唐山平原区主要地质灾害综合评价.pdf

第 9卷第 5期 2 0 0 7年 1 0月 资源与产业 RE S O URC E S ＆ I NDUS T RI ES Vo 1 ． 9 No ． 5 0c t ． 2 O 07 唐 山平 原 区 主 要 地 质 灾 害 综 合 评 价 王 明格 ，李 建 录 ，李 昌存 1 ．河北理工大学 资源与环境学院，河北， 唐山0 6 3 0 0 9 ；2 ． 河北省环境地质勘查院，河北 石家庄0 5 0 0 2 1 摘要应用模糊数学综合评价的方法，以唐山平原区主要地质灾害 地震、岩溶塌陷、采空塌陷、地面沉 降为评判因子，进行定量的危险性评价。评价结果表明唐 山市重度危险区占5 ％，较重危险区占 1 3 ％， 两者之和占1 8 ％；中度危险区占4 7 ． 1 3 ％，轻度危险区占3 4 ． 8 7 ％ ，两者之和占8 2 ％ 。这说明，从总体上 看，唐山平原区大部分地区地质灾害的危险程度较低，但重度危险区大部分是人 口密度大、工业密集的唐山 市 区，因此绝不能忽视地质 灾害的危险性。 关键词 唐 山平原 区；地质灾害 ；综合评价 中图分类号 X 4 3 文献标识码A 文章编号1 6 7 3 2 4 6 4 2 0 0 7 0 50 0 2 8～ 0 3 CoMPR EHENS I VE AS S ES S MENT oN M AJ oR GEoL oGI CAL DI SASTERS I N TANGSHAN PLAI N W A NG Mi n g ． g e ，L I J i a n ． 1 u ，L I C h a n g ． c u n 1 ． S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t ， H e b e i P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ，T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ，C h i n a ； 2 ． H e b e i I n s t i t u t e of E n v i r o n m e n t a l G e o l o g y ， S h ij i a z h u a n g 0 5 0 0 2 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r ，b a s e d o n f u z z i n e s s m a t h e m a t i c s ，a s s e s s e s q u a n t i t a t i v e l y t h e p o t e n t i a l h a z a r d s i n t h e ma j o r g e o l o g i c a l d i s a s t e r s s u c h a s e a r t h q u a k e s ，k a r s t c o l l a p s e ，mi n i n g s u b s i d e n c e a n d l a n d s u b s i d e n c e i n T a n g s h an p l a i n ． The r e s u l t s i nd i c a t e t ha t t he v e r y d a n g e r o us a r e a i s 5％ ， d an g e r o u s are a i s 1 3％ ， b o t h 1 8 ％ ； t h e i n t e r me d i a t e d a n g e r o u s a r e a i s 4 7 ． 1 3 ％a n d t h e l e s s d an g e r o u s a r e a i s 3 4 ． 