（地质工程专业论文）京西矿区典型地质灾害危险性综合评判研究.pdf

摘要 摘要 京西矿区位于北京西山 地貌上属于中低山 坡陡沟深 地质灾害分布较广 是北京地质灾害最严重的地区 经过多年煤炭开采 地面塌陷及其相关地质灾害 日趋严重 阻碍了地方经济发展 对当地人民生命和财产构成重大威胁 因而 有必要开展京西矿区地质灾害危险性评判研究 为京西矿区发展规划和地质灾害 防治提供科学依据 论文基于已有研究成果和野外调查 依据京西矿区环境地质背景条件 查明 了京西矿区地质灾害类型及影响因素 探讨了矿区地质灾害的特征及其在时间 空间上的分布规律 研究地面塌陷和泥石流的形成机理 并基于g i s 技术对京西 矿区典型地质灾害进行危险性评价 取得了以下主要成果 1 京西矿区地质灾害类型有地面塌陷 泥石流 滑坡 崩塌 以地面塌陷和 泥石流为主 2 矿区地面塌陷主要由煤矿开采引起 主要表现为塌陷坑 地表不均匀下沉 和下部采空区引起其上部山体开裂 塌陷盆地仅发育在少数地区 采矿不仅形成 采空区 而且也形成大量废弃的矸石堆 为泥石流的发生提供充足物源 3 区内古泥石流沟大多处于衰亡 死亡阶段 且已经作相当的防护措施 再 因其常年少雨 其危险性较低 但主泥石流沟的二级支流源头有丰富物源 若遇 强降雨仍有发生泥石流的危险 4 采用两极模糊综合评判方法和叠置法对矿区典型地质灾害一地面塌陷和泥 石流进行了危险性分析 结合地质灾害分布规律 成因机理及现状 建立了地质 灾害危险性评价指标体系及评价指标的分级标准 采用层次分析法确定评价因子 的权重 并用叠置法将两类灾害进行综合分析 5 建立了地质灾害空间数据库 属性数据库 利用g i s 空问分析功能 将 区内地质灾害危险性分出了三种等级 危险 较危险和稳定区 综合评判结果表 明 区内地质灾害危险程度有明显的分区性 地质灾害危险区与矿区采空区分布 基本一致 图1 7 1 表 2 5 参 1 1 5 关键词 危险性 地质灾害 京两矿区 模糊评价 叠旨法 g i s 分类号 p 6 4 2 安徽理t 大学硕士学位论文 a b s t r a c t x i s h a nm i n i n gr e g i o no fb e i j i n gi sl o c a t e di nw e s t e r nh i l l so fb e i j i n g t h e l a n d f o r mb e l o n g st om i d d l e l o wm o u n t a i n t h es l o p ei ss t e e pa n dt h ed i t c hi s d e p t h g e o l o g i c a ld i s a s t e r sa r ed i s t r i b u t e dw i d e r i ti s t h em o s ts e r i o u sg e o l o g i c a l d i s a s t e r sr e g i o ni nb e i j i n g a f t e rm a n yy e a r so fc o a lm i n i n g l a n dc o l l a p s ea n dr e l a t e d g e o l o g i c a l d i s a s t e r sb e c o m i n gm o r ea n dm o r es e r i o u s h i n d e rl o c a le c o n o m i c d e v e l o p m e n t p o s eas i g n i f i c a n tt h r e a tt ot h el o c a lp e o p l e sl i v e sa n dp r o p e r t y s o t h e r ei san e e df o rt h er i s ke v a l u a t i o no fg e o l o g i c a ld i s a s t e r sa n dt op r o v i d eas c i e n t i f i c b a s i sf o rd e v e l o p m e n tp l a na n dt op r e v e n tg e o l o g i c a ld i s a s t e r si nx i s h a nm i n i n gr e g i o n o f b e o i n g b a s e do nt h et h e s i sr e s e a r c ha n df i e l d s u r v e y a n da c c o r d i n gg e o l o g i c a l e n v i r o n m e n tb a c k g r o u n dc o n d i t i o n so ft h em i n i n ga r e a i d e n t i f i e dt h e t y p e so f g e o l o g i c a ld i s a s t e r sa n di t si n f l u e n c i n gf a c t o r s d i s c u s st h ec h a r a c t e r i