張毅　劉瑾　王平波

（山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，太原，030024）

摘要　本文分析了山西省由自然因素形成的地質(zhì)災(zāi)害和人為活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害狀況。針對水動(dòng)力條件的改變是影響自然地質(zhì)災(zāi)害變化的重要因素出發(fā)，根據(jù)未來13年降水量的變化預(yù)測了自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展趨勢；按照礦產(chǎn)資源開發(fā)總體規(guī)劃、公路交通發(fā)展規(guī)劃和水資源開發(fā)利用規(guī)劃等預(yù)測了工程活動(dòng)引發(fā)的滑坡崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等災(zāi)害發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞　地質(zhì)災(zāi)害　趨勢預(yù)測　山西

地質(zhì)災(zāi)害是指各種與地質(zhì)作用有關(guān)的危害，它給人民生命和財(cái)產(chǎn)造成了損害。地質(zhì)災(zāi)害從其形成的動(dòng)力條件可分為自然地質(zhì)災(zāi)害與人為活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害兩大類。山西地處高原，地形高差大，地質(zhì)條件復(fù)雜，降水量集中，形成崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)力條件充分，屬自然地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，歷史上自然地質(zhì)災(zāi)害具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。山西是一個(gè)礦業(yè)開發(fā)大省，隨著采礦深度和廣度的增大，全省由采礦引起的地裂縫、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等人為地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡十分嚴(yán)重。另外，山西鐵路、公路的修建，重要城市附近地下水的集中超量開采，也在一定程度上誘發(fā)了崩塌、滑坡、地裂縫、地面沉降等人為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)80年代以來山西各類地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)10億元，死亡人數(shù)超過2000人，受潛在地質(zhì)災(zāi)害威脅的人員和財(cái)產(chǎn)數(shù)量驚人。近幾年，雖然山西省有關(guān)部門在自然與人為地質(zhì)災(zāi)害防治方面做了大量工作，取得了一定成效，但由于省內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害種類多，分布廣，各種地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)制、成災(zāi)規(guī)律、分布現(xiàn)狀尚未完全查清，地質(zhì)災(zāi)害依然是影響山西人民生命財(cái)產(chǎn)安全和阻礙省內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素?？刂坪蜏p輕地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為山西省面臨的一個(gè)重要現(xiàn)實(shí)問題。有效保護(hù)和合理開發(fā)利用地質(zhì)環(huán)境，防治地質(zhì)災(zāi)害刻不容緩。

山西省地質(zhì)災(zāi)害從災(zāi)害形成的動(dòng)力條件來看，可分為自然因素形成的地質(zhì)災(zāi)害與人為活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害兩大類。在地質(zhì)環(huán)境條件相同的情況下，致災(zāi)動(dòng)力條件的變化是決定自然地質(zhì)災(zāi)害變化趨勢的決定性因素，而人類工程活動(dòng)及其產(chǎn)生的廢棄物的堆放則是人為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展變化的決定性因素。下面據(jù)此對全省自然與人為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展趨勢作定性預(yù)測。

1　山西自然地質(zhì)災(zāi)害趨勢預(yù)測

山西自然地質(zhì)作用形成的災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、構(gòu)造型地裂縫、黃土濕陷型地裂縫等。從自然地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡情況來看，崩塌、滑坡、泥石流是主要的致災(zāi)體，其次是構(gòu)造型地裂縫。因黃土濕陷型地裂縫造成的經(jīng)濟(jì)損失相對較小，且沒有人員傷亡的記載。

自然地質(zhì)災(zāi)害的形成都必須具備一定的地形地貌條件、地層巖性條件、地質(zhì)構(gòu)造條件與水動(dòng)力條件。在上述條件中，對于自然地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育的任一地區(qū)，地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造條件都是地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件，其變化是緩慢的，只有水動(dòng)力條件隨降水強(qiáng)度的不同而發(fā)生變化。因此，水動(dòng)力條件的變化對自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展趨勢起著十分重要的作用。