8 7 ％ ，b o t h 8 2 ％ ，i n T a n g s h a n c i t y ，i mp l y i n g a l o w g e o l o g i c a l h a z ard d e g r e e i n mo s t Tan g s han p l a i n；b ut t h e v e ry d an g e r o u s are a i s mo s t l oc a t e d i n Tan g s han do wn t o wn， wh e r e i s d e n s e l y p o pu l a t e d an d hi g h l y i n du s t r i a l i z e d，a n d s h a l l be e mp h a s i z e d t o p r e v e n t t h e g e o l o g i c a l h a z a r d s ． Ke y wo r d s T a n g s h a n p l a i n；g e o l o g i c a l d i s a s t e r s ；c o mp r e h e n s i v e a s s e s s me n t 唐 山地 区是河 北省地 质 灾害 多发 地 区 ] ，而包 括 唐 山市 区及南 部滨 海平 原在 内的唐 山 平原 区则 是该 地 区工业 及其他 经济 发展 的重 点 区域 。 因此 ，摸 清该 区 域 主要 地 质灾 害发 生 的地 质 背景 、现状 并 对其 危 害程 度进行 综合评 价 ，对唐 山地 区经济 发展 有着 十 分现 实 的 意 义 。 1研 究 范 围 和 方 法 本 文研 究 的 范 围为 唐 山 市 区及 滦 县 、滦 南 、乐 亭 、唐 海 4个 县 市 ， 正 在 迅 速 发 展 的 曹 妃 甸 经 济 园 区也 包 括在 内 ，市 区 主要 包 括 路 南 、路 北 、古 冶 、 开平 、丰南 、丰润 6个 区。 本 文 的研 究方 法 为 以 区域 地 质 背景 分析 为 基 础 ， 配合地 质 灾害现 状调查 ，确定 研 究 区存在 的地 质灾 害 类 型 ，对 区 内的主要重 点灾 害进 行 影 响 因素 分析 ，确 定危 险性评 价 因子及 因子权 重并 分 级 ，根 据地 质灾 害 的伴 生性 规律 ，对多个 灾种 进行 危 险性 相关 分析 ，得 出区域地 质灾害 危险性 综合 评 价 。在此 基础 上 ，进行 唐 山平原 区 的地 质灾 害危 险性分 区工作 。地 质灾 害危 险 性评 价与 区划 的主要 途径 是 将评 价 区按经 纬度 划 分成 等 面积 的 4 3 3个单 元 ，把 控 制地 质灾 害 活动性 的 各种 因素 地 质条件 、地貌 条件 、气候 条件 、人 为条 件 、植 被条 件等 转化 为可 以量化 对 比的指数 历 史 灾害 强度 指数 和 潜 在灾 害 强 度指 数 。根 据 这些 指 数 对地质 灾 害的控 制方式 和作 用程 度 ，利用 层次 分析 法 建立地 质 灾害危 险性指 数 的数学 模 型 。根 据 各单元 危 险性指 数分 布特 点来划 分地 质灾 害 危险 区 。研 究 区 内 收稿日期 2 0 0 7 0 2一o l ；修订日期2 0 0 7 0 7 0 8 ；责任编辑刘英姿。 第一作者简介 王明格 1 9 6 7 一 ，男，硕士、工程师，主要从事工程地质与灾害地质研究。 E ma i l wy ml h e u t ． e d u． e n 维普资讯 第 5期 王明格等 唐 山平原 区主要地质 灾害综合评价 2 9 存在多 种地质 灾 害 ，其 危险性 程 度 不 同 。进 行 区域 地 质灾害 危 险性 评价 时 ，不是 简单 地将 单 一灾 种 的危 险 性 评价 结 果 叠 加 ，而 是 要 根 据 地 质 灾 害 的伴 生性 规 律 ，对 多个灾 种进行 危 险性 相关 分 析 ，得 出 区域地 质 灾害危 险性综 合评 价 。在单一 灾 害危 险性 评 价 的基 础 上进行 区域地 质灾 害危 险性 总体 评 价 ，既要 反 映各 个 单一灾 种 的危 险性 ，又 要 体 现 区 域 的 总 体 特 征 ，为 此 ，可 以将研 究 区按不 同 的灾 种 分 布特性 划 分 为若 干 亚 区 ，亚 区的地质 灾害 危险性 由某 一 种 或几 种 灾害 的 危 险性所 决定 ，将上 述结 果合 成 为评 价 区 的地质 灾 害 危险 区划分 。 2 唐 山 平 原 区 主 要 地 质 灾 害 及 其 危 险 性 指 标 体 系 的 建 立 唐 山平 原 区 危 害较 大 的地 质 灾 害 类 型 为 地 震 、 岩溶 塌 陷 、采 空塌 陷 、地 面沉 降 。其历 史 及潜 在 危 险 性 指 数 确 定 方 法 如 下 2 ． 