s t i c so fg e o l o g i c a l d i s a s t e r sa n di t sd i s t r i b u t i o na p p l i c a t i o ni nt i m ea n ds p a c e s t u d yt h ef o r m a t i o n m e c h a n i s mo fl a n dc o l l a p s ea n dd e b r i sf l o w a n de v a l u a t e dt h er i s ko ft y p i c a l g e o l o g i c a ld i s a s t e rb a s e db a s eo ng i st e c h n o l o g y t oh a v et h ef o l l o w i n gm a i n r e s u l t s 1 t h et y p e so f g e o l o g i c a ld i s a s t e r si nm i n i n ga r e a si n c l u d e sl a n dc o l l a p s e d e b r i s f l o w s l a n d s l i d e s a v a l a n c h e s l a n dc o l l a p s ea n dd e b r i sf l o w sa r ei nt h em a i n 2 t h el a n dc o l l a p s ei sc a u s e db yc o a lm i n i n g i t sm a i np e r f o r m a n c ea r ec o l l a p s e p i t s u n e v e ns u r f a c es u b s i d e n c ea n dt h ec r a c k i n gi nt h et o po ft h em o u n t a i nc a u s e db y t h eg o a fo ft h el o w e rp a r t s u b s i d e n c eb a s i ni so n l yd e v e l o p e di naf e wa r e a s t h e c o a lm i n i n gi sn o to n l yf o rt h ef o r m a t i o no fm i n eg o a f a l s oc a u s e dt h ef o r m a t i o no fa l a r g en u m b e ro fa b a n d o n e dw a s t er o c kp i l e t op r o v i d ea d e q u a t e s o u r c ef o rt h e o c c u r r e n c eo fd e b r i sf l o w 3 m o s to ft h ea n c i e n td e b r i sf l o wc h a n n e l so ft h er e g i o ni si ns t a g eo fd e c l i n et o d e a t h h a sb e e nf o rac o n s i d e r a b l ep r o t e c t i v em e a s u r e s a n db e c a u s eo f l i t t l er a i na l lt h e y e a rr o u n d h a sl e s sd a n g e r o u s h o w e v e r t h e r ei sar i c hs o u r c eo fm a t e r i a li nt h e s o u r c eo ft h es e c o n d a r yt r i b u t a r i e so fm a i nd e b r i sf l o wg u l l y i ts t i l lh a st h ed a n g e ro f d e b r i sf l o ww h e nh e a v yr a i n f a l lh a p p e n e d 4 u s et h eb i p o l a rf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o da n do v e r l a ym e t h o dt o r i s ka n a l y s i so nt w ot y p i c a lg e o l o g i c a ld i s a s t e r si nm i n i n ga r e a s l a n dc o l l a p s ea n d i i 摘要 d e b r i sf l o w c o m b i n e dw i t hd i s t r i b u t i o nl a w t h ec a u s e s m e c h a n i s ma n ds t a t u sq u oo f g e o l o g i c a ld i