灾难风险评估是了解您所在地区面临的潜在灾难威胁的第一步。通过评估,您可以确定哪些类型的灾害最有可能发生,并确定您的社区最脆弱的区域。这些信息可以帮助您制定应急计划并采取措施减少灾害的风险。
有多种方法可以进行灾难风险评估。最常见的方法是使用灾害风险图。灾害风险图是显示特定地区灾害风险的地图。这些地图可以针对各种灾害类型创建,例如地震、洪水和龙卷风。
进行灾难风险评估的另一种方法是使用风险矩阵。风险矩阵是用于确定灾害风险可能性的矩阵。风险矩阵包括两列:可能性和后果。可能性指灾害发生的可能性,后果指灾害发生后的潜在影响。通过评估可能性和后果,您可以确定您所在的地区面临的总体风险水平。
一旦您完成了灾难风险评估,您需要采取措施减少灾害风险。这些措施可能包括:
(一)地质灾害危险性综合分区评估原则
地质灾害危险性综合评估原则,应依据地质灾害危险性现状评估、预测评估结果,充分考虑地质环境条件的差异,基于管道工程及邻近可能危及工程安全的地质灾害及其灾害隐患点的分布、危害程度、危险性,确定判别区段危险性量化指标;根据“区内相似、区际相异”的原则,结合拟建工程,划分出危险性大、中、小三级。如果同一区段各个灾种共生时,其地质灾害危险性等级按就大不就小,就高不就低的原则来划分。
(二)综合分区评估方法与量化指标的确定
评估方法首先以地质环境条件为背景,以拟建工程沿线地质灾害灾种数(种)、灾害点平均密度(个/km)、灾害分布长度比例(m/km)等三个量化指标,结合预测评估确定的危害程度和危险性大小,定性与半定量相结合确定拟建工程沿线地质灾害危险性等级。量化指标取值标准列于表9-18中。
按表9-18的标准,先作地质环境条件分段,进行灾种、灾害点密度、灾害点线密度统计,进行危险性等级初步划分,既要符合标准,又要切合实际,充分体现出“区内相似,区际相异”、“就大不就小”的评估原则。
表9-18 地质灾害危险性分级量化指标
法律分析:地质灾害,包括自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。 地质灾害防治工作,应当坚持预防为主、避让与治理相结合和全面规划、突出重点的原则。地质灾害按照人员伤亡、经济损失的大小,分为四个等级,按这四个等级进行评估:
1、特大型:因灾死亡30人以上或者直接经济损失1000万元以上的;
2、大型:因灾死亡10人以上30人以下或者直接经济损失500万元以上1000万元以下的;
3、中型:因灾死亡3人以上10人以下或者直接经济损失100万元以上500万元以下的;
4、小型:因灾死亡3人以下或者直接经济损失100万元以下的。
法律依据:《地质灾害防治条例》 第三条 地质灾害防治工作,应当坚持预防为主、避让与治理相结合和全面规划、突出重点的原则。
第四条地质灾害按照人员伤亡、经济损失的大小,分为四个等级:
(一)特大型:因灾死亡30人以上或者直接经济损失1000万元以上的;
(二)大型:因灾死亡10人以上30人以下或者直接经济损失500万元以上1000万元以下的;
(三)中型:因灾死亡3人以上10人以下或者直接经济损失100万元以上500万元以下的;
(四)小型:因灾死亡3人以下或者直接经济损失100万元以下的。
一、地质灾害类型及特征
甘肃段地质灾害有泥石流和洪水冲蚀、盐渍土腐蚀、风蚀沙埋、采空塌陷、地震液化等多种。分述如下:
(一)泥石流和洪水冲蚀
本区段内泥石流分布范围小,暴发频率低,但有的地段致灾严重。大多为水石流型的稀性泥石流,往往与挟沙洪流的界线难以区分,而洪水冲蚀遭致工程设施和人民生命财产损失更为突出,因此将它们并列为一种灾种来分析是符合本区段实际的。
泥石流和洪水冲蚀大多发育在走廊南侧的祁连山区以及出山后的河沟滩地和沟床。走廊区规模较大的泥石流均分布在区域强降雨(大雨、暴雨)中心区,如临泽板桥、永昌—武威南、古浪东长岭山北麓等地段,走廊东段的武威南部祁连山山前地带是泥石流高发区,武威西的冯良寨—白墩子段是泥石流频发地段。走廊西段和北山区则多为洪水冲蚀,未见有泥石流事件报道。受季候风控制,多发生在每年的6、7、8月的雨汛期。
泥石流形成的地形条件主要有流域面积、山坡坡度和沟床比降。泥石流沟多发源于祁连山区,其流域面积一般在10~100km 之间,具有良好的汇水条件,各流域内山坡陡峻、沟床比降大,有利于降水的快速汇集和泥砂石块的搬运。固体物质主要来源于岩石的风化破碎物以及洪冲积物。祁连山区新构造断裂发育,岩体破碎,物理风化强烈,崩滑体较多,为泥石流提供了固体物质来源。当泥石流冲出沟口后,大量泥砂石块停积下来,此时在水流继续向下游流动过程中,如再汇入较多的滩地洪水,流量迅速增大,进而猛烈冲击沟床,随着大量泥砂石块加入,会再次演变为泥石流,扩大灾情。强烈的地表径流是暴发泥石流的动力条件。本区形成泥石流的水源主要是大气降水,走廊区年降水量虽不及200mm,但降水分配不均,年际变化大,局部降雨强度大。而且泥石流沟上游的祁连山区年降水量较走廊区要大得多,最大可达500mm/a以上,进一步强化了形成泥石流的水源条件。例如古浪县大景,1977年8月1日2.5小时之内降水量154.5mm,平均雨强61.8mm/h,暴发了泥石流,淹埋农田7万亩,毁坏房屋5千多间,死亡百余人,交通通讯断绝,属特大型泥石流灾害。
走廊区西部的黑河和疏勒河二流域常年性河流均各有固定河床,两岸植被较发育,洪水期主流线亦相对固定,一般不会暴发泥石流,雨汛期挟沙洪水对河床和两岸的冲蚀作用是主要的灾害,对道路、管线等线型工程的危害时有发生。而众多的季节性冲沟多为砂卵石质谷床,无漫滩和植被,在强降雨激发下,可能发生稀性泥石流。评估区内桥湾—玉门镇段有7条大型河谷和冲沟,管线均与之垂直通过,经常发生洪水冲蚀灾害。
(二)盐渍土腐蚀
盐渍土的腐蚀为缓变的化学过程,与其他所有地质灾害有所不同。沿线盐渍土主要分布于西部红柳河—嘉峪关间潜水位埋深小甚至溢出成泉的某些低洼地段内,由于地下水被强烈蒸发而形成,土层深度一般不超过4m。愈近地表含盐量愈大,经测定含盐量最大达23%。属硫酸氯化物型盐渍土。评估区内主要在疏勒河八道沟—七道沟、黑河—临泽—乌江—张掖城北、古浪白墩子等地有分布。
(三)风蚀沙埋
主要分布在东部腾格里沙漠南缘。管线穿越沙漠地带总长约26km,以固定半固定沙丘为主,移动沙丘较少。西部也有小型沙丘,但更多的是戈壁。由于活动性沙丘的移动,可以掩埋输气管道及附属设施,增加管道上部静压力,影响管道正常运行或使其变形。与此相反,强烈的风蚀作用可搬走管道填埋层,造成管道裸露地表。
(四)采空塌陷
评估区内有山丹煤矿和古山墩煤矿两处煤矿。山丹煤矿属国有煤矿,分两个矿区,评估区内为二矿区,从20世纪50年代开采至90年代,开采层位深150~300m,现已基本采完,仅有个体采煤者零星开采,采空区面积4.15km 。古山墩煤矿为一小型煤矿,开采层位深120~130m,主井巷道长380m,武威—大靖公路从上面通过,采空区面积0.53km 。目前该二煤矿均未发现有地面塌陷现象。
(五)地震液化
本区段因处于特殊的构造部位,多强震,但现代和史藉有关地震液化的记载很少。地震液化主要分布在临泽县新华乡至张掖市东乐乡一带。例如,1927年5月23日古浪8级巨震时,有地裂小潭多处,冒黑泥沙的记载。
二、地质灾害危险性现状评估
从环境地质条件、地貌、地质灾害的类型、分布、发生频次等综合考虑,将甘肃段划分为9个段进行评估。
(一)红柳河—桥湾(0~198km)段
洪水冲蚀:该段内分布着36条规模不等的冲沟,宽度一般10~200m,因大部分地段处于铁路路基下游,上游滩地洪水经路基防护工程阻挡后通过桥、涵流入下游冲沟内,泥沙含量低,以冲刷为主,危险性小。
盐渍土腐蚀:该段在小泉、峡东车站南东约5km洼地等处零星分布有硫酸—氯化物型的盐渍土。小泉处0.1m深度含盐量1.44%;峡东站南东0.1m深度含盐量8.24%,1.6m深处含盐量2.86%,但因管道埋深≥2.0m,其下土壤含盐量锐减,故危险性小。
(二)桥湾—玉门镇(198~244km)段
该段有较大的常年性河流5条(疏勒河、山水沟、五道沟、三道沟、万家河),季节性河沟2条(四、六道沟),其中三、四、五、六道沟是主要的排洪通道,这些河沟均由南向北穿过评估区,灾害方式以冲刷为主,其危险性为中等。
上述河沟宽度小者数十米,最大者逾千米,河谷比降多小于1%;河道相对固定,河床以砂砾卵石为主;河岸多由粉土构成,洪峰流量一般小于150m /s,最大706m /s。洪水对地面建筑物的破坏力是巨大的,据酒泉地区疏发〔1999〕103号文:1999年8月4~7日,昌马渠首洪峰流量321~355m /s,冲毁拦洪堤后分为两支。正面大部分水流偏西向下,直奔新西干渠,在其防洪坝堵截下形成一片汪洋,蓄水深度约8m,水量约10万m 。最终决口冲毁旧西干渠,倾泻而下,顺五道沟河冲破拦水坝,冲毁公路桥。此次洪水共冲毁干、支渠1.74km,水坝1座,民房78间,直接损失171万元。
在山水沟西铁路以南的荒地区分布有硫酸—氯化物型盐渍土,从南向北,土壤含盐量由大到小;垂向上随深度增加,土壤含盐量锐减;0.1m以浅含盐量为23.2%,属危险性大的盐渍土;2.0m以下含盐量0.1%,属腐蚀灾害危险性小的盐渍土。
(三)玉门镇—嘉峪关(244~366km)段
该段除在赤金镇穿越石油河、在清泉乡东穿越白杨河河谷外,其他地段分布有数条较小的冲沟,局部有形成洪水冲蚀的条件,但从冲蚀情况看,对地下设施的危险性小。
