祝麗媛,竇連波,李鶯宇,陳秀娟,王偉德
(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第七地質(zhì)大隊,山東 臨沂 276006)
臨沂市地處沂蒙山區(qū),地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,20世紀八九十年代,多處發(fā)生巖溶塌陷,造成了經(jīng)濟損失及人員傷亡。近年來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人類活動不斷加強,對地質(zhì)體的穩(wěn)定性造成一定程度的破壞,地質(zhì)災(zāi)害呈加劇的趨勢,特別是礦產(chǎn)資源的開發(fā),遺留了大量的高陡邊坡和地下采空區(qū),形成了崩塌和采空塌陷隱患。
臨沂市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查始于2001—2008年間開展的山東省山丘區(qū)“縣(市、區(qū))地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃(1∶10萬)”工作,臨沂市共提交了12個縣區(qū)的“1∶10萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告”;2011開展了山丘區(qū)大比例尺(1∶5萬)《縣(市、區(qū))地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃》專項工作,共提交了13個縣區(qū)的1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報告,查明了各縣區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害分布現(xiàn)狀。2016年,山東省國土資源廳組織開展各市區(qū)地質(zhì)災(zāi)害排查工作,查明了臨沂市各類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及影響因素,為后期地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供了依據(jù)。
臨沂市屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,多年平均氣溫13.6℃,極端最高氣溫40.0℃,極端最低氣溫-16.5℃。多年平均降水量797.0mm,年最大降水量1417.3mm,年最小降水量529.5mm,日最大降水量277.8mm,5—8月份降水占全年降水量的72.9%。多年平均相對濕度為68%。多年平均蒸發(fā)量為1734.37mm,全年無霜期189~230d。
臨沂市在流域劃分上屬淮河流域和沿海諸河流域的一部分,區(qū)內(nèi)群山起伏,雨量充沛,形成大小河流1800余條,以沂蒙山脈為中心,形成一條輻射狀水系,10km以上的河流就有近300條,區(qū)內(nèi)主要水系是沂河水系、沭河水系、中運河水系、湖東水系、山東沿海諸河水系。
臨沂地處魯中南低山丘陵區(qū)東南部和魯東丘陵南部,地勢西北高東南低,以沂河、沭河為中心,西、北、東三面群山環(huán)抱,向南構(gòu)成扇狀沖積平原。山地、丘陵、平原面積比例為2∶4∶4。蒙山主峰龜蒙頂海拔1156m,為山東第二高峰,被稱為“岱宗之亞”(圖1)。
1—中山;2—低山;3—丘陵;4—山間平原;5—山前傾斜平原;6—地貌形態(tài)類型界線圖1 臨沂市地形地貌圖
臨沂市地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū),魯西地層分區(qū),其分布明顯受構(gòu)造控制,沂沭斷裂之安丘-莒縣斷裂以東,長期遭受剝蝕作用,在漫長的古生代沒有接受沉積,至中生代中期,隨膠萊盆地的下沉,形成了侏羅紀及白堊紀地層。沂沭斷裂帶以西的地層,除晚奧陶世、志留紀、泥盆紀、早石炭世、三疊紀及中、早侏羅世、古近紀、新近紀地層缺失以外,其他各期地層都有發(fā)育。臨沂市巖漿巖分布較廣,巖石類型發(fā)育齊全,從超基性—基性—中性—酸性均有分布。
臨沂市大地構(gòu)造區(qū)劃大部分屬華北板塊魯西隆起區(qū),僅莒南縣和臨沭縣位于蘇魯造山帶的膠南-威海隆起區(qū),二者被沂沭斷裂帶分開。全市共分為魯中隆起、沂沭斷裂帶、膠南隆起3個三級單元,又細分為12個Ⅳ級單元和23個Ⅴ級單元[1]。