s a s t e r s s e tu pag e o l o g i c a lh a z a r de v a l u a t i o nf a c t o r ss y s t e ma n dg r a d i n g s t a n d a r d sf o re v a l u a t i o nf a c t o r s u s ea h pt od e t e r m i n ew e i g h t so fe v a l u a t i o nf a c t o r s a n du s eo v e r l a ym e t h o dt oc a r r yo u tac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h et w ot y p e s d i s a s t e r s 5 s e tu ps p a t i a la n dp r o p e r t yd a t a b a s eo ft h eg e o l o g i c a ld i s a s t e r s n s eg i ss p a t i a l a n a l y s i sf u n c t i o n d i v i d e di n t ot h r e el e v e l so ft h eg e o l o g i c a ld i s a s t e r sd a n g e ri nt h e r e g i o n r i s k r e l a t i v e l yr i s ka n d s t a b l ea r e a t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nr e s u l t ss h o w t h a tt h er i s kl e v e lh a ss i g n i f i c a n t l yz o n e df e a t u r e s t h er i s ka r e ad i s t r i b u t i o no fl a n d c o l l a p s ei sc o n s i s t e n tw i t l lt h em i n e d o u ta r e a f i g u r e1 7 1 t a b l ee 2 5 r e f e r e n c e 1 1 5 k e y w o r d s r i s k g e o l o g i c a ld i s a s t e r x i s h a nm i n i n gr e g i o no fb e i j i n g f u z z ya p p r a is a l o v e r l a ym e t h o d g i s c a t a l o g e p 6 4 2 1 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方 以外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含 为获得安徽堡王太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过 的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名 习丝 日期 4 年j 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徼理王太堂有保留 使用学位论文 的规定 即 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀理王太堂 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采 用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论 文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 伺越签字日期 口7 年6 月 f 日 导师签名 1 踢乃民签字日期 矿7 年彳月詹日 第1 章绪论 l绪论 1 1 选题依据及研究意义 我国是世界上地质灾害最为严重的国家之一 地质灾害种类多 分布广 危 害大 严重制约灾害多发地区的经济发展 威胁人民生命财产安全 每到雨季 滑坡 泥石流等地质灾害频繁发生 1 2 据统计 1 9 9 8 年以来 我国地质灾害造 成人员死亡总计7 1 8 7 人 造成的经济损失达4 3 6 1 亿元 1 引 我国1 2 以上国土和 2 3 以上城市明显受到不同程度地质灾害的威胁 由地质灾害造成的损失约占整个 自然灾害损失的3 0 其中 崩塌 滑坡 泥石流及人类工程活动诱发的地质灾 害所造成的损失约占5 5 每年因各种地质灾害造成的直接经济损失达2 0 0 多亿 j 兀o 鉴于地质灾害对人类生活 生产的巨大影响 国内外各级政府 学术机构越 来越重视对地质灾害的研究和防治 北京是我国的政治 经济 文化中心 因而 区内及周边地区地质灾害研究受到广泛关注 北京西山矿区的煤炭资源丰富 不 仅为北京城市的工业和人民生活提供了能源 