据玉门市水利电力局资料:2000年6月22日,宽滩山一带形成大暴雨(累计降水达144.4mm),石油河洪峰流量达300m /s以上(近百年一遇),冲毁下游干支斗渠148条,累计长156.2km,各类建筑物247座,水毁堤防52处,累计长30.7km,4788人受灾,9人死亡。但评估区处于上述灾害中心区上游,河谷有轻微冲刷,无明显塌岸。
该地段属多风地区,存在风蚀现象,但因地表以砾石质戈壁为主,故风蚀危险性小。
在玉门市腰泉子(石油河下游)泉水溢出带分布有盐渍土,经取样分析属含盐量0.21%~0.93%的氯化物—硫酸型盐渍土,侵蚀危险性小。
(四)嘉峪关—新华乡(366~535km)段
该段评估区基本沿祁连山洪积倾斜平原前缘延伸,从西向东依次通过嘉峪关大断裂,北大河、丰乐河、马营河河谷及一些较小的季节性冲沟。
上述河谷宽度100~500m,比降1%~2%,河床以砂砾卵石为主;河岸高2~6m,北大河达46m,均以砂砾卵石为主;在50年一遇洪水时,无明显冲刷、塌岸现象,危险性小。
梧桐泉站东及明水河站北有半固定沙丘,分布面积小,沙层薄,有轻微的沙埋现象。
(五)新华乡—东乐乡(535~620km)段
属甘肃段人口最稠密地区之一,评估区大多位于荒地、农田内,地质灾害以地震液化、洪水冲蚀为主,还存在沙埋灾害及灌耕土的湿陷问题。
据《甘肃省志·地震志》:张掖在1927年5月23日6时32分地震时,门窗大响如暴风雨降临,小河沟里的水荡到岸上,树大摇摆。城内土塔顶摇毁三四米。西城墙上的土巡墙倒塌。花墙、朽墙、个别老朽的烂房子倒塌约1%~2%,人畜无伤。东门外地裂小潭五六处,冒黑泥砂。这是该段有明确记载的一次地震液化现象,从黑泥沙可以判断其液化层应为淤泥质砂。
该段从西向东有梨园河、黑河、山丹河三条常年性河流及一些小型季节性冲沟。河谷宽120~200m左右,比降1%左右,河床以砂砾卵石为主;河岸陡坎高2~5m,以粉土为主;由于河谷平坦,植被发育,河床冲刷下切及塌岸的危险性小。但在黑河公路大桥上游段常发生洪水冲毁堤坝、淹没农田、村庄的现象。
局部地段分布有波状沙丘地,因周围被农田、林网包围,沙丘本身也长有少量植被,故移动性小,呈固定、半固定状。
综上所述,新华乡—东乐乡段地质灾害现状危险性小。
(六)东乐乡—水磨关(620~732km)段
在山丹县城南西有山丹煤矿,评估区内为二矿区,开采层位150~300m,从20世纪50年代开采至90年代,因矿体已基本采完、产量降低而破产。现有个体采煤者进行零星开采。因无监测资料,截至目前为止尚未发现地面塌陷现象。
据调查,山丹县的李桥、老军、陈户、阴洼、祁家店等地均发生过暴雨泥石流(稀性)。其中祁家店位于山丹县城西、阴洼沟位于二十里铺北东,处于评估区内。阴洼沟1911年7月、1923年4月、1977年7月21日曾分别发生过暴雨型稀性泥石流,冲毁民房、农田及铁路。祁家店1977年6月21日发生暴雨泥石流(稀性),29个工矿、机关和社队遭受严重损失。泥石流灾害的危险性为中等。该段主要河流有两条,山丹河径流量较小,河床比降0.6%左右,冲刷灾害的危险性小;西大河在出山口建有水库,中段断流,下游有泉水补给,河谷散为数支,植被较发育,地质灾害危险性小。
(七)水磨关—冯良寨(732~806km)段
该段位于人口较稠密区,大部分地段处于村庄、农田中。从西向东分别经过东大河、五坝河冲洪积扇。以洪水冲蚀为主。
东大河被截引用于灌溉,发洪水时经金川峡入金川峡水库,无明显冲刷灾害。
五坝河(西营河)上游建有西营水库,中游为季节性河谷,下游有泉水出露,河宽200m,河底比降2%左右;河床及河岸均为砂砾卵石,属冲淤基本平衡型河谷。
据调查,1960年8月1日,1964年5月16日,洪水冲毁甘新公路截河坝桥;6月2日又冲毁甘新公路小沙河桥;1969年7月31日,洪峰流量达到472m /s,冲毁防洪堤坝22处,淹死4人;1981年6月9日,西营水库一带暴雨,历时20余分钟,左坝肩泄洪洞前沟发生泥石流,将泄洪洞堵死;1984年6月下旬,西营河洪水流量151m /s,冲毁灌区防洪堤4250m,渠道13.5km,淹死牲畜1253头(只)。1989年7月20日,南部山区降水达36mm,冲毁防洪堤2300m。这些灾害对地下设施的危害较小。
(八)冯良寨—白墩子(806~959km)段
该区段从西向东分布有金塔河、杂木河、黄羊河、古浪河等常年性河流及10余条季节性洪水沟,其中4条河、22条沟曾发生过泥石流(表7-2),为区域泥石流较频发地段。
表7-2 冯良寨—白墩子段主要泥石流沟及灾害情况统计简表
其中:杨家窝铺压气站—昌林(33km)间泥石流危险性大;冯良寨—河东堡街(24km),山丹二十里堡—党家台压气站(13km)间泥石流危险性中等;其余地段泥石流危险性小。
在裴家营东,长岭山北麓有松山沟、小龙沟等,其地形、地质等条件有利于泥石流的形成。
此外,在大景北—裴家营一带分布有黄土状粉土及波状沙丘,古山墩煤矿等。
土门北杨家槽子公路以东至大景北西吴家湾之间约26km位于腾格里沙漠南缘,其中古山墩煤矿—吴家湾间为链状半固定沙丘,个别为移动性沙丘。沙丘高度10~15m,坡度300,链状走向2250,因北部甘武铁路沿线进行了沙漠治理,移动速度较小,故风蚀、沙埋危险性小。
古山墩煤矿为小型煤矿,开采层位于地下120~130m,主井巷道长约380m。位于公路边,尚未发现地面沉降灾害,危险性小。
土门北东骡圈湾—双槽道班,裴家营北李家窝铺—石坡—石峡等地段为黄土状粉土分布区。属弱湿陷性或非湿陷性土,危险性小。
(九)白墩子—干塘(959~998km)段
在白墩子冲积湖积平原10km长度范围有盐渍土分布,均属硫酸—氯化物型,1.0~2.0m含盐量0.94~1.72%,3.0~含盐量0.49~1.98%,腐蚀危险性中等。
该段低山丘陵区有形成洪水的地形条件,评估区内分布有规模不等的冲沟,但总体来讲规模较小,洪水冲蚀危险性亦较小。
东端部分位于腾格里沙漠南缘,但因铁路沿线沙漠治理较好,沙丘上植被覆盖度较高,使大多数沙丘成为固定、半固定沙丘,其风蚀沙埋危险性小。
通过以上评估可知,地质灾害总的分布与变化受地貌、气候(降雨量)、地质条件等控制,西部灾种少、危险性小,东部灾种多、危险性相对较大的特点。其中:危险性小的区段有红柳河—桥湾、玉门镇—嘉峪关、嘉峪关—新华乡、新华乡—东乐乡、东乐乡—山丹二十里堡、党家台压气站—冯良寨、河东堡街—杨家窝铺压气站、白墩子—干塘段等,总长872km;危险性中等的区段有桥湾—玉门镇段、山丹二十里堡—党家台压气站、冯良寨—河东堡街、白墩子盆地,长度93km;危险性大的区段有杨家窝铺压气站—昌林,长度33km。
三、地质灾害危险性预测评估
预测评估主要是对输气管道建成后本身可能遭受地质灾害的危险性和管道建设可能诱发、加剧地质灾害的可能性进行评估。
(一)管道本身可能遭受地质灾害的危险性预测评估
1.红柳河—桥湾段
该段基本为无人区,除铁路、公路及管线工程外,未来50年进行其他工程建设的可能性较小。其地质环境条件与气候、水文等不会发生大的变化,地质灾害仍为洪水冲蚀、风蚀、盐渍土腐蚀等,如采取适当的防护措施,可基本避免其危害,故管道遭受其灾害的危险性小。
2.桥湾—玉门镇段
“疏勒河农业灌溉暨移民安置综合开发工程”的实施,由于昌马西总干渠及相应防洪堤坝、过水桥等的阻截与控制,洪水分布格局将发生变化,除现有三、四、五道沟等主要排洪沟以外,西干渠及防洪坝的阻截,将使洪水在其上游侧地势低洼处汇集成“湖”,一旦防洪坝决口,洪水将喷涌而出,势不可挡,冲刷能力强。
据《疏勒河中游水资源合理开发利用示范总结报告》(甘肃省地调院,2000年11月)预测,在山水沟西、铁路以南的荒地区,10年后地下水位比现状稍有下降,同时由于此部分荒地将被开垦改良为灌耕地,表层盐分淋洗下移使管道埋设深度(2~3m)处含盐量增至0.5%~2.0%,其灾害危险性中等。
与上述盐渍土分布区基本一致,表层潜水含水层水位埋深1.7~2.0m,矿化度3.4~5.1g/L,管道埋设后,或长期浸泡于地下水中,或部分时间浸于地下水中。按水对钢结构(钢管道)腐蚀性评价标准,腐蚀性评价结果为危险性中等。按上述预测,未来30年该处地下水水位下降1m左右,届时地下水对管道的腐蚀仍将存在。
综上所述,桥湾—玉门镇段地质灾害预测评估为危险性中等。
3.玉门镇—嘉峪关段
未来50年其地质环境不会发生大的变化,故与现状评估一样,管道本身遭受地质灾害的危险性小。
4.嘉峪关—新华乡段
未来50年内,该段降水及洪水格局不会发生明显变化,发生泥石流灾害的可能性很小,洪水与沙埋灾害与现状比不会有大的改变,嘉峪关活断裂的错动距离<10mm,因此,管道线受上述灾害破坏的危险性小。但仍应采取相应的防护措施。
5.新华乡—东乐乡段
据高台、临泽、张掖三县市(均处于地震烈度Ⅷ度区)标贯试验资料,区内各类土层的液化指数0.02~3.90,属危险性小的灾害。
该段常年性河流有三条,其中梨园河、山丹河上游建有水库,到评估区内时流量小,河谷平缓,不会发生大的冲刷灾害;黑河流域目前正在实施节水灌溉工程,预期到2004年起,向下游正义峡输水量由现状的7.0×10 m /a增加到9.5×10 m /a,即黑河流量比现状有所增大,但因河谷宽阔平缓,与现状比,冲刷、塌岸灾害不会有大的变化。但需注意的是,沿途一些季节性洪水冲沟有突发性,其冲刷危害较大,应加强防治。
其他灾害危险性程度不会发生大的变化,即新华乡—东乐乡段管线遭受地质灾害危害的危险性小。
6.东乐乡—水磨关段
山丹煤矿已基本停采,原来开采过程对采空区进行了部分回填,尚未发现明显塌陷,考虑到将来有发生沉陷的可能,危险性划为中等。山丹县在李桥、老军、陈户、阴洼、祁家店等地均发生过暴雨泥石流(稀性)。但由于评估区位于上述泥石流发生区偏下游一方,泥石流的破坏力已经减弱,其破坏对象以地面设施为主。将来即使发生泥石流,对于地下管线,其破坏力较弱,即危险性相对较小,但仍需采取防护措施。