近年來,隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,人類工程活動強度的加劇,對地質(zhì)環(huán)境造成不同程度的破壞,主要表現(xiàn)在3個方面:一是礦產(chǎn)資源開采,目前臨沂市礦山總數(shù)1594個,其中生產(chǎn)礦山和在建礦山206個,除蘭山區(qū)和河?xùn)|區(qū),其余縣區(qū)均有分布,關(guān)閉和廢棄礦山1388個,所有縣區(qū)均有分布。開采礦種主要以鐵礦、煤礦、石膏礦、金礦、水泥用灰?guī)r、石英砂巖、花崗巖、閃長巖為主,地下開采形成了大量的采空區(qū),造成了采空塌陷及伴生地裂縫隱患,露天開采形成的不穩(wěn)定邊坡面有大量危巖體未清理,存在崩塌隱患;二是地下水開采,隨著城市和工業(yè)的發(fā)展,地下水的開采強度日益增加,在過度開采的情況下,巖土體結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化,破壞地下水均衡條件,在臨沂市城區(qū)西部、沂南縣孫祖鎮(zhèn)、雙堠鎮(zhèn)等地區(qū)形成巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害隱患;三是基礎(chǔ)工程建設(shè),魯南高鐵建設(shè)穿過平邑、費縣、臨港丘陵區(qū),存在部分坡體、坡腳開挖現(xiàn)象。公路建設(shè)存在大量切坡工程,部分地段未進行必要的工程治理,遺留的公路邊坡容易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害[2]。
臨沂市共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害隱患點391處,其中,崩塌隱患點224處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的57%;采空塌陷70處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的18%;巖溶塌陷27處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的7%;滑坡28處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的7%;不穩(wěn)定斜坡22處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的6%;泥石流19處,占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的5%;地裂縫僅有1處(圖2)。
臨沂市391處地質(zhì)災(zāi)害隱患點中,蒙陰縣、沂水縣、平邑縣、費縣、沂南縣數(shù)量最多,分別占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的17%,16%,13%,12%,11%;其次為蒙山旅游區(qū)、羅莊區(qū)、蘭陵縣、蘭山區(qū)、莒南縣、臨港區(qū);郯城縣和河?xùn)|區(qū)沒有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(圖3)。從分布密度上看,蒙山旅游區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點分布密度最大,每百平方千米9.58處,其次是羅莊區(qū)、蒙陰縣、臨港區(qū)、費縣、平邑縣、沂水縣、蘭山區(qū)、沂南縣、蘭陵縣,密度最小縣區(qū)為莒南縣和臨沭縣,每百平方千米不足1處。按地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模劃分,臨沂市391處地質(zhì)災(zāi)害隱患點以小型為主,共計350處,中型41處(表1)。
圖2 臨沂市各類地質(zhì)災(zāi)害隱患點數(shù)量及所占比例
圖3 臨沂市地質(zhì)災(zāi)害隱患點各縣區(qū)分布圖
崩塌地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)性強,常瞬間發(fā)生。根據(jù)危巖體的不同,可分為巖漿巖危巖體崩塌和灰?guī)r危巖體崩塌。以淺變質(zhì)巖漿巖危巖體為主的崩塌,主要分布于蒙山旅游度假區(qū)、蒙陰、平邑、沂水,該區(qū)主要為太古宙巖漿巖,地殼運動、構(gòu)造運動使巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,山體頂部、山坡中部存在大量的危石,易發(fā)生崩塌,造成人民財產(chǎn)安全損失;以厚層、巨厚層灰?guī)r危巖體為主的崩塌,廣泛分布于臨沂市蒙陰、沂水崮形地貌區(qū)。崩塌隱患點坡面形態(tài)多為直立狀,風(fēng)化較為嚴重,呈塊狀,有危巖體,在暴雨、振動條件下,易發(fā)生小規(guī)模墜石或土體坍塌,對車輛及人員等構(gòu)成威脅。
臨沂市共計崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點224處,其中蒙陰縣、沂水縣分布最廣,其次為沂南縣、平邑縣、費縣、蒙山旅游區(qū)、臨港區(qū)、蘭陵縣、蘭山區(qū)、臨沭縣,河?xùn)|區(qū)、郯城縣等平原區(qū)沒有崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點(圖4)。
采空塌陷是地下礦層大面積采空后,礦層上部巖層平衡條件被破壞時產(chǎn)生的。臨沂市是山東主要的煤礦、石膏礦、金礦、鐵礦產(chǎn)區(qū),采空形成地面塌陷分布較為集中,主要分布在臨沂市羅莊區(qū)煤礦采空塌陷區(qū);沂南葉落溝、石橋、金場金礦采空塌陷區(qū);平邑卞橋石膏礦采空塌陷區(qū)。采空塌陷區(qū)大多集中分布于山前及山間平原,是重要的農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū),村鎮(zhèn)集中、人口稠密、交通發(fā)達,是當(dāng)?shù)刈钪匾慕?jīng)濟帶,塌陷后造成的危害比較大[3]。