燃料 满足了首都国民经济发展对 燃料能源的需要 而且还为邻近的天津 唐山等地区提供了燃料 但煤层开采后 大量堆积在山坡上和沟谷内的煤矸石 以及煤炭开采后形成的采空塌陷区等 却 对山地自然环境造成严重破坏 崩塌 滑坡 泥石流 地面塌陷等各种地质灾害 广泛发育 在本区 前人进行了大量的环境地质 灾害地质工作 取得了不少成 果 1 仉1 7 1 这些工作多以定性研究为主 主要局限于对灾害分布规律 形成机理 趋势预测等方面的研究 对减灾防灾也起到了一定的作用 但是 由于我国经济 的迅速发展 各项建设项目的开展 以往研究成果尚不能满足国民经济发展和防 灾减灾工作的需要 存在的主要问题是灾害形成机理需进一步查清 地质灾害发 生规律和分布状况尚不完全清楚 缺乏综合分析 评价和全面合理的规划 对人 类工程活动与地质灾害发生发展之间的关系 调查研究还不够深入 此外 定量 化评价研究工作一与社会经济条件相结合的区域性 综合性 定量化研究工作十 分薄弱 因此 进行京西矿区地质灾害的详细调查 研究地质灾害分布特征和形 成条件 将地质灾害调查与发展区域经济结合起来 进而进行危险性评价研究是 非常必要的 本论文的研究目的就是依托京西矿区地质灾害调查项目 拟在研究该地区地 质灾害分布规律和形成条件的基础上 进行地质灾害危险性评价研究 把地质灾 安徽理 1 大学硕士学位论文 害与社会经济相结合 开展区域性 综合性 定量化的风险评估研究 以期在项 目实施过程中 探索一条适合京西矿区进行地质灾害风险的评价模式 并为区域 国土资源规划 减灾防灾和管理以及环境保护提供科学依据 同时还可以为修建 各种工程设施提供地质灾害基础资料 1 2 地质灾害评价 也称风险评价 研究现状 近年来 区域地质灾害危险性评价与预测成为灾害学中一项重要研究内容 国内外部分学者在这一领域做了大量的理论探索和案例分析工作 1 国外研究现状 自2 0 世纪7 0 年代以来 国外一些发达国家开始进行比较系统的灾害风险评 价及相关理论 方法研究 美国于1 9 7 0 1 9 7 3 年对加利福尼亚州的地震 滑坡等 l o 种自然灾害进行了风险评价 得出1 9 7 0 2 0 0 0 年加利福尼亚州1 0 种自然灾害 可能造成的损失为5 5 0 亿美元 1 9 1 1 9 7 0 1 9 7 6 年 由美国内务部地调所和住房与 城市发展部的政策发展与研究办公室 联合支持对洪水 地震 台风 风暴潮 海啸 龙卷风 滑坡 强风 膨胀土等9 种自然灾害进行预测评价 对美国各县 发生的灾害建立起一套预测模型 估算了9 种灾害到2 0 0 0 年的期望损失 2 1 1 9 8 9 年 美国组成专门委员会 制定了减灾十年计划 把自然灾害评价列为研究的重 要内容 要求开展单类的或者综合的灾害风险评价工作 2 0 j 日本 英国等一些国 家近年来也陆续开展了地震 洪水 海啸 泥石流 滑坡等灾害风险分析或灾害 评价 并把有关成果作为确定减灾责任与实施救助的重要依据 2 3 2 9 近年来 随着计算机技术 信息技术 数学模型分析方法以及专题图编制理 论技术的发展和普及 为区域地质灾害评价和环境评价的技术进步提供了全方位 的支持 专门性的地质灾害风险评价研究也得到较大进展 特别是在滑坡 泥石 流等灾害危险性评价方面 研究成果较突出 3 0 4 引 例如v a no j i k ej j 等人 1 9 9 0 基于g i s 对山区地质灾害进行分析 在数据采集和整理方面开展了大量工作 建 立了一套完整的数据库 并开发了地质灾害分析评价模型 4 9 l 印度r o o k r e e 大学 g u p t arp 等 1 9 9 0 g u p t arp 等 1 9 9 7 基于多源数据集 引入滑坡危险性系 数 l n r f 对喜马拉雅山麓r a m g a n g ac a t c h m e n t 地区进行了滑坡灾害危险性分 带 得到了滑坡灾害危险性分区图 5 0 1 j e f f e r i e s 等1 9 9 6 年提出了用b a y e s i a n 方法 进行风险概率的评价 m a r t i nc r o s s 于1 9 9 8 年采用滑坡敏感性指数l s i 1 a n d s l i d e s u s c e p t i b i l i t yi n d e x 作为定量化指标进行滑坡灾害危险性区划 并在英国 d e r b y s h i r e 地区进行了实践 a k p a c h a u r i 等人 1 9 9 8 对喜马拉雅g a r h w a l 地区 2 第1 章 绪论 进行滑坡分区制图时 尝试在地形分类的基础上进行滑坡易发性制图 提供了一 个基于地质学和地形学的滑坡制图实例1 5 l e a l o e t t i 1 9 9 9 和r c h o w h d u y r 撰文 总结回顾了近年来滑坡地质灾害危险性评价和风险评价领域的研究进展 对主要 的危险性评价方法进行了分类 并特别论及了可接受风险水平等有关问题f 5 2 1 a r a g o z i n 等于2 0 0 0 年提出了应用于滑坡灾害风险评价的危险性指标和易损性指 标以及相应的表达式 j o h n s o n 等于2 0 0 0 年在澳大利亚一项为城市发展规划服务 的崩塌 滑坡 泥石流灾害预测中 把地质灾害危险性 易损性和风险评价作为 一体 