由上述可知,管道埋设后,山丹县西二十里堡至东部峡口之间,有煤矿采空区,又是泥石流常发区,对输气管道存在一定的威胁,属危险性中等灾害区。其余地段危险性小。
7.水磨关—冯良寨段
区内的东大河、五坝河上游山前为泥石流高发区,但到了评估区,因地形变缓、开阔平坦,为泥石流堆积区下游,仅上述两河及部分季节性冲沟有发生洪水冲蚀的条件。根据调查资料统计,每3~5年发生一次较大的洪水,对地面设施破坏力强,对地下管线破坏的危险性较小。
8.冯良寨—白墩子段
该段为泥石流高发区,分布有14条泥石流沟及10余条季节性洪水冲沟。区内已经发生过的泥石流均属水动力成因,经统计,该段在降水量≥40mm时,即可发生泥石流灾害。根据河西走廊泥石流形成机制与影响因素等实际情况,制定评分标准,对该区段各主要泥石流沟评估如下(表7-3)。
据中国科学院兰州冰川冻土研究所资料,该地区泥石流多发生在6~8月间,主要泥石流沟6~13年发生一次。
古山墩煤矿—吴家湾间为链状半固定沙丘,个别为移动性沙丘。移动方向由北向南,平均移动速度5m/a。随着防沙、治沙工作的继续进行,管道沿线沙埋、风蚀灾害将减轻,对埋于地下的输气管道不会造成危害,但施工中需重视对沙丘植被的复原,避免造成沙丘复活。预测风蚀沙埋危险性小。
古山墩煤矿位于管线南侧,属小型煤矿,由于矿体位于南侧,其开采方向向南,即采空区位于管线南侧,不会朝管线方向扩展,故对管线构成灾害的危险性小。
经计算,李家窝堡南黄土状粉土湿陷量为40~55cm,危险性中等,应注意开挖填土的夯实、防水问题;石坡村黄土状粉土湿陷量为2~5cm,危险性小。
综上所述,冯良寨—白墩子段以泥石流(稀性)最为突出,其次还有黄土状粉土的湿陷、风蚀沙埋等灾害,属甘肃段地质灾害最频发区段。地质灾害预测评估为:杨家窝铺压气站—昌林间危险性大;冯良寨—河东堡街、山丹二十里堡—党家台压气站间危险性中等;其余地段危险性小。
表7-3 山丹—古浪间主要泥石流沟危险性预测评估表
9.白墩子—干塘段
在白墩子盆地盐碱化土壤分布区,未来数十年其水文地质、气候条件不会发生太大变化,土壤含盐量将基本保持现状水平,其对输气管道的腐蚀危险性为中等级。洪水冲蚀的危险性与现状相似,危险性小。风蚀沙埋灾害在不断治理下,危险性将更加变小。
(二)工程施工诱发加剧地质灾害的危险性预测评估
输气管道为线型工程,甘肃段大多处在洪积倾斜平原及冲积平原上,部分地段位于低山丘陵区,地形地貌条件较简单,管道以开挖埋设为主。竣工后地表基本恢复原样。这种工程施工对评估区环境地质条件影响很小,对区域地质环境条件更无影响,即不会因管道施工与运营而诱发、加剧泥石流、沙土液化、采空塌陷等地质灾害的发生。但在局部如设计、施工不当,可诱发一些小范围的地质灾害发生,如风蚀沙埋、黄土状土的湿陷、洪水冲蚀等。
此外,管线在甘肃段8次横穿铁路,18次穿过312国道等主干公路,10余次穿越干渠,工程施工过程必将破坏这些建筑局部地基的稳定性,如不进行特殊处理,可能导致不均匀沉陷,造成铁路路基及钢轨变形,公路路面形成沟堑,干渠渠底沉降、开裂发生渗漏等灾害。
(三)人类工程—经济活动对输气管道的影响
西气东输管道工程甘肃段大部分处于戈壁荒漠无人区,但局部地段处于人口稠密区,这些地区人类工程及经济活动频繁,如公路、渠道施工,中、大型工程基础开挖,钻探,爆破,采矿等,都有可能对管道造成破坏。此外,随着经济发展及人口增长,部分现有荒地将被开垦为耕地,如疏勒河流域七道沟一带,正在进行大规模开荒、修渠、建房等工程活动,如不加强管理与预防,亦有可能对管道造成危害,影响管道的安全运行。
以定性分析为主,定量为辅的评估方法,按“技术要求”规定,根据评估区地质环境条件和已有取得资料,采用地质历史分析法、工程地质类比法和稳定状态,按大、中等、小三级(表5-14)对各类地质灾害危险性现状进行评估。
表5-14 地质灾害危险性分级表
(一)崩塌(危岩)
首先对其稳定性进行评价,之后结合危害对象进行灾害(危害)程度分级评价,在此基础上进行危险性分级,如稳定性好,危害程度轻,则危险性小,相反即为危险性大,介于二者之间为危险性中等。
1.稳定性评价
根据崩塌体所处的地质环境条件,重点依据变形迹象,并与以往同类崩塌发生条件进行类比,综合分析后判定其稳定性。评估区内崩塌大部分稳定性为较差至差,其中差的有19处,较差的有72处,好的有14处。差和较差者存在有再次滑塌的可能。
2.灾害(危害)程度分级评价
根据调查,区内已发生崩塌灾情均为一般级。现依据“基本要求”对崩塌危害程度进行分级评价,其中属于重的有1处,编号b117,位于清水县土门乡老坟村(天水支线38km附近);该危岩体为黄土及下伏新近系泥岩组成的陡坡,由于人为开挖削坡形成,方量1.2×10 m ,坡下学校被危及,管道也在下方通过。中等的有5处,其余99处均为轻度危害。主要危害对象为农田和简易公路,少数危害居民、学校,同时为泥石流提供了松散固体物质。
3.危险性评价
结合稳定性和灾害(危害)程度结果,评价得出危险性大的有3处,分别位于张家川木河(b80)、清水县土门(b117)、北道区北部(b120);中等的有 10处,主要分布于皋兰山、清水金集—北道等地;其余92处均为危险性小的。危险性大的前2处距管线较近。
(二)滑坡
对稳定性和危险性分别进行评价。
1.稳定性评价
按滑坡稳定性判别表(表5-15)进行评价,其中稳定性差的有7处,分别位于通渭碧玉、张家川木河、清水金集—北道;较差的有28处,分别位于兰州范家坪、马营—通渭、静宁仁大—秦安莲花、清水土门—天水北道等地;稳定性好的有23处。
现将2处典型滑坡的特征分析一下。
(1)下河里滑坡(h28)
位于张家川木河乡下河里村东侧。滑坡发育在木河上游北岸,沟谷较窄,谷地宽约 100~180m,呈“U”型,发育有一级阶地,高出河床3~5m,沟谷两侧为黄土丘陵,相对高差为80~100m。出露地层为新近系砂质泥岩并夹有灰绿色泥岩条带,出露段表层风化强烈,其上为马兰黄土,厚约30~50m,坡体有细小冲蚀沟槽和零星落水洞。
表5-15 滑坡稳定性判别表
该滑坡为黄土—泥岩滑坡,滑坡体长500m,宽300~350m,平均土体厚20m,约40×10 m 。滑距约100m,为一老滑坡,滑体下陡、上缓,坡度25°~40°,成因是地表水流侧蚀形成。目前该滑坡前缘因修路削坡,形成一定的临空面,局部已出现崩塌和浆砌护坡鼓胀开裂,极可能导致开挖段部分滑体复活。现场调查,推断复活体长约50~60m,宽约100~150m,推测滑体厚度5~10m。现状主要威胁对象为公路和农田,有再次发生的可能(图5-5)。管线滑坡体下方,距其前缘剪出口约40m。
图5-5 下河里滑坡示意剖面图
1.黄土 2.泥岩及砂质泥岩 3.黄土状土 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.推测复活体滑床及滑向
(2)莲花城—郭家河滑坡群
位于清水河河谷北岸,共有5处,由巨型和大型老滑坡组成(图5-6),自西向东编号依次为:h127、h128、h129、h130、h131。相应的管道里程桩号283km~288km。该段相对高差120~180m,平均坡度30~35°,出露地层为新近系泥岩、第四系黄土、黄土状土,黄土厚约40~60m,披覆于谷坡及顶部,落水洞及冲蚀沟发育。
图5-6 莲花城—郭家河滑坡群平面分布图
5处滑坡均为黄土—泥岩滑坡,上覆第四系马兰黄土,下伏新近系泥岩夹砂质泥岩。滑坡后壁高约10~30m,滑坡形态清晰,坡体长300~500m不等,宽500~800m,推测平均厚度30~40m,主滑方向垂直清水河流向。由于本段所发育的滑坡全是老滑坡,滑坡体受水流冲蚀切割强烈,坡体表面树枝状冲沟十分发育,切割较深的冲沟两侧小型崩塌发育,部分滑坡后壁在黄土与泥岩接触处有泉水出露。滑坡群整体稳定,但组成物较松散,现状前缘受河流侧蚀和开挖削坡的影响,局部出现掉块和崩塌等轻微的变形迹象,可能导致前缘较陡段复活。目前受威胁的对象为村庄、公路。管线在该5处滑坡下方通过(图5-7)。
图5-7 h131滑坡示意剖面图
1.黄土 2.黄土状土及砂砾石 3.泥岩及砂质泥岩 4.滑坡堆积物 5.滑床及滑向 6.泉
2.危险性评价
据调查结果,区内已发生滑坡灾情从一般级到特大级都存在。危害程度严重的有3处,主要位于通渭碧玉等地;危害程度中等的有6处,主要位于秦安莲花、天水北道等地;其余49处属于危害程度轻的。主要危害农田、公路、零星住户,同时构成泥石流的松散补给物质。
根据滑坡稳定性和危害程度评判结果,评估区危险性大的滑坡有4处,分别位于范家坪—彭家大山(h3、h5)、通渭碧玉峡口(h49)、张家川木河(h28);中等的有30处,分别位于兰州范家坪、静宁仁大—秦安莲花、清水土门~天水北道等地;危险性小的24处。
(三)泥石流
分泥石流灾情和现状危险性评估两部分。
1.泥石流灾情评估
区内已发生过多次灾害性泥石流,按表5-16分级标准进行灾情评估与分级,经调查后初步认为,评估区灾害程度中和轻的较多,特重程度的泥石流一般很少发生。由于无法取得准确的资料,只能从简单的走访中了解。
表5-16 地质灾害灾情与危害程度分级标准
2.泥石流现状危险性评估
按泥石流规模、易发性以及危害情况综合评估危险性。
(1)泥石流规模。
本次按一次最大冲出量划分(表5-17),计算方法采用径流折算法概算,经验公式为:
W =1000K·H.a.F.