山西省自然地質(zhì)災(zāi)害的研究表明，泥石流、滑坡、崩塌與降水量有著非常顯著的正相關(guān)關(guān)系，連綿細(xì)雨過后突降暴雨或連續(xù)多年降水量偏大的年份，最易誘發(fā)這些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；黃土濕陷型地裂縫與降水量也有著明顯的正相關(guān)關(guān)系，大雨過后最易出現(xiàn)這些地質(zhì)災(zāi)害。以原平市為例，在2001年進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作中，查出該區(qū)20世紀(jì)90年代共發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害8起，這8起滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成時(shí)間集中分布在1995年（2起）與1996年（6起）的6、7、8月間。查閱原平市歷年降水量資料，其多年（1954～2000年）平均降水量為436mm,1990～2000年降水量為250～700mm，而1995～1996年降水量為600～700mm，較多年平均降水量大多在250mm以上，為90年代的最大值。在這兩年中，其6、7、8月降水量分別達(dá)到了120mm、250mm、290mm左右，較其他年份的月降水量大1倍以上。連續(xù)兩年充沛的集中降水，導(dǎo)致了該區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生。太原市1996年8月4日發(fā)生的特大泥石流地質(zhì)災(zāi)害，也是在其上游太原西山、古交礦區(qū)遭遇百年不遇特大暴雨的條件下形成的。

山西位于大陸東岸的內(nèi)陸。外緣有山脈環(huán)繞，因而受到海風(fēng)的影響，形成較強(qiáng)的大陸性氣候。同時(shí)由于受內(nèi)蒙古冬季冷氣團(tuán)的襲擊，北部比較寒冷，由此形成了山西冬季長而寒冷干燥且降水少，夏季短而炎熱多雨，春季日溫差大，風(fēng)沙多且干旱嚴(yán)重，秋季短而天氣溫和的氣候特點(diǎn)。山西省氣候類型屬于溫帶大陸性氣候，四季變化明顯，南北差異大，全省多年平均降水量為400～650mm之間。在全年總降水量中，春季占15%～20%，夏季占50%～75%，秋季占15%～30%，冬季占2%～3%。每年的7～9月份降水量高度集中。全省年降水量的分布有由東南向西北遞減，山區(qū)大于盆地20%的特點(diǎn)。山西省降水量年際變化較大，常有連年少雨干旱現(xiàn)象，降水量有10～13年豐枯變化周期。山西上世紀(jì)90年代到目前降水量屬偏枯年份，較80年代降水量減少約2.8%。進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著近十幾年降水量偏枯周期的結(jié)束，在未來的13年中，山西將進(jìn)入降水量偏豐周期，降水量會(huì)較前十幾年有明顯增大的趨勢。在降水量增大，水動(dòng)力條件增強(qiáng)等因素影響下，山西今后13年自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率會(huì)隨降水量的變化而逐漸增大。但由于近幾年山西省加大了地質(zhì)災(zāi)害的宣傳力度和防治力度，地質(zhì)災(zāi)害受災(zāi)區(qū)和隱患區(qū)人民群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)明顯增強(qiáng)，雖然自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率會(huì)逐漸增大，但由自然地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡會(huì)得到有效控制。

2　山西人為地質(zhì)災(zāi)害趨勢預(yù)測

山西省人類工程活動(dòng)誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流、采空地裂縫、采空地面塌陷等災(zāi)害，主要活動(dòng)包括礦山開采、修路切坡、建筑切坡等。在工礦企業(yè)密集分布區(qū)、城市居民密集居住區(qū)因過量抽取地下水，會(huì)誘發(fā)地面沉降、水位下降型地裂縫等人為地質(zhì)災(zāi)害。從人為地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡情況來看，采空地裂縫、采空地面塌陷、采動(dòng)滑坡、采動(dòng)崩塌是主要的致災(zāi)體，過量抽取地下水誘發(fā)的地面沉降、地裂縫造成的經(jīng)濟(jì)損失也較大。而修路切坡、建筑切坡誘發(fā)的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡相對較小。