以g i s 软件为技术平台 分别采用平面和三维评价系统 对c a i r n s 地区进 行了崩滑流地质灾害的危险性分析和风险区划研究 在地质灾害区划体系方面 a u r o m e i h y 等人 2 0 0 1 在对伊朗k h o r s h r o s t a m 地区滑坡灾害进行危险性分区时 基于简单的格网单元 考虑影响滑坡的一系列因素 包括岩性 坡度 构造运动 土地利用以及地下水作用 每一个格网单元的滑坡发生概率及其对影响因素的评 价结果以s p i 表示 然后用模糊综合评判计算潜在灾害指数 h p i 所得结果用来 绘制滑坡灾害分区图 随后 c a n d a ng o k c e o g l u 2 0 0 1 a u o r m e i h y 等 2 0 0 1 就 斜坡破坏模式 影响因素选取等问题与之展开过颇具启发性的讨论 5 孓5 5 一些欧 洲国家初步建立了各具特色的分析评价与区划体系 如法国的z e r m o s 系统 意 大利系统 捷克斯洛伐克系统等 2 国内研究现状 7 0 年代以来 我国自然灾害风险评价研究得到广泛而又迅速发展 我国比较 系统深入的灾害风险评价当属地震灾害 其代表性的工作成果首先是由国家地震 局先后完成的四代中国地震烈度区划图 目前第四代区划图在前三代的基础上 更进一步完善 并更名为 中国地震动参数区划图 g b1 8 3 0 6 2 0 0 1 1 5 引 该图 在对全国区域地震危险性评价基础上 确定了不同地区一般场地条件下在未来一 定期限内可能遭遇超越概率为1 0 的烈度值 即地震基本烈度 与此同时 国家 地震局震害防御司等先后进行了 中国地震灾害损失预测 未来地震损失评价方 法 等研究 5 7 1 通过这些工作 建立了地震灾害评价指标体系 基本完善了评价 内容 初步形成了比较系统的灾害评价理论和方法 对其它一些灾害也开展了不 同程度的灾害风险评价研科5 8 1 水利 农林 气象等部门和一些专家分别对一些 区域性洪水灾害 森林灾害 台风灾害等进行了风险分析或灾情预测评价 编制 了风险图 提出了灾情评价或风险评价的方法和技术 虽然这些工作还比较肤浅 零散 但对指导行业减灾 提高灾害风险管理水平发挥了一定作用 5 9 1 安徽理工大学硕士学位论文 在单类自然灾害风险研究不断发展的同时 区域性自然灾害风险研究也开始 起步 上世纪九十年代初 针对长江三峡库区库岸稳定性问题展开的专用性调查 和评价 研究者如黄润秋 1 9 9 2 陈喜昌 1 9 9 3 等在细致的野外调查基础上 运用多种数学模型进行了库区岸坡稳定性分区制图 刘汉超 1 9 9 3 陈明东等 人针对金沙江向家坝水电站库区运用专家打分等多种方法进行了岸坡危险性分 区制图 赵强等人在对铜川市区斜坡稳定性进行评价制图时 较好地运用了信息 量法 柴贺军 1 9 9 7 等人结合岷江实例 对滑坡堵江危险性评价与预测进行了系 统研究 于光远 1 9 8 7 马宗晋 1 9 8 8 高庆华 1 9 9 1 张业成 1 9 9 3 黄 崇福 1 9 9 4 于庆东 1 9 9 5 等对自然灾害风险特征 风险要素 指标体系 评价模型等进行了广泛探索 使自然灾害风险评价理论与方法得到不断发展丰富 6 0 彤 1 9 9 6 年 马宗晋 高庆华 张业成等在对中国大陆洪水 地震 气象 地 质 风暴潮等5 类 1 6 种自然灾害时空分布与发展趋势分析的基础上 进行了综 合风险评价与风险区划1 5 9 1 近十几年来 地质灾害风险研究得到广泛关注 张梁 张业成 罗元华 1 9 9 8 柳源 2 0 0 0 金晓梅 1 9 9 8 樊运晓 2 0 0 0 等对地质灾害属性特征 风险构 成 易损性及其在灾害风险评价中的地位进行了研究 2 2 0 6 9 殷坤龙 晏同珍等 1 9 8 9 1 9 9 6 对滑坡灾害危险性和斜坡不稳定性的空间预测与区划进行了系统 研究 先后提出了定量评价的信息分析模型 多因素回归分析模型 判别分析模 型等 并对秦巴山区和三峡库区滑坡灾害进行了危险性分析与区划 舡7 0 1 刘希林 等 1 9 9 5 提出了判断泥石流危险程度和评价泥石流泛滥堆积范围的统计模型 并对云南和四川省泥石流灾害风险进行了评价 7 1 7 2 1 胡瑞林等 1 9 9 8 初步提出 了地质灾害评价的计算机预测系统与应用方法1 7 3 黄润秋 2 0 0 0 2 0 0 1 对滑坡的 变形过程进行了多次模拟试验 7 4 7 5 1 雷明堂 2 0 0 0 以六盘水市为例 对城市岩溶 塌陷进行了地质灾害风险评估 7 6 蒋小珍吲运用g i s 的缓冲区 叠加 空间分析 等功能对全国岩溶塌陷 采空塌陷灾害进行了危险性评价 自1 9 9 7 年 以成都理工大学为代表的科研院所积极倡导在区域地质环境评 价与地质灾害预测领域全面引入g i s 技术 先后有沈芳 许强 向喜琼 阮沈勇 王文俊等结合国土资源部 山区小流域地质环境评价与地质灾害预测的g i s 系 统 长江三峡地质灾害监测试验 示范 工程 等科研项目 构建了基于g i s 的地 质灾害综合数据库 建立了一套适合山区流域和水库区岸坡危险性评价的指标体 系 采用多元统计 信息量法 模糊综合评判 神经网络等数学模型进行危险性 4 第1 章绪论 评价和预测 并基于g i s 开发了 地质灾害区域评价与预测的g i s 系统 g h g i s 7 