法，開展地質(zhì)災害隱患識別，提高地質(zhì)災害識災辯災避災能力，重點解決目前“隱患在哪里”的問題[15]。另一方面地質(zhì)災害調(diào)查深入挖掘致災因子，在孕災地質(zhì)條件、承載體調(diào)查基礎上，突出孕災地質(zhì)條件與地質(zhì)災害發(fā)育關系；更加注重強降雨條件下的危險性評價，并在疊加承載體易損性評價的基礎上，開展風險評價和防治區(qū)劃，提出風險管控建議，解決未來災害可能在哪里發(fā)生問題。

4 結語

山東省地質(zhì)災害調(diào)查工作自1990年至今已經(jīng)歷32年，在全省自然資源管理部門、地勘單位、技術工作者和社會大眾的共同努力下，取得了長足的發(fā)展和進步，獲得了較好的地質(zhì)災害防治成效。受孕災地質(zhì)條件和極端天氣等不利因素影響，地質(zhì)災害災情險情時有發(fā)生，地質(zhì)災害風險仍將長期存在，這種情況需要通過加大地質(zhì)災害早期識別力度、提升調(diào)查精度、加強重點區(qū)域隱患排查等強有力的措施，才能回答好“隱患在哪里”的問題，做好推進防控方式由“隱患點防控”逐步向“隱患點+風險區(qū)雙控”的轉變，解決未來災害可能在哪里發(fā)生問題。