鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分

王球勝, 李 松, 劉 徽, 孫 康

((湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 黃石 435000)

鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分

王球勝, 李 松, 劉 徽, 孫 康

((湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊(duì),湖北 黃石 435000)

闡述湖北省鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分方法。基于GIS技術(shù)在鄂州市城區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件分析、地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用以定性分析為主、襲擾系數(shù)法為輔的方法對(duì)鄂州市城區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)。結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律及形成機(jī)制,對(duì)各個(gè)分區(qū)進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià),并提出相應(yīng)的防治對(duì)策,為鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

地質(zhì)災(zāi)害;襲擾系數(shù)法;GIS技術(shù);易發(fā)區(qū);鄂州市

近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工程建設(shè)活動(dòng)引起的地質(zhì)災(zāi)害及其隱患明顯增多,地質(zhì)災(zāi)害造成的損失越來(lái)越大。截至2015年底,鄂州市城區(qū)共發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害14處,造成10余間房屋毀損,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)400多萬(wàn)元。目前地質(zhì)災(zāi)害隱患仍對(duì)城區(qū)225人、2 210萬(wàn)元財(cái)產(chǎn)構(gòu)成潛在危害。這給將鄂州市城區(qū)建設(shè)成經(jīng)濟(jì)繁榮、環(huán)境優(yōu)美和富有山水城市特色的現(xiàn)代化區(qū)域中心城市帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。為營(yíng)造良好的人居生存環(huán)境和投資發(fā)展環(huán)境,合理利用自然資源,優(yōu)化調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展等目標(biāo),勢(shì)必對(duì)自然生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境的安全質(zhì)量提出更高的要求[1-4]。基于此,通過(guò)對(duì)鄂州市城區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件分析和地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查,基于定性分析與襲擾系數(shù)法綜合評(píng)價(jià)易發(fā)性分區(qū),并提出科學(xué)的防治對(duì)策[5-7]。對(duì)于合理布控地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和防治,提高地質(zhì)災(zāi)害的管理水平,最大程度降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[8]。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然地理與地貌

鄂州市城區(qū)位于鄂州市中部,北臨長(zhǎng)江,地處東經(jīng)114°48′～114°56′,北緯30°20′～30°26′。現(xiàn)轄3個(gè)街道辦事處和1個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),即西山街辦、古樓街辦、鳳凰街辦、鄂城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。截至2015年末,城區(qū)總面積66.10 km2,總?cè)丝?8.9萬(wàn)人。

鄂州市城區(qū)地形總的趨勢(shì)為整體較平坦,局部地段分布有小型山丘,地貌主要類型:長(zhǎng)港、新港、月河一帶及北部沿江一帶為沖積平原,洋瀾湖周邊一帶為沖湖積平原,西山、雷山、葛山一帶為丘陵地貌,其它地帶為垅崗平原。平原地形標(biāo)高一般多在20～35 m,坡度在15°以下;丘陵地帶標(biāo)高多在100 m以上,相對(duì)高差多在150 m以內(nèi)。

1.2 地質(zhì)條件

本區(qū)范圍內(nèi)廣泛分布第四系沖積、沖湖積、殘坡積粘性、砂性土;三疊系上統(tǒng)—侏羅系下統(tǒng)王龍灘組零星分布在蛇山、掃帚山、獅子山、仙人山一帶,主要巖性為石英砂巖,間夾礫巖;二疊系、石炭系中統(tǒng)黃龍組僅在西雷山及臨江南岸一帶出露,主要巖性為砂頁(yè)巖及碳酸鹽巖;泥盆系上統(tǒng)云臺(tái)觀組、志留系中統(tǒng)墳頭組主要出露在西雷山一帶,主要巖性為砂礫巖及砂頁(yè)巖;蓮花村—葛山一帶出露侵入巖體。

本區(qū)屬新華夏系第二隆起帶之江漢坳陷下沉區(qū)的東部上升亞區(qū),在大地構(gòu)造上處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坪中的三級(jí)構(gòu)造單元——大冶臺(tái)褶帶,跨太子廟臺(tái)褶束和梁子湖凹陷兩個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元,褶皺與斷裂構(gòu)造發(fā)育,斷裂構(gòu)造大多具有多期活動(dòng)特征。