式中:
W ——一次最大冲出量(10 m );
K——系数,取0.1~0.5;
H——小时最大降水量(mm);
a——系数,取0.73;
F——流域汇水面积(km );
——增流系数。
根据公式
=(γ -10)/(y -y )计算求得,其中γ 为泥石流重度(k N/m ),根据泥石流数量化评分直接查得,γ 为泥沙颗粒重度(k N/m ),取26.5k N/m 。
计算得出区内一次最大冲出量介于0.1×10 m ~7.5×10 m 之间,其中属于小一型的16条,小二型的47条。
(2)泥石流易发性
主要依据已经作过的《县(市)地质灾害调查与区划》成果进行易发程度分区评价。在没有作过此项工作的地区,首先按表5-18进行泥石流易发程度分级评价,其中易发程度(严重程度)按表5-19进行量化。
区内共有泥石流沟57条,中易发性泥石流沟有21条,低易发32条,不易发者4条。
表5-17 评估区泥石流规模划分标准表
表5-18 泥石流易发程度分级表
(3)泥石流危害程度及危险性
评估区泥石流沟多属深切沟谷,而村庄一般均座落于沟谷较高地段,泥石流危害相对较轻,仅对靠近沟口的村庄、农田以及公路有轻微危害,但在城镇附近和人口集中的地方泥石流危害最大,往往对沟谷两侧及沟口设施形成大的威胁和危害,并诱发一些崩塌和滑坡发生,如通渭碧玉、秦安莲花城、张家川韩家硖等地。区内泥石流危害程度轻的有24条,危害程度中等的有33条。
表5-19 泥石流易发程度(严重程度)数量化表
根据泥石流的易发性、规模和危害程度,区内危险性大的泥石流沟有2条,位于燕麦庄(N8)和高崖(N9);危险性中等的泥石流沟有31条,分别位于兰州小坪子、马营镇、莲花城、阎家店等地;危险性小的泥石流沟有24条。2条危险性大的泥石流沟距管线有一定距离,影响小。
(四)洪水冲蚀
洪水冲蚀强度东部大于西部,相应的危害性和威胁性也较大。通渭以西年降水量较低,属中易发区,除少数河沟外,主要对农田、道路的威胁大,危害程度较小~中等。通渭以东,年降水量较多,特别是局地性阵雨及暴雨突发频率较高,汛期洪峰流量大,来势猛,对居民区和道路构成威胁,危害程度中等。除上述危害外,由于水流的不断冲刷、浸泡和侧蚀作用,常引起沟岸坍塌,加剧了水土流失,据有关部门资料和本次调查情况,通渭以西侵蚀模数500~2000t/(km ·a),强侧蚀段坍岸速度0.1~0.5m/a,危害程度轻。通渭以东侵蚀模数小于2000~5000t/(km ·a),局部大于5000 t/(km ·a),危害程度中等。
依据调查成果,对评估区内洪水冲蚀灾情和危险性分别给予评估。
灾情评估依据表5-16分级标准进行,评价结果:属于轻度灾害的有4次,中等灾害的有5次,重灾害有2次(表5-20),表明本区洪水冲蚀危害一般为轻和中等,当遇降水多的年份或遇暴雨很可能造成较大的灾害损失。
表5-20 已发生主要洪水冲蚀灾害灾情一览表
易发性根据实地调查结果,并结合沟谷已发生洪水频次和降水量分布情况确定。评价结果:高易发1处、中易发者1处,低易发10处(表5-21)。
根据洪水冲蚀灾情和易发性结果,区内洪水冲蚀危险性小的有8处,中等的有4处(见表5-21)。
表5-21 评估区区洪水冲蚀沟现状危险性评估一览表
(五)地面塌陷
根据野外调查,评估区采空区目前仅有兰州西固人防工程、地下水位上升引起的地面塌陷,人防工程与管线距离>1.5km,黄土丘陵区开挖窑洞引起的地面塌陷很少,其他地段不存在地面塌陷现象。所以评估区内地面塌陷危害小,危险性小。
(六)特殊岩土灾害
1.黄土湿陷和潜蚀
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》,对黄土的湿陷类型及等级作了初步评价。丘陵区黄土为Ⅱ-Ⅳ级自重湿陷性土,属中等—很严重等级,河谷区黄土状土多为Ⅰ—Ⅱ级非自重湿陷性土,仅黄河、渭河二级阶地局部地段为Ⅱ级自重湿陷性土,属轻微—中等级。
黄土湿陷和潜蚀现象主要表现为陷穴、陷坑、落水洞和竖井等。多零星分布于地形低洼地带和陡岸处,规模均较小,落水洞一般深2~5m,洞口直径0.5~2.5m。目前主要危害公路、渠道和农田,另外,引起崩塌、滑坡和水土流失发生。在黄土丘陵和河谷地带对乡间公路危害较大,危险性中等,其余地段危害小,危险性小。
2.盐渍土的盐胀和腐蚀
盐渍土以硫酸—氯化物型为主,经收集资料分析,通渭以西0.0~1.0m段土壤平均含盐量为3.4%,最大可达 8%~15%左右,表层有弱胀缩性和腐蚀性;该类土现状分布面积很小,对农田等不具危害性,因此危害小,危险性小。对建筑基础工程有一定影响,但危害小,危险性小。
高矿度水分布区,矿化度1.7~3.2g/L,p H值1~8,氯离子和硫酸根离子含量大于500mg/L,对混凝土和钢结构有一定的腐蚀性,按《岩土工程勘察规范》(GB—2001)指标对比评价,评价区高矿化度水对混凝土具弱—中等结晶性侵蚀,小面积强腐蚀区位于黄河二级阶地后缘和葫芦河、牛谷河及关川河等地;对钢材的腐蚀性均为中等(表5-22)。
3.膨胀岩的胀缩
根据岩样分析结果,白垩系泥岩自由膨胀率(Fs)为20%~60%,蒙脱石含量8.17%~19.09%;页岩自由膨胀率(F )为40%~54.3%,蒙脱石含量8.94%~15.59%。
新近系泥岩自由膨胀率(F )为11%~59%,膨胀力(P )(4~25)k Pa,饱和吸水率(Wsa)9.9%~34.9%。
依据《岩土工程勘察规范》,按自由膨胀率(F )分类(表5-23)评价,本区膨胀岩在大部分地段具胀缩性,但均属弱膨胀潜势,主要危害是剥落、掉块造成农田、道路和水利设施等的掩埋,致灾现状轻微,危险性小。此外黄土自由膨胀率变化较大,现状危害轻微,危险性小。
表5-22 高矿化水对混凝土和钢结构腐蚀性评价结果表
表5-23 膨胀岩的膨胀潜势分类表
一、地质灾害类型及特征
受自然地理、地质环境条件以及人类工程—经济活动的制约和影响,山西段地质灾害类型较多,地域分布广泛,灾情较为严重。据调查发现的主要灾种有:滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、采空塌陷、黄土湿陷和潜蚀。此外,局部地段尚有地面沉降、地震液化、地裂缝、煤层自燃和瓦斯爆炸。
(一)滑坡
评估区共发现33处滑坡,其中岩体滑坡7处,土体滑坡26处。大型的3处,中型的18处,小型的12处。滑体规模:小者仅4400m ,大者达600万m ,一般在20~180万m 之间。多分布于黄土丘陵和碎屑岩分布区的河谷两侧。其中和管线有关的有7处。
(二)崩塌
评估区共调查崩塌45处,其中规模在5000m 以上的有11处,规模在500~5000m 的有18处,规模小于500m 的有16处,均属小型崩塌。崩塌分两类:岩体崩塌多发生于碎屑岩地层,部分为碳酸盐地层,分布于临汾盆地以东;土体崩塌主要分布于永和、隰县境内的黄土地区。降雨、采矿、筑路、边坡开挖等是导致崩塌发生的原因。
(三)泥石流和洪水冲蚀
分布于浮山、沁水、阳城、泽州段。本次调查共发现15处,均属低易发泥石流。其中对管线有影响的泥石流沟14条,影响较大的有10条。根据其物质含量可分为三类:泥石(渣)流共7处,分布于沁水、阳城段;水石流共6处,分布于沁水与浮山交界的大尖山、山交林场;泥流分布于永和、浮山等黄土丘陵区。
(四)采空塌陷、地裂缝
管线穿越河东煤田、沁水煤田。在蒲县北寺乡、临汾尧都镇、土门镇山西组2 、太原组10 煤稳定可采;在浮山县东腰乡太原组9 、10 煤稳定可采;在阳城、泽州县山西组3 、太原组15 煤稳定可采、9 煤局部稳定可采。本次调查煤矿159个,其中蒲县11个,临汾38个,浮山2个,阳城53个,泽州55个,年产量一般在10万吨以下。共调查53座非煤矿,集中于阳城段;以开采硫铁矿、铁矿为主,露天开采矿区总面积20.57km 。
1.采空区基本情况
管线在山西段共经过煤矿密集分布区4段,总长83.574km。经过煤矿采空区长24.77km,占煤矿分布区总长的29.6%。其中:
蒲县—临汾段(EC118—ED073)采深2 煤80~130m、10 煤180m,采厚2 、10 煤分别为1~2.5m、3.5~8.5m。管线压煤(煤矿密集区)34.183km,其中采空区长10.255km。
表10—6 山西段地质环境条件复杂程度划分表
图10-3 西气东输管道工程山西段地质环境条件复杂程度分区图
1.复杂;2.中等;3.简单;4.地质环境条件复杂程度分区界线;5.地貌分区界线;6.地质界线;7.输气管线
浮山段(EF043—EF056)采深达300~400m,9 、10 合并开采总厚6m,深厚比50~67。此段共两个煤矿,矿区面积8.0km ,采空区面积4.02km 。管线压煤4.007km,其中采空区0.9km。
阳城段(EH039——EH115+2)采深一般20~210m,在芹池—蒿峪段(EH039—EH079),采深达116.06~237.72m,沿管线前进方向逐渐变浅,采厚达5m左右,均采3 煤。管线压煤长27.00km,其中采空区长8.1km。
泽州段(EJ002—EJ058),采深达60~150m,以采太原组底部15 煤为主,采厚达2.2m。管线压煤长18.384km,其中采空区长5.515km。
2.采空塌陷
分布于浮山和阳城境内,管线段共发现塌陷坑19处,塌陷形状为椭圆形、五边形、梯形、圆形、长条形等,塌陷形式以塌陷坑、塌陷槽、波状起伏居多。塌陷面积小者仅0.3×10 m ,大者达105×10 m ,一般5×10 ~20×10 m ,塌陷深1~5m。
3.采空地裂缝
本次工作共发现地裂缝31处,其中临汾2处,浮山4处,阳城22处,泽州3处。地裂缝一般与塌陷相伴随,长度一般在200m以内,最长的上会庆地裂缝(L29)达1km,裂缝宽0.01~0.8m,最宽达1.1m,可见深小于7m。地裂缝地表形态呈直线型、锯齿状形、折线形等。
(五)黄土湿陷
管线共经过湿陷性黄土段107.178km,占管线总长的近1/3,其中临汾盆地以西长71.43km,湿陷系数一般0.014~0.052,最高达0.123;临汾盆地东部的浮山段长27.7018km,湿陷系数为0.0445~0.0942,最高达0.1446,为本区最为强烈的地段;泽州段周村一带,管线跨越黄土湿陷区长8.037km,湿陷系数达0.023~0.1008。湿陷深度均小于15m。
(六)地面沉降
临汾段(ED088—ED103)为地面沉降区,沉降中心位于临汾城西汾河河床、河漫滩及一级阶地,累积最大沉降量24cm。沉降经历三个阶段:1978年前为形成阶段,沉降速率仅为6mm/a;1978~1986年为发展阶段,沉降速率达到30mm/a;1986年以后,为缓慢变形阶段,沉降速率为10mm/a。
(七)地震液化
临汾盆地、汾河河床、河漫滩及一级阶地(ED089—ED103段)地下水位埋深0.7~2.6m,地表0~15m深度内为中、细、粉砂,其间夹有粉土、粉质粘土层。砂土、粉质粘土标准贯入击数2~26,临界击数9.8~21.1,液化指数11.4~32.5,为可液化地段。
(八)地裂缝
分布于临汾段ED103左45°1750m处的北郊梁村附近,发育于汾河东岸二级阶地后缘,单条裂缝走向NE74°,长度40~60m,地表可见宽为6~20cm,最宽达40cm。
该区地裂缝最早发现于1979年,至1987年断续出现,1988~1993年,发展较快。
(九)瓦斯爆炸和煤层自燃
