地质灾害调查 　主要地质灾害调查评价

进入20世纪以后，在社会变革和科技进步的双重驱动下，全球经济进入快速发展阶段。与此同时，自然灾害发生频次不断增加，环境污染日益扩大，成为威胁经济社会发展的重大问题。据联合国国际减灾战略机构统计，重大地质灾害从1900～1909年的40次增长到2000～2009年的358次(图6-3)。为了应对日益增多的自然灾害所带来的巨大挑战，20世纪80年代末，联合国大会上通过关于成立国家减灾委员会的决议，提出“国际减轻自然灾害十年”计划，由此推动各国政府把减轻灾害列入国家发展规划。针对地质灾害，专门成立了国际滑坡研究组等组织，实施全球地质灾害编图计划。2000年联合国通过了国际减灾战略，成立了相应的国际减灾战略机构，继续推进各国的减灾行动。2005年1月，第二届世界减灾大会在日本神户召开，与会专家学者们一致呼吁加强区域综合减灾能力建设，提高应急管理水平，从而实现区域的可持续发展。目前，各个国家的地质调查部门均把地质灾害的调查、监测和防治作为其重要的工作内容。

图6-3 1900～2009年世界地质灾害发展趋势示意图

美国地质调查局长期致力于滑坡、地震、火山等地质灾害的研究和预警预报工作。经过长期的积累与努力，美国地质调查局成为世界公认的滑坡灾害权威机构，设有国家滑坡信息中心，负责滑坡灾害研究并提供实时灾害信息。2000年，美国地质调查局制定了《国家滑坡灾害减灾战略》，确定了美国减轻滑坡灾害的重点工作方向，包括滑坡过程与发生机制研究、灾害填图与评估、实时监测、信息收集传输与解译、指导与培训、公众教育、灾害防治、应急反应与救灾9大方向^［8］。目前，正在执行滑坡灾害项目2005～2010年规划，强调采用新的机理模型和监测技术来研究滑坡灾害。挪威地质调查局和挪威岩土工程研究所等机构联合开发建立国家滑坡灾害数据库，对挪威境内的滑坡进行登记入库，包括灾害分布图、危险性分区图、滑坡历史数据、灾害评价资料等。从2004年开始，挪威地质调查局负责进行全国的滑坡灾害填图。澳大利亚1994年启动的国家环境地质科学填图协议，把灾害调查、灾害风险评估作为其中一项重要的内容。澳大利亚地球科学机构与地方政府合作进行滑坡灾害调查与评估工作，重点对发生滑坡的区域开展灾害预测，对滑坡易发区进行灾害风险评估。日本泥石流灾害发生频繁，不得不投入大量的人力、财力进行泥石流灾害研究，取得了显著的成效。近年的研究工作重点强调利用先进技术建立泥石流原型综合观测系统，同时进行一系列规模大小不一的模拟实验，开展泥石流产生、搬运和堆积机理的理论研究^［9］。

近年来，国外地质灾害调查的主要研究集中在以下几个方面:

(1)地质灾害数据库及灾害的风险填图。例如，意大利建立了GEOS数据库，收集的数据包括岩石、古今滑坡、对人造建筑的损害、土壤最易过饱和和滑动的地区、河道特征等。根据需要，可以绘制各种1∶10万至1∶25万比例尺的图件，如脆弱性图、洪水多发区图等。加拿大启动了自然灾害填图项目，目的是提供加拿大自然灾害的背景信息，包括历史事件数据和风险图等。美国编制了自然灾害风险图，表明了易受各类自然灾害危险的地区。

(2)地质灾害预测和预警系统。在进行灾害预警系统研究中，广泛采用了现代化的技术方法。例如美国采用GIS技术确定各个地区对地震灾害的脆弱性，并实时监控地质活动带获取相关数据。

(3)先进技术在地质灾害调查中的应用。例如，采用遥感技术对中小流域地质灾害进行区域性评价，查明地质灾害时空分布规律，结合地面调查划分地质灾害危险性等级。同时将灾害危险性等级与土地资源的可利用性联系起来，使地质灾害研究成果更容易为公众所接受，扩大成果的应用服务。

(4)灾害系统和灾害链的研究。研究表明，各种地质灾害的发生有着成生联系，往往会发生连锁反应，例如大洪水常伴生有滑坡、泥石流、地面塌陷等灾害。由于灾害的共生性使灾害事件和灾害系统非常复杂，对单一灾害的研究往往不能解决实质性的问题，各国加强了对地质灾害系统的研究。

什么是地质灾害调查？~

用专业技术方法调查分析地质灾害状况和形成发展条件的各项工作的总称。主要包括调查灾区地质灾害分布情况、形成条件、活动历史与变化特点，灾区社会经济条件、受灾人口和受灾财产数量、分布及抗灾能力，地质灾害防治途径、措施及其可行性等。

