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中圖分類號:P694 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2012)-06-0143-3
0 引言
地質災害給人類社會造成了巨大危害,由于地質災害的復雜性,開展地質災害預報的理論基礎及技術方法正處在探索與研究中,氣象預警方法尚不成熟。劉傳正等提出了全面考慮地質災害潛勢度、危險度及危害度的“三度”概念[1],甘肅[2]、重慶、貴州[3]、四川、浙江等省市按地質條件分類,選定了預警指標及方法。地質災害預報預警工作是一項迫切的課題,開展地質災害的監測、預警、預報及理論研究工作十分必要。
1 宜春地理地質特點
宜春地處贛西北山區向贛撫平原過渡地帶,三面環山,復雜多樣,地勢自西北向東南傾斜,地貌兼有山地、丘陵及平原,其中丘陵占39%,山地占35%,平原占26%。主要山脈有九嶺山、武功山和玉華山,九嶺山脈猶如一道天然屏障,為修水和錦江的分水嶺。土質類型多樣,有紅壤、黃壤、棕壤、草甸土、沖積土等10個土類,以紅壤面積最大。宜春地跨揚子準地臺和華南褶皺系兩個大地構造單元,地層發育較全,出露良好,出露的最老地層是前震旦系雙橋山群,震旦系、早古生界僅在本區南部出露,北部未見出露,晚古生代及早、中、三疊紀地層遍及全區,第三系主要分布在樟樹盆地。區內除志留系、下泥盆紀、上侏羅紀地層缺失外,其他各系均有發育。
2 宜春地質災害統計分析
我們從市國土資源局搜集到多年的地質災害資料,雖然上世紀最后20年也有一些資料,但與最近10年資料相比,顯得不夠完整,因此,僅統計2000—2010年共11年的地質災害情況。
表1 宜春地質災害種類
災害種類 滑坡 泥石流 塌陷 崩塌 合計
災害次數
百分比 109
83.8% 1
0.8% 13
10.0% 7
5.4% 130
100%
從表1可以看出:宜春的地質災害絕大多數為滑坡,占比達83.8%。最少的為泥石流,占比不到1%。塌陷包括地面自然塌陷和采礦塌陷兩種。宜春1998年記錄了2次泥石流,2001年5月宜春鉭鈮礦1號尾礦庫遇連續降水發生了泥石流。地質災害以滑坡為主與宜春的地理地質條件和百姓生活習慣是分不開的。宜春大部分地區為丘陵山區,多紅壤土質,這種土壤遇連續大降水后,土質變得松軟,土壤顆粒間吸附力大大減弱,在自重及動靜載荷作用下,極易產生滑坡。對此,民間有“天晴一塊銅,下雨一泡膿”的說法。加上百姓有切坡建房的習慣,加大了滑坡的發生機率和災害程度。
表2 宜春地質災害產生的原因
原因種類 暴雨(降水) 采礦 非降水塌陷 切坡 合計
災害次數
百分比 108
83.1% 11
8.5% 4
3.1% 7
5.4% 130
100%
從表2可以看出:導致地質災害發生的主要誘因是氣象因素中的暴雨(降水),占到了83.1%。此外,如采礦、人工切坡、人為或地質的和非降水塌陷等所占比例都不大。
表3 宜春地質災害及對應的降水量年際分布
年份 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
災害次數 6 7 23 3 4 8 13 6 24 12 23
降水(mm) 1734 1384 2047 1486 1529 1846 1679 1216 1541 1418 2137
從表3可以看出:出現地質災害次數最多的02年、08年、10年,都有23—24次,占總數的一半。02年和10年的降水量都在2000毫米以上,超過平均值2成,導致以暴雨為主要誘因的地質災害大量發生。08年降水量低于歷史平均值,地質災害仍然頻發,與該年降水量時間分布不均有關。08年4—7月降水量超過該年降水量的一半以上,且6月份降水量達302.3毫米,其中6月8日到13日有一次較大的降水集中期,6月9日到10日絕大多數地方有暴雨或大暴雨。
表4 宜春地質災害及其潛在經濟損失的月際分布
月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
次數 1 0 3 20 67 29 4 1 3 1 0 1
降水(mm) 75 104 150 211 223 291 133 134 76 56 89 60
萬元 345 0 106 1518 14261 953 42 120 135 24 0 7
從表4可以看出:與地質災害次數及其潛在經濟損失關系最密切的是降水量的月際分布,地質災害次數和潛在經濟損失多的月份是5月、6月和4月,分別達到67次、29次、20次和1518萬元、14261萬元、953萬元,其分布與主汛期的時間一致。
3 地質災害與降水的關系
宜春83.8%的地質災害是滑坡,導致地質災害的誘因中有83.1%與降水有關,可見地質災害與誘因的關系主要是滑坡與降水的關系。
3.1 地質災害與前期降水
前期累積降水對滑坡的發生有很大作用,滑坡的發生與降雨存在一定的滯后性,滑坡發生在降水當天和第二天的可能性最大,隨著時間的后延,發生滑坡的可能性逐漸降低,山體滑坡發生在降水之后3天以內的概率可達到90%以上。
【 關鍵詞 】 物聯網;地質災害預警系統
1 概述
物聯網是指通過各種信息傳感設備,實時采集物體或過程的各種信息,與互聯網結合而形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網絡的連接,方便物體的識別、管理和控制。
物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,實現人類社會與物理系統的整合。物聯網用途廣泛,遍及智能交通、環境保護、政府工作等多個領域。
地質災害預警系統的主要業務是監測區域地理環境、氣象、水利等信息和地質災害隱患點周圍地聲、地壓、位移等信息,并把監測信息作為輸入條件,經過預警模型對輸入信息進行處理,做出決策,并針對受威脅人群進行預警信息。這正是物聯網最為適用的應用領域。但由于物聯網開放式的應用環境,地質災害預警系統中信息安全是值得研究的問題。
2 物聯網安全的國內外研究現狀
國際上針對物聯網安全和隱私的研究已展開。Mulligan等對物聯網的現狀進行了總結和分析,并對物聯網安全進行了討論和展望。Medaglia等給出物聯網目前面臨的隱私與安全問題綜述,并對將來可能出現的安全問題進行了討論。Leusse等給出一個物聯網服務安全模型,并對其包含的模塊進行了介紹和分析。
國內楊光等從感知層、傳輸層和應用層對安全威脅進行研究。楊庚等分析了物聯網安全的特征和面臨的安全問題,并討論了物聯網安全的系統架構。
3 地質災害預警系統的安全威脅
地質災害預警系統可能遭受到的安全威脅有幾種方式。
3.1 拒絕服務(DoS)攻擊
對物聯網的攻擊大多數都來自于DoS攻擊,能耗盡網絡帶寬,終止服務。在物聯網條件下,DoS攻擊還能發生在無線監測網絡。一些惡意攻擊者能夠進入并控制用于無線通信的基礎設施,并從內部發起DoS攻擊,這種攻擊能制造更多混亂。
3.2 物理傷害
采用這種攻擊方式的攻擊者通常缺乏技術知識。只能損壞實際的監測設備,從而阻礙物聯網取得信息。在物聯網條件下,由于攻擊者很容易接觸到部署在野外的監測站點,因而這種攻擊方式也變得較為容易。如果難以對監測站進行物理破壞,攻擊者可以簡單地針對采集信息的硬件模塊進行破壞。
3.3 竊聽
攻擊者可以針對不同的通信設施(如無線網絡,當地的有線網絡,互聯網),提取數據的信息流。一個取得了特定的基礎設施的控制權的內部的攻擊者能夠獲取該基礎設施內傳播的所有信息。
3.4 節點捕獲