1历 史 灾 害 强 度 指 数 确 定 历史地 质 灾害危 险性 的标志 是地 质灾 害 的强 度或 规模 、频次 、分 布密度 等 。这 些 决定 了地 质 灾 害 的 发 生 次 数 、危 害 范 围 、破 坏 强 度 ，从 而 进 一 步 影 响 地 质灾 害 的破坏 损失 程度 。历 史灾 害强度 按下式 计算 Z G W P， 1 式 中 z 为历 史 灾 害 强 度 指 数 ；G、W、P分别 为历 史灾 害规 模 、密度 、频 次 。据 表 1划分 等 级 ，并 赋 予 相 应 的评 判 值 。 历 史地质 灾 害 强度 指 数 的 变 化 范 围为 0～1 0 0 0， 划分 为 5个等 级 ，并 赋 予相应 的标 度分值 表 2 。 2 ． 2地 质 灾 害 潜 在 强 度 指 数 地质 灾害 潜在 强度 指数 Z 按 下式计 算 Z D 4 4 Q 4 尺 A， ， 2 式 中 D、 、9、R分 别 为 控制 地 质 灾 害形成 与 发展 的地质 条 件 、地形 地 貌条 件 、气 候植 被条 件 、人 为条 件充 分 程 度 的标 度 分值 具 体 内 容 和 评 判 标 准 略 。A 、A 、A 、A 分 别 为 上 列 4方 面 形 成 条 件 的 权重 ； 为 潜 在 地 质 灾 害 判 别 系 数 ，其 值 为 0或 1 在 D、 、9、R 4方 面 形 成 条 件 中 ，若 有 一 方 面条 件 不具 备 ，则 该 种地 质 灾 害就 不 可 能 产生 时 ， 值 取 0，否 则取 1 。利用 层次 分析 法 确 定 各 因 子权 重 ，具 体 各层 次权 重值见 表 3 。 潜 在地质 灾 害强度 指 数 的分 布 范 围为 0～1 0。划 分 为 5个等级 ，并赋予 相应 的标 度分值 表 4 。 表 1 地质灾害规模、 密度、 频次等级划分表 表3 各种影响条件对地质灾害潜在强度的作用权重表 维普资讯 3 0 资 源 与 产 业 2 0 0 7 生 表4 地质灾害潜在强度等级划分表 任一类地质灾害的危险 I生指数 按下式计算 Z Z A“z。 ‘ 。 3 式 中 z z。 分别 为该类 地质 灾害 的历史 强 度标 度 分值 和潜在强 度标 度分 值 ；A A。 分别 为历 史 强 度 和潜 在强 度 的权 重由层 次 分 析 法 得 出 ，见 表 5 。 根 据公 式可得 出该地 区地质 灾 害危险性 指数 。 表 5 三级评价 中评判 因子对工程地质 灾害的权重值 3地 质 灾 害 综合 评 价 采用模糊数 学 综合 评判 法对 唐 山平 原 区主 要地 质 灾害进 行 综 合 评 价。模 糊 数 学 是 将 普 通 的 二 值 集 合 { 0，1 }变 为在 区间 上连 续 分 布 的模 糊 集 合[ 0，1 ] ， 这样 ，模糊 集合 的特 征 函数 隶属 函数 隶属 度 就可以在[ 0，1 ] 区 间上连 续 取值 。 由此 可 认 为 ，各 单 类地质灾 害 的隶属 度 不 同 ，接近 1的说 明危 险 程度 高 ，这样就可 以消除 传统 截然 划 分带 来 的 主观性 ，它 也是进行唐 山地 区地 质灾 害危险性评价 的基础 。 评 价 因子 选取 为地震 、采 煤 塌 陷 、岩 溶塌 陷 、地 面沉 降 4种 唐 山平原 区 主要地 质灾 害 ，并 以此 建 立评 价 的因子集 U { U ， ，U ，⋯ ， }，地 质灾 害 的危 险性 划分为 4个 等级 。 V { ， ， ， } ， 式 中 ． 轻 度 危 险 评 价 指 标 指 数 分 数 线 为 0～2，指标 指数为 1 ； 中度危 险 评 价指标 指数 分数线 为 2～4，指 标指 数为 3 ； 较 重危 险 评 价指标 指数 分数线 为 4～7，指 标指 数为 6； 重 度危 险 评 价 指 标 指 数 分 数 线 为 7～1 0， 指标 指数 为 7 。 利用层 次分 析法 得到各 因子 的权重 行矩 阵 。 将各 灾害 相对 于各单 元 的危 险性指 标代 人隶 属 函 数 ，即可得 到隶 属度矩 阵 。 按 B A R即可得出某一待评区的模糊评价结果 。 4 评 价 结 果 通过定 性分析 及定 量化 的综 合评 判 ，唐 山市 重度 危 险 区 占 5 ％ ，较 重 危 险 区 占 1 3 ％ ，两 者 之 和 占 1 8 ％ ；中 度 危 险 区 占 4 7 ． 