唐山市活动性断裂与岩溶塌陷关系的空间分析

唐山市活动性断裂与岩溶塌陷关系的空间分析 唐山市活动性断裂与岩溶塌陷关系的空间 分析 1 , '? , J 第7卷第3期 所 中国地质灾害与防治 锚 . ,镳掳 Vo1.7No.3 1996年9月THECHINESEJOURNALOFGEOLOGICALHAZARDANDCONTROL 口1996 石建省 ——一 中国地质大学(北京)环科系] 唐山地区的岩溶塌陷是一种危害撅太的灾害地质现象,由于岩溶塌陷的形成机制比较复杂,对其进行 准确的预测预报还很困难.利用GIS的空间分析技术,对影响岩溶塌陷的各种因素进行分析,理解它们之 间的相互关系,在此基础上利用空间图形覆盖分析技术获得与发生塌陷的地质条件相似的潜在塌陷危害 靶区,进行危险性预测,这在目前不失为一种新的有益尝试.其中对活动性断裂的分布与塌陷关系的空间 分析过去工作很少,因此是一次新的探索. GHMIAS系统是地质矿产部水文地质工程地质研究所研制的应用GIS系统,该系统提供的丰富的空 问图形分析功能是完成本文空同分析的主要手段.. 一 , 岩溶塌陷的地质地理环境和灾害现状 唐山是河北省的重要工业城市,由于它座落在浅埋岩溶区,岩溶塌陷灾害多发,仅t976年以来就发 生塌陷23处,塌坑30多个,影响范围20km左右,使城市建筑,交通及农业生产受到破坏,近期塌陷主 要发生在震后重点规捌建设的路北区,更加重了塌陷的危害程度.- 我们选择唐山市岩溶塌陷集中发育的市中心地区作为研究区,研究区东西宽度为4.86km,南北长 6,30km,面积30,62km..区内地层由蓟县系薄层白云质泥灰岩,青白口系砂砾岩夹牯土质灰岩,4寒武系 灰岩,奥陶系厚层灰岩,石炭系秒页岩,二迭系砂页岩及第四系松散堆积物组成,基岩太部分被第四系覆 盖. 本区上部为孔隙水,下部为岩溶裂隙水,市区地下水严重超采,形成300多km.的降落漏斗. 从车区所处的地质环境看,第四系覆盖下的大面积溶蚀性灰岩分布构成了发生潜伏型岩溶塌陷的基 本条件. 二,岩溶塌陷形成的空间地质条件及其关系分析 根据以往研究,唐山岩溶塌塌的基本模式是一定厚度的覆盖层下具有开口型溶洞时,在一定的承动力 条件和触发性因素作用下,盖层物质受到渗透潜蚀,最终发生重力塌落.(现借助GHMIAS系统的辅助, 从以下几方面进行空间分析): 1,岩溶发育特征爰岩性分布 根据岩石溶蚀试验和岩溶发育规律分折,区内分布的地质体中,蓟县系和奥陶系碳酸盐岩岩溶发育程 度强,钻孔线岩溶率太于20,发生塌陷占81,8;寒武系碳酸盐岩岩溶发育程度软弱,塌陷点占l3,6f 其它地层中基本无塌陷发生,仪二迭系有一个塌陷,占4,6. 蓟县系和奥陶系是本区发生岩溶塌陷的主要地质体,寒武系塌陷发生鞍少,其它地层基本上可以作为 不发生岩溶塌陷的判定条件.通过GIS系统对该研究区进行315×243比例网格化后的空问面积分析,蓟 县系和奥陶系分布面积为18.408km,占6l,12,寒武系为6,4656km,占21.12,其它地层_占 一 87一 ? z| 5.7444kmz,占l8.76( 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ",可见,研究区大部分区域岩溶强烈发育,具备发生塌略的基岩地质环境. 衰1不同地质时代的地层分布面积与发生塌陷个数衰 时代面棋()发生塌陷十敦拽溶蚀率() C2.74&,6O00 P3O0O8,.8014.5 o13.4'7'?3."11卯.O10—20 ?6465'21.1231J.6<10 I14.9404l'13%731.9%l0—7,9 2.第四系曩董层厚度 第四系橙散土层是现代岩潜塌陷的主要盖甚,也是发生突发性臆伏塌陷的必备条 件.我们利用G1S系 统的表面生成及分析能力,瞢先应用研究区内钻孔 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 揭露的第四系厚度资料,插值建立了反映第四系厚 度真实分布的表面栅格图形,利用图形相关分析功能对该珊格图形与塌略点分布珊格图形进行了空间相 关分析,结果为: Y=1.82343+0.o64o59x(1) 相关系数r—O.58 式中:Y一塌陷点分布fx一第 四系厚度 (1)式表明第四系厚度与岩 溶塌陷点的分布有相当程度的相 关性. 通过把第四系厚度分布图形 (图略)与塌陷发生点分布的对比 (圉1),发觋第四系厚度对应塌陷 点分布有两个高峰厚度段,分别为 l0—30m和50—60m,在这两个厚图1第四系晕度与塌陷分布曲关系统计(GIS空问统计) 瞄十蕾 度段内塌陷集中多发,占塌陷总数的81.8 上述结论证明,从岩溶塌陷与盖层厚度的关系看,可能存在两种不同的塌陷机制(详后). 3.基岩水位与基岩面高程差 前人研究表明:当基岩水位在基岩表面(即基岩和第四系界面)附近波动时,其水动力条件有利于对 第四系松散物质的潜蚀,容易形成土嗣,进而导致发生塌陷 对这一论点,我们利用GIs珊格分析技术进行了定量论证(圉略),结果(圉2)反映出存在两种塌 瞎多发的水动力案件,一种是当基岩水位在第四系底界上下5—1om波动时,另一种是基岩水位低于第四 系底界30--40m左右时.结台其它分析,认为前一种情况主要是由于这种基岩水位的作用导致在有基岩溶 蚀空穴处的把散层底部形成土洞,引起塌陷,而后一种情况下塌陷多发的主要原因与拾散层孔辣水和地表 水渗漏有关. 