在物聯網條件下,攻擊者很容易接觸到監測設備。與物理傷害不同,一些主動攻擊者并非破壞物理設備,而是獲取設備中所包含的監測信息。另一些主動攻擊者能進入存儲或處理監測信息的節點,并獲取數據。
3.5 控制
只要物聯網上的節點存在漏洞,主動攻擊者就能利用這些漏洞,從而得到部分或全部監測網絡的控制權。這種類型的攻擊所造成的危害主要取決于兩個方面,一是存儲在淪陷節點上監測數據的重要性,二是淪陷節點上部署有哪些服務。
4 能夠采用的安全措施
采用一些在傳統互聯網得到廣泛運用安全措施能夠有效抵御針對物聯網的攻擊。
4.1 身份和身份驗證
連接在物聯網上的各種節點之間都需要進行身份的相互驗證。需要重點考慮如何去對身份進行管理和認證,從而創造值得信賴的服務。由于節點間的信息交互是動態的,既不可能預先知道有哪些合作節點,也不知道對方能提供何種服務。這增加了身份驗證的難度。
4.2 訪問控制
在物聯網條件下,訪問控制變得更為復雜。一個特定服務的構建,需要聚合不同的地點和環境的多種服務和數據源。所有這些信息和服務的提供者都會有各自的訪問控制策略和權限,因而如何管理各種訪問控制的策略成為需要重點考慮的問題。
4.3 安全信道
在大多數情況下,安全信道是在身份驗證成功后建立起來的安全通道。在整個信息交互的過程中,需要使用各種類型的證書。在物聯網條件下,任何節點在任何時間都可以連接到其它節點,這些節點事先并不相互認識。在這種情況下密鑰管理成為一個顯著的問題。
4.4 數據管理
在物聯網條件下,由于每個節點都是智能設備,節點對于其所擁有的數據有著更多的控制權。對于數據管理也更加靈活、有效。
4.5 信任管理
在物聯網中存在兩個級別信任關系:一是實體之間的信任關系,二是從用戶的使用角度來看系統中更應該信任哪些節點提供的信息。建立一個能夠計算所有節點信任度的中央節點能夠幫助用戶選擇更為可靠、更新的或更為精確的數據用于決策分析。
4.6 容錯管理
物聯網上連接有大量節點。每個節點都有可能發生故障而停止工作,也可能存在一些節點發送錯誤或虛假的信息。因此,在物聯網條件下,必須要考慮系統的容錯能力。能夠在部分網絡無法訪問或存在虛假信息條件下,提供盡可能好的服務。
5 地質災害預警系統的安全框架設計
安全框架設計是利用硬件和軟件手段,滿足日常預警業務正常運轉的要求。
物理攻擊的預防。為了保障部分設備的損害不會危害整個系統的正常運轉,可以采用在網絡的關鍵部位安裝冗余傳感器的方式,增強網絡的抗攻擊能力。
竊聽的預防。主要采用的預防措施是加密技術。密鑰的管理則采用以互聯網為中心的集中式管理方式,由密鑰分配中心負責整個物聯網的密鑰管理。一旦連有監測節點的傳感器網絡接入互聯網,通過密鑰中心與傳感器網絡匯聚點進行交互,實現密鑰管理。
DoS攻擊的預防。一方面在預警中心網絡入口安裝防火墻,另一方面加裝入侵監測設備。身份驗證中心隨機發送一個通過公鑰加密的報文給節點,節點必須能夠利用其私鑰對報文進行解密并送回中心。如果長時間接收不到回應報文,則認為該節點可能遭受到入侵。當中心發現可能存在的惡意節點后,則發送一個信息包告知惡意節點周圍的鄰居節點,通知可能的入侵情況。
此外,為了保障決策安全,系統設有信息信任級別管理機制。由預警中心依據預警結果對每個監測節點的信息進行評估,確定節點信任級別。
6 結束語
經過一段時間運行,系統未發生因入侵而中斷服務的現象。說明通過融合冗余、加密、防火墻和入侵檢測等多項技術的物聯網安全防衛措施能夠滿足現行地質災害預警業務的需求。但隨著攻防技術的發展和地質災害預警新服務需求的出現,現有框架能否提供有效的防護還是存在較大不確定性的。因此,對于攻防新技術的理論和應用研究將成為下一階段研究重點。
參考文獻
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基金項目:
曲靖師范學院校級項目(2010QN004)云南省發展基金(2012FZ101)。
關鍵詞:地質災害預警 工程項目 經濟效益 評價
地質災害預警工程項目的投入產出與生產項目是不一致的,所以以簡單的定性方法來評價地質災害防治項目效果是片面的,不合理的。進而,尋求一種更合理、更客觀、更全面地評價地質災害預警項目經濟效益的方法成為當務之急。
1、評價意義
1.1、開展投資項目經濟評價已成為經濟和社會發展的客觀要求和世界各國項目決策的普遍趨勢。通過地質調查項目評價,能識別項目對國民經濟發展的需要程度及對社會影響的范圍,為爭取國家財政支持,保障重點項目專項資金的投入提供依據,提高財政資金的使用效率。同時,也為國家制定政策,進行國土資源規劃、決策和管理提供重要依據。
1.2、項目的評價有利于建立以項目管理為核心的新的運行機制,完善地質調查項目的可行性論證、項目的監理和項目的后評價工作,提高項目的質量和管理水平,促使地質調查項目工作目標明確、內容具體、操作規范和成果符合要求。有利于提高項目產生的經濟效益、社會效益、環境效益的協調發展。
1.3、項目評價在商業性投資項目中應用廣泛,但在我國開展地質調查項目評價及其研究時間較短。目前,國際上也沒有成熟的評價理論和方法可供直接利用。因此,進行地質調查項目評價的理論和方法研究,對新一輪國土資源大調查項目的實施和管理具有重要的實踐意義和理論意義,同時也對公益性投資項目的評價產生重大的影響。
2、地質災害預警工程項目經濟效益評價方法
2.1、評價內容、指標及評價標準
2.1.1、評價內容、指標
地質災害預警工程項目的實質是開展地質災害多發區的調查,建立地質災害預警、監測、預報系統,為治理規劃、防災減災提供依據,為基礎設施建設工程、國民經濟和城鄉發展規劃規避風險、減少損失提供參考。因此,地質災害預警工程項目的經濟效益即指成果被經濟活動所采納,從而為國民經濟建設作出貢獻而產生的效益。既包括因地質災害預警工程項目的實施而使受災體直接避免經濟損失而產生的直接效益,又包括因受災體免遭破壞而避免的關聯性損失所產生的間接效益。
地質災害預警工程項目的經濟效益可根據“替換理論”,從工作區預期地質災害損失的關系中通過替換計算獲得。即將計算地質災害預警工程項目的經濟效益替換為計算工作區預期災害經濟損失。計算公式如下:
采用效益-費用分析法,計算地質災害預警工程項目效益與投資(費用)的比值。地質災害預警工程項目經濟效益分級及評估標準,按效益費用比的大小分別設定如表2-1。
2.2、直接經濟效益計算方法
根據“替換理論”,地質災害預警工程項目直接經濟效益采用預期直接經濟損失替換計算。因此,首先研究工作區預期災害直接經濟損失計算方法。
預期直接經濟損失計算的方法可分為以下兩種方法。
方法一:突發性地質災害多采用此方法
首先設定評價標準,國家科委、國家計委、國家經貿自然災害綜合研究組受國家經貿委的委托,曾承擔制定了一個全國自然災害分級標準(略)。
上表中增加第Ⅵ級災害的原因,是由于我國大量存在這個級別的地質災害。表中損失率(ρ)的含義是,災區在災前的所有可能成為受災的對象(有形資產)在災后的總實際損值(VL)與災前的總經濟凈值(VP)之比。用公式表示為:
其次,確定預期災害災級及計算損失值。假如不進行地質災害預警工程項目,肯定會發生災害。可采用兩種方法來計算損失值。
一是采用經驗取值法,對評價地面變形、巖土位移等災害來講,一般習慣于保險的做法,只設定發生了一次小型災害(以求得最小損值)。其直接經濟損失量、值從表2-2、2-3均可查到一個從0.01―
二是計算預期直接經濟損失,除了查表2-2、2-3可找到災級損失概估數外,尚可采取計算的辦法求出比較接近實際的評估數。
