首都“两区”建设背景下张家口市地质灾害防治研究

李海旭，郝文霞，张 锦，马振刚，李智深(.张家口学院 旅游与环境学院，河北 张家口 075000；2.张家口学院 生态旅游研究中心，河北 张家口 075000；.河北省地矿局 第三地质大队，河北 张家口 075000；

4.张家口市社会科学界联合会 社会科学研究所，河北 张家口 075000)

20世纪40年代，国外学者开始发表地质灾害研究成果，从灾害影响力分析到灾害监测技术应用，研究手段愈加成熟[1-3]。20世纪80年代，国内学者开始转载国外地质灾害相关成果，逐步开展地质灾害理论研究。中国关于地质灾害研究的成果多发表于国内学术平台,国内学者更倾向于应用型研究，即针对某一区域地质灾害进行成因分析，利用先进的测量技术及数学模型提出防治对策。目前，对张家口地区灾害研究的成果较多[4-5]，围绕张家口市在京津冀协同发展及“两区”建设等背景下的社会经济研究成果也较显著[6-11]。然而，结合地质灾害防治与区域发展两大主题，即围绕首都“两区”建设进行张家口市地质灾害防治的研究成果极少。开展此类研究可为首都“两区”建设中的安全地质环境保障工作提供理论依据，也便于拓宽地质灾害研究渠道，辅助地方发展。

一、张家口地质灾害空间分布

张家口地区处在一级灾害区——华北和东北灾害区中的黄淮海灾害区上，气候时空差异大，地质环境复杂，人类工程活动繁多，是地质灾害多发地区。地质灾害具有种类多、分布广、突发性强及危害大等特点。

根据《张家口市地质灾害防治“十三五”规划》，结合2015年以来张家口市各县区地质灾害发展变化趋势，以2019年灾害数据为重点进行分析。2015年，张家口市共发现地质灾害隐患点751处，2019年新增地质灾害10处①，灾害增加比率为1.3%。其中，新增崩塌9处和泥石流1处，地质灾害呈稳定增长态势。该文针对张家口市各县区5类主要地质灾害进行分析，发生数占比居前3位的是泥石流、崩塌和地面塌陷(图1)。2019年数据显示，各县区灾害隐患点数量差异较大，在灾害隐患点总数方面，崇礼区、赤城县和蔚县位列前3位，占比分别为15%、13%和11%(图2)。针对地质灾害隐患点总数占比最多的泥石流灾害这一指标，崇礼区、赤城县和沽源县隐患点数量分别为83、70和64，位列前3名(图3)。各类灾害中，典型灾害分布呈现一定规律(表1)。

数据来源：河北省地矿局第三地质大队 数据来源：河北省地矿局第三地质大队 数据来源：河北省地矿局第三地质大队

表1 各县区典型地质灾害及主导产业

二、张家口市地质灾害防治对首都“两区”建设的影响

根据张家口市地质灾害空间分布特点可知，区域地质环境安全性将对建设首都“两区”造成重要影响。

(一)张家口市地质环境影响首都生态环境支撑格局

从地理环境看，张家口市位于北京市西北部，与北京市属同一自然生态系统，在保障首都水资源和生态环境安全上处于特殊的生态区位，作用不可替代。2017年1月23—24日，习近平总书记视察张家口市时作出建设首都“两区”的重要指示。2019年7月24日，经京津冀协同发展领导小组同意，国家发展改革委和河北省人民政府印发实施《张家口首都水源涵养功能区和生态环境支撑区建设规划(2019—2035年)》(以下简称《规划》)，明确了“两区”建设工作目标、实现路径和时间表。《规划》结合张家口市自然地理环境条件，构建了首都“伞”型生态环境支撑格局，即以绿色发展主轴为柄、两山(脉)两水(系)为骨、山体森林和草原湿地为屏。张家口市地质环境安全与否直接影响上述生态环境支撑格局的稳定性。

(二)张家口市地质灾害影响生态屏障发挥作用

《规划》中，“山骨”和“水骨”涉及阳原、蔚县、崇礼和赤城4个县(区)，张开伞屏形成了两道生态屏障，第一道生态屏障涉及蔚县、怀来、涿鹿和赤城4县，第二道生态屏障由康保、张北、尚义和沽源等坝上4县构成。据灾害空间分布分析结果显示，崇礼、赤城、蔚县和沽源等县区属地质灾害多发地，地质灾害的发生会对张家口市发挥首都生态屏障作用构成严重威胁。鉴于此，应重视并落实对张家口市的地质灾害防治。