4'靠近活动断裂的距离? 活动断裂可促进基岩岩渣发育带和岩溶地下水强径流带的形成;对盖层而言,造成抡散层结构轮散, 易形成土洞. 三,活动性断裂与岩溶塌陷关系的空间分析 经活动断裂距离图形与塌陷分布的对照关系判别表明:约5O的塌陷发生在距活动断裂50m范国 ,而距活动断裂700m以外内,距活动断裂200m范围内集中发生了大约80的塌陷 基本上不会发生塌陷. 一 88— 8 嶷 参. }) 田2基岩面高程与基岩水位之差和塌陷舟布的关系 1.研究区活动性断裂的分布特征 研究区内主要的断裂掏造是位于大 城山北坡的NWW--SEE向平移断裂,其 活动性并不太明显.为了开展岩溶塌陷专 项研究,在研究区内进行了浅层地震勘 探,结果确定了一系列活动断层的分布, 其分布范唇与塌陷的分布明显相关(图 3) 2.活动性断裂的空问歪离分析 利用GHMIAs系统从(图3)生成了 活动断层距离图形(图4). 图4研究区活动断裂距离田形 (GHMIAS距离舟析,图上由浅 到深夏映距新层由近到远) 图3研究区活动断层与已发生的塌陷点舟布图 由图4显示,以空间连续形式反映的任一位置距离巳知断层 的最小距离,使整个空间具备了与活动断层有关的信息属性.为 下一步空间复合分析打下了基础.' . 3.活动性断裂与塌陷美系的空间分析 (1)距离查询 将图4按需要的区间进行分区离散化,得到活动断层不同距离范围的区域(多边形) 图形,再与塌陷 点的分布图形进行联合操作-通过图形统计功能获得离开断层不同距离内塌陷分 布的数量和比例关系,结 一 89— 果刊于表2中. 裹2距断裂的距离与塌陷点分布的关系(GHMIAS距离查询) 表2的结果说明,大约有半数的塌陷发生在距活动断层$Om以内,而距活动断层 150m以内的塌陷占 到约70,可见活动断层对岩溶塌陷有明显的控制作用. (2)空问相关分析 对研究区内活动断层距离分布和已有塌陷点的距离分布进行的对比分析,从利用GIS系统提取的活 动断层250m以内距离分布区域和已发生的塌陷点500m以内分布范围的比较(图5)可以看出它们的关系 是相当紧密的.也说明活动断层对塌陷的控制怍用是明显的. 图5活动断层距离已有塌陷空间分布的对应关系 (a)距离活动断层250m以内的区域-(b)距离已有塌陷500m以内由勺区域 两者在一些局部地区的差异,其原因可能是活动断层所发生的地层为非碳馥盐岩,或活动断层的性质 比较稳定.这种不一致性也说明,塌陷发生的原因是多方面的,其影响因素是复杂的,因而需要综合分折. 四,岩溶塌陷危险性预测的多因素空间叠置分析原理 基于对岩溶塌陷影响因素的复杂性分析和认识,对塌陷危险性的评价和预测需要利用多要素的综合 分析技术,特捌是可以利用GIS系统提供的空间分析模型进行综合评价.这种分折的基本原理如图6所 示. 利用GIS空间分析功能进行岩溶塌陷危险性评价和预测有一定的宏观指导意义,但由于岩溶塌陷问 题裉复杂,影响因素很多,特别是对构成塌陷基本条件之一的岩溶形态分布的探测手段还不成熟,目前进 行微观塌陷预测还比较困难.在本文的分析中,由于资料和研究程度的限制,对岩溶塌陷影响因素的认识 还很局限,如活动断裂的分布可能因研究程度的不平衡而有所遗漏,也未考虑断裂活动性的差异,本文倪 初步展示了GHMIAS空间分析功能在岩溶塌陷研究中的应用潜力,而真正的应用研究还蔫要考虐更多的 一 9O一 { 亚 . f 占 ,? 乏 }, 《 珏 之 ,】 田6岩溶塌陷危险性评价空问叠置分析原理 影响因素,利用更多的基础资料 (上接第86而) 3]唐邦,吴积善.山地自然灾害(以泥石流为主)厦其防治.地理,1990—45(2)t201— 209 STUDYoNEVALUATIoNFACToRSoFECoNoMIC BENEFITINDEBRISFLOWCONTROL WangWendiTangXiaoehunXieShiyouLuoJianyin .(SouthwestNormalUniversity) Abstract Baseduponthedatafrom57expertsinthefieldofdebrisflowcontrolandusing principalcO0rdinatemethod,theauthorsselectthreemainevaluationindexesofeconomic benefitindebrisflowcontrolprojectfrom11relatedfactors+Theseevaluationindexes are:totalvalueoffixedassetsinprotection;totalexpenseforshiftingmovablethingsout fromdisasterregionandtotalproductionvalueofunmovablethingsindisasterregion.We alsoarrange11factorsintermsoftheirimportance.Ourresultsarefundamentalfor evaluatingeconomicbenefitofdebrisflowcontro1. Keywords:debrisflowcontrol,economicbenefit,principalcoordinatemethod, evaluationindexes 91