广西桂林市规划中心城区岩溶塌陷危险性评价

石覃剑， 江思义， 吴 福， 刘庆超， 李海良

(广西壮族自治区地质环境监测总站，广西 南宁 530029)

0 引言

岩溶塌陷作为岩溶地区特有的地质灾害，成为了制约岩溶地区城乡建设与发展的地质环境问题之一，基于对岩溶塌陷地质灾害特征及其影响因素的分析，综合考虑影响岩溶塌陷的地质因素、人类工程活动因素和岩溶塌陷现状，评估岩溶塌陷危险可能性，具有重要的实际意义，预测评价结果可为岩溶塌陷防治对策提供依据[1-3]。

岩溶塌陷的社会经济危险性评价作为岩溶塌陷风险性评价的前提[3]，多与岩溶塌陷易损性评价一并讨论。目前对岩溶塌陷风险性进行评价的研究成果有很多，如雷明堂等[4]以贵州六盘水市为例，提出了城市岩溶塌陷灾害风险评估的方法，并提出了对应的危险性评估模型；崔霖峰等[5]以湖北武汉市典型地段为例，利用层次分析法分别建立了岩溶塌陷易发性、危险性和易损性评价模型，并作出相应评价；陈邦松[6]利用层次分析法对武汉市的岩溶塌陷进行了易发性、危险性、易损性和风险性评估。

目前对桂林规划中心城区的研究成果多集中在岩溶发育特征和分布规律[8]、易发性评价[9]和地下空间适宜性评价[10]等方面，对研究区岩溶塌陷易损性、危险性和风险性的评价未有涉及。本次研究评价以桂林市规划中心城区的地质环境为基础，选择了岩溶塌陷地质灾害易发性、历史成灾伤亡人数、直接经济损失、威胁人口和威胁资产5个要素作为评判因子对工作区岩溶塌陷地质灾害危险性进行评价，为桂林市规划中心城区的岩溶塌陷防治对策提供指导和借鉴。

1 研究区概况

研究区包括桂林市的五城区(除草坪乡和大埠乡外)和临桂区临桂镇、四塘乡、两江镇部分地区，以及灵川县的灵川镇、定江镇、大圩镇等部分地区，北纬25°0′0″～25°24′0″，东经110°03′26″～110°29′14″。桂林市五城区面积447 km2(包括秀峰53.5 km2、叠彩52 km2、象山86.5 km2、七星(高新)83 km2、雁山171 km2)，临桂新区及临桂区的临桂镇、四塘乡、两江镇部分地区，面积约336 km2，以及灵川县定江镇、灵川镇面积47 km2，工作区总面积880 km2，其中研究区岩溶区面积为603.35 km2。桂林市属于中亚热带湿润季风气候型溶蚀侵蚀区，是典型的岩溶地貌。桂林作为世界旅游名城，研究区有极大的发展需求。通过开展城市地质环境调查，解决研究区建设中遇到的地质环境容量问题，为桂林城市规划和基础设施建设及管理提供技术支撑[8-10]。随着国民经济的发展，岩溶地区大规模的工程建设日益增多，由此引发的地质环境问题日益严重。如何充分考虑岩溶塌陷的危险性，对岩溶塌陷防治对策提供指导和借鉴，有效地规划岩溶地区的开发建设，保证建设和地质环境的协调是亟待解决的重大问题。

2 评级研究

2.1 评价因子的选取和权重计算

本次研究选择岩溶塌陷地质灾害易发性、历史成灾伤亡人数、直接经济损失、威胁人口和威胁资产5个要素作为评判因子对工作区岩溶塌陷地质灾害危险性进行评价。其中，历史成灾伤亡人数、直接经济损失、威胁人口和威胁资产4个要素根据表1选取量化指标区间值，计算每个区块的危险系数(表2)，将危险系数相同的区块合并，划分为岩溶塌陷地质灾害危险性大区、危险性中等区和危险性小区。

表1 岩溶塌陷地质灾害危险性评价因子量化分级标准

表2 岩溶塌陷地质灾害危险性分区划分依据表

易发性因子(Y1)量化以易发性分区图为基础信息，死亡人数(Y2)、直接经济损失(Y3)以桂林市岩溶塌陷地质灾害数据进行统计，受威胁人数(Y4)、潜在经济损失(Y5)以桂林市规划地类为基础进行统计。另外，非岩溶分布区及裸露型岩溶区因子分级赋值0分。各评价因子量化计算结果见图1～图6。