阳城、泽州段为高瓦斯或超级瓦斯区,瓦斯含量最高达60~159.5m /(t?d),一般为9~19.34m /(t?d),历史上曾多次发生瓦斯爆炸事故。
煤层自然发生于泽州段犁川一带的3 煤层,其自燃形式沿已有采煤塌陷坑和裂缝喷冒蒸气。
地质灾害分布特征如图10-4所示。
图10-4 西气东输管道工程山西段地质灾害类型分布图
1.采空塌陷、地裂逢灾害为主区;2.崩塌、滑坡灾害为主区;3.地震液化、地面沉降灾害区;4.黄土湿陷灾害为主区;5.输气管线;6.压气站、清管站
二、地质灾害危险性现状评估
(一)滑坡
1.岩体滑坡
此类滑坡评估区分布7处,集中于沁水、阳城段,滑体岩性为C+P泥岩夹砂岩、泥岩互层。规模最大近600万m (H ),最小仅400m (H ),一般14.4万~300万m 。
距输气管线较近的有上孔滑坡(H )、上黄岩滑坡(H )和杨窝滑坡(H ),距离分别为1000m、250m、20m。
(1)上孔滑坡(H )
滑体岩性为C 厚层砂岩夹泥页岩,壁高1~2m,滑床呈弧形,初现日期为1998年秋,累计滑动水平距离在20m左右,滑体中部剪切裂缝较发育,裂缝走向3000,与主滑方向斜交,单裂缝近直立,深30cm,宽20~50cm,长30~50cm,此类裂缝共见10条。滑体长80m,宽120m,厚约25m,体积达24万m 。目前尚未稳定,其原因是后壁筑路,边坡排水不畅引起。滑坡造成数根电杆毁坏。公路50m段多处出现裂缝,芦苇河30m挡土墙毁坏。目前滑坡舌已伸入至河床15m(图10-5),对管线影响较大。
图10-5 上孔村西南200m滑坡(H 剖面图)
1.砂岩;2.页岩;3.泥岩;4.砂卵石;5.坡堆积体;6.张裂缝;7.滑移面及下滑方向
(2)上黄岩滑坡(H )
滑体岩性为P s泥页岩夹砂岩,后壁高达20m,可见醉汉林等标志物。主滑方向300,下滑垂距近20m,滑面呈上陡下缓的弧形。滑体长60m,宽300m,厚24m,体积近36万m ,为一中型滑坡。现基本稳定,对管线影响小。
(3)杨窝滑坡(H )
规模小,长10m,宽20m,厚2m,体积仅400m ,主滑方向2700,坡角25°,因修路开挖所致。
2.土体滑坡
土体滑坡有26处,规模一般2万~60万m ,最大达180万m (H )。对管线影响较大的有蒿峪村西滑坡(H )、杜老凹滑坡(H )、老炭窑滑坡(H ),和H 、H 、H 滑坡,北音滑坡(H )是碎屑岩地区人为影响下形成滑坡灾害经治理又复发的大型滑坡。
(1)蒿峪村西滑坡(H )
(2)杜老凹滑坡(H )
管线纵穿滑体(图10-6),由河流切割坡脚形成临空面,上覆土(Q )在降雨作用下,沿Q 粉质粘土顶面滑动。滑坡长50m,宽80m,厚5m,体积近2.0万m ,目前尚未稳定。已造成农田毁坏。
图10-6 杜老凹村西250m滑坡(H )剖面
(3)老炭窑滑坡(H )
管线纵穿滑体。滑坡长30m,宽20m,厚5m,体积仅0.3万m 。形成原因同H 滑坡。
(4)H 、H 、H 滑坡
均发生于蒲县段,滑体岩性为Q 黄土,滑坡长100~450m,宽80~650m,厚10~30m,规模29.25万~48万m 。由河流切割坡脚,降雨作用形成。H 滑坡不稳定,H 、H 已基本稳定。
(5)北音滑坡(H )
滑坡前后缘相对高差55m,滑体岩性为C 泥页岩夹砂岩、灰岩,岩层产状50°∠7°,滑面倾向300,倾角150,滑坡长400m,宽500m,厚30m,体积600万m ,为一大型古滑坡,已处于稳定状态。1997年晋阳高速公路施工,挖方后形成新的临空面,滑坡复活,致使滑体中上部的北音村部分房屋和一座学校开裂,同时造成高速路路面毁坏(图10-7)。有关部门在滑体前缘施工5根抗滑桩,桩径1.5~2m,然而,由于抗滑力设计过小,坡体未能达到稳定状态,1999年雨季过后,滑坡又两次下滑,造成更大规模的交通阻塞和房屋破坏。
图10-7 北音滑坡(H )剖面
1.灰岩;2.砂岩;3.页岩;4.泥岩;5.滑移面及下滑方向;6.房屋裂缝
3.滑坡危害
滑坡已造成评估区1890间房屋开裂,一座学校开裂后被迫搬迁,310亩耕地毁坏,铁路、公路4段总长约200m路面受损,一处泉水干涸,直接经济损失达上千万元。
(二)崩塌
土体崩塌主要分布于永和、隰县境内,共11处,对管线构成威胁的有3处。崩塌规模最大7.5万m ,一般0.36万~4.5万m ,此类崩塌分布于河沟两侧,均由Q 黄土构成。
岩体崩塌发育于浮山、沁水、阳城、泽州段。崩塌规模都小于1万m ,共34处,对管线构成威胁的有19处。崩塌发生于O 、C+P地层,其中C+P碎屑岩地层最发育。
(三)泥石流和洪水冲蚀
1.泥石流和洪水冲蚀特征
评估区共调查泥石流沟15处,其中有10处对管线危害大(N 、N 、N 、N 、N 、N 、N 、N 、N 、N ),将其分为泥石(渣)流、水石流、泥流三类。
(1)泥石(渣)流
分布于阳城、沁水段,共7处。开矿弃渣堆积于沟谷中,体积达1350万~5000万m 。此类沟谷一般长2.5~3km,宽10~20m,最宽100~200m,深20~50m。河沟纵坡坡降22.6‰~35‰。流域面积3.45~11.1km ,杨河河谷流域面积最大达310.73km ,沟谷形态呈直线型居多,流通条件较好,一次性冲出量500~5000m 。堆积区扇形长100m,宽10~30m,厚3~5m。
(2)水石流(洪水冲蚀)
评估区共调查6处,主要分布于沁水与浮山交界处的大尖山林场、山交林场。植被发育,森林茂密;森林覆盖率达50%以上,土壤侵蚀模数200~500t/(km ?a),水土流失弱,暴发洪水后,实际只形成洪水冲蚀灾害。
水石流物源为沟两侧崩塌形成的砂岩、泥岩碎块,粒径一般10~30cm,最大达100cm。沟长2~40km,宽10~200m,窄处仅2~3m,深30~80m,流域面积一般2.75~16.9km ,大者达133.13~208.43km 。河沟纵坡坡降一般14.4‰~23.5‰。堆积区扇形面积达200~300m 。
(3)泥流
山西黄土高原水土流失严重,冲沟中堆积的黄土在暴雨季节洪水常为泥流状态。水土流失在临汾盆地以东和以西程度不同。
重度区〔土壤侵蚀模数5000~t/(km ·a)〕,分布于永和、浮山县的黄土台塬和黄土丘陵区,沟谷发育,沟深达50~200m,沟谷发育密度2~3条/km ,植被稀少。本区共调查2处,河谷形态呈“V”字形,长15~25km,宽10~50m,深50~200m,纵坡坡降27.3‰~37.4‰,流域面积31.8~68.75km 。
中度区〔土壤侵蚀模数500~5000t/(km ·a),分布于吕梁山东侧至临汾盆地以及阳城芹池—北留段,此段以丘陵和低山为主,沟谷多出露石炭、二叠系、三叠系碎屑岩,沟谷发育中等,植被少,土壤侵蚀以重力、沟蚀为主。
轻度区〔200~500t/(km ·a)〕,分布于临汾盆地、东要—方山、李寨—斑鸠岭段,表层植被发育,森林覆盖率达50%以上,以沟蚀和重力侵蚀为主。
2.泥石流灾害
仅沁水小岭上村,在20世纪70年代,杨河发生的泥石流灾害,曾造成附近1000亩耕地,约20间房屋、1条道路毁坏,直接经济损失达上百万元。
(四)采空塌陷
蒲县—临汾段(浮山段例外)、阳城段、泽州段深厚比多小于30,属不稳定地段。现状条件下,煤矿采空后,会对管线构成重大危害。评估区共调查采空塌陷25处,而与管线相交或距管线较近的塌陷有T 、T 、T 。
T 塌陷:分布于浮山县后交煤矿(EF038——EF054)。塌陷与地裂缝相伴随,塌陷长100m,宽30m,深6m,面积达0.3×10 m ,地表形态为椭圆形。塌陷由煤矿采空后,顶板冒落,岩体发生变形所引起(图10-8),与管线相交,危害较大。
图10-8 浮山县老炭窑东采空塌陷(T )剖面图
1.粉土;2.粘土;3.砂岩;4.泥岩;5.煤(9 、10 );6.冒落体
T 塌陷:分布于阳城柏山煤矿,距管线约300m,塌陷长110m,宽50m,深达5m,面积为6×10 m ,形态呈多边形,未稳定,对管线有影响。
T 塌陷:分布阳城柏山煤矿,距管线约600m,塌陷面积30×10 m ,形态呈五边形,未稳定,对管线有影响。
塌陷已造成评估区3024亩耕地、2580间房屋破坏,一座学校搬迁,10多眼泉水断流,24口水井干枯,经济损失严重。
浮山段塌陷地裂缝位于后交煤矿,可见3条,其地裂缝分别与管线垂直、平行、斜交(图10-9),裂缝长60~150m,宽0.1~1.2m,可见深2~6m,形态呈直线形或锯齿状形,未稳定,对管线危害较大。
阳城段距管线较近的地裂缝4条,约400~900m,裂缝长30~130m,宽0.02~0.3m,地表形态呈折线,由采3 煤引起。未稳定,对管线有影响。
泽州段距管线最近的塌陷地裂缝分布于八良掌一带,(EJ055—EJ057),与管线平行,距管线20m,阳城段距管线较近的地裂缝4条,约400~900m,裂缝长30~130m,宽0.02~0.3m,裂缝长100m,宽0.02~0.03m,可见深0.1~0.15m,走向290°,分布形态呈锯齿形状,由采15 煤引起,采煤深30m,巷道宽6~9m,未稳定,对管线危害大。
图10-9 后交煤矿采空塌陷地裂缝分布图
1.采空塌陷及编号;2.地裂缝及编号;3.矿界;4.公路;5.输气管线
塌陷地裂缝已造成区内1995间房屋开裂,1300亩耕地荒芜,约200户居民搬迁。
(五)黄土湿陷
永和、蒲县、隰县、浮山、泽州段,总长108.437km,广泛分布午城、离石、马兰三类黄土。其中表部的马兰黄土大多具湿陷性。马兰黄土按成因不同,可分为风坡积、洪坡积两类。
(1)风坡积马兰黄土
岩性为淡黄色、灰黄色粉土,具大孔隙,结构疏松,质地均匀,无层理,垂直节理发育,夹有古土壤层及钙质结核层。临汾盆地以西天然含水量(w)10.8%~25.1%,天然隙比(e)0.692~1.254,且多数达到1.0以上,饱和度(S )24.7~91%,属稍密,稍湿—湿;湿陷系数(δ)0.29~0.1279,自重湿陷系数(δ )0.014~0.052,属中等—强湿陷性土,湿陷深度一般介于8.0~15m之间。
临汾东部的浮山段天然含水量(w)6.3%~20.5%,天然隙比(e)0.697~1.207,饱和度(S )18.3%~51%,属稍密、稍湿—湿粉土;湿陷系数(δ)0.0445~0.125,自重湿陷系数(δ )0.024~0.094,属中—强湿陷性土。湿陷深度最大达15m。
泽州周村一带天然含水量(w)12.7%~28%,天然隙比(e)0.7~1.43,饱和度(S )39.2%~88.3%,中密—稍密,稍湿—湿粉土;湿陷系数(δ)0.029~0.1008,自重湿陷系数(δ )0.0176~0.052,湿陷深度达9~10m,属中—强湿陷性土。
(2)洪坡积马兰黄土
岩性为灰黄色、浅黄色粉土,略具大孔隙,垂直节理发育,含钙质结核层,具交错层理。厚5~25m。天然含水量(w)14.8%~20.5%,干容重(γ)12.2~14.9kN/m ,天然隙比(e)1.106~1.207,饱和度(S )31%~41.3%,属稍密、稍湿、高压缩性土;湿陷系数(δ)0.0478~0.0942,自重湿陷系数(δ )0.024~0.0634,属中等湿陷性土。湿陷深度5.0~9.0m。
本区黄土的主要特点是:临汾盆地以西,黄土湿陷性较强,最大湿陷深度可达15m,临汾盆地以东,以浮山段湿陷性最强,往东逐渐减弱,湿陷深度可达9.1~15m。黄土湿陷已对当地民房、农田和水利设施等造成破坏,它同样可对输气管线构成危害。