本區(qū)人類工程活動(dòng)較為強(qiáng)烈,集中分布在西雷山環(huán)山沿線、塘角頭村一帶,早年采礦、建房與交通切坡是地質(zhì)災(zāi)害形成的主要誘因。

2 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及特征

2.1 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

鄂州市城區(qū)以突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害為主,災(zāi)害類型為滑坡(含不穩(wěn)定斜坡)、崩塌(危巖體)、地面變形與開裂、地面塌陷四大類,尤以滑坡、地面塌陷較為突出。

截至2015年底,全區(qū)共發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害(含地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn))14處,其中滑坡3處、不穩(wěn)定斜坡7處、地面變形與開裂2處、崩塌(潛在的)1處、地面塌陷1處。14處地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)均分布在西山街道辦事處,其中13處分布在西雷山環(huán)山沿線一帶,1處分布在塘角頭村。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)模均為小型,按照地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失大小可劃分為:小災(zāi)13處,中災(zāi)1處(塘角頭村地面塌陷,直接經(jīng)濟(jì)損失400萬(wàn)元),分別占總數(shù)的92.86%、7.14%。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

2.2.1 滑坡

滑坡是本區(qū)發(fā)育較為普遍的一種地質(zhì)災(zāi)害,共有3處,方量由50～160 m3,總方量約300 m3,均為小型高位巖質(zhì)滑坡,其穩(wěn)定性較差。多分布于西雷山山坡高陡地帶,前緣臨空條件好,滑坡面埋深較淺,其發(fā)育地層為泥盆系上統(tǒng)云臺(tái)觀組泥質(zhì)粉砂巖與志留系中統(tǒng)墳頭組粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖。在降雨條件下,一方面結(jié)構(gòu)面遇水軟化,力學(xué)強(qiáng)度降低,另一方面自重增加并形成一定的動(dòng)水壓力,易形成滑坡。

2.2.2 不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡是本區(qū)發(fā)生數(shù)量最多的地質(zhì)災(zāi)害,共有7處(土質(zhì)坡3處、巖質(zhì)坡4處),分布于西雷山山坡中下部,斜坡下部一般多受人工切坡影響而形成較陡的臨空面,斜坡坡度多在30°～80°,長(zhǎng)16～140 m,面積80～21 280 m2。巖(土)體風(fēng)化強(qiáng)烈、完整性差、透水性較強(qiáng),在降雨條件下易發(fā)生塌滑變形,其滑體主要成分為泥盆系上統(tǒng)云臺(tái)觀組泥質(zhì)粉砂巖,志留系中統(tǒng)墳頭組粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖及表部第四系殘坡積碎土石。

2.2.3 地面變形與開裂

共有2處,影響面積390～968 m2,僅分布于西山一帶,可見明顯裂縫,裂縫長(zhǎng)3～6 m,寬2～8 cm,下沉0.5～3 cm。

2.2.4 崩塌

本區(qū)共發(fā)現(xiàn)1處崩塌隱患點(diǎn),位于西山風(fēng)景區(qū)內(nèi)石門開景點(diǎn),危巖體所在邊坡已發(fā)現(xiàn)5條明顯裂縫,裂縫基本豎直,寬2～10 cm,均平滑、無(wú)充填,裂縫將坡體切割成脫離母巖的危巖體,其穩(wěn)定性差。

2.2.5 地面塌陷

地面塌陷共有1處,地災(zāi)規(guī)模為小型,造成400萬(wàn)元直接經(jīng)濟(jì)損失。2014年10月27日西山街辦塘角頭村黃家邊灣廣源彩鋼夾芯板廠廠房附近發(fā)生地面塌陷,塌陷面積約2 000 m2,塌陷方量約30 000m3,當(dāng)?shù)卣皶r(shí)組織了應(yīng)急回填治理。2015年6月27日于原塌陷坑范圍內(nèi)發(fā)生了二次塌陷變形,塌陷面積約220 m2,其穩(wěn)定性差。通過(guò)調(diào)查得知:地面塌陷是因采礦活動(dòng)引起地下采空區(qū)垮塌導(dǎo)致的。

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)

3.1 劃分原則

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分的目的是較可靠地反映未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害狀況,為地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃及防災(zāi)減災(zāi)決策和區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃提供參考依據(jù)[8-14]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分基本原則如下:

(1) 以主要地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度為主,兼顧地質(zhì)環(huán)境背景條件、人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響程度。首先以各類地質(zhì)災(zāi)害為主要評(píng)價(jià)因子,著重考慮這些因子的發(fā)育特征,包括各類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育數(shù)量、發(fā)育規(guī)模、分布密度、危害程度等;同時(shí)考慮可能發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害的自然地理環(huán)境、地形地貌、地層巖性特征、植被、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境背景條件;充分考慮地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的人為因素,著重分析早期采礦、建房與交通切坡等人類工程活動(dòng)條件以及人口密度、經(jīng)濟(jì)等人文條件。

(2) 定性為主、定量為輔。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度受地質(zhì)環(huán)境條件、自然氣候、人類工程活動(dòng)強(qiáng)度等多種因素的影響和制約,難以完全定量化,因而采用以定性分析為主、定量評(píng)價(jià)為輔的原則,合理闡明地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律、發(fā)育特征及危害。

3.2 分區(qū)方法

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)是指容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域,分區(qū)是在研究影響致災(zāi)的各種因素和發(fā)生(包括潛在發(fā)生)地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量、密度、波及范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,劃分方法首先以定性分析劃分各個(gè)評(píng)價(jià)單元,其次對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行定量確定,最后進(jìn)行綜合評(píng)定[15-16]。

3.2.1 定性劃分

本次劃分采用單元網(wǎng)格劃分與信息疊加方法:首先根據(jù)地形地貌、地層構(gòu)造、人類工程活動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀將調(diào)查區(qū)劃分出數(shù)個(gè)評(píng)價(jià)單元,然后依照地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)主要特征簡(jiǎn)表,對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)單元進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。

3.2.2 定量確定

根據(jù)調(diào)查區(qū)客觀情況,采用襲擾系數(shù)(R)法定量評(píng)價(jià)。利用野外調(diào)查所得的各評(píng)價(jià)單元地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀與發(fā)育程度(數(shù)量、規(guī)模)等求取R值,大致分四個(gè)步驟進(jìn)行:

災(zāi)害密度確定 統(tǒng)計(jì)各類災(zāi)害的數(shù)量、總面積、總體積及各評(píng)價(jià)單元面積,求取評(píng)價(jià)單元各類災(zāi)種的點(diǎn)密度、面積密度和體積密度。

密度系數(shù)的確定 密度系數(shù)分點(diǎn)密度系數(shù)a、面密度系數(shù)b、體密度系數(shù)c三種,分別表示單位面積地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的數(shù)量、面積和體積。對(duì)于滑坡、崩塌、地面塌陷、地面沉降取值參照標(biāo)準(zhǔn)表,分別確定出各評(píng)價(jià)單元內(nèi)各類地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的a、b、c值。

襲擾系數(shù)(R)的求取 根據(jù)以上所求密度系數(shù)計(jì)算求得各災(zāi)種襲擾系數(shù),計(jì)算公式如下。

① 滑坡、崩塌、泥石流、不穩(wěn)定斜坡(危巖體、崩滑危險(xiǎn)性斜坡段)地質(zhì)災(zāi)害:

R=a2+b2+c2

② 采空塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害:

R=a2+b2

易發(fā)程度分區(qū)確定 ①對(duì)滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害:高易發(fā)區(qū),R≥27;中易發(fā)區(qū),12≤R<27;低易發(fā)區(qū),3≤R<12;不易發(fā)區(qū),R<3。

② 對(duì)采空塌陷、地面沉降地質(zhì)災(zāi)害:高易發(fā)區(qū),R≥18;中易發(fā)區(qū),8≤R<18;低易發(fā)區(qū),2≤R<8;不易發(fā)區(qū),R<2。

R值確定后,分析對(duì)比各災(zāi)種R值,以其中最高一級(jí)作為評(píng)價(jià)區(qū)易發(fā)程度。

3.2.3 綜合評(píng)定

遵循定性分析為主、定量評(píng)價(jià)為輔的原則,當(dāng)二者不一致時(shí),以較高一級(jí)為準(zhǔn);按災(zāi)害的分布、類型、數(shù)量、成因等進(jìn)一步劃分亞區(qū),綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。