8 8 羽 程凌鹏 2 0 0 1 在对重庆市渝北区进行的地质灾害空间预警研究中 提出了 地 质灾害综合预警指标 的概念和模型 认为该指标比地质灾害危险性更为准确合 理 初步形成了以地质灾害空间发育度f 危险度w 综合预警指标d 为核心的 区域地质灾害预警指标和模型体系 8 9 1 宋光齐 2 0 0 2 在进行i ij i i 省地质灾害危险 性评价研究时 运用测度理论 以地 市 为单位进行了地质灾害危险性宏观统计 分析 并讨论了暴雨型滑坡预警等问题1 9 0 l 期间 其他不少学者如唐 1 1 1 9 9 s 2 0 0 1 张业成 1 9 9 9 李雪梅 2 0 0 1 胡新丽 2 0 0 2 张春山 2 0 0 3 马志 江 2 0 0 3 刘传正 2 0 0 4 石菊松 2 0 0 5 曾忠平 2 0 0 6 等先后也从不同 的角度分别对区域滑坡地质灾害危险性评价进行过研究 9 1 1 洲 吴树仁 2 0 0 6 对突发地质灾害研究领域的进展进行了回顾与探讨 1 0 1 石菊松 等 2 0 0 7 在对滑坡风险评估中 对目前存在的难点和最新进展进行了详细的综 述 1 0 2 1 1 0 1 吴树仁等 2 0 0 7 在研究对三峡库区重庆市丰都县滑坡灾害危险性评 价中 运用信息量法结合地质灾害信息系统进行滑坡灾害危险性分区也取得了较 好的效果 川 1 15 1 这些研究取得的成果 不但丰富了地质灾害研究内容 而且有 的已为减灾管理发挥了作用 综上所述 开展地质灾害风险评价研究是当前国内外地质灾害研究的热点领 域 也是合理解决人类活动与地表自然地质体平衡关系的关键问题之一 具有重 要的理论意义和实际应用价值 今后将得到更加迅速的发展 其研究内容将更加 广泛 理论方法更加丰富 先进 其基本趋势是 从历史与现状分析走向预测与 研究相结合 从个体分析走向个体与区域研究相结合 从定性分析走向定量评价 从单项要素分析走向综合要素评价 从传统的调查统计和手工制图 走向以g i s 技术为核心的模型化评价与计算机制图 并向网络技术化发展 l 3 研究内容及采取的技术路线 1 3 1 研究内容 在野外详细地质调查 勘测和室内分析的基础上 重点研究4 四个方面 1 矿区环境工程地质背景分析 具体包括两个方面 i 区域内动力地质作用 对区内地质灾害的控制作用 如地震 现代构造应力场及活动断裂对区内地质灾 害区域性分布的控制作用 i i 外动力地质作用对灾害发生 发展的控制作用 如 5 安徽理t 大学硕士学位论文 风化作用 区域性的气候条件 降雨 人类工程活动特别是采矿 开挖活动对灾 害发生的影响 2 京西矿区地质灾害类型 分布发育特征及影响范围 通过对京西矿区各种 类型的地质灾害分布发育特征的研究 确定研究区广泛分布的地质灾害类型以及 危险性最大的灾种 3 典型灾害发生的机理及诱发因素 在野外调查和室内分析的基础上 分析 典型地质灾害的动态演化过程和临界诱发机制 探索典型地质灾害在临界状态下 的突发灾变过程和综合机制 分析影响地质灾害形成发展的动态因素和诱发因素 包括 气候 降雨量 地震 地下水位急剧变化 河流冲蚀 人类工程活动 公 路开挖 采矿 城镇建设等 为本区制定防灾减灾计划提供科学依据 4 典型地质灾害危险评估 根据研究区具体条件 构建地质灾害危险评价系 统 建立指标体系和评价模型 全面调查各项基础数据 并根据危险评价需要进 行统计分析 并分析评价区危险分布特点与形成条件 对已有的资料数据 通过 数字化建立基于g i s 的研究区的危险性评价空间数据库和属性数据库 在g i s 数 据库的基础上 根据研究区域的地理特征 同时参考前人的研究成果确定评价的 指标体系 在此基础上 研究g i s 技术应用于地质灾害危险性评价的理论与方法 建立切实可行的危险性评价技术路线和评价模型 应用评价技术路线和评价模型 完成京西矿区地质灾害危险性评价 1 3 2 采取的技术路线 1 通过对京西矿区的初步调查 选定有代表性的研究区 收集 阅读与研究 区相关区域地质 遥感资料 分析研究区环境工程地质背景 2 通过现场调研 分析研究区地质灾害类型 借助于 3 s 技术圈定研究区地 质灾害的分布及影响范围 确定典型地质灾害 3 精确拟定研究区主要灾害体空间几何形态 探索区内典型地质灾害发生发 展过程和运动机制 并进而对引起这些灾害的诱发因素进行分析 4 g i s 制图显示及空间分析技术 利用地理信息系统软件强大的制图与分析 功能进行区域地质灾害灾情评估成果图的编制 同时利用其空间分析技术进行属 性统计及时空综合分析 1 4 论文完成的实物工作量 为了尽可能客观 全面 科学地对京西矿区进行地质灾害危险性评估 评估 6 第1 章绪论 项目组在现场踏勘的基础上 查阅了大量评估区附近的区域地质 水文地质 工 程地质 环境地质等资料 研究工作从2 0 0 6 年开始 历时近两年 评估工作分为 三个阶段 前期资料收集阶段 中期野外调查阶段以及后期室内分析阶段 1 资料收集阶段主要收集了 北京区域地质志 地质灾害防治条例 北 京山区泥石流 京西矿区地形地质图等基础地质资料和其它相关灾害评估报告 规范及资料等 本次室内收集资料内容及工作量包括 项目可行性研究报告1 份 水文地质 区域地质等报告2 份 工作区域地形图4 张 工作区域地质图l 张 2 野外调查阶段对评估区内的区域地质 水文地质 环境地质 工程地质进 