三、典型地质灾害成灾机制分析

张家口市地质灾害的发生受区域地形、气候和水文等自然因素影响，此外，人口分布及人类活动特征也增加了地质灾害发生的概率。

(一)地形条件

张家口地区地势呈西北高而东南低的走势。阴山山脉横贯中部，将张家口市划分为坝上和坝下两类地貌单元。坝上为高原区，坝下为低中山盆地，地势起伏较大，山地与盆地之间最大落差达2 000 m②，构成斜坡变形破坏基本条件。其中，崇礼区属坝上坝下过渡型山区；赤城县境内群山环绕，沟壑纵横；蔚县属冀西北山间盆地，这3个县(区)地形起伏较大，是斜坡变形破坏发生的自然因素。

(二)气候条件

张家口市处于温带干旱半干旱季风气候区，年平均气温6.6 ℃。但冬夏两季温差大，年较差达30.1 ℃。年平均降水量384.3 mm，降水年较差达232.1 mm。日照充足，年均2 814.7 h，坝上地区最多，市区最少。日照时数春季多，冬季少。较大的气温年较差、明显的干湿交替和旺盛的蒸发作用对土壤稳定性破坏较大。特别是冬季寒冷，冻融破坏作用更显著。在这些因素的叠加影响下，容易发生泥石流等斜坡变形破坏[12-14]。

(三)土质水文条件

张家口地区土壤以碱性土为主，栗钙土、栗褐土和褐土占全区总面积的81%。此类土壤土质疏松且抗风化能力弱，不利于植物生长，地质环境不稳定。全区域水资源空间分布年内分配不均，河流含沙量数据显示，泥沙集中在6～9月的雨季，易引发泥石流和洪涝等灾害。

(四)其他诱导因素

张家口全区气象灾害及气象事件易发且类型多样，主要包括寒潮、大风、沙尘、暴雨、强对流、雾霾、霜冻、冰冻和高温等。这些气象灾害及事件短期内会改变局地自然条件，从多角度诱导地质灾害的发生。

(五)地质灾害多发县区人口分布及人为活动因素

崇礼区、赤城县、蔚县及下花园区旅游资源和矿产资源丰富，人类活动干预程度较深，是地质灾害多发的重要诱因。如崇礼区作为2022年冬奥会雪上赛事主要举办地，雪场和旅游工程建设数量多且工程量大，如果在工程建设中对地质破坏和冻融等问题不加以防范，则极易加重土质恶化进程，引发泥石流和滑坡等地质灾害。蔚县是煤炭大县，总人口仅次于宣化区，位居张家口市第二，能源开采等人类活动多，易引发和加剧地面采空塌陷等地质灾害。据统计，张家口地区用水总量中农业用水排名第一，占全区用水总量的74.1%。坝上4县农业灌溉方式落后，用水量大，造成近年来当地地下水位严重下降。此外，过度放牧导致植被破坏严重，土壤含蓄水能力降低，土质松动且稳定性差，这也是引发地质灾害的重要原因。

四、皮尔森相关性分析

为从上述自然及人为要素中提取导致地质灾害发生的主导因素，从而为后续灾害防治提供有效导向，该文运用皮尔森相关分析法，对成灾因素与灾害隐患点数量进行相关性分析。

(一)皮尔森相关性分析方法

皮尔森相关性系数是统计学中的3大相关系数之一，用于反映两个变量间的相关程度，数值变动范围为-1～1，即两者正负相关，表现为系数值的正负。绝对值越接近1，代表关联性越强。其原理公式表达如下：

其中，X和Y代表任意两个变量，cov(X,Y)表示两者的协方差，σXσY表示两者的标准差之积。

(二)成灾因素与灾害隐患点数量的皮尔森相关性分析

受限于人为活动因素的不可控性和提取难度较大，该文选取了2019年地质灾害隐患点总数在10处以上的13个县(区)的5类主要自然要素和人口总数，共计6个参数，即年平均气温、年平均降水量、年日照总数、海拔高差、气温年较差和人口总数，与相应的灾害隐患点数量作皮尔森相关分析，通过SPSS计算相关性系数。公式中的X代表6个参数中的任意一个，Y代表灾害隐患点数量，进行两者间的相关性分析。综合显著性系数与相关性系数两项参数，判定变量间的相关程度。选取显著性系数0.05作为最高限，高于此值者被认为不具有相关性(表2)。

表2 皮尔森相关分析结果

分析结果显示，年平均气温、年日照总数、人口总数与灾害隐患点数量的显著性系数均高于0.05，相关性较差。符合显著性条件的年平均降水量、海拔高差、气温年较差与灾害隐患点数量存在一定的正相关性，相关系数分别为0.565、0.567和0.798，气温年较差与灾害隐患点数量之间的相关性系数更接近1，正相关性较大。由此可知，张家口市地质灾害发生受自然因素影响较大。因此，地质灾害防治应重点从保护自然环境、恢复并维持生态平衡和提升应急能力等方面开展工作。