表1 臨沂市地質(zhì)災(zāi)害及隱患點規(guī)模 (處)
圖4 臨沂市各縣區(qū)崩塌分布圖
巖溶塌陷是指在可溶性巖石分布的淺覆蓋區(qū),由于淺部巖溶發(fā)育,當(dāng)水文地質(zhì)條件改變時,在地下水的作用下,松散土層的土顆粒發(fā)生運移,而逐漸形成隱伏土洞,并向地表發(fā)展,最終導(dǎo)致地面塌陷。巖溶塌陷主要分布在臨沂市城區(qū)及其西部的巖溶地下水超采漏斗范圍內(nèi)。主要是由于改革開放以來人類經(jīng)濟活動加劇,地下水開采強烈,加之城區(qū)及其西部分布大面積的隱伏灰?guī)r,上覆6~12m的第四系松散覆蓋層,具雙層結(jié)構(gòu),易產(chǎn)生塌陷。臨沂市已發(fā)生的巖溶塌陷主要分布在臨沂城區(qū)西部的地下水降落漏斗范圍內(nèi)及沂南縣雙堠鎮(zhèn)南龍口村、青駝新磨石溝村、孫祖紙坊村等地,造成直接經(jīng)濟損失約1300萬元[4-8]。
采用“地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法”進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評價。首先,運用柵格數(shù)據(jù)處理方法將臨沂市劃分成若干面積相等的單元,每個單元面積為1km×1km,共1350個單元格;其次,按照統(tǒng)一量化標準,對影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的要素進行量化;最后,根據(jù)實際情況對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分級進行定性修正,取值(7,10]為高易發(fā)區(qū)(A)、取值(4,7]為中易發(fā)區(qū)(B)、取值(1,4]為低易發(fā)區(qū)(C)、取值(0,1]為不易發(fā)區(qū)(D)[9-17]。
Z=Zq·r1+Zx·r2
式中:Z—地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù);Zq—潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù);r1—潛在地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值;Zx—現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù);r2—現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度權(quán)值。
(1)潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算
Zq=∑Ti·Ai
式中:Zq—潛在地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù);Ti—分別為控制評價單元地質(zhì)災(zāi)害形成的地質(zhì)條件(D)、地形地貌條件(X)、氣候植被條件(Q)、地質(zhì)災(zāi)害隱患點(R)的標度分值;Ai—分別為各形成條件的權(quán)值。
(2)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算
Zx=∑Li·Bi
式中:Zx—現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù);Li—分別為評價單元地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模(G)、分布密度(M)、活動頻次(P)、災(zāi)情(W)的標度分值;Bi—分別為反映評價單元地質(zhì)災(zāi)害強度指數(shù)計算參數(shù)的權(quán)值。
將每個評價因子按Ⅰ~Ⅳ級進行強度分級,然后根據(jù)臨沂市地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害形成影響因素和發(fā)育特征確定分級標準,Ⅰ級基本分值10,Ⅱ級基本分值7,Ⅲ級基本分值4,Ⅳ級基本分值1。潛在地質(zhì)災(zāi)害評價因子權(quán)重采用傅勒三角形法,AD權(quán)值0.3,AR權(quán)值0.3,AX權(quán)值0.2,AQ權(quán)值0.2?,F(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害評價因子,BP權(quán)值0.4,BM權(quán)值0.3,BW權(quán)值0.2,BG權(quán)值0.1。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)計算結(jié)果進行臨沂市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)劃分(表2、表3)。
表2 潛在地質(zhì)災(zāi)害強度評價因子強度分級