(六)地面沉降
临汾市地面沉降与地下水超采形成的降落漏斗关系密切,地下水分中层和深层两层开采,其中中层为主要开采层。目前有坟上、翟村、城区、城北(梁村、屯里一带)4个水源地。开采始于1976年,1978年已在城区范围形成降落漏斗,中心水头降10m左右。1986年,形成了一个NE—SW向展布,波及面积超过50km 的椭圆形降落漏斗,其中心位于下康、屯里一带,中心水位较1978年下降30m,年降幅近4m。1986年以后,水位降幅趋缓,年平均降幅3m左右。目前,漏斗中心最大降深已达80m。
深层水开采量不大。自1986年起,以屯里为中心形成降落漏斗,分布与中层水降落漏斗一致。目前,该降落漏斗中心最大降深达50m。
临汾地面沉降中心累计沉降量为24cm,目前年沉降速率为10mm/a,两者均属轻微沉降。现状条件下不会对输气管线造成破坏。
(七)地震液化
公元865年、1695年临汾(
级)地震,地裂涌沙就有记载。2000年11月临汾自来水公司进行输水管跨越汾河工程中,在尧都北芦村发生砂土液化,对工程影响很大。为查清此原因,在北芦村(汾河河床及河漫滩)共布勘探孔16个,总进尺274m,取土样90件,进行标准贯入试验85次,认为8度地震烈度下存在地震液化,液化等级为Ⅲ—Ⅱ级(严重—中等)。另据中国地震局勘测,基本和上述结论吻合,确定汾河河床、河漫滩、一级阶地为易液化场地。
所以,临汾段ED089—ED103共计4023m为地震液化段,液化等级为Ⅲ—Ⅱ级(严重—中等)。在8度地震烈度条件下,地震液化会对输气管线造成破坏。
(八)地裂缝
临汾段ED103左45°1750m(尧都北郊梁村附近)汾河东岸二级阶地后缘存在地裂缝,呈NE74°方向延伸。单条裂缝可见长度:村南60m,村东40m;宽度一般为6~20cm,最宽处达40cm。成因为构造和抽汲地下水引发的地面沉降引起,对管线影响小。
(九)瓦斯爆炸和煤层自燃
临汾—蒲县段、浮山段瓦斯含量较低,仅0.02m /(t·d),属一级低瓦斯区;阳城段瓦斯成分中含CH 、CO 和NO ,瓦斯含量达13~21m /(t·d),最高永安煤矿达60~159.5m /(t·d),为三级至超级高瓦斯区;泽州段瓦斯含量达19.34m /(t·d),属超级瓦斯区。
瓦斯爆炸发生于阳城—泽州段,1975年7月,阳城县永安煤矿发生瓦斯爆炸,造成10余人死亡;1998年泽州川底煤矿发生瓦斯爆炸造成7人死亡。
煤层自燃出现于泽州境内的犁川一带,燃烧煤层均为3 煤,自燃后沿裂缝向外喷冒蒸气和浓烟,将直径为0.3m的大树逐渐熏死。
评估区未发生瓦斯爆炸和煤层自燃现象,但应注意此两种灾害对管线的危害。
三、地质灾害危险性预测评估
(一)滑坡
1.对管线有影响的H 、H 等滑坡进行稳定性验算
按总应力法计算,结果(表10-7)表明:H 、H 、H 属不稳定滑坡,H 属基本稳定滑坡,H 、H 属稳定滑坡。因此,对于H 、H 、H 滑坡在施工时应采取避让或防治措施。
表10-7 滑坡稳定性计算成果表
2.H 滑坡稳定性验算
H 滑坡位于蒲县鹿场西南侧(EC°900m)。为一顺红粘土层面滑动的古滑坡,主滑方向30°左右,与管线最近处250m。采用传递推力法计算(表10-8),稳定性系数为2.352,天然状态下,属稳定滑坡,但应注意采空塌陷诱发对滑坡的影响。
表10-8 滑坡稳定性计算表
现象综合分析,管线大部分滑坡已基本稳定,但采煤触发老滑坡复活,同时产生一些新的滑坡现象仍然存在。因此,滑坡的地质灾害危险性预测评估属中等。
(二)崩塌
管线经过区已发生的黄土类崩塌11处,碎屑岩类崩塌28处,灰岩类崩塌6处。崩塌的形成是由多种因素综合作用的产物。因此,管线经过的崩塌易发区,今后还将不断发生。崩塌规模虽小,影响范围也有限,但在管线施工时将会造成危害,尤其与管线相交的崩塌,会在施工触发时再次发生,造成人身伤害事故和砸毁施工设备,应予以关注。
(三)泥石流和洪水冲蚀
按50年一遇最大日降水量:浮山为89.2mm,沁水为108.1mm,阳城为168.3mm,泽州为129.7mm。由公式Q=P·S计算的最大洪水量列入表10-9。
表10-9 泥石流预测评估统计表
沁水—泽州段沟谷排放煤矸石、铁矿渣量大。管线经过N 、N 、N 、N 、N 、N 、N 泥石流堆积区,其危害性中等;在N 、N 、N 泥石流沟中埋设,其危害性小—中等;在N 、N 、N 、N 、N 泥石流的形成区跨越泥石流沟,其危害性相对较小。预测该区泥石流危害性中等。
(四)采空塌陷
管线穿越煤矿分布区共4段,总长约83.574km。除浮山、阳城、泽州的部分地段出现塌陷、地裂缝外,其他地段并未出现,这是因为:①地下采空后,由于开采宽度小,回采率低,顶板尚未冒落;②采空区有较稳定的顶板,其顶板能支撑上覆岩体的压力;③采空区顶板已冒落,但未影响到地表;④采宽区顶板处于暂时的静平衡状态,一旦失衡,塌陷、地裂缝会顺势发生。
据计算预测煤矿采空后的地表最大变形值列于表10-10中。
表10-10 地表变形计算统计表
蒲县—临汾段:煤矿开采历史一般在10~40余年,目前部分煤矿已闭坑,采用工程地质比拟法和概率统计法预测,2015~2020年最大下沉量将达到3.4~4.2m,下沉0.5m以上的塌陷面积将达到2.518~4.368km 。塌陷区位于管线下部,对管线危害极大。
浮山段:主要穿越后交煤矿,按开采深度300~400m,水平移动角68°预测,2015~2020年,最大下沉量将达到4.5m左右,塌陷面积将由现在的0.003km 扩大到0.1~0.15km ,其危险性大。
阳城段:该段是晋城市重要的无烟煤生产基地,随着晋城市煤炭开发战略的向西转移,未来该段将成为晋城市主要开采区之一。因此,以主采3 煤,采深20~250m观测,2015~2020年,此段最大下沉量将达到5m,塌陷面积也将由现在的3.84km ,扩大到6.58~8.21km ,对管线危害大。
泽州段:本段主采15 煤,目前大部分煤矿已闭坑。因此,未来该段煤炭开采趋缓。按工程地质类比法预测,未来20年地面下沉量将达到1.55m,下沉0.5m以上的塌陷面积最大将达到1.15~1.582km ,管线位于塌陷区内,对管线危害大。
值得提出的是:沁水九疙垛岭—阳城芹池段(桩号EG044—EH039),分布有丰富的煤炭资源,由于埋藏深、水文地质条件复杂,一直未得到开采。列入晋城矿务局后备开采基地,预计2010~2020年得以实施。预测煤层开采后,会产生塌陷、地裂缝,对管线危害大。
(五)黄土湿陷
临汾盆地以西黄土湿陷总长度71.43km。其中:
EA151—EA180段,湿陷系数为0.03~0.091,湿陷总量达26.06cm;
EB005—EB069段,湿陷系数为0.03~0.095,湿陷总量为31.99cm;
ED104—EA121段,湿陷系数为0.03~0.123,湿陷总量为45.14cm,均属Ⅱ级自重湿陷性黄土。
临汾盆地以东黄土湿陷长度35.74km。其中:
EF001—EF022+1段属Ⅱ级自重湿陷性黄土;
EF022+1—EF029段为Ⅲ级自重湿陷性黄土;
EF029——EF073段属Ⅱ级自重湿陷性黄土;
EH115+2—EJ002段,属Ⅱ级非自重湿陷性黄土。
综合上述,本区黄土属中等—强湿陷性。管道埋设后,遇降雨积水入渗时,基础会产生湿陷,影响管线的稳定性,预测黄土湿陷地质灾害危险性中等。
(六)地面沉降
临汾盆地(ED085—ED103)段地面沉降速率目前为10mm/a,若按50年预测,最大可达500mm,本段对管线的破坏是在山区和盆地东西两侧的交接部位,差异性上下错动对管线有剪切作用。预测地面沉降地质灾害危险性大。
(七)地震液化
临汾盆地(ED089—ED103)段汾河河床、河漫滩及一级阶地的地震液化在管道开挖在地下水位以下遇到砂土时,管道边坡会出现塌方,如降低地下水位时会出现涌砂。并且在Ⅶ度地震条件下,该段会产生地震液化。预测地质灾害危险性为中等—大。
(八)地裂缝
临汾梁村(ED103左45°1750m)地裂缝,属临汾众多地裂缝中的一处。位于地面沉降边缘拉张区内。随着地下水的持续开采,地裂缝活动会加剧,鹅舍、龙祠、高堆地裂缝(距管线非常远)有可能被激活,同时在地貌单元交接部位、高陡坎等位置有可能引发新的地裂缝。这些新产生的地裂缝对管线潜在的威胁较大。
该段现有地裂缝及预测新产生地裂缝的地质灾害危险性属轻微—中等级别。
(九)瓦斯爆炸和煤层自燃
阳城、晋城诸多煤矿属高瓦斯区。由于本区小煤矿众多,互相越界开采时有出现,预测今后煤矿瓦斯爆炸的可能性仍然很大。煤层自燃在晋城市下河以及评估区犁川一带曾有发生。管线经过区煤层厚度、煤质可燃性与晋城下河、犁川一带的煤层相同。煤层自燃的结果是将保安煤柱破坏,从而造成地面裂缝和塌陷,火焰从裂缝上升至地表,危及管道,管线输气为可燃物,地面塌陷和火焰的共同作用将对管道产生危害。预测此两种地质灾害危险性大。
建设用地地质灾害危险性评估,是有效预防、减轻或避免地质灾害对未来工程设施及其运行环境直接危害和间接危害的一项主动防灾措施。科学合理地开展此项工作,对发现项目建设区潜伏重大地质灾害问题、提供地质灾害防治措施和建议,以及指导建设项目安全实施和运营等方面均有十分重要的意义(黄雅虹等,2007)。
为规范我国建设工程和规划区地质灾害危险性评估工作,切实贯彻《地质灾害防治条例》(国务院令第394号),国土资源部于2004年颁发了 “国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知”(国土资发[2004]69号文件)及附件《地质灾害危险性评估技术要求(试行)》(以下简称《技术要求》),作为目前进行地质灾害危险性评估的规范和依据。
(一)评估的任务
地质灾害危险性评估工作的任务包括:
(1)查明地质灾害的类型、规模、分布特征及其形成的地质环境条件和诱发因素;
(2)分析预测工程项目建设对地质环境的影响;
(3)评价工程建设是否诱发新的地质灾害和工程本身遭受地质灾害的危险性;
(4)划分地质灾害危险区;
(5)进行建设用地适宜性评价;
(6)提出地质灾害防治建议等(郭富赘等,2003)。
(二)评估对象及灾种
《技术要求》规定,凡在全国地质灾害易发区内进行各类建设工程以及进行城市总体规划、村庄和集镇规划时,均要进行地质灾害危险性评估。需要提及的是:一旦受建设单位委托进行地质灾害危险性评估,无论场地是否跨越地方县(市)地质灾害调查划分的所谓易发区和非易发区,均应进行评估。
图2-2 常见的建设项目选址意见书办理流程图(各地行政主管部门办理流程各异.以当地行政主管部门为准)
需要评估的主要地质灾害种类,《技术要求》中有明确的规定。总体可概括为自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝和地面沉降及不稳定斜坡等与地质作用有关的灾害。
除地质灾害外,还经常遇到一些环境地质问题需要讨论,主要有活动断层、岩溶、冲沟、淤泥、软土和饱和砂土的液化等,一般情况下是将其纳入到相关灾害中进行讨论。如岩溶问题可以并入到地面塌陷或地下水污染灾害中讨论;活动断层、软土、砂土液化等问题可并入到地面变形或不均匀沉降(陷)灾害中讨论(金德山,2004)。
(三)评估的基本要求
1.总体要求
(1)在地质灾害易发区内进行工程建设,必须在可行性研究阶段或者在申请核准、备案前进行地质灾害危险性评估(国务院令第394号,国办发[2001]35号)。