直接經濟損失一般包括資本損失、產品損失、生產損失三部分。此三方面的損失項目在未損前的凈值于我國的各級統計年鑒中均有反映。前兩項(資本和產品)主要是有形資產,在年鑒的固定資產及流動有形資產統計中有所反映,后一項在國內生產總值中有所反映。根據統計年鑒的統計資料可以計算出災區單位面積內的有形資產凈值、單位面積及單位時間的國內生產總值,以它們作為基礎,再和災區面積、災害損失率、災害時間(平均恢復期)發生關系,即可預估出有形資產的預期損失值及國內生產總值的預期損失。估算步驟如下:
(1)求預期災區有形資產凈值
第一步,求預期災區每平方公里的有形資產凈值
根據統計年鑒及有關報表,求出預期災區(一般是預測的危險區)的所在行政單元(如市、市區、縣城、小鎮、鄉村等)內所有有形資產的總經濟凈值(VP),除以行政單元面積(m),即得行政單元每平方公里的有形資產凈值VP1。
式中,DLi為第i種地質災害對受災地區的全部直接經濟損失。
方法二:緩發性地質災害多采用此方法
采用類比法進行直接經濟損失的計算。
根據目前地質災害實際情況所統計的資料進行估算預期直接經濟損失。
若有些地區的災害形成機制和災害形成過程相似;其社會經濟結構,也具有相似的統一性,即可利用類比法來根據已知地區的地面沉降有關數據,估算未知地區的地面沉降的有關數據和所造成的損失。估算公式如下:
3、結語
地質災害監測預警工作是一項牽涉地區經濟社會和諧發展、人民安居樂業的長期任務,希望針對地質災害預警工程項目特點,設計一套可操作性強的指標體系和評價標準,以期為該類項目的立項、成果驗收、成果使用效果的評價提供系統的分析工具。通過分析,明確地質災害預警工程項目滿足經濟社會發展需要的程度,找出差距與不足,保證國家專項資金最大效益為社會經濟及國土資源管理服務。
參考文獻:
【關鍵詞】地質環境;保護;地質災害
0.前言
人口、資源、環境是當今人類面臨的三大問題,已引起世界各國的密切關心和注意。我國政府在社會發展和經濟建設中,對此非常重視,正式把控制人口,保護環境列為國策,并已取得明顯效果。地質環境是自然環境的基本組成部分,是指人類活動所涉及的地球巖石圈的一切物質和作用的總和。它包括各種巖、土及所含礦產資源、地質地貌景觀和由內、外動力形成的各種地質作用及所造成的地質災害。它是人類賴以生存和發展的主要場所。
1.地質問題的提出
地質災害是由于自然或人為作用,多數情況下是二者共同作用引起的,在地球表層比較強烈地危害人類生命、財產和生存環境的巖、土體或巖、土碎屑及其與水的混合體的移動事件。“地質災害”一詞一經被提出,先行者就考慮了地質災害防治的地質技術因素、相關立法社會保險方面的需求。今天,地質災害不但是科學界研究的課題,也是公共管理和社會建設共同關注的涉及人類生存與發展的重大問題。
2.地質災害與地質環境相關性
2.1地質環境對地質災害的制約作用
無論何種類型對地質災害必然涉及到地質體, 既要以地質體作為地質災害的載體,又將地質全作為災害作用的對象。而任何地質體均存在于特定的地質環境中,是構成地質環境要素的不可分割的部分。因此,地質災害的發生必然受到其所處的地質環境的制約。
2.1.1地質災害賦存于特定的地質環境
所謂地質災害即指那些對地質環境造成劣化影響,對人類生存構成危害的地質事件,而這些地質事件的本質就是地質體的相對運動、狀態改變如地殼應力的釋放產生地震, 反映形式為地殼震動與地表破裂,形成地裂縫、砂土液化及軟土震陷, 表現形式是地表巖土的運動和移位; 其他災害如崩滑流、地面沉降、塌陷等也均以巖土體的移位或狀態改變形式完成成災過程。
2.1.2地質環境制約地質災害的發生
如前述,地質災害是在特定地質環境條件下孕育發展的,若環境條件不具備,則災害難于形成。即地質環境一方面構成地質災害發生的條件,另一方面又限制其發生, 起制約作用如泥石流災害有其發展階段性,對應于地質環境條件則在溝谷發育的成熟期為泥石頻發期, 此前,隨著溝谷地貌形態的發育和地質環境的變化,泥石流處于孕育發展階段,并不成災.由此可見地質環境對于地質災害的制約作用。
2.2地質災害對地質環境的改造作用
2.2.1地質災害的發生伴隨地質環境變化
我們說地質災害是某地質體相對于所處環境的運動變位及狀態改變。那么地質災害發生的過程也同時完成了地質災害對于相關地質環境的重塑即改造過程。隨著巖崩、滑坡的發生一部分巖體失去勢能, 由不穩定而達到暫時穩定。這時完成移位的地質體―災害載體得到了新的環境條件下的平衡。而地質體的周界―崩塌后形成的臨空面及滑坡后壁則改變了原始的應力狀態及在環境中所處的地位而構成新的災害載體,重新孕育下一次地質體的運動變位. 在整個過程中,一部分地質體經過運動變位達到穩定, 另一部分地質體變成了新的災害載體構成不穩定因素。此間地質體所處的環境相應產生變化。
2.2.2兩類災害環境效應的共性與異性
由前述地質災害的成災特性可知兩類災害都具有后效性,對環境產生劣化影響,此為其相同點.突發型地質災害對環境的改造明顯直觀,災害突發,地貌改造均為一次性完成, 緩變型地質災害對環境的改造不明顯。要經過一個累積過程, 災害長期作用的累進影響反映為環境的變化, 其長期效應明顯,且環境效應漸次增強。
3.地質災害防治體系與防范措施
地質災害防治工程體系主要包括地質災害調查評價、監測預警、避讓搬遷與治理、應急體系建設和科學技術研究支撐等。
3.1調查區劃體系
實施地質災害調查評價工程是為了建設地質災害調查評價體系,基本目的是查清地質災害發生的地質環境條件、評價其危險性,進行地質災害風險區劃,確定重大地質災害隱患點,為合理開發利用地質環境、實施地質災害監測預警和防治工程提供依據,為省級和國家層面決策管理提供支持。
3.2監測預警體系
地質災害監測預警體系包括技術和行政2個方面,是防災減災成效突出的重要手段。一個運行良好的地質災害監測預警體系能夠在地質環境條件發生變化時及時捕捉前兆信息,針對不同對象及時發出防災減災警示信息,為地質災害避險決策或應急處置提供依據。搬遷治理工程體系根據地質災害調查監測結果,對確認危險性大、危害嚴重的地質災害隱患點,經過地質勘查評價,采取搬遷避讓或工程治理措施,徹底消除地質災害隱患。在條件具備時,治理工程可以和災后重建的土地整理或地質環境合理利用結合考慮,以實現防災減災與土地資源再開發的雙重目的。
3.3應急處置體系
堅持以重大突發地質災害應急管理需求為導向,立足于現有科學技術資源集成整合,逐步建成適應公共管理需要的重大地質災害應急處置技術支撐機構、信息網絡系統平臺、技術裝備體系和應用技術系統,科學、高效、有序地做好重大地質災害應急響應服務。
3.4科學技術研究支撐體系
開展地質災害防治科學技術支撐研究,對重大地質災害成生的典型地質環境、內在機理和成因模式進行研判,開展地質災害風險區劃、監測預警、防控方法和防災減災技術標準等研究,建立應急響應與模擬仿真研究體系。
由此可知,我國地質環境利用的無序性與有組織的地質災害減輕行動之交叉與矛盾,即戰略層面的被動和戰術意義上的主動將持續相當長一段時期,因此非常需要樹立更加主動地為人居環境建設的地質安全服務,更加主動地為國家重大工程規劃、建設與安全運營提供地質服務,更加主動地為提高社會公眾防災減災意識,推動和支撐各級政府科學管理地質環境的理念,以實現地質環境利用效益最大化,地質災害風險最小化。
4.結語
為避免和減輕地質災害風險,就必須樹立持續利用地質環境的科學觀,把人與地質環境和諧共存放在第一位,把規范人類自身的行為融入到順應與改造自然過程之中,跳出單純工程地質評價和地質災害防治的習慣性思維,突出立足地質環境變化研究建設工程地質環境安全,變保護地質環境和防治地質災害為持續利用地質環境和主動進行地質災害防治風險管理,從而避免出現地質環境的不可持續利用現象和減輕地質災害。
【參考文獻】
[1]劉傳正.重大地質災害防治理論與實踐[M].北京:科學出版社,2009.