1 3 ％ ，轻 度 危 险 区 占 3 4 ． 8 7 ％ ，两 者之 和 占 8 2 ％ 。这说 明 ，从 总体上 来说 ， 唐 山市大部 分地 区地 质 灾害 的危 险程 度 较低 ，但 由 于 重度危 险 区大部分 是人 口密度 大 ，工业 密集 的唐 山市 区 ，因此 绝不 能忽视地 质灾 害 的危 险性 。 重度 区主要分 布 于唐 山市 区北 部 任各庄 周 围地 区 及 古冶 ，开平 区 。此 区人 口稠 密 ，工业 发达 ，且处 于 陡河断裂 、唐 山 断 裂 断 裂 带 的 交 汇 区 ，构 造 运 动 活 跃 ，地壳 稳 定 性 差 ，潜 在 的危 害也 较 大 。1 9 7 8年 地 震震 中在 此 区 ，所 以影 响最 大 。此 区 以厚层 、巨厚层 灰 岩 为 主 ，下 部 为 白云 质 灰 岩 、 白云 岩 、泥 质 白云 岩 、灰 岩等 。溶剂 灰 岩 和制 碱 灰 岩 主 要 产 在 该 地 层 中 。又 由于该 区人 口稠 密 ，工 业密 集 ，长期 过量 开采 地 下水 ，使地 下水 位不断 下 降 ，形 成 了第 四系 孔隙水 和岩溶水 双层 漏斗 ，岩溶 发育 较 多 ，历 史 上造 成岩溶 塌 陷的例子也 非常 多 ，灾 害较 大 。此 区有 大量 地下 矿 产 ，尤 其是煤 的储 量较 大 ，开滦煤 矿采 煤 历史 达百 年 以上 ，至 今 开 采 造 成 的地 面 塌 陷影 响 面 积 已 达 1 1 2 km。 ，主要 分 布在唐 山市 中南 部 京 山铁路 两 侧 以及 范 各庄 和开平 、古冶 二 区等地 。 较 重 区 主要 分 布 于唐 山北 部 及 丰 南 、滦 县 、乐 亭 、唐海 、南堡 区域 。陡河水 库 附近 为倾 斜平 原 ，属 滦河 早期扇 和 中期 扇体 的 中部 ，以 巨厚 的洪 冲积层 为 主 。地 势平 坦连续 。但 此 区地 层 岩 性 主 要 为 奥 陶纪 ， 岩溶较 为发 育 。陡河 断 裂 穿 越 此 区 ，地 震 影 响较 大 。 地下采 矿业 发 达 ，采 煤 塌 陷 较 多 ，但 地 下 水 开 采 较 少 ，所 以地 面沉 降较 弱。丰 南 区 中心 、滦南县 中心和 乐亭 县城 区域有 断裂带 穿过 ，地 震影 响较 大 。此 区地 层岩性 奥 陶 系 较 少 ，岩 溶 塌 陷基 本 没 有 。地 下 矿 产 少 ，煤 也 少 ，采煤 塌 陷较少 。但此 区 的地 层尤 其 是粘 性 土较多 ，粘性 土 的岩性 、厚度 、固结性 和渗 透性 是 产 生地面 沉降 的 内部 条件 。另 外 ，此 区人 口稠密 ，地 下J ． K 的开 采超量 ，造成 地面 沉 降影 响范 围较 大 。唐海 县 城 ，南 堡盐场 为 冲洪 积滨 海平 原 区 ，又有 断裂 带通 过 ，人 口密度 大 ，大 量过度 开 采地 下J ．K，造 成大 面积 地 面沉 降 ，海水 倒灌 影响 面积大 。 中度 区主 要分 布于唐 山市 新 区 、丰润 区 、唐 海柏 各 庄农 垦 区六 分 场 及 九 、十 、十 一 农 场 、芦 台农 场 、 汉 沽农场 等地 为 中度 区 。此 区地震 影 响较 大 ，基 本无 采煤 、岩 溶塌 陷 ，无 地面沉 降 。 其他 地 区为轻 度 区 ，这些 地 区地震 影 响小 ，基本 无 采煤 、无岩溶 塌 陷 ，无地 面沉 降 。 从地 质灾 害危 险性指数 和计算 结 果看 ，唐 山南部 平 原地 区地 质灾害 危险性 分布 的 主要特 征 是地 质灾 害 分 布 十分广 泛 ，但 不 同地 区危 险水平 相差很 大 。 参 考 文献 [ 1 ] 王号明， 刘世恩， 苏幼坡． 唐山城市防灾的地质灾害分区评价[ J ] ． 河北理 工学院学报 ， 1 9 9 8 ， 2 0 3 8 O 一 8 8 [ 2 ] 陈奇， 李智毅， 石怀伦．区域地质灾害危险性评价的思路与基本方 法[ J ] ． 地质力学学报， 2 0 0 4 ， 1 0 1 7 1 8 O [ 3 ] 张梁， 张业成， 罗元华． 地质灾害灾情评估理论与实践[ J ] ．北京 地质出版社 ，1 9 9 8 [ 4] 许英霞， 甘德 清． 多层 次多级模糊数 学在金 属矿 山地 质 灾害评 估 中的应 用[ J ] ．河北理工学院学报 ， 2 0 0 5 ， 2 7 1 1 4 6 ． 1 5 1 维普资讯