(2)在已进行过地质灾害危险性评估的城镇规划区范围内进行工程建设,建设工程处于已划定为危险性大—中等的区段,还应按建设工程项目的重要性与工程特点进行建设工程地质灾害危险性评估(国土资发[2004]69号)。
(3)地质灾害危险性评估,必须对建设工程遭受地质灾害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,提出具体的预防治理措施(国土资发[2004]69号)。
(4)地质灾害危险性评估的灾种主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和矿山采空塌陷)、地裂缝、地面沉降和冻土沉陷等。
(5)地质灾害危险性评估的主要内容是:阐明工程建设区的地质环境条件基本特征;分析论证工程建设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;提出防治地质灾害措施与建议,并做出建设场地适宜性评价结论。
(6)地质灾害危险性评估工作,必须在充分搜集利用已有的遥感影像、区域地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质和气象水文等资料基础上,进行地面调查,必要时可适当进行物探、坑槽探与取样测试。
(7)地质灾害危险性评估成果,应按照国家有关规定组织专家审查、备案后,方可提交立项、用地审批使用。
(8)地质灾害危险性评估不替代建设工程和规划各阶段的工程地质勘察或有关评价工作。
2.评估的主要内容
地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承灾对象社会经济属性的基础上,采用定性和定量相结合的方法,对其潜在的危险性进行现状评估、预测评估和综合评估。主要内容包括:(1)阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征;(2)调查分析工程建设区或规划区各种地质灾害的现状;(3)简要分析评估对象在建设或运营过程中与地质环境相互作用的范围、方式、强度与持续时间;(4)分析论证建设工程遭受地质灾害的可能性,工程建设中和运营中加剧或引发地质灾害的可能性;(5)进行地质灾害危险性现状评估、预测评估和综合评估;(6)给出建设场地工程建设地质适宜性的评估结论;(7)针对不同建设阶段,提出防治地质灾害的地质工作意见和防治地质灾害的具体措施建议。
3.评估的程序和方法
地质灾害危险性评估的工作程序包括前期野外调查和后期室内分析。地质灾害危险性评估工作流程见图2-3。
(1)野外调查方法:野外调查工作的基本原则是以较低的成本投入,获取较多的基础资料并得到可靠的评价结果。因此,除采用一系列传统方法收集、获取相关基础资料外,需充分利用已有的新技术和新方法,进行高效、可靠的资料获取。如利用空间对地观测的InSAR技术可快速获取大范围、高精度现今地面沉降信息,对传统的水准测量结果进行补充和验证;利用高分辨率数字化航片或卫星图像,可对区域活动构造迹象、滑坡泥石流潜势等进行有效判读,达到事半功倍的效果。
(2)室内分析研究:室内分析研究主要是在野外调查及观测的基础上对地质灾害进行现状分析、未来预测和综合评估。
图2-3 地质灾害评估工作程序图
地质灾害现状评估和预测评估常采用的方法包括:地质历史分析法和工程地质类比法。此外,现状评估有时也采用地质环境条件综合判别法,而预测评估有时会采用多因素分析法等。由于地质灾害评估工作一般投入的实物工作量较少,又与建设项目的选址阶段相对应,而且评估工作的性质是指出问题并提出解决问题的措施,而不是解决问题。因此,评估的工作方法目前多以定性分析或半定量分析方法为主,较少采用定量计算的方法。如滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷和地面沉降(包括斜坡及工程边坡),一般采用地质类比法定性评估其稳定性;而对泥石流的稳定性多采用地质环境条件综合评判法进行判定,或采用易发性量化指标半定量评估。地质灾害综合评估(地质灾害危险性分区)方法较常见的有信息叠加法、多因素综合判别法、模糊数学评判法和层次分析法等。
4.评估级别
依据建设项目重要性与地质环境条件复杂程度,《技术要求》将评估级别划分为3级。凡重要建设项目,无论地质环境条件属哪类,均划为一级;较重要建设项目和一般建设项目的级别划分是个难点,要根据地质环境条件复杂程度确定评估级别。确定评估级别时应按以下顺序进行:(1)按《技术要求》确定的建设项目重要性类别;(2)按《技术要求》确定的评估区地质环境条件复杂程度;(3)根据这两个判别结果来综合确定评估级别(黄雅虹等,2007)。
5.评估范围的确定
地质灾害危险性评估范围不应局限于建设用地和规划用地面积内,应视建设和规划项目的特点、地质环境条件和地质灾害种类予以适当扩大,确定对工程项目有直接影响和间接影响的区域范围,必要时可对直接影响范围做重要评估,而对间接影响范围做一般性评估(邢岩等,2004)。
地质灾害的空间分布(从形成到成灾)有点状、线状和面状之分,如崩塌、滑坡可以相对理解为点状;泥石流、地面塌陷及地面沉降为面状;地裂缝为线状。因此确定评估范围时,除用地单位申请批复的面积外,要充分认识和预测不同灾种从形成到成灾可能涉及的空间。一般而言,对于滑坡、崩塌,其评估范围应达到 “山坡有多高范围就有多大” 的基本要求;泥石流灾害要追索到泥石流形成区,必须以完整的沟道流域面积(包括冲洪积扇)为评估范围;地面塌陷及地面沉降的评估范围应与初步预测的可能范围相一致;具有线状特征的地裂缝,也应按预测的可能延展范围作为评估范围。对于预测确有困难的灾害类型,评估范围一般应大于现状确定范围的3~5倍。当然,评估范围的确定离不开建设工程的实际布局(王得楷,2002)。
(四)评估报告内容要求
评估报告内容包括:前言、评估工作概述、地质环境条件论述、现状评估、预测评估、综合评估和结论。其中,评估工作概述中涉及的工作方法及完成的工作量,建议用列表的方式比较简明,另外,应尽可能附一张清晰的、包含有建设用地位置、交通和评估工作实际材料(如钻孔、物探线等)的示意图。
1.地质环境条件
地质环境条件综合分析是认识评估区基本环境特征和分析地质灾害形成环境,以及讨论拟建工程环境效应的重要基础。地质环境条件所涉及的内容包括:气象、水文,地形、地貌,地层岩性,地质构造与区域地壳稳定性,工程地质、水文地质条件及人类工程活动对地质环境的影响等。不能仅仅停留于环境现象或环境特征的简单罗列,而应紧密结合工程布局,突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,重视区域地质环境的研究,并从区域环境条件中分析地质灾害体的演化过程和主要控制及诱发因素。为了给后续分析论证提供必要的资料支撑和逻辑铺垫,应以详细描述的方式突出与地质灾害发育规律分析和危险性评估有联系的环境要素或环境特征,而与地质灾害发育规律分析和危险性评估无关的环境描述,要尽量简略(金德山,2004)。地质环境条件复杂程度的总体评价应用“复杂、中等、一般” 来定位。跨度大的复杂地区或环境地质条件分区、分段明显的,可以用分段分片评价。
2.地质灾害危险性评估
地质灾害危险性评估是灾害易发程度、危险程度和危害程度的综合反映。其实质是对建设项目区,在地质环境现状条件和未来工程活动条件下,地质灾害的空间预测和成灾可能性的预测,是地质灾害危险性评估的核心内容。
(1)现状评估和预测评估:现状评估除按《技术要求》的规定进行外,还应注意其着重点是对现有灾害的分析和评述。分析和评述内容应包括:灾害发育基本规律的归纳;代表性灾点的重点剖析;各种灾害(点)历史危害情况、现实活动特征及稳定状况的评价(金德山,2004)。危险性一律用大、中、小描述,避免使用 “较” 字。
在现状评估中如果没有地质灾害就不评估,切忌画蛇添足;对现状地质灾害不发育,但工程建设和运行中有可能诱发地质灾害的地区,可开展评估工作;对有液化发生的区域及地段,液化评估时要依据相应的国家规范,如区域性评估可按建筑规范进行评估等。
预测评估的侧重点是在评估区叠加了拟建工程影响后,拟建工程和环境可能遭受地质灾害危害的危险性程度的预测评价。一般情况下,按可能遭受地质灾害的次序进行分灾种危险性评估,而对于有些复杂工程也可按功能区分别论述。
需要指出的是,由于地质灾害的危险性评估是一种风险评估,所以应借鉴已有的同类型工程在建设过程中诱发或遭受地质灾害的经验,这将为在建工程的地质灾害评估提供有效的信息,为地质灾害的预测评估提供可靠的依据,减少预测的风险性。
(2)合理区分现状评估和预测评估:综合评估和最终结论主要是依据现状评估和预测评估结论而定。根据笔者的体会,在评估报告中往往易出现二者重复性大、重点不突出和结论不够明确的问题。因此,处理好二者的关系十分重要。从现状评估、预测评估的内容看,二者的关系比较清楚:即现状评估是预测评估的背景;而预测评估不但要紧紧围绕工程布局和施工特点进行,而且还应与现状评估结果相互叠加后,共同形成危险性预测评估的最终结论(王得楷,2003)。
3.综合分区评估及防治措施
(1)综合评估原则与量化指标:地质灾害危险性综合评估应遵守“区内相似、区际相异、并置取大” 的原则。评估工作以说清问题为原则,其量化指标的确定可以以地质分析方法为主,定量评价为辅。如果资料充分,有条件的可进行定量分析评价。
(2)综合评估内容:地质灾害危险性综合评估包括:(1)危险性分区;(2)建设场地适宜性分区评估;(3)防治措施。这些内容应按区段评估,并配以相应的说明。
综合评估的侧重点是在现状评估和预测评估的基础上,根据现有和潜在地质灾害成灾的可能性和成灾后果的严重性,对工程建设区和规划区进行分区(或分地段、分工程部位)的综合评估(金德山,2004)。
危险性分区可根据评估区地质灾害危险性综合评价结果进行划分,符合哪一级就划为哪一级。如只有危险性大区和危险性小区,就没有必要在它们中间再划分一个危险性中区;又如只有危险性中区,就没有必要再划分一个危险性小区等。另外,要防止危险性分区随意扩大或缩小化,如由于工程施工开挖造成边坡失稳时,地质灾害危险程度较重区将主要集中在工程沿线或仅限于河谷等特殊地带,有时在进行危险性分区划分时,往往可能将划分范围扩大到外围,这样是不合理的(邢岩等,2004)。
综合评估应简明扼要,只要把现状评估和预测评估的主要认识反映出来即可,避免对上述评估的简单重复。对地质灾害危险性大的或中等的,要提出防治地质灾害的措施与建议;对重大地质灾害防治,尤其是提出避让或改变建设工程选择的,要提出论证,并给出建设场地适宜性评价结论。
(3)建设场地适宜性评价与地质灾害防治措施:建设场地适宜性评价结论是评估工作的目的,最终结论的得出应该建立在2个判据之上:一是地质灾害危害后果的严重程度,对此不能仅局限于灾害对拟建工程影响的分析,还要考虑拟建工程对加剧和诱发地质灾害的影响和对环境带来的危害;二是地质灾害防治的难易程度,此评价既要考虑技术上进行防治的难易程度,还要考虑防治费用的投入及经济上的合理性(金德山,2004)。
建设项目地质灾害危险性评估的最终目的是防止地质灾害发生,即获得“防” 和 “治” 的具体措施。因此,选择的工程防治技术类型越简单,越易于实现越好,通常经济实用的技术是应该首先推荐的(具有特殊目的的工程项目除外);对于地质灾害危险性大,现有经济技术条件难以达到防治要求的场地,从“防” 的角度,应态度明确,坚决提出 “躲避”、“另选场地” 和 “局部改选” 的建议,不应迁就局部和地方利益,铸成潜伏重大灾害隐患工程的大错(王得楷,2002)。