【關鍵詞】地質災害防治;地質環境利用;相關探討
地質環境的形成需要幾千萬年的地質演變才能形成,在演變的過程中很多現象對人類來講都屬于災害,這些地質災害已經嚴重影響到人類自身的健康。以目前的能力來講[1],不可能直接避免或者阻止地質災害的發生,但是相關工作者可以根據自身所在地質狀況進行系統的研究,從而在準確的預測下讓人類幸運的躲避災害,最大限度的減少了人員的傷亡以及經濟損失。對地質災害進行防治,對地理環境進行利用是世界發展的必然規律所在,也是人類征服自然的一種方法。
1 地質災害和地質環境的相關含義
1.1 地質災害
地質災害指的是由于地質自身產生的自然作用或者人為的地質作用,導致地質環境出現惡化,繼而造成生命財產損失、生存資源破壞的災害性事件[2]。一般來講地質災害主要包含地殼活動災害、土體運動災害、水庫災害、水土污染災害等。
在我國,地質災害的發生主要具備三個特點,分別是:隱蔽、突發、破壞。一般來講人們無法在地質災害發生之前就感覺到先兆,都是當災害發生之后人們無法迅速撤離,繼而造成傷害,而且傷害的后果非常嚴重,每次大型的地質災害,比如地震,發生之后會對建筑物、公路、農田土地等造成毀壞。這些特殊性就意味著我國在進行地質災害防治時難度非常大,也說明防治工作的開展與落實迫在眉睫。
1.2 地質環境
地質環境指的是地表下的堅硬殼層,又被稱為巖石圈,是地球不斷演化而成的產物。地質環境不是一個絕對的封閉環境,它與水圈、生物圈以及大氣圈等有著密不可分的聯系,而且地質環境也在不斷受到地球表面上各個圈層的影響。因此,地質環境會一直處于變化的狀態,主要的變化表現是緩變、漸變、突變、災變,當一切結束后進入到下一個階段,由此可見地質環境的變化呈現的是周期性特點。
地質環境的變化實際上與地質災害有著莫大的關系,當一定區域在變化后完成了漸變至突變的過程,就會對當地的地質環境造成破壞,繼而產生了地質災害,這也就是說地質災害還具備地帶性、周期性、突發性的特點。
2 地質災害的防治
在對地質災害進行防治的過程中,需要建立起多元化的防治體系,要根據不同的災害制定不同的對策方案,而且地質災害在治理時需要針對發生的主因進行控制,每一項防治措施都要強調環境本身的適應性,從大局出發。
2.1 對地質災害進行調查與評價
地質災害的調查與評價應建立起相應的調查區劃體系,主要是為了調查弄清楚當地的地質環境特點,確定災害發生時需要的特定環境,對其進行評價從而確定其危害性,并進行準確的危害區劃。每一個地區都需要確定破壞等級,根據相應的等級做出預防預警方案,這樣可以為地質環境的開發、地質災害的監控、防治工程的建立等提供準確的依據,從而為地質災害管理工作提供數據性的支持。
2.2 完善監測預警手段
通常來講,對地質災害進行監測與預警需要從兩個方面入手[3],分別是技術手段、行政手段。當地質環境發生了特殊變化時,利用先進的監測技術(GPS、GIS等)可以準確進行地理位置確定,并通過災害預測儀器對災害信息進行提前捕捉。當先兆信息被準確得到后還要針對不同的特點,利用行政手段及時相應的防災預警信息,從而為災害避險、災害應急提供重要的依據。
2.3 提高搬遷治理工作的效率性
根據相應的調查結果可以準確的找到危險性大、危害性嚴重的災害發生點,在經過勘察之后,可以采用搬遷治理的方式消除隱患所在。搬遷治理方式需要保證效率性與準確性,當一切條件都具備的時候,治理工作需要同災后重建整理、環境科學利用等相結合,從而實現防震減災、地質資源二次開發的目的。
2.4 完善應急處置方案
地質災害的防止需要以突發性災害應急管理的實際需求為方向,在現有技術的基礎之上對技術資源進行有效的集成與整合,化零為整,建立起地質災害應急處理的相關體系,并建立起相應的技術支持機構以及信息查詢平臺等[4]。這些能夠為地質災害發生之后的應急處理給予最大化的幫助,從而科學有效的做好災害響應工作。
3 地質環境的利用探討
通過對地質災害、地質環境的研究發現,如果想要對地質災害進行控制需要對地質環境本身的規律進行分析,合理利用地質環境,制定出相關的防治措施,保證治理效果。
3.1 減少人為因素的更改,對工程地質環境進行合理評價
近年來,我國范圍內的地質環境變化非常快,這主要是由于人們不斷改造自然,無論是強度還是速度都有所增加,繼而導致地質環境高速變化,甚至超出了環境本身的承載能力。地質災害的發生需要有特定的地質環境作為支持,近年來的災害頻繁與人為的肆意更改有著密切關系,為了更為有效的防治地質災害,就需要尊重地質環境的特點,要根據實際情況進行適當開發,避免由于人為因素而發生地質災害。
我國在進行工程修建時,例如隧道建設、鐵路修建,這些工程在設計時需要對當地的地質進行研究,查看當地的土壤性質、巖石特點、及其是否處在斷裂層處等,對工程地質環境進行安全評價,在綜合考慮之后制定出工程建設計劃與地質環境分析報告,從而保證所有的工程施工都能在地質環境承受范圍內進行,讓工程安全順利完工。
3.2 對地質環境利用進行有效評價,建立起綜合評價體系
地質環境的利用評價主要是對區域環境進行不同程度上的地質勘察以及環境調查,得出當地地質環境的允許利用情況,在此基礎上進行合理利用,保證發展經濟的同時,將地質災害發生機率控制到最小。有效的措施就是建立起環境利用評價綜合體系,整個體系主要包含[5]:地質環境的實際質量評價、地質環境的功能區分、多水區地質環境的工程建設評估、地質災害防范與治理的風險調控評估。
整個體系體現的是實用性以及可行性,可以滿足地質災害的防范要求,還符合環境利用的持續性特點。但是值得注意的是,我國幅員遼闊、地形地質復雜,在完成相應的評估之后還需要尊重實際情況,對當地區域的實際特點進行評估,讓整個評價體系能夠更加適應實際情況,從而得到最為準確的利用資訊,實現科學化的環境利用,降低地質災害發生的頻率。
4 結語
綜上所述,文章已經系統的對地質災害的防治、地質環境的利用等進行了分析。除了我國,地球上任何一個國家都會有不同程度上的地質災害出現,嚴重威脅著人類的安全。因此,為了最大限度的減少地質災害發生時的損失,需要對災害本身以及當地的環境保護管理等進行研究,制定出行之有效的災害防治辦法。這樣不僅可以有效減少災害本身的影響,還能夠對當地的地理信息進行二次鞏固,相信在未來的發展,地質工作者會將財產維護以及生命保護放在第一位,并結合實際,堅持將災害研究與地質環境二者綜合在一起,這樣的科學分析一定能夠從根本上提高災害治理效果。
參考文獻:
可持續發展作為我國發展的基本戰略。地質環境可持續發展理論,是當前地質工作者的首要課題,也是礦業城市發展的理論依據。根據河北省張家口市下花園區的地質環境條件、地質災害治理現狀,分析因采煤引發的地質災害主要類型及危害,探討地質災害防治措施,提出礦業城市地質環境保護與可持續發展建議。
關鍵詞:
地質環境;地質災害防治;可持續發展;下花園區