行了广泛而深入的调查与测绘 本次野外调查共历时2 0 天 分2 0 0 7 年5 月初步 详细调查和2 0 0 7 年1 2 月核查两个阶段完成 行程路线为主要沿国道1 0 9 经妙 峰山乡 担礼 北至杨坨煤矿 灰峪村 杨岭茶棚 向南调查丁家滩 下苇甸 王平村矿区 安家滩矿区 北岭 潭柘寺联矿 经落坡岭 清水涧 沿南沟泥石 流沟调查大台矿区 木城涧矿区 煤窝区 大安山矿区 东至门头沟区一带 调 查总计确定地质灾害点4 1 个 其中地面塌陷点1 7 个 崩塌灾害点1 0 个 泥石流 灾害点4 个 滑坡灾害点2 个 人工弃渣点5 个 尾矿坝点1 个 环境控制点2 个 3 室内分析阶段对现场获得的数据进行了整理 编写论文 完成京西矿区地 质灾害分布图和京西矿区地面塌陷危险性区划图 泥石流危险性区划图和京西矿 区典型地质灾害危险性综合区划图各一张 7 安徽理t 人学硕士学位论文 2 京西矿区环境地质背景 研究区位于北京城区以西 东自万寿山 西迄百花山西 北起斋堂 南至潭 柘寺乡 东西长3 3 k m 南北宽约2 0 k m 总面积约6 5 0 k i n 2 区内有丰沙 京原等 铁路干线和京台 周口店 良坨等支线通过 除黑土港矿区无铁路外 各矿交通 尚称便利 气候属温带大陆性季风气候 区内山峦起伏 沟谷纵横 地势西北高东 南低 山岭海拔标高在1 0 0 0 m 以上 最高峰达2 0 3 5 m 最低为9 0 m 主要河流有 永定河及大石河 是本区工业及民用主要水源 电源为石景山电厂和下马岭水电 站 到目前为止 本区煤炭开采地共涉及2 1 个乡 镇和1 0 个国营矿山 已发现 的小煤窑达2 8 5 0 座 其中八十年代以来开采的达8 0 0 余座 位于密集居民区内的 详查区老窑密度达1 4 座 1 0 0 m 2 图1研究区交通位置图 f i g 1t h et r a f f i cl o c a t i o nd r a w i n go ft h es t u d ya r e a 2 1自然地理概况 2 1 1自然地理条件 1 气象条件 京西矿区是典型的暖温带半湿润季风型气候 冬季受高纬度内陆季风影响 寒冷干燥 夏季受海洋季风影响 高温多雨 雨热同期 1 0 1 1 气温 多年平均气温1 1 7 一年中最热月份是7 月 平均气温2 5 8 平均最高 第2 章京西矿区环境地质背景 气温3 0 9 c 最冷月份是1 月 平均气温 4 6 平均最低气温 1 0 1 年极端 最高气温为3 9 8 年极端最低气温为一2 1 7 一般初霜期在1 0 月份 终霜期 在4 月份 无霜期为2 0 3 天 2 光照 多年平均年总辐射量为每平方厘米1 3 1 4 5 0 大卡 全年各月辐射量最多是6 月 为每平方厘米1 5 8 9 6 大卡 平均日照总时数为2 7 3 2 5 6 小时 日照最多是5 月为2 9 0 6 小时 多年平均日照百分率为6 2 3 降水 多年平均降水量为5 2 9 m m 降水量最大月份是7 月为19 3 6 m m 降水量最少 月份是1 2 月为2 4 m m 极端最大降水量为2 2 0 3 m m 最长连续降水日为1 3 天 最长连续无降水日数为1 1 4 天 降雨量多年变化详见图2 降雨量6 i 一 1 6 1 4 1 2 1 0 咖 l 曩 号 i 伢蠲 l 鎏黛 6 赫 l 瓣 棚 蕞渊赫蕊 捌黼 黼 刀 年份0 1 9 5 9 j1 9 6 31 9 6 71 9 7 11 9 7 51 9 7 9 1 9 8 31 9 0 71 9 9 11 9 9 5 1 9 9 92 0 0 3 j b 降雨量 安徽理工大学硕士学位论文 受大气降水补充条件和地理位置 地形条件的影响 京西矿区境内降水具有 时空分布不均 丰枯交替发生的特点 主要有三大特征 一是降水不太丰沛 年 降水量仅为4 0 0 8 0 0 m m 二是高度集中 年内汛期 月 降水量占全年降 水量总量8 2 5 以上 三是年际变化大 年降水量最大与最小比值一般在2 5 之 间 降水量在空间上呈现从东南向西北递减的趋势 由于降雨量集中在汛期 往 往形成洪涝灾害 而在非汛期又因降水少和用水量大 造成用水紧张 水文气象 的总特点表现为春季十年九旱 汛期又多暴雨洪水和泥石流 1 地表水 流经北京西部矿区的地表水主要为永定河水系中下游及大清河水系支流大石 河 1 永定河水系 官厅至三家店之间为中游 是中山峡谷区 两岸山势雄伟 山坡陡峭 谷深 岸窄 水在峡谷中迂回前进 天然落差3 4 0 m 平均坡降3 1 水流急 水能资 源丰富 占全市水能蕴藏量的2 0 4 雁翅以下 落坡岭至三家店 河道在上苇 甸穹隆和九龙山向斜之间 组成山体的岩性为寒武 奥陶系灰岩 溶洞较多 岩 层破碎 节理发育 岩层倾向与河水流向一致 此段河水渗漏严重 山峡地区多暴雨 植被覆盖度较差 支流沟短坡陡 每遇暴雨洪水猛涨 受 洪水及泥石流的威胁较大 三家店至河口地段为下游 河流进入平原 地势变缓 河床比降约0 5 0 左右 水流速度减慢 所带泥沙大量沉积 河床淤高 自芦沟桥以下有的地段已形成地 上河 河床摆动不定 自官厅水库建成以后 起到拦沙 蓄洪作用 在平原地区 河道发育在第四纪松散沉积物上 河水渗漏较强 枯水季节往往断流 2 大清河水系 大清河水系由其支流拒马河 大石河 小清河等构成 大石河在漫水河以上 流经石质山区 深切西山地区分布广泛的中 