表1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)綜合評(píng)定表

3.3 分區(qū)結(jié)果

根據(jù)上述分區(qū)原則與方法,充分研究野外調(diào)查資料,同時(shí)考慮行政區(qū)劃分等,最終將鄂州市城區(qū)共劃分出2個(gè)大區(qū)(高易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)各1個(gè))、3個(gè)亞區(qū)(高易發(fā)亞區(qū)2個(gè))。其中,高易發(fā)區(qū)總面積2.66 km2,占全區(qū)總面積的4.02%;低易發(fā)區(qū)總面積63.44 km2,占全區(qū)總面積的95.98%(見圖1)。

3.4 分區(qū)評(píng)價(jià)

(1) 不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)亞區(qū)(A1)。主要分布于西雷山環(huán)山沿線一帶,面積2.64 km2,占全區(qū)總面積的3.99%。區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)有13處,災(zāi)種為不穩(wěn)定斜坡(7處)、滑坡(3處)、地面變形與開裂(2處)、崩塌(1處),占地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的92.86%,面密度系數(shù)達(dá)4.22處/km2。

本區(qū)屬丘陵區(qū),山脈走向近東西,山坡坡度一般20°～40°,山體部分地段因切坡形成陡崖、陡坡,主要出露地層多為第四系殘坡積層及泥盆系上統(tǒng)云臺(tái)觀組砂頁(yè)巖、志留系中統(tǒng)墳頭組石英砂巖,褶曲構(gòu)造,節(jié)理裂隙發(fā)育,區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈,尤以建房、修路形成切坡較為突出。在降雨條件下,容易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

(2) 地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)亞區(qū)(A2)。主要分布于武鄂高速與江碧路交匯點(diǎn)東北方向150 m處,面積0.02 km2,占全區(qū)總面積的0.03%,有地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)1處,災(zāi)種為地面塌陷,占地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的7.14%,面密度系數(shù)達(dá)50處/km2。

本區(qū)屬垅崗平原,地表覆蓋層為第四系沖積層粉砂、亞粘土,為砂性土工程地質(zhì)巖組。東邊有花崗斑巖巖體出露,因早期采礦活動(dòng)遺留的未充填采空區(qū)容易發(fā)生地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

圖1 鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布與易發(fā)程度分區(qū)圖Fig.1 Partition map of geological hazards distribution and prone degree in Ezhou urban

(3) 不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C)。除上述地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)外其他區(qū)域均為地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū),面積63.44 km2,占全區(qū)總面積的95.98%,區(qū)內(nèi)無(wú)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布。

本區(qū)地勢(shì)較平坦,地表多為第四系覆蓋,構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單,人類工程活動(dòng)弱,致災(zāi)因素少,判定該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育機(jī)率小。

4 結(jié)論

基于區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查為依據(jù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分[17-18],滑坡、不穩(wěn)定斜坡、地面塌陷為本區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型。筆者詳細(xì)分析了鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型、分布特征、發(fā)育特征、形成條件、影響因素等,并在此基礎(chǔ)上,采用定性與定量相結(jié)合的方法來(lái)劃分鄂州市城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)是本區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃的重點(diǎn)區(qū)域,嚴(yán)格控制建房與交通削坡等人類工程活動(dòng)為首要防治手段。

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(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Region Division of Geological Hazards Prone Areas in Ezhou Urban

WANG Qiusheng， LI Song， LIU Hui， SUN Kang

(TheFirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau，Huangshi，Hubei435100)

The authors introduce the region division of geological hazards prone areas in Ezhou urban，Hubei Province. Based on the analysis of geological environment conditions and detailed investigation of geological hazards in Ezhou urban by GIS technology，the subarea of easily produce geological disaster has been divided by means of qualitative analysis supporting by disturbance coefficient method. Combining with the distribution rules and formation mechanism of geological hazards，each subarea has been evaluated in detail and corresponding prevention countermeasures have been put forward，which provides a scientific basis for the geological hazard prevention planning of Ezhou urban.

geological hazards； disturbance coefficient method； GIS technology； prone areas； Ezhou city

2016-02-18;改回日期:2016-04-29

王球勝(1983-),男,工程師,水文與水資源工程專業(yè)，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估與勘察工作。E-mail:76164804@qq.com

P694

A

1671-1211(2016)05-0718-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.011

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160811.0903.022.html 數(shù)字出版日期:2016-08-11 09:03