河北省張家口市下花園區,曾經是華北地區重要的煤炭、電力工業基地。已有100多年的歷史,大規模的開采始于20世紀30年代,下花園共有國有煤礦4家、鄉鎮和私營煤礦85家,平均年產原煤236×104t,直接和間接從事煤炭產業的人員近5萬人,占全區人口的1/2,煤炭工業總產值占全區工業總產值的31.13%。下花園是因煤而建、因煤而興的資源型工業城市,過去曾因資源而富足,如今資源枯竭已成為現實,城市地質環境質量急劇下降,昔日煤炭資源的優勢已成為弱勢。2009年3月,被列入國家資源枯竭型城市名單。本文以下花園煤礦、興隆山煤礦、前山煤礦、雞鳴山煤礦為例,論述礦業城市地質災害防治與地質環境可持續發展。
1礦業城市地質環境概況
下花園位于河北省西北,礦區地處冀西北低中山區,含煤地層為侏羅系下花園組地層,巖性以深灰色粉砂巖、砂頁巖為主,間夾炭質粘土及煤層,總厚約99.14m。全區構造較復雜,東部有古城梁穹窿,北為蓮花山逆斷層,南為雞鳴山逆斷層,中間為玉帶山向斜,兩山兩側各有一個由南向北推覆的大逆斷層,斷層以南形成黃土港倒轉背斜,磁炮窯倒轉向斜和磁炮窯倒轉背斜斷層、褶皺構造的存在和發育,是采煤誘發的地下水開采引起的環境地質問題以及采煤引起的地質災害發生和發展的客觀地質條件。礦區地下水類型分別為基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碎屑巖類裂隙層間水。多年地下采煤,占用、破壞土地資源,破壞、污染地質環境,造成生態失衡、植被破壞、水土流失、土地污染等。礦業活動造成地下水資源枯竭、煤炭資源的枯竭與耗竭,同時誘發了一系列突發性、緩變性的地質災害。如崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂縫、礦坑突水等。
2礦業城市采掘活動誘發的地質災害類型及危害
采煤引發的地質災害,主要類型有地面塌陷、地裂縫、不穩定斜坡、礦山開采堆積形成的大型矸石堆,占壓土地資源、含水層破壞、地貌景觀破壞等。
2.1地面塌陷、地裂縫及危害由于長期地下煤炭資源開采,導致上覆巖層的應力平衡被打破而產生巖土體變形,逐步沉降引發地面塌陷,地表塌陷已形成了12.5km2采煤沉陷區,最大限度下沉值6.773m,最大水平位移值為2.04m,塌陷坑面積達26974m2,導致各煤礦區周圍村莊房屋變形、開裂、倒塌等不同程度的損壞,損毀耕地,地質災害危險性大。煤層開采后,部分地段形成采空區,不均勻沉降地段形成地裂縫。其中一部分是隨地面塌陷伴生的,一部分是獨立發生的。與地面塌陷伴生的地裂縫多呈弧狀,一般延伸不長,深度比塌陷坑小,寬度不大;獨立發生的地裂縫一般呈線狀展布,并具有條帶狀并列分布的特點,長度可達數十到上千米,裂縫寬度0.5~0.67m,深度可達2~6.5m,地裂縫多沿280°~320°方向展布。導致地表建筑物變形,主要發生在下花園煤礦、興隆山煤礦、前山煤礦、雞鳴山煤礦礦區及礦區影響范圍內的部分村莊,破壞的民房近萬間,主要表現形式為墻體開裂、地面開裂、地基下沉,地質災害危險性大。且這些地裂縫在陰雨天還會有毒有害氣體滲出,直接威脅著礦區及礦區影響范圍內居民的身體健康和生命安全。
2.2不穩定斜坡及其危害不穩定斜坡位于下花園區雞鳴山西坡,為土質斜坡,碎石土厚5~15m,下伏寒武系紅色頁巖、粉砂質頁巖夾薄層灰巖,產狀115°∠29°。斜坡坡面長91m,坡長200m,坡高70m,碎石土的碎石含量約70%,粒度5~10cm,占80%以上,最大可達50cm,坡體中下部坡度30°~50°,坡上部坡度20°,坡向244°,目前斜坡仍處于不穩定狀態,威脅公路、鐵路各段長達200m,且對雞鳴山景區造成危害。
2.3土地資源占壓及其危害土地資源的占壓及危害表現在2個方面:一為矸石占壓、污染土地;一為地面塌陷損毀土地。經統計,治理區內較大規模的煤矸石堆有29處,煤矸石堆占壓土地面積137128m2,體積約1071921m3。地面塌陷損毀耕地近千畝,使得土地喪失可耕性。
2.4含水層破壞及其危害開采煤層疏干地下水,礦區長期大規模抽取地下水,并超越補給幅度,嚴重破壞了含水層,導致區域地下水位下降,居民生產生活用水困難。同時,土壤含水性下降導致的風沙化,嚴重影響地表植被生長、進而引發一系列環境問題。
2.5地貌景觀破壞及其危害煤礦開采造成治理區內土地產生大量塌陷坑、地裂縫及煤矸石堆,不僅使區內耕地絕產,而且與自然景觀極不協調,對區內地貌景觀造成了極大的破壞。
3礦業城市地質災害治理現狀
目前已治理下花園煤礦采空區,治理面積為3623000m2,對采空區的塌陷坑進行了回填,煤矸石清運工程,不穩定斜坡的治理,坡面面積18200m2。完成部分鄉鎮煤礦及其影響區的生態恢復及水利配套工程,面積為6km2;完成洋河兩岸的生態恢復及水利配套工程,面積為7.15km2;在采空區范圍內布設監測網點,監測面積3623000m2。
4地質災害防治措施
針對地面塌陷、地裂縫,采取采空區勘查工程,鉆孔充填壓漿工程進行治理,并對變形區開展長期監測工作;針對區內塌陷坑、煤矸石堆采取地形整治工程、漿砌石擋墻工程措施;針對治理區地貌景觀破壞采取植被恢復工程、澆灌工程;對不穩定斜坡采取削方減載工程、擋墻護坡工程、掛網噴播工程。土地資源占壓采取擋土墻工程、塌陷坑回填、采空區充填工程。
5城市地質環境保護規劃與建議首先對下花園區內的各個礦山及受災嚴重的村莊進行調研,在充分收集基礎資料的基礎上制定詳細的技術方案,根據治理區的具體情況,以科學發展觀為指導,以實現經濟社會轉型、構建和諧社會為目標,堅持“以人為本,統籌規劃、政策主導、因地制宜、突出重點,分步實施、標本兼治、重在治本”的原則。結合下花園區各類規劃及當地經濟發展的需要,布置治理工程,提出切實可行的實施方案。在項目實施中,要將國家政策與地方實際緊密結合起來、將地質環境治理與土地開發利用緊密結合起來、將生態環境治理與旅游開發緊密結合起來,徹底治理地質災害隱患,恢復采空區地質地貌、增加可利用土地資源、推進產業集聚區和生態旅游區開發,做到改善民生和加快轉型同步推進。如今張家口市下花園區,正按照“一個平臺、六大產業”的轉型思路,“一個平臺”是指玉帶山產業集聚區。“六個產業”是指新型能源產業、礦產開發加工業、裝備制造業、食品加工業、高新技術產業、環京服務業。經過3年努力,使昔日破敗蕭條的煤礦廢棄礦區變成了極具發展潛力的現代產業集聚區,要把生態環境治理和民生改善提到一個新高度。擺脫資源能源的路徑依賴,加快發展新能源、裝備制造等產業,玉帶山園區正成為下花園加快轉變經濟發展方式的新引擎,使下花園走上可持續發展的道路,成為國家資源枯竭城市轉型的又一試點。
參考文獻:
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[3]朱訓,曹鳳中,金鑒明,等環境與可持續發展[M].北京:中國科學技術出版社,1999.