(五)评估报告评审要求与备案
评估报告完成后,需按照国土资源行政主管部门的有关规定组织专家进行报告评审,评审完待评估报告提交委托单位后,还要对评估成果进行备案。
1.规划区地质灾害危险性评估技术要求
1)进行地质灾害易发程度分区:根据区内地质灾害发生的可能性和地质环境复杂程度的异同,按照区内相似、区际相异的原则进行分区,可分为地质灾害高易发区、地质灾害中易发区、地质灾害低易发区和地质灾害不易发区。具体分区要求应以相关规范为准。地质灾害易发程度相同、位置相邻的各区可归并为一个区。地质灾害易发程度相同、位置不相邻的各区和地质灾害易发程度相同但灾种不同的各区应视为该易发程度的亚区。
2)进行分区评估并符合以下要求:
·阐明存在的主要环境问题;
·分析影响致灾地质体稳定性或诱发地质灾害可能性的地质环境因素;
·分析地质环境因素各自或相互作用的特点,明确主导因素;
·分析致灾地质体对未来不同类型的人类活动的敏感度;
·判定不同工况下的稳定性或发生地质灾害的可能性及危险性。
3)应根据致灾地质体对未来不同类型的人类活动的敏感程度,有针对性地提出用地规划建议。并遵循下列原则:
·地质灾害高易发区:对地质灾害进行防治前不宜规划建设工程项目;确需规划建设工程项目时,应先进行地质灾害防治工作或规划具有地质灾害防治功能的建设工程项目。
·地质灾害中易发区:建(构)筑物的布局应避免或减轻诱发因素对地质灾害发生可能性的影响。
·地质灾害低易发区:建(构)筑物的布局应注意减轻诱发应素对地质灾害发生可能性的影响。
·地质灾害不易发区:适宜规划各类建设项目,但应进行建设用地地质灾害危险性评估。
2.建设用地地质灾害危险性评估技术要求
1)现状评估:应对评估区内已有致灾地质体或致灾地质体作用(如滑坡复活、危岩崩塌、泥石流形成、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、斜坡及边坡失稳)的可能性、可能造成的损失大小和危险性进行评估。
2)预测评估:应对评估区内工程建设中和建成后诱发或加剧地质灾害(如造成滑坡复活、危岩崩塌、泥石流形成、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、斜坡及边坡失稳)的可能性、可能造成的损失大小和危险性进行评估。应从含水层的水文地质、工程地质条件与特点、地下水位及其动态、地下水的开采量与回灌量等方面综合分析,进行地面沉降的可能性、可能造成的损失大小评估,根据地面沉降原因、现状及采灌格局的变化,对地面沉降的趋势进行分析,作出危险性评估。
3)地质灾害可能造成的损失大小见表10-5。
表10-5 地质灾害可能造成的损失大小分级
注:1.损失大小判定的三因素中,有一个因素达到某较高等级的标准时,损失大小级别即为该等级。
2.地质灾害发生后可能造成的经济损失和受威胁人数,应是地质灾害涉及范围内可能造成的经济损失和受威胁人数;当有正式的地质灾害防治方案时,可只考虑防治方案实施前地质灾害可能造成的损失。
4)综合评估:应根据地质灾害危险性现状评估、预测评估结果,按照致灾地质体发生地质灾害的危险性区内相同、区际相异原则进行地质灾害危险性分区。各区地质灾害危险性应根据相应区地质灾害发生的可能性和可能造成的损失大小判定(表10-6)。地质灾害发生的可能性应根据相应区各致灾地质体发生地质灾害的可能性进行综合判定。地质灾害可能造成的损失大小应根据相应区各地质灾害可能造成的损失之和进行判定。
表10-6 地质灾害危险性分级
5)地质灾害防治措施建议和用地适宜性评估:根据地质灾害危险性评估结果,应提出地质灾害防治措施建议,并作出建设用地适宜性评估(表10-7)。
表10-7 建设用地适宜性划分
3.矿山地质灾害危险性评估技术要求
(1)露天开采矿山地质灾害危险性评估
·露天开采矿山采矿影响范围以矿山开采最终地面境界加上外延宽度确定,当采深小于200m时,外延宽度不小于实际采深;当采深大于200m时,外延宽度不小于200m。当有临空外倾结构面时,应考虑临空外倾软弱结构面的影响。
·当已有致灾地质体的分布和类型,境界边坡高度和地质情况以及保护对象的分布和重要性等因素的差异较大时,应进行分段评估。
·地质灾害发生的可能性应根据各致灾地质体发生地质灾害的可能性综合确定,地质灾害发生可能造成的损失应是各致灾地质体发生地质灾害后可能造成的损失之和。
·地质灾害危险性应根据露天开采矿山或各区段的地质灾害发生的可能性和发生后可能造成的损失按表10-5确定。
·应根据地质灾害危险性及地质灾害防治难度确定开采适宜性(表10-8)。
表10-8 开采适宜性划分
·对开采导致的地表水位、地下水位变化可能引发的地质灾害应进行分析评价。对采矿影响范围内未达到稳定标准的致灾地质体,应提出防治措施建议。
(2)地下开采矿山地质灾害危险性评估
·地下开采矿山采矿影响范围按开采境界及开采矿层位置,用边界角划定。
·采矿影响程度宜采用工程类比法确定,不具备工程类比条件时采用模糊综合评判法或概率积分法确定。采取了保护性开采设计的区段采矿影响程度可定为不强烈。对改扩建矿山或生产矿山,已达到充分采动时,继续开采的采矿影响程度按现状条件下的影响程度确定。未达到充分采动但现状条件下采矿影响强烈时,继续开采的采矿影响程度应定为强烈;未达到充分采动且现状条件下采矿影响较强烈或不强烈时,采矿影响程度不应低于现状。
·矿山地质灾害危险性应根据采矿地表移动致灾危险性判定结果和采矿影响范围内其他致灾地质体致灾危险性综合判定结果的大者确定。
·采矿地表移动致灾危险性的判定应符合以下规定:①采矿影响不强烈时,采矿地表移动致灾的危险性小;②采矿影响强烈或较强烈时,采矿地表移动致灾的危险性应根据表10-6确定。
·地下开采矿山开采适宜性应按表10-8确定。
·对采矿影响范围内未达到稳定标准的致灾地质体应提出地质灾害防治措施建议;对重要或较重要的保护对象应提出保护性措施建议。
一、地质灾害危险性综合评估
西气东输管道工程东西向横跨宁夏中部,沿线地质灾害以泥石流和洪水冲蚀、风蚀沙埋、盐渍土腐蚀、坍岸、地震液化为主,在现状评估和预测评估的基础上,根据沿线地质灾害的发育特征及其对管线的危害程度和防治的难易程度,进行危险性综合评估,并坚持以工程建设为中心,就大不就小的原则,首先将地质灾害危险性划分为危险性大、中等和小的三个等级,在此基础上将评估区划分为14个危险性区段。其中,地质灾害危险性中等的8段,危险性小的6段(图8-4,表8-8),总体上,评估区土地适宜于建设输气管线。
表8-8 宁夏段地质灾害危险性综合评估表
续表
二、地质灾害防治对策与措施的建议
工程沿线地质灾害应本着以防为主,及时治理,因地制宜的原则。现按灾种提出防治对策与措施建议。
(1)泥石流和洪水冲蚀:凡是管线从泥石流沟经过的,为防止泥石流对沟床的下切侵蚀,应增加埋设深度,同时要加保护层。
(2)风蚀沙埋:管线经过流动沙丘区,应加大埋设深度,在沙梁上的埋置深度应以沙丘间最低基准面为准向下埋深2m。
(3)煤层自燃:管线桩号CA085—CA088段的煤层曾发生自燃,应采取削坡和压盖等方法,或增大煤层与管线的距离,或消除其自燃的可能。
(4)盐渍土腐蚀:选用强抗腐蚀的管材,设置防护层或采用其他如隔离墙等形式,消除盐渍土的危害。
(5)坍岸:加大埋设深度,同时对沟岸进行砌护等措施,防治坍岸危及管线。
(6)地震液化:对输气站宜采取地基处理措施。
一级评估必须对评估区内分布的地质灾害是否应危害建设项目安全、建设项目是否诱发地质灾害、因治理地质灾害增大的项目建设成本等进行全面的评估。 其具体技术要求如下:(1)滑坡的评价必须查明评估区内地质环境条件、滑坡的构成要素及变形的空间组合特征,确定其规模、类型、主要诱发因素、对工程的危害。 对斜坡地区的工程建设必须评价工程施工诱发滑坡的可能性及其危害,对变形迹象明显的,应提出进一步工作的建议。 (2)泥石流评价必须查明泥石流形成的地质条件、地形地貌条件、水流条件、植被发育状况、人类工程活动的影响,确定泥石流的形成条件、规模、活动特征、侵蚀方式、破坏方式,预测泥石流的发展趋势及拟采取的防治措施。 (3)崩塌的评价应查明斜坡的岩性组合、坡体结构、高陡临空面发育状况、降雨情况、地震、植被发育情况及人类工程活动。 确定崩塌的类型、规模、运动机制、危害等,预测崩塌的发展趋势、危害及拟采取的防治措施。 (4)地面塌陷的评价必须查明形成塌陷的地质环境条件,地下水动力条件,确定塌陷成因类型、分布、危害特征,分析重力和荷载作用、地震与地震频率、地下水及地表水作用、人类工程活动等对塌陷形成的影响,预测可能发生塌陷的范围、危害。 (5)地裂缝的评价必须查明地质环境条件、地裂缝的分布、组合特征、成因类型及动态变化。 对多因素产生的地裂缝,应判明控制性因素及诱发因素。 评价地裂缝对工程建设的危害并提出防治措施。 除地震成因的地裂缝外,对其他诱发因素产生的地裂缝应分析过量开采地下水、地下采矿活动、人工蓄水以及不良土体地区农灌地表水入渗、松散土类分布区潜蚀、冲刷作用、地面沉降、滑坡等作用的影响。 (6)地面沉降的评价必须查明评估区所处区域地面沉降区的位置、沉降量、沉降速率及沉降发展趋势、形成原因(如抽汲地下水、采掘固体矿产、开采石油、天然气、抽汲卤水、构造沉降等)、沉降对建设项目的影响,以及拟采取的预防及防治措施。 对评估区不均匀沉降应作为重点进行评价。 二级评估应将地质灾害对建设项目的影响或危害,以及建设项目是否会诱发地质灾害进行分析或专项分析。 应基本查明评估区内存在滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害的类型、分布、规模、对拟建项目可能产生的危害及影响,预测评价工程建设可能诱发的灾害类型及危险性。 对评估区内重大地质灾害应参照一级评价要求进行评价。 三级评估可以从简,对建设用地范围内是否存在地质灾害及其潜在危险性进行定性分析确定。 初步查明评估区地质灾害的类型、分布,工程建设可能诱发的地质灾害的类型、规模、危害及对评价区地质环境的影响。 地质灾害危险性评估包括现状评估、预测评估和综合评估。 对于受自然因素影响的地质灾害,评估时应考虑自然因素周期性的影响。 地质灾害的危险性分级见表15。 表15 地质灾害危险性分级表确定要素 危险性分级稳定状态危害对象损失情况危险性大差城镇及主体建筑物大危险性中等中等有居民及主体建筑物中危险性小好无居民及主体建筑物小 现状评估是指对已有地制裁灾害的危险性评估。 任务是根据评估区地质灾害类型、规模、分布、稳定状态、危害对象进行危险性评价;对稳定性或危险性起决定作用的因素作较深入的分析,判定其性质、变化、危害对象和损失情况。 预测评估是指对工程建设可能诱发的地质灾害的危险性评估。 任务是依据工程项目类型、规模,预测工程项目在建设过程中和建成后,对地质环境的改变及影响,评价是否会诱发滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害以及灾害的范围、危害。 综合评估的任务是根据现状评估和预测评估的情况,采取定性、半定量的方法综合评估地质灾害危险性程度,对土地的适宜性作出评估,并提出防治诱发地质灾害或另选场地的建议。
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