5.4.1　海（咸）水入侵
1.海（咸）水入侵现状
在广饶县南部，浅层地下水长期过量开采，漏斗范围不断扩大，使得北部咸水的水动力条件发生变化，原来向北、向东排泄的咸水，其流向转为向南而补给漏斗区，从而咸水体发生了向南延伸的现象，这就是所谓的咸水入侵。咸水体扩展所到之处，地下水水质变咸，机井报废，使得农田灌溉和人蓄用水不得不另打深井取水解决。据调查，咸水入侵现象开始于20世纪70年代，如广饶县大营乡小囤子村，70年代以前施工的30m深机井，为微咸水，缺水时能饮用，现已成为咸水，居民饮用水源改为深井水，广饶县颜徐乡北徐楼村，80年代以前施工的50～80m的机井水质较好，饮用、灌溉均可，在90年代开始变咸，浅机井均报废。居民饮用、灌溉只能另打200m以下的深井，或施工小于22m的浅机井，浅井水质尚可，但水量较小，这说明咸水体的入侵呈舌状向南、西方向伸展。
据初步统计，1976～1979年间，咸水入侵面积3.9km2，年均入侵48m;1980～1986年间，入侵面积10.1km2，年均入侵72m；1986年以来，入侵速度加快，到1989年面积达到20.4km2，年均入侵127m。1976～1995年累计入侵面积62km2。1995年11月～1996年4月向南入侵1.01km2,1996年11月～1997年11月郝家村以西咸淡水界面平均向南推移约200m，最远达400m。咸水入侵导致水质恶化，给当地人畜用水及工农业生产带来严重影响。
2.海（咸）水入侵预测
影响咸淡水界面运移的因素众多，是含水层介质场、水动力场和水化学场综合作用的结果，从监测数据分析，沿界面不同部位运移速度不等，以稻庄镇郝家段河、颜徐乡和颜徐前燕三处地带界面推移速度最快。水文地质条件尤其是含水层导水性及水动力条件是影响咸淡水界面推移的最主要因素（图5-11）。
考虑到影响咸淡水界面运移的因素极为复杂，采用非确定性模型方法——灰色突变理论Pearl生长曲线外推方法，预测咸淡水界面推移趋势。选择地下水中Cl－为模拟预报因子，数学模型如下：
C=L/（1+ae-bt）
式中：C——浅层地下水Cl－浓度，mg/L;
t——时间步长，年；
L、b、a——模型待定参数，无量纲。
模型中的参数，采用最小二乘法估计。采用了1991～1997年系列监测数据，进行模型待定参数的估计。用建立的模型预测每个监测井地下水中Cl-浓度值随时间的变化，咸淡水界面位置（250mg/L）由泛Kiring法插值确定，预测为13年（如图5-12）。预测结果表明，未来13年内，咸淡水界面以每年240m速度向南部推进。到2010年累计推移距离3120m，界面推移到稻庄镇以南。
5.4.2　地面沉降
地面沉降是一种较严重的地质灾害，严重的地面沉降会造成夏季雨后积水，河道淤积不能畅通，泄洪防洪能力下降，抗风暴潮侵袭能力降低，地下排污管道倒坡，供水管道遭到破坏，道路、场地，堤岸和建筑物出现裂缝，危害着人们的生活环境和城市建设，并会造成严重的经济损失。

图5-11　咸淡水界面监测剖面分布和氯离子浓度（mg/L）等值线示意图（1997年）


图5-12　咸淡水界面迁移趋势示意图（1997～2010年氯离子浓度250mg/L线）

黄河三角洲地区地质环境较复杂，即分布有活动性断裂，又有新生代巨厚的沉积物和海相的淤泥、淤泥质的软土层，加之上部沉积物形成年代较新，自重固结过程尚未完成，因此很容易在人类经济活动的影响下产生地面沉降。引起地面沉降的原因有多种，地下水、地热、石油和天然气的开发，大规模的建筑施工和高层建筑的修建以及新构造运动、地应力变化、地震、海平面上升都会造成地面向下位移或标高下降，根据邻区已发生地面沉降的城市（如天津市、山东省德州市等）的地面沉降研究表明，引起地面沉降的主要原因是大量开采地下水，特别是中深层、深层承压水的开采，与地面沉降的关系更为密切。区内中深层、深层地下水的开采量也在逐年增加，地下水开采降落漏斗已经形成，尽管其规模不大，但区内石油、天然气资源的开发已有较大规模，因此说，黄河三角洲地区存在着地面沉降问题。但由于石油部门所提供的数据有限，本项研究暂时无法深入，据有关部门研究，该区沉降规律如下（图5-13）：
（1）作业区普遍存在沉降，并在广饶县大王镇形成以津青67为中心的较明显的沉降区域，在东营市区形成以市区为中心的沉降区域。
（2）东营区沉降量与沉降范围较大，其市区边沿（耿家井、李家屋子）年平均沉降量在10mm左右。
（3）年均沉降量从20世纪50年代算起，时间太长。由于计划经济年代地下水开采量较小，建设规模不大而实际地面沉降也较小，进入80年代市场经济以后，地下水开采量加大，地面基本建设加速、规模大，地面沉降量也应加大。因此说现在的年沉降量要大于年平均沉降量。
沉降测量成果统计见表5-12。
5.4.3　土壤盐碱化
黄河三角洲由于其特定的地貌位置和自然条件，浅表生态地质环境十分脆弱，突出表现在土壤的盐碱化、沙化以及湿地的退化等。
1.盐碱土的分布
区内盐碱土的分布与地形地貌有较密切的关系，其分布特点如下：
（1）重盐碱化土：每100g土全盐量＞0.6g的土壤为重盐碱化土，主要分布于滨海低地，沿海岸线均有分布，从海岸线向内陆，其盐碱化程度有变轻的趋势；其次分布于河间洼地地带内如利津县集贤乡一付窝乡一带，孤北水库—三道沟水库一带。
（2）中等盐碱化土：每100g土全盐量在0.4～0.6g之间为中等盐碱化土，在重盐碱化土分布区的外围分布，为向轻微盐碱化土的过渡带，分布面积较少。
（3）轻微盐碱化土：每100g土全盐量在0.2～0.4g之间为轻微盐碱化土，分布于小清河以北的缓平坡地，洼地地带，分布面积较广。
（4）非盐碱化土：全盐量＜0.2g/100g土，分布于小清河以南的山前冲洪积平原、黄河大堤的内侧漫滩高地，黄河古（故）河道高地、现代黄河三角洲的顶部及决口扇顶部。如1976年黄河故道及虎滩—义和镇呈条带状分布着非盐碱化土，利津县盐窝乡附近及利津县南宋乡一带。