1礦山地質災害防治與地質環境保護的結構和內容
我國大多礦山環境都比較惡劣,水文條件以及地質條件對企業設備要求較高,礦區環境嚴重阻礙了開采人員的安全,嚴重的安全事故也時有發生,礦產生產和其他職業非常不同。礦山生產管理環境比較麻煩。一般來說,工作環境的溫度和濕度都很高,有很多不確定的因素,特別是有毒氣體。如果有毒氣體沒有妥善處理的話,在相關的工作開采和操作過程中,可能會發生有毒氣體爆炸和建筑人員中毒。引發很嚴重的安全問題,然而礦山預測防治水改進了礦山控制系統的實用性和簡潔性,減少了現場操作員的工作負荷。另外,礦山環境惡劣,對人十分不友好,需要穩定性和抗干擾性強的機器,改善礦山機械和電器安全穩定的工作,防止外部不確定因素對礦山工作的生產和操作造成影響。在開采之前,煤礦企業應該首先熟悉當地環境,很多企業因為環境問題導致出現很多安全問題,從而導致企業經濟損失。礦山地質災害防治與地質環境保護的安全性跟穩定性都比較高,施工人員可以根據這些問題制定相關方案,從而可以有效的處理大多數隱患。
2礦山防治地質災害和環境保護的重要意義
礦山防治地質災害和環境保護在實際的地礦工作中有著極大的發揮空間,不但可以有效避免水災,保障員工安全性的同時還可以給企業提供與防治水相關的信息,企業可以根據所得信息來合理規劃采礦路線,從而更高效且省時省力的進行施工,在一定程度上來說推動了礦業的發展。站在企業的角度來講,礦山防治地質災害和環境保護節省了大量的人力物力,降低了企業的成本,同時也保障了員工的安全性,相對于傳統的探測方式有著極大的優越性,所以需要加強對礦山防治地質災害和環境保護的研究。以下從兩方面來分析防治地質災害和環境保護的優勢。優化煤礦企業采礦思路。我國幅員遼闊,在境內存在不少自然資源,而煤礦資源是其中非常重要的資源之一,對于我國經濟的發展有著不可磨滅的作用,因此煤礦的采集關乎國內經濟的發展。而我國大部分的煤礦周圍環境惡劣且復雜,貿然進行采礦容易出現意外,為防止員工在采礦過程發生意外,所以需要對周圍的環境進行預測,從而可以更加合理的規劃采礦路線。例如,一個煤礦處在地質和水質極為復雜的地區。周圍有不少的暗河,那么在采礦之前,需要對該地段暗河的數量和位置有一個明確的把握和了解,避免出現突水等現象,合理的對路線和方式進行一個統籌規劃,在有效率的開礦同時保障了員工的安全,一舉多得。
3提高礦山地測防治地質災害和環境保護精準性的方法
技術性方法。在礦產企業施工之前需要對開采地進行細致的勘探,若發現危險性較高的地區,需要進行更高精度的探查,來獲取更加精準的信息。然后根據所得的信息,來設計開采思路。以開采思路為核心,圍繞這一核心來考慮可能會發生的各種意外,并想出相應的對策來應對。在實際的開采過程中,員工需要謹慎且小心進行開采。在遇到不確定性較高的意外時,要遵循先測后采的原則,在保證自身安全的條件下,再進行開采。這樣可以有效的避免意外發生。三維地震數據體技術在礦山的水預測預報中應用極為廣泛。通常是和一些高端技術結合來實現對礦山地質環境的動態測量,這樣可以實時監控礦山地質環境發生的變化,從而保障員工在施工過程中的安全性。如果發現礦山的地質環境出現異常,就可以進行實時分析,從而及時的避免和解決問題。在施工前的勘探上,需要細致的探查和了解周圍的地質環境。再根據實際的環境進行一個全面且復雜的問題分析。保證員工在施工過程中發生意外時,可以從容的應對。工作人員可以實時的查看地質情況,來根據當時的實際情況判斷安全隱患的同時,對挖礦設計中存在的不足進行優化完善,這樣可以有效的防止水災害發生,保證了員工的安全性。
4需要注意的問題
一般在礦產開采過程中,多多少少都會出現一些問題,有時可能一個小問題會導致一個讓人難以接受的后果。所以在平時需要對員工進行技術上的培養,讓員工有一定的處理問題的能力,從而減少意外發生的可能性。當然,企業在加強員工的培訓的同時,還需要注意對探測設備進行維修以及維護,避免因為探測機器出現差錯,導致意外發生。在勘探地形時,需要了解周圍全部的安全隱患,以及曾經發生過的安全隱患。對該地形的地質和情況有一個較為熟悉且全面的認知。避免因為偷懶而導致意外的發生。最后需要注意的是,礦產開采之前,一定要制定一個開采思路,并要求員工嚴格執行,這樣可以有效的避免意外的發生。總的來說,企業要不斷的加強對員工技術的培養,還要重視對施工前地形的考察以及嚴格要求員工。按照制定的思路和方式進行采礦。
5結束語
對于礦產資源的開發是必然的,因為這是發展經濟的需要。而開采礦產出現意外也是難免的,這就需要我們盡量去避免這種情況的發生。這就要做好礦山防治地質災害和環境保護,通過對礦山附近地質環境進行探查和了解。有效地避免了很多意外的發生。在增加企業收益的同時也保障了員工的安全。最重要的是這種方式相對于傳統的方式有的極為明顯的優越性。
參考文獻
[1]李軍棟.關于礦山地質災害防治與地質環境保護的探討[J].世界有色金屬,2019(22):130+132.
[2]李穎玲.探討礦山地質災害防治與地質環境保護研究[J].世界有色金屬,2019(21):171+173.