上元古 界 蓟县系 青白口系 及古生界 寒武 奥陶系 地层 流域内大泉比较发育 流量8 0 0 0 0 m 3 d a y 的万佛堂就在本流域 大石河出山以后 流经山前第四系松散 沉积物上 河谷较宽 比降变小 径流缓慢 水量下渗强烈 在十八亩地至夏村 一段成为干河谷 夏村以下才为常年有水的河流 2 地下水的水文地质条件 京西矿区主要是由沉积岩 变质岩及岩浆岩组成的中山和低山 绝大部分岩 体和构造体系裸露地表 可直接呈受大气降水的补给 岩石的富水性和赋存条件 1 0 第2 章京两矿区环境地质背景 受断裂 裂隙 溶隙 溶洞 节理等的控制 不同的岩性 裂隙 岩溶的发育条 件和发育程度不同 地下水的富集程度也不同 3 地下水类型及含水岩组 京西矿区西北部大部分地区为白云质碳酸盐含水岩组 中部及东南部发育灰 岩质碳酸盐含水岩组 京西矿区西南部及东北部发育大量喷出岩含水岩组 东南 部及中部发育砂岩页岩与煤层互层的含水岩组 西部及西北部发育侵入岩含裂隙 水岩组 京西矿区灰岩区和白云岩区岩溶不很发育 其储水性较差 在永定河和 清水河河道为松散岩层孔隙含水岩组 1 碳酸盐岩岩溶裂隙水 在本区主要赋存于奥陶系 寒武系灰岩及及元古界雾迷山组 高于庄组白云 岩含水岩组中 奥陶系灰岩分布在百花山向斜的南北两翼 质纯层厚 岩溶发育 是北京比 较典型的岩溶含水层 在地势高的地区是补给区 水位埋藏深 不易开采 是缺 水区 在地势低处或有利于排泄地段 往往有大泉出露 门头沟区的上清水泉 处于百花山向斜北翼 地下水由北向南流 受向斜核部侏罗系火山岩阻挡 水位 抬高 出露成泉 泉水流量8 0 0 0 m 3 d a y 寒武系灰岩质地不纯 溶蚀作用较差 很少有大泉出露 元古界雾迷山组 高于庄组白云岩 分布面积较广 主要在门头沟区的北及 西北部 岩性主要是燧石条带白云岩 可溶性不好且性脆 裂隙发育 地下水主 要存在于裂隙岩溶中 2 碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙岩溶水 此含水岩组主要是寒武系下统 元古界的景儿峪组 铁岭组 杨庄组及串岭 沟组岩层 岩性为板状灰岩 燧石条带灰岩 白云岩 其中夹有砂岩 页岩 一 般层次薄及呈条带状分布 裂隙岩溶不甚发育 泉水流量一般小于5 0 0 m 3 d a y 串岭沟组及寒武系下统以页岩为主 含水微弱 铁岭组及杨庄组的白云岩 富水 性较好 泉水流量较大 3 碎屑岩裂隙孔隙水 赋存在第三系 白垩系 侏罗系 二迭系 石炭系碎屑岩含水岩组中 石炭系 二迭系 侏罗系下统岩层 岩性为砂页岩互层夹煤层 水量比较丰 富 在京西矿区主要组成向斜构造的两翼 地下水存在于裂隙发育的砂岩中 多 为层间水 具有承压性 在有利的部位可自流 由于受页岩阻水 泉水出露较多 但流量不大 一般小于3 0 0 m 3 d a y 沟谷中往往汇成小溪 终年不干 如门头沟 安徽理工大学硕士学位论文 区斋堂一带 侏罗系下统砂岩含水层承压水水头可自流 水头高度不等 最高可 达7 9 m 水量为l o o m 3 d a y 在九龙山向斜的南翼 主要为石炭二迭系砂页岩 井泉普遍 水位埋藏浅 仅有十米左右 在煤系地层中地下水也较多 再如石炭 二叠 及侏罗系下统的地层组成北岭向斜构造 该处裂隙发育 泉出露较多 流 量一般小于1 0 0 m 3 d a y 在大安山等地均可见到 白垩系岩性为半胶结砾岩 砂岩 泥岩及页岩 含水较少 元古界的页岩 石英砂岩 石英岩 一般含水甚微 多为缺水区 4 岩浆岩裂隙孔隙水 京西矿区主要赋存在喷出岩含水岩组中 包括侏罗系安山岩 玄武岩及火山 集块岩 集中分布地区 是西山区构成百花山向斜的核部 岩性坚硬 裂隙不发 育 储水条件差 泉出露不多 流量也小 总之 含水岩层水量大小不仅与岩性有关 而且与构造和补给条件有关 尤 其是山区 构造对地下水起着控制作用 张性断裂破碎带 往往是富水的地方 3 水资源变化趋势 1 降雨 从1 9 5 6 年 2 0 0 4 年降水量过程线 图3 可以看出京西矿区年降水量呈现出 逐年减少的趋势 誉1 2 9 0 一 l l m 1 9 6 11 9 6 6 1 9 7 11 9 7 6i 融l1 9 0 61 9 9 1l 强舶五 i 五 片 图3 京西矿区1 9 5 6 2 0 0 4 系列年降水量过程线 f i g 3t h e19 5 6 2 0 0 4a n n u a lp r e c i p i t a t i o nh y d r o g r a p ho fx i s h a nm m i n gr e g i o no fb e i j i n g 2 地表水资源 京西矿区多年地表水资源量为8 0 3 2 m 3 从1 9 5 6 年到2 0 0 4 年地表水资源量过 程线 图4 可以看出京西矿区地表水资源量呈逐年减少的趋势 3 水资源总量变化趋势 京西矿区多年平均水资源量为9 0 9 2 万m 3 从1 9 5 6 年到2 0 0 4 年地表水资源 总量过程线 图5 可以看出呈逐年减少的趋势 1 2 第2 章京西矿区环境地质背景 篓咖1 i l i 乒眩一 图4 京西矿区1 9 5 6 2 0 0 4 系列年地表水资源过程线 f i g 4t h e19 5 6 2 0 0 4a n n u a ls u r f a c ew a t e rr e s o u r sh