五、地质灾害防治对策

在张家口市践行习近平总书记生态文明思想，构建五大体系③及培育七大产业④的背景下，针对地质灾害发生主要受自然因素影响较大的特点，结合张家口市的产业优势，提出如下防治对策，为更好建设首都“两区”提供安全保障。

(一)建立地质信息数据库，强化灾害源头治理

政府应聘请专业地勘队伍对全域开展地质灾情普查，形成基础地质信息时空分布汇编和典型地质灾害基础数据库，做到地质情况明和灾害易发点清。积极与京津冀各科研院所进行地质研究合作，组建专业团队开展典型地质灾害防治研究，建立张家口地区地质灾害防治工程作业安全标准。推行工程建设等人类活动危险性灾前评估，工程作业中要充分考虑冻融作用，采取有效防护措施，避免冻融作用对地质构造稳定性的破坏。聘请第三方专业机构对有矿县(区)政府严格落实《张家口市关于推进矿山企业有序退出实现绿色发展的意见》的情况和对退出矿山的回填、绿化工程与效果等进行评估验收，确保地质构造稳定性的恢复。

(二)统筹资源开发和地质保护，注重地质环境修复

目前，旅游资源丰富的坝上草原及湿地观光区的人为破坏情况日渐严重，有关部门应采取划定旅游区、及时清理垃圾和加强宣传引导等方式减少旅游开发对地质环境的破坏。同时，景区要定期关闭，结合植被特点，综合考虑温度、湿度、风、日照及生物体之间的能量与物质的循环关系，有步骤地推进草原复绿和湿地保持。增加绿化面积，实现生物多样性，恢复其原有生态面貌和系统自我修复能力，保证原生态地貌含蓄水功能、气温调节能力和土壤稳定性，削弱气温年较差及年降水量对灾害发生的推进。结合区域自然特征，紧抓京张人才和技术流通的便利，依托农业研究机构改良作物品种和延伸农业产业链，提高农产品附加值，打造出坝上绿色、有机且高端的农业生产品牌。特别是坝上地区，要提倡旱作农业，推广节水灌溉技术，进一步减少机井数量，严控地下水开采，增强土地含蓄水功能，降低灾害发生概率。推进太阳能和风能等绿色能源逐步实现一体化，各自发挥优势，相互补充，有效规避某种能源的时空局限性。

(三)应用现代信息技术，提高灾害应急处置能力

自2014年张北县与北京市签订协议共建云计算产业园以来，各类数据中心及产业基地相继入驻，大数据产业逐步成为张家口市经济发展的重要支撑，大数据技术使地质灾害实时监测变为现实[15]。针对张家口全区域灾害的分布，可将具体位置、自然地理和人口特征等信息作为基础数据导入地质灾害监测系统。将时时监测的灾情与基础数据匹配，作为动态信息来源。依托“互联网+”服务平台，实现地质数据互联互通和同步共享，以便在最短时间内作出灾害评价，形成防灾治灾决策。将城市灾害预警纳入管理范畴，由政府牵头，形成一条健全的城市预警管理系统。每一环节均明确预警职责，建立起谁管辖谁负责的管理机制，环环相扣，实现预警不间断和灾害低风险。

(四)引导公众参与，构建灾害群测群防格局

要坚持综合防治理念，广泛发动群众，落实群测群防工作。政府应进一步加强地质灾害防治宣传力度，对重点区域落实巡查和监测工作属地责任，发动群众，随时监测地质状况，对破坏行为严肃处理。城市绿化工程要对接市场体制，实现环保和创收双赢的效果。将地质灾害防治纳入城市预警系统，提前建立应急预案，针对不同类型灾害采取防治措施。地质灾害多发地要请专业机构参与制定演练计划，并向上级报备，定期组织职能部门和当地群众开展安全逃生演练。鼓励科研院所开展区域自然资源科学研究，最大限度地挖掘其科研价值。

张家口市因其独特的自然地理特征和人为活动影响，成为北方地区地质灾害的多发地。在发生的各类地质灾害中，泥石流最典型。经过皮尔森相关性分析可知，气温年较差是地质灾害发生的主导因素。灾害防治对策将助力张家口市走上生态兴市和生态强市之路，并为更好地建设首都“两区”提供一定的帮助。

注 释：

① 数据来源：张家口市自然资源和规划局及河北省地矿局第三地质大队。

② 数据来源：《张家口2018年年鉴》及张家口市人民政府官网。

③ 五大体系：绿色生态体系、绿色产业体系、绿色城镇体系、绿色能源体系和绿色交通体系。

④ 七大产业：可再生能源、大冰雪装备、大数据、先进装备、康养、文化旅游和绿色生态农业。