【關鍵詞】地質災害;自然地理;地質環境;探討
一、區域自然地理概況
(一)地形地貌
盤縣位于云南高原向黔中山原過渡的斜坡地帶,呈NE向展布。地形起伏較大,河流發育,切割強烈,溝谷縱橫,海拔在1500-2000m之間。海拔最高點2807.0m;海拔最低點740.0m;相對高差2067.0m。
根據地貌主要內外營力的不同,劃分出溶蝕地貌、溶蝕-侵蝕構造地貌,剝蝕-侵蝕地貌三大成因地貌類型。三大地貌極易造成崩塌、滑坡、塌陷等地質災害,雨季如遇排水不及,則釀成洪澇災害。
(二)氣象水文特征
1.氣象
盤縣為亞熱帶季風氣候區,四季分明,氣候溫和濕潤,一般無明顯嚴寒酷暑,降雨具有連續集中的特點,雨季多暴雨。盤縣境內山巒起伏,相對高差大,在太陽輻射、大氣環流和地形地勢等因素的綜合影響下,造成地區氣候垂直差異大,立體氣候顯著。
2.水文
盤縣境內水系發育,河流較多,均屬珠江水系。受地形地貌和構造控制,水系多呈樹枝狀發育,密布全境,河谷深切,一般河流坡降大,水流急。流量隨季節變化顯著等共同特征。較大河流有屬北盤江的拖長江、烏都河和屬南盤江的馬別河等。南北盤江分水嶺大概位于亦資孔——樂民——老廠一線。北盤江年平均流量96.1m3/s,年徑流量30.4億m3,最大洪峰流量1000m3/s,最小流量25.0m3/s,最大流量與最小流量比值40:1,說明地表河流屬雨源型河流,河水流量具暴漲暴落的特點。
二、區域地質環境條件
(一)地層與地質構造
1.地層巖性
盤縣區內自泥盆系中統罐子窯組至第四系均有出露。其中以石碳系、二迭系及三迭系發育最全,出露面積最廣,局部河流階地和斜坡、洼地有第四系沖積、殘坡積、崩積等松散物體分布。
2.地質構造
盤縣位于揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構造變形區。北東部的普安山字型構造、中南部的北東向華夏系構造帶以及西南部屬于黔西南蓮花狀構造三大構造體系奠定了該區內構造的基本輪廓。
(二)新構造活動與地震
本區自第三紀末達到準平原狀態之后,地殼開始抬升,特別是第四紀以來上升較快。在地殼抬升運動的同時,各種新構造活動表現得廣泛而強烈,其中以新華夏系與普安山字型構造活動尤為明顯。
地震是人類直接感覺到的地殼活動形式之一,根據盤縣幅(1/20萬)區域水文地質普查報告資料,盤縣及鄰近地區自14世紀以來,雖多次發生地震,但對于盤縣的危害并不大。盤縣地震基本烈度為VI度。因此,境內地震活動對地質災害影響較弱。
(三)水文地質條件
1.地下水類型、含水巖組及富水性
根據巖性組合和地下水賦存條件,將區內地下水分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水和基巖裂隙水三大類型。松散巖類孔隙水因零星分布,故未劃分亞類及富水等級;碳酸鹽巖類巖溶水根據所夾碎屑巖的多少分為純碳酸鹽巖裂隙溶洞水、碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水和碎屑巖夾碳酸巖溶洞裂隙水三個亞類。將同一含水巖組的富水性,按枯季徑流模數6l/s?km2為豐富、中等、貧乏三級;基巖裂隙水則根據巖性不同和裂隙的差異分為構造裂隙水和孔洞裂隙水兩個亞類,富水性根據枯季徑流模數
2.各類型含水巖組特征
(1)松散巖類孔隙水
分布于坡殘積、沖洪積粘土、粘土及泥礫巖及第四系松散堆積物中,含水貧乏,泉流量一般0.1-1l/s。由于其下基巖具較好的隔水作用,雨季時,大氣降水在松散土層與相對隔水的基巖接觸面之間富集,并順坡向下運移,一方面增加了巖土體自重,另一方面軟化了滑帶土,降低了滑帶土的內聚力(c)和內摩擦角(φ),降低了斜坡體的穩定性,從而為土層滑坡的形成奠定了基礎。盤縣幾乎所有土層滑坡的形成都與之有關。
(2)碳酸鹽巖類巖溶水
1)純碳酸鹽巖裂隙溶洞水
包括三迭系法郎組(T2f)至關嶺組二、三段(T2g2+3),二迭系棲霞組至茅口組(P1q-m),石碳系擺佐組至馬平組(C1b-C2m),泥盆系罐子窯組至宰格組(D2g-D3zg),巖性為中厚層狀灰巖、泥質灰巖及白云巖、白云質灰巖、枯季流量11.376m3/s,暗河、伏流長73.8km,地下水以管流為主,富水性較好。
2)碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水
包括三迭系永寧鎮組(T1yn),石碳系巖關組至大塘組(C1y-d),泥盆系罐子窯組至代化組(D2g-D3d),巖性為白云巖、灰巖、泥質灰巖及泥質白云巖、泥巖、砂巖及粉砂巖、灰巖夾泥、頁巖、枯季流量5.138m3/s,暗河、伏流長84.55km,由于可溶巖與非可溶巖相間出現而迫使地下水沿其界面運動、排泄。
3)碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙溶洞水
本亞類僅關嶺組一段(T2g1)一個含水巖組,巖性為雜色泥、頁巖夾泥質灰巖,泥質白云巖,枯季流量19.2l/s,暗河長0.45km,由于可溶巖與非可溶性巖呈互層狀態,因而使地下水多沿層間裂隙運動、排泄,對其上覆及下伏之巖溶含水層具有相對的隔水作用。
(3)基巖裂隙水
1)玄武巖孔洞裂隙水
巖性由火山集塊巖、火山角礫巖、凝灰巖、玄武巖、砂頁巖組成四個韻律,枯季流量41.67l/s,鉆孔單孔涌水量17-267.8m3/日,地下水露頭多,但流量很小,多沿河溝兩側坡殘積物中泄出。風化帶以下構造裂隙水多具有高水頭、小流量的承壓水特征。富水性屬中——貧乏的含水層。
2)構造裂隙水
包括下第三系(E)、上三迭統(T3e)、下三迭統飛仙關組(T1f)、上二迭統煤系地層(P2l-d)、下二迭統梁山組(P1l),除下三迭統飛仙關組及上二迭統煤系地層外,均零星分散,含水性較差,除下第三系外,均具有相對隔水作用。
3.地下水補給、徑流、排泄條件
(1)補給:大氣降水是境內地下水主要補給來源,在碳酸鹽巖的地區,大氣降水通過落水洞、漏斗迅速落入地下,補給地下水。
(2)徑流:境內由于巖性條件的差異,而使地下水的徑流方式差別較大,在厚層灰巖分布區,巖溶管道發育,地下水多集中于巖溶管道中徑流,并以巖溶大泉及暗河的形式于河谷中或沿與非可溶性巖的接觸帶排出地表。地下水多以層間水的形式徑流。在非可溶巖分布區,地下水主要賦存于基巖裂隙中,并沿地形自然斜坡作滲流運動。于就近的溪溝中排出地表,特別是在大片玄武巖分布區,這種現象較為明顯。
(3)排泄:區內地下水排泄主要受巖性、構造、地貌控制,根據以上因素可分為七種主要排泄類型:1)向斜谷地匯流排水型;2)背斜山分流排水型;3)斷層谷匯流排水型;4)可溶巖與非可溶巖接觸排水型;5)緩傾巖層面流排水型;6)峰叢谷地排水型;7)巖溶峽谷排水型。
以上七種類型中,較為突出的為巖溶峽谷排水型。區內深切峽谷是地下水主要排泄區,如拖長江、烏都河、格所河、新橋河、樓下河等,這些河谷地下總排泄量約占流量68%。
三、巖土工程地質特征
根據巖石的力學性質、巖性及組合關系,將區內巖層劃分為硬質巖類工程地質巖組、軟硬相間巖類工程地質巖組、軟質巖類工程地質巖組及松散巖類工程地質巖組四大工程巖組類型。
(一)硬質巖類工程地質巖組
包括三迭系中統法朗組(T2f)、關嶺組(T2g)、二迭系下統棲霞、茅口組(P1q-m)、石碳系上統黃龍、馬平組(C2h-m)、石碳系下統擺佐組(C1b)等地層,巖性為薄-中厚層狀灰巖、白云質灰巖、白云巖,這類巖石結構致密、堅硬,力學強度高,抗風化能力強,工程力學性質好,新鮮完整的巖石抗壓強度30~60Mpa,軟化系數0.8-0.9,摩擦系數0.5-0.6,地下水豐富,常有暗河發育。坡度大、地形陡、裂隙發育的地段,易形成崩塌;在地勢低洼地帶巖溶塌陷現象較為發育。
(二)軟硬相間巖類工程地質巖組
包括三迭系下統永寧鎮組(T1yn)、石碳系下統大塘組、巖關組(C1d、C1y)、泥盆系上統代化組、桑朗組、宰格組(D3d、D3s、D3zg)、泥盆系中統火烘組、罐子窯組(D2h、D2g),巖性為石灰巖夾泥巖、砂巖,巖溶較發育,由于巖性不均,并且有軟弱夾層的存在,在此工程地質巖組內易形成順層滑坡或產生地基的不均勻沉降。
(三)軟質巖類工程地質巖組