表3 現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強度評價因子強度分級
3.4.1 地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)(A)
(1)崩塌、滑坡、泥石流為主的地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)(A1):主要分布在沂水縣北部圈里、馬站、諸葛、高莊、泉莊、夏蔚,蒙陰縣東北,蒙山旅游區(qū),面積2547.93km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點149處,區(qū)內(nèi)主要是中山地形地貌,在強降雨及震動下會導(dǎo)致地質(zhì)穩(wěn)定性差,容易發(fā)生崩滑流地質(zhì)災(zāi)害(圖5)。
1—地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū);2—地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū);3—地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū);4—地質(zhì)災(zāi)害非易發(fā)區(qū);5—崩滑流集中區(qū);6—采空塌陷集中區(qū);7—巖溶塌陷集中區(qū)圖5 臨沂市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖
(2)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)(A2):主要分布于平邑縣卞橋鎮(zhèn)、保太鎮(zhèn)、仲村鎮(zhèn)、蒙山旅游區(qū)柏林鎮(zhèn)石膏礦開采區(qū),蘭陵縣蘭陵鎮(zhèn)石膏礦開采區(qū),面積314.81km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點26處。
(3)巖溶塌陷高易發(fā)區(qū)(A3):主要分布于臨沂城區(qū)西部地下水開采降落漏斗內(nèi),沂南縣孫祖鎮(zhèn)、雙堠鎮(zhèn)巖溶發(fā)育區(qū),面積384.31km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點12處。
3.4.2 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)(B)
(1)崩塌、滑坡、地面塌陷為主的地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)(B1):主要分布在沂水縣夏蔚鎮(zhèn)、院東頭鎮(zhèn)、蒙陰縣野店鎮(zhèn)、坦埠鎮(zhèn)、舊寨鄉(xiāng)、沂南縣岸堤鎮(zhèn)、馬牧池鎮(zhèn)、依汶鎮(zhèn),平邑縣豐陽鎮(zhèn)、臨澗鎮(zhèn)、流峪鎮(zhèn),費縣新莊鎮(zhèn)、梁邱鎮(zhèn)、朱田鎮(zhèn),分布面積2329.59km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點95處。區(qū)內(nèi)是低山丘陵區(qū),已發(fā)生崩滑流地質(zhì)災(zāi)害少于北部的中高山丘陵區(qū),在強降雨及震動下會導(dǎo)致地質(zhì)穩(wěn)定性差,有發(fā)生崩滑流地質(zhì)災(zāi)害的可能性。
(2)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)(B2):分布于羅莊街道辦、高都街道辦、冊山街道辦、付莊街道辦、褚墩鎮(zhèn)、黃山鎮(zhèn)煤礦開采區(qū),沂南縣銅井鎮(zhèn)安落村、界湖街道辦金場和石橋村金礦開采區(qū)、蒲汪鎮(zhèn)大于家莊煤礦開采區(qū),分布面積467.71km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點30處。
3.4.3 地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C)
(1)崩塌、滑坡、泥石流為主的地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C1):分布在費縣石井鎮(zhèn)及蘭陵縣下村鎮(zhèn),莒南縣澇坡鎮(zhèn)、文疃鎮(zhèn),臨港區(qū)坪上鎮(zhèn)、朱蘆鎮(zhèn),郯城縣馬陵山地區(qū),分布面積1758.97km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點33處。
(2)采空地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)(C2):主要分布在蘭山區(qū)義堂鎮(zhèn)、費縣探沂鎮(zhèn)煤礦開采區(qū),分布面積139.17km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點10處。
3.4.4 地質(zhì)災(zāi)害非易發(fā)區(qū)(D)