图5-13　东营地面沉降高程变化纵向剖面图


表5-12　沉降测量成果统计表

＊注：假设条件：由于参照的原有高程点的原始测量年限不一，考虑到东营市开展大规模的经济建设，包括油气开采，始于20世纪70年代后期，因此，为便于比较，假设地面沉降主要开始于80年代以后，1980年以前的地面沉降忽略不计。
2.盐碱化土的形成原因
盐碱化土的形成主要受水文、气象、地质、地貌、土壤颗粒组成及水文地质条件等多种因素的影响，是上述诸种因素共同作用的结果。本区属暖温带干旱、半干旱气候区，蒸发量几倍于降雨量是本区主要的气候特征，大量的水分蒸发，使水中的盐分残存于地表土壤中，较长期地处于一个盐分累积的过程。因此，在这种气候条件下，土壤盐碱化是比较容易发生的。另外，由于自然和人为因素的影响，导致地表和地下径流不畅，地下水位抬高，乃是引起土壤积盐的又一个重要原因。而地处滨海的地带，海水的直接浸渍，风暴潮引起的淹没，则是这一地区的滨海地带土壤盐碱化的主要因素。区内土壤的积盐过程可归纳为以下几种：
（1）海水浸渍影响下的盐分积累：在滨海地带成陆阶段，河流携带大量泥沙入海，由于受海水潮汐的顶托，不断在近海沉淀下来，当其还处于水下堆积阶段时，就为高矿化海水所浸渍，当其出水成陆后，盐分开始重新分配，向地表运移、累积而形成盐碱土。这期间，由于地表植被很少，光秃的地表在蒸发作用下，土壤表层强烈积盐，地下水矿化度也因蒸发而浓缩增高。另外，在土壤盐渍化过程中，海水通过海潮入浸和溯河倒灌会加剧土壤的积盐过程。
（2）地下水影响下的盐分积累：当地下水位埋深较小，小于某一临界深度时，地下水会在土壤内通过毛细作用，携带着盐分上升到地表，受蒸发作用，水分挥发，盐分则残留在地表附近的土壤内，长期的累积使土壤内的盐分愈来愈高，使土壤产生了盐碱化，而临界深度的大小主要受包气带土壤的岩性影响。
（3）地下水与地表水共同影响下的盐分积累：在地下水起主导作用的基础上，地表渍涝积水也是土壤盐分累积的重要因素，尤其在干旱半干旱气候条件下，这种积盐现象更为严重。在一些湖沼四周和积水洼地，盐碱化土分布更为普遍。另外，各地在发展农业灌溉时，不能科学地分配水量，过多地消耗灌溉用水，使土壤产生次生盐渍化，都是这种积盐过程的结果。
由于盐碱化土的形成是受上述诸种因素的影响，因此，盐碱土的发生与发展也有着一定的规律性。一般地下水位埋深长期小于临界深度的低洼地和滨海一带是盐碱土易发生地区。尤其近海地带，由于受高矿化地下水和海水的影响，盐碱土发生的程度普遍较严重。随着年度内蒸发降雨作用的强弱变化，土壤盐分的聚积往往开始于雨季以后的秋末冬初，至春末夏初，土壤盐分的含量一般都处于一个高峰阶段，这是积盐阶段；雨季到来后，土壤盐分由于受降水的淋洗作用随水下移，表层土壤这时处于一个脱盐阶段，其脱盐的程度完全受降水量的多少和强度决定。

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