包括第三系(E)、侏羅系(J)、三迭系上統二橋組(T3e)、三迭系下統飛仙關組(T1f)、及二迭系上統龍潭、長興組、大隆組、峨嵋山組(P2l、P2c、P2d、P2β)及二迭系下統梁山組(P1l),巖性為泥巖、粉砂巖、巖屑砂巖、玄武巖、集塊巖等,該類巖石抗風化能力弱,遇水易軟化,巖石抗壓強度5~30Mpa,摩擦系數0.4~0.8,風化深度1~5m(局部地區達10余m),穩定性差,易發生滑坡和泥石流。
(四)松散巖類工程地質巖組
包括第四系(Qel+dl)殘坡積層及沖積層,巖性有粘土、砂質粘土與礫石層,此類巖層具有一定的可塑性,抗壓強度低,零星分布于坡麓、河流階地、洼地中。該類巖組工程地質性質較差,常造成地基沉陷與邊坡不穩定等工程地質問題,易發生滑坡和泥石流。
四、人類工程活動特征
盤縣境內人類工程活動強烈,對地質環境的破壞十分嚴重,因此而誘發的地質災害有376處。盤縣對地質環境有影響的人為工程活動主要表現在:采礦(采煤)、采石、公路建設、水庫建設、工業與民用建設及不合理農墾等。
五、礦山地質環境條件概況
盤縣的礦產資源豐富,其中尤以煤炭資源最為豐富,素有西南“煤都”之稱,已探明煤炭儲量95.4億噸,遠景儲量500多億噸,主要呈條帶狀分布。
由于煤炭資源的大量開發利用,盤縣的礦山地質環境已經變得相當脆弱,礦山開采區內出現了大量的地裂縫、地面塌陷、滑坡、崩塌等地質災害現象,且采煤活動形成的大量廢棄堆積物,也容易形成滑坡或泥石流。
六、小結
盤縣地處云南高原向黔中山原過渡的斜坡地帶,剝蝕~侵蝕地貌,溶蝕-侵蝕地貌、巖溶地貌均較發育。巖屋自泥盆系中統罐子窯組至第四系均有出露。地質構造復雜,降雨較為集中,多級河流沖積階地,落水河及深切河谷等客觀特征。加上人為工程活動的影響,為盤縣地質災害特別是滑坡、崩塌、泥石流、塌陷的發生提供了有利條件。
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關鍵詞:水土保持;小流域; 山洪災害; 防治
Abstract: In this paper, take the Loess Plateau Gully Region Selection Tian Jingchuan County Ditch as pilot watershed, put small watershed comprehensive management of soil and water conservation as a breakthrough point, to explore the ways of preventing mountain flood disasters in disaster area. The comprehensive management of soil and water conservation is the fundamental way of mountain flood disasters in prevention and treatment of disaster area, the main measures are also small rivers and mountain torrents disaster prevention and control of major rivers.
Keywords: soil and water conservation; small watershed; flood disaster; prevention
中圖分類號:S157.2 文獻標識碼: A文章編號:2095-2104(2012)01-0020-02
山洪災害是由強降雨引起的一種自然災害,主要形成于坡降大,治理程度差、匯流速度快,洪水陡漲陡落的流域。主要特點是多發生在汛期,季節性強,而且洪水形成快(迅)過程的陡漲陡落(猛),具有歷時短、突發性強的特點。黃土高原溝壑區小流域地貌類型一般由塬、坡、溝三部分組成,大部分流域地形破碎,坡降大,治理程度差,每年汛期是山洪災害的高發期,一遇暴雨形成山洪災害除了自身造成的危害外,常常誘發山體滑坡、泥石流等地質災害,引起的人員傷亡、財產損失及道路、通訊等基礎設施嚴重毀壞的事件時有發生,從而成為制約當地經濟發展的重要因素。根據《甘肅省易災地區生態環境綜合治理專項規劃》,甘肅省黃河流域山洪泥石流易發和潛在危害大的溝道1299條,其中隴東黃土高原溝壑區454條,占35%。本文選擇黃土高原溝壑區涇川縣田家溝作為示范流域,以小流域水土保持綜合治理為突破口,探索易災地區小流域山洪災害防治的途徑,對該區域山洪災害防治具有重要意義。
1.田家溝流域基本概況
1.1地理位置
田家溝流域位于甘肅省涇川縣北部,屬涇河水系一級支流,地處東經107°15′—107°23′,北緯35°21′—35°27′之間,流域總面積56.30km2,整個流域形狀呈柳葉狀,海拔高度1027.9—1374.1m,相對高差346.2m。轄三個鄉(鎮)的15個村76個村民小組,總人口17802人,人口密度316人/km2。
1.2氣象水文
屬溫帶半濕潤氣候區,多年平均氣溫10℃,年日照時數達2315.4小時,≥10℃有效年積溫3320℃,無霜期178天,多年平均降雨量553.4mm,最大年降水量792.2mm,最小年降水量252.9mm,降水60—70%集中于7—9月,且多以暴雨形式出現,多年平均徑流總量為1523萬m3,年均徑流深60mm~90mm。
1.3地質地貌
田家溝流域地處黃土高原溝壑區,地質結構受賀蘭山褶皺帶與六盤山旋回褶皺帶復合的影響,形成了各種不同類型的地層、地質構造,東北部為中、新生代盆地,上層為第四紀黃土所覆蓋。由于長期土壤侵蝕,地貌被分割成梁峁、梁坡、溝谷。塬面地勢較平坦,塬邊破碎、塬間溝壑縱橫,溝壑面積占總面積的74.1%,溝壑密度1.64km/km2,“V”字型沖溝十分發育,溝邊陡峭,溯源侵蝕強烈,溝谷下切較深,干溝長度17.3km,主溝道平均比降為2%。
1.4水土流失及山洪災害
流域內土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主,并伴有因水力侵蝕而誘發的重力侵蝕。在塬面以層狀面蝕和細溝狀面蝕為主,侵蝕程度為輕度侵蝕,分布于塬邊的重力侵蝕主要表現形式為懸崖、陡坡溝頭、溝邊溝道等地貌,其發展形勢以溝頭前進、溝岸擴張為主,是徑流的主要策源地;塬坡以溝蝕和溯源侵蝕為主,把坡面侵蝕成細溝,進而蠶食耕地,是主要的產沙區,侵蝕程度為中度侵蝕、強度侵蝕和劇烈侵蝕;溝道以溝頭溯源、溝底下切、溝岸擴張為主的重力侵蝕和溯源侵蝕頻繁發生,是主要的產沙區,侵蝕程度為劇烈侵蝕。流域內總面積5630hm2,水土流失面積5630hm2,其中輕度侵蝕面積2205.03hm2,占水土流失面積的39.17%;中度侵蝕面積1703.62hm2,占水土流失面積的30.26%;強度侵蝕面積1106.77hm2,占水土流失面積的19.66%,極強度侵蝕面積614.58hm2,占水土流失面積的10.92%,流域多年平均侵蝕模數為6000t/km2·a。
山洪災害是和水土流失伴生的,從田家溝的自然條件與社會因素分析,田家溝流域內無天然林地,人工林地樹種單一,結構簡單,水土流失嚴重,溝頭溯源侵蝕嚴重,溝道下切厲害,使大面積塬面良田逐步演變成溝壑,匯流歷時短,行洪安全存在隱患。降水集中是誘發山洪地質災害的直接因素,地形陡峭、溝道比降大成為發生山洪災害的潛在因素,不合理的人類活動加劇了水土流失,使山洪災害的危害加劇。田家溝歷史上是一條害溝,山洪頻發,滑坡泥流嚴重,嚴重危害著流域下游人民生命財產安全。
2.水土保持防治體系建設
從1992年開始,涇川縣就針對田家溝流域水土流失嚴重、山洪災害頻繁的實際,通過全面規劃,多方面籌集資金,全方位的開始了小流域綜合治理工作。采取修建坡改梯、水平溝、水窖、坡面水系、谷坊、治溝骨干工程等工程措施,喬冠草相結合的植物措施,將流域作為一個整體,實施山、水、田、林、路綜合治理,對位配置水土保持綜合治理措施,從塬面到坡腳、從溝頭到溝口、從支溝到干溝、從上游到下游,建成了完整的水土流失綜合治理防治體系。