人類工程活動(dòng)誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害的種類、強(qiáng)度與當(dāng)時(shí)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、國家產(chǎn)業(yè)政策密切相關(guān)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的20世紀(jì)70、80年代，山西中小礦山遍布，縣鄉(xiāng)級(jí)公路及國家一、二級(jí)公路的修建蓬勃開展，人類工程活動(dòng)誘發(fā)的崩塌、滑坡、地裂縫、地面塌陷、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害具有點(diǎn)多面廣，發(fā)生頻率高，累計(jì)損失大等特點(diǎn)。進(jìn)入90年代以后，公路建設(shè)進(jìn)入高速公路時(shí)代。由于高速公路建設(shè)對選址、勘察、設(shè)計(jì)、施工、地質(zhì)災(zāi)害防治等方面的要求較高，使得因修路切坡造成的地質(zhì)災(zāi)害明顯減少。目前，山西省尚無因修建高速公路誘發(fā)人為崩滑或高速公路受到人為地質(zhì)災(zāi)害破壞的記載。山西省以煤礦為主的礦山開采在20世紀(jì)90年代以后進(jìn)入了規(guī)范發(fā)展的時(shí)期。行政主管部門關(guān)停并毀了一大批違法小煤礦，使山西礦業(yè)秩序得到了根本好轉(zhuǎn)。由私挖濫采、越界開采造成的地面塌陷、房屋損毀等人為地質(zhì)災(zāi)害得到明顯控制，以開采煤礦為主的礦山地質(zhì)災(zāi)害由治理前的突發(fā)性、隨意性轉(zhuǎn)為在人們控制與預(yù)測范圍內(nèi)規(guī)律性的發(fā)生。由礦山開采誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害造成的損失明顯減輕。

根據(jù)山西省公路交通發(fā)展規(guī)劃與礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃，在今后13年的規(guī)劃期內(nèi)，山西公路交通建設(shè)仍以高速公路的建設(shè)為主，預(yù)計(jì)由修建高速公路誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害輕微，遠(yuǎn)小于低級(jí)別公路修建時(shí)誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害。

從礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃來看，山西省2005年近期規(guī)劃目標(biāo)主要為：礦產(chǎn)資源開發(fā)利用總量得到有效控制，煤炭開采總量控制在3.0億t左右；礦業(yè)結(jié)構(gòu)和布局得到調(diào)整、優(yōu)化，煤炭工業(yè)通過由數(shù)量型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變、由生產(chǎn)初級(jí)產(chǎn)品為主向綜合開發(fā)利用為主轉(zhuǎn)變來提高整體素質(zhì)，鞏固煤炭工業(yè)基地地位，組建三大煤炭集團(tuán)公司；繼續(xù)關(guān)閉非法開采、礦井回采率低、威脅大礦安全、不具備安全生產(chǎn)條件、破壞生態(tài)環(huán)境和污染嚴(yán)重的小煤礦，使全省煤炭礦山縮減到3000個(gè)以內(nèi)；調(diào)整礦山規(guī)模結(jié)構(gòu)，形成以大、中型礦山為骨干，大中小協(xié)調(diào)發(fā)展的格局；礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方式初步實(shí)現(xiàn)由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，利用效率明顯提高，亂采濫挖、破壞性開采基本消除；新建礦山開采規(guī)模與礦床儲(chǔ)量規(guī)模基本適應(yīng)，煤炭資源礦井回采率明顯提高；礦山生態(tài)環(huán)境狀況得到初步改善，礦山環(huán)境監(jiān)督管理得到加強(qiáng)，不再新建對生態(tài)環(huán)境具有不可恢復(fù)利用的破壞性影響的礦產(chǎn)資源開采項(xiàng)目，開采礦產(chǎn)資源實(shí)行地質(zhì)災(zāi)害防治保證金制度，礦山次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率明顯下降，礦山“三廢”治理率明顯提高，礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理率達(dá)到20%，新增礦山土地復(fù)墾面積1.5萬公頃。全省2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)為：礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)領(lǐng)域改革開放力度進(jìn)一步加大，礦產(chǎn)資源利用方式和管理方式初步實(shí)現(xiàn)根本轉(zhuǎn)變，基本形成適應(yīng)社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)要求的、具有競爭力的、以規(guī)模經(jīng)營為主干的新型礦業(yè)經(jīng)濟(jì)體系。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用結(jié)構(gòu)和布局得到進(jìn)一步調(diào)整和改善，資源利用效率進(jìn)一步提高，礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，礦業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善。從上述近期與遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)來看，山西省礦業(yè)開發(fā)在保持總量基本不變的原則下，將逐步實(shí)現(xiàn)以大代小，形成以“大集團(tuán)”規(guī)模經(jīng)營為主干的新型礦業(yè)經(jīng)濟(jì)體系，并保持礦業(yè)開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，山西省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃中，還根據(jù)相應(yīng)的法律法規(guī)、相關(guān)規(guī)劃、維護(hù)國家戰(zhàn)略利益、遵循自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律等原則，將山西省礦產(chǎn)資源進(jìn)行了規(guī)劃分區(qū)，共劃分為鼓勵(lì)開采區(qū)、限制開采區(qū)、禁止開采區(qū)和保護(hù)開采區(qū)四類。從礦業(yè)布局來看，隨著大同、陽泉、汾西、太原西山等主要礦區(qū)煤炭資源的逐漸枯竭，沁水煤田北翼的壽陽、河?xùn)|煤田的柳林、保德、河曲、偏關(guān)等地已成為山西煤炭大軍開辟的第二戰(zhàn)場，在這些地區(qū)正在陸續(xù)建設(shè)一批一期工程年產(chǎn)量即達(dá)60萬～300萬t的大中型礦井，有些礦井規(guī)劃年產(chǎn)量達(dá)900萬t（山西魯能河曲電煤開發(fā)有限公司上榆泉—大塔礦區(qū)）?？梢灶A(yù)見，隨著這些大中型礦井的陸續(xù)投產(chǎn)，上述地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件會(huì)急劇惡化，采煤誘發(fā)的地裂縫、地面塌陷、采動(dòng)崩塌、采動(dòng)滑坡、水資源破壞等人為地質(zhì)災(zāi)害會(huì)大量發(fā)生。因此，規(guī)劃期內(nèi)，山西省除原有大同、朔州、軒崗、太原西山、陽泉、汾西、孝義、霍州、潞安、長治、晉城等已采區(qū)（有些已近采空）因采煤造成的地質(zhì)災(zāi)害逐漸加重外，上述新采區(qū)將來也會(huì)誘發(fā)許多地質(zhì)災(zāi)害。山西省由采礦誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害有加重的趨勢。但由于這些大礦有著嚴(yán)密的生產(chǎn)規(guī)劃與環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，其誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害都是礦山生產(chǎn)過程中不可避免的地質(zhì)災(zāi)害，具有預(yù)見性與規(guī)劃性，造成的損失相對較小。

隨著采礦業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，山西省采礦廢棄物的排放量逐年增加，堆放點(diǎn)越來越多。根據(jù)山西省部分地區(qū)《礦山尾礦、固體廢料、土地復(fù)墾、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)調(diào)查整治報(bào)告》，山西省部分地區(qū)礦山尾礦及固體廢料排放量如下（表1）、（表2）：

表1　山西省部分礦山尾礦排放量統(tǒng)計(jì)表

表2　山西省主要礦區(qū)固體廢棄物排放量表

另外，受國家煤炭產(chǎn)業(yè)政策及西部大開發(fā)政策驅(qū)動(dòng)，近幾年山西省新建了大批一期工程規(guī)模即達(dá)600～1200MW的大型火力發(fā)電廠，每個(gè)火力發(fā)電廠的灰渣年排放量達(dá)35萬～70萬m³，按全省已有和在建火力發(fā)電廠數(shù)量估算，全省火力發(fā)電廠年排灰渣總量在1000萬m³以上。這些礦山尾礦、固體廢料及電廠灰渣數(shù)量巨大，分布面廣，且多分布在山區(qū)溝谷中，構(gòu)成了山西省泥石流地質(zhì)災(zāi)害的重要物源。在較大暴雨條件下，這些物質(zhì)極易被沖出溝谷，形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害。因此，規(guī)劃期內(nèi)，山西遭受人類工程活動(dòng)誘發(fā)的泥石流地質(zhì)災(zāi)害破壞的危險(xiǎn)性呈增高趨勢。