图1 易发性评价指数图

图2 死亡人数评价指数图

图3 直接经济损失评价指数图

图4 受威胁人数评价指数图

图5 潜在经济损失评价指数图

图6 工作区岩溶塌陷地质灾害危险性赋值分析图

2.2 MapGIS加权叠加及量化分析

根据岩溶地面塌陷地质灾害危险性区划结果，岩溶地面塌陷危险性划分为危险性大区、危险性中等区、危险性小区3个等级及非易发区(表3)。

表3 岩溶塌陷地质灾害危险性分区划表

其中工作区岩溶地面塌陷危险性大区为58.31 km2，约占工作区面积的6.63%；岩溶地面塌陷危险性中等区为178.04 km2，约占工作区面积的20.23%；岩溶地面塌陷危险性小区为235.05 km2，约占工作区面积的26.71%；非岩溶、裸露型岩溶区和主要水域面积共408.60 km2，约占工作区面积的46.43%。

图7 工作区岩溶塌陷地质灾害危险性评价结果区划图

(1)危险性大区。该区面积约58.31 km2，占工作区面积6.63%，主要分布于桂林市主城区、临桂新区中心区等地，区内地貌特征为漓江，桃花江一、二级河流阶地，孤峰平原及峰林平原，地层岩性为泥盆系上统东村组(D3d)，桂林组(D3g)，融县组(D3r)灰岩、白云岩，岩溶发育强烈；区内第四系土层主要为桂平组(Qhg)、白沙组(Qpb)双层结构冲积砂砾石层，次为临桂组(Ql)单层结构溶余堆积黏土、粉质黏土。厚度一般5～10 m，部分地段15～30 m，北部矮山塘村、五福村以及桂林市三里店一带覆盖层厚度可达40 m，底部土层呈软-流塑性状；区内地下水变化幅度<5 m/a，受人类工程活动影响，地下水在基岩面上下反复波动；区内现有塌陷158个，塌陷发育密度71.20个/km2，人类工程活动强烈。

该区人类工程活动强烈，主要为基础建设抽排水引起地下水位大幅度的变化以及机械振动对覆盖层土体的扰动，加速地下水对土层的潜蚀及崩解，引发塌陷。

(2)危险性中等区。该区面积约178.04 km2，占工作区面积20.23%，主要分布桂林市五城区外围、临桂新区、雁山镇、柘木镇等地，区内地貌特征为漓江、相思河、二级河流阶地以及孤峰平原；区内地层岩性为桂林组(D3g)，融县组(D3r)，东村组(D3d)，唐家湾组(D2t)，东岗岭组(D2d)灰岩、白云岩，岩溶发育程度强-中等，区内第四系覆盖物主要以桂平组(Qhg)双层结构冲积砂砾石层为主，次为临桂组(Ql)、望高组(Qpw)单层结构溶余堆积黏土、粉质黏土，土层厚度<15 m，底部土层呈软-流塑性状；区内地下水变化幅度<5 m/a，多在基岩面以上波动；区内现有塌陷196个，塌陷发育密度9.69个/km2，人类工程活动中等。

该区人类工程活动主要表现为新建筑、车辆荷载，以及以村为单位集中开采地下水而引发的地下水位变化，促进地下水对上覆土层的机械潜蚀作用。

(3)危险性小区。该区面积约235.05 km2，占工作区面积26.71%，主要分布于定江镇、大河乡、临桂新区、雁山镇、二塘乡、柘木镇等地，区内地貌特征为漓江、相思河、二级河流阶地以及孤峰平原；区内地层岩性为桂林组(D3g)，东村组(D3d)，唐家湾组(D2t)，东岗岭组(D2d)灰岩、白云岩，岩溶发育程度强-中等，区内第四系覆盖物主要以桂平组(Qhg)双层结构冲积砂砾石层为主，次为临桂组(Ql)、望高组(Qpw)单层结构溶余堆积黏土、粉质黏土，土层厚度<15 m，底部土层呈软-流塑性状；区内地下水变化幅度<5 m/a，多在基岩面以上波动；区内现有塌陷62个，塌陷发育密度2.32个/km2，人类工程活动中等-弱。

人类工程活动主要表现为新建筑、车辆荷载，其他区域主要为村落，以及以村为单位集中开采地下水而引发的地下水位变化，促进地下水对上覆土层的机械潜蚀作用。

3 结论

(1)桂林规划中心城区的岩溶塌陷危险性分区的地质环境因素细分为5个：岩溶塌陷地质灾害易发性、历史成灾伤亡人数、直接经济损失、威胁人口和威胁资产。

(2)依据预测分区指标计算，将研究区岩溶塌陷易发分区分为危险性大区、危险性中等区、危险性小区、非危险区四种类型，计算研究区的面积为880.00 km2，其中岩溶地面塌陷危险性大区为58.31 km2；岩溶地面塌陷危险性中等区为178.04 km2；岩溶地面塌陷危险性小区为235.05 km2；非岩溶、裸露型岩溶区和主要水域面积共408.60 km2。