該區(qū)主要分布在其他平原地區(qū),該區(qū)面積9296.02km2,分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點36處(圖5)。
臨沂市地質(zhì)災(zāi)害防治分區(qū)劃分為重點、次重點和一般防治區(qū),重點防治區(qū)主要分布于臨沂城區(qū)中西部、沂南雙堠-青駝等地的巖溶塌陷區(qū),羅莊褚墩、黃山及郯城沙墩的煤礦采空區(qū),平邑仲村煤礦采空區(qū),平邑保太-卞橋、蘭陵縣蘭陵鎮(zhèn)一帶的石膏礦采空區(qū)以及蒙陰岱崮-野店一帶的崩塌易發(fā)的中低山丘陵區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害次重點防治區(qū)主要分布于臨沂市西北部的中低山丘陵區(qū)及蘭山區(qū)義堂鎮(zhèn)、費縣探沂鎮(zhèn)煤礦開采區(qū)。一般防治區(qū)主要分布于平邑-費縣的北部,沂水、沂南、河?xùn)|、蘭山、蘭陵、郯城等縣區(qū)大部分以及莒南、臨沭縣。
臨沂市目前已建立群測群防點276個,逐步健全群測群防網(wǎng)絡(luò)。2011年以來,臨沂市投入地質(zhì)災(zāi)害治理資金4857萬元,開展地質(zhì)災(zāi)害治理項目22個,省、市財政共投入資金1.2523億元,組織開展43處重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點的搬遷避讓。
2017年底建設(shè)完成了24個突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測點,其中8處重要地質(zhì)災(zāi)害點安裝了視頻監(jiān)視系統(tǒng),共安裝滑坡監(jiān)測儀8套、大型地裂縫監(jiān)測儀1套、簡易地裂縫監(jiān)測儀13套、雨量計7套、地災(zāi)遠程監(jiān)控設(shè)備8套。
(1)臨沂市地質(zhì)災(zāi)害類型主要包括崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷和巖溶塌陷,崩塌、滑坡、泥石流主要發(fā)生在中北部低山丘陵區(qū),除蘭山區(qū)、河?xùn)|區(qū)、郯城縣等平原區(qū),其余縣區(qū)均有分布,巖溶塌陷發(fā)生在臨沂城區(qū)中西部地下水降落漏斗區(qū)、沂南縣巖溶發(fā)育區(qū),采空塌陷主要發(fā)生在羅莊、平邑、蒙陰、蘭陵等礦山采空區(qū)。
(2)臨沂市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)受地形地貌控制明顯,崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)主要分布于北部中、低山丘陵區(qū),巖溶塌陷、采空塌陷主要發(fā)生在平原區(qū)。
(3)臨沂市北部蒙山、沂水、沂南、蒙陰,西北部平邑、費縣,東部臨港等地的中、低山丘陵區(qū)是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重點地區(qū),鐵路、公路、水渠及其他工程建設(shè)中的不合理開挖、切坡、爆破震動,以及不適當(dāng)?shù)亩言?、棄渣、填土都可能增加崩塌、滑坡、泥石流發(fā)生的可能性;臨沂市城區(qū)中西部、沂南雙堠-孫祖-青駝、平邑銅石鎮(zhèn),近年來政府嚴格控制地下水開采巖溶塌陷發(fā)生的概率降低,但是受降水和地下水不合理開采的影響,巖溶塌陷隱患仍有發(fā)生,主要表現(xiàn)為點狀;尚未治理的蘭山、羅莊、平邑仲村一帶的煤礦采空區(qū),蘭陵、平邑一帶的石膏礦采空區(qū)以及臨港、沂水、蒙陰一帶鐵礦采空區(qū)等地,為采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生和危害的重點地區(qū)。
(4)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū),結(jié)合國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃,將臨沂市劃分為重點、次重點和一般防治區(qū),再根據(jù)各易發(fā)分區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害類型劃分為不同的防治亞區(qū)。確定了中遠期地質(zhì)災(zāi)害防治工作重點。
(5)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害隱患點現(xiàn)狀分布,完善現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報系統(tǒng),健全地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報信息發(fā)布機制;加強汛期監(jiān)測和汛后復(fù)查;為臨沂市應(yīng)急管理局的應(yīng)急救援提供地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)資料。