根據(jù)調(diào)查，太原市婁煩縣境內(nèi)的尖山鐵礦、朔州市的平朔露天礦、運(yùn)城市的中條山有色金屬公司、太原西山礦區(qū)、太原東山采石場等地在規(guī)劃期內(nèi)都有可能發(fā)生人為因素誘發(fā)的泥石流地質(zhì)災(zāi)害。這些泥石流地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡將會(huì)十分嚴(yán)重。

山西因過量抽取地下水誘發(fā)的地面沉降、地裂縫等人為地質(zhì)災(zāi)害主要分布在人口密集、工礦企業(yè)集中的大中城市，如太原、大同、臨汾、榆次等地。其中以太原市地面沉降發(fā)生的時(shí)間最早，成災(zāi)范圍及下沉量最大，造成的經(jīng)濟(jì)損失最大。太原市地面沉降因過量抽取地下水引發(fā)，地面沉降范圍與深淺層地下水降落漏斗范圍具有很好的吻合關(guān)系。地面沉降災(zāi)害一旦形成，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下難以恢復(fù)，只能以控制沉降范圍與下沉量為主要防治目標(biāo)。根據(jù)山西省水利部門規(guī)劃，引黃工程南干線和太原市黃河水源供水工程的設(shè)計(jì)供水能力是依據(jù)現(xiàn)狀太原供水區(qū)的缺水量和地下水超采量這兩部分水量之和，再加上城市發(fā)展所增加的需水量確定的。因此，在引黃工程新水源通水的同時(shí)，太原市將根據(jù)不同地下水單元超采情況，關(guān)閉部分地下水開采井，以扭轉(zhuǎn)供水區(qū)地下水超采局面，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，滿足生態(tài)環(huán)境與地下水資源的可持續(xù)發(fā)展，并保證引黃工程長期穩(wěn)定運(yùn)營。目前準(zhǔn)備實(shí)施的調(diào)控方案為：2003年引黃供水后，重點(diǎn)取水戶年開采量將由27335萬m³減少為18407萬m³，壓縮地下水開采量8803萬m³/a，占超采量的82%，其中盆地孔隙水4952萬m³，巖溶水3743萬m³。加上分散取水戶的調(diào)控，屆時(shí)太原市地下水的超采形勢將得到有效控制，基本實(shí)現(xiàn)地下水采補(bǔ)平衡。到2005年引黃供水量增至80萬m³/d時(shí)，再壓縮開采量4309萬m³/a，調(diào)控區(qū)地下水將得到恢復(fù)性涵養(yǎng)，進(jìn)入良性循環(huán)狀態(tài)。引黃北干線的大同市朔州市黃河水開始供水后，地下水保護(hù)方案與太原近似。在另一個(gè)超采嚴(yán)重的地區(qū)—運(yùn)城地區(qū)，則結(jié)合禹門口、尊村提黃工程和浪店水源工程的建成、配套、供水，壓縮區(qū)內(nèi)工業(yè)、農(nóng)業(yè)的地下水開采量0.8億m³/a，占該區(qū)超采量的56%，替代以黃河水。因此，規(guī)劃期內(nèi)，山西以太原市、大同市為主的大城市的地面沉降災(zāi)害會(huì)得到控制，但中小城市隨著城市化水平提高，工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，用水量劇增，有可能使原有的地面沉降災(zāi)害加重或出現(xiàn)新的小范圍地面沉降與地裂縫地質(zhì)災(zāi)害。