廣州花都區(qū)赤坭鎮(zhèn)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及防治對策

駱 榮，鄭小戰(zhàn)，易順民

（1.廣州市地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510440；2.廣州地理研究所，廣東 廣州 510000）

1992～2008年，廣州市花都區(qū)赤坭鎮(zhèn)部分地區(qū)發(fā)生了較嚴(yán)重的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，全鎮(zhèn)31個村，有12個村發(fā)生巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，受災(zāi)村占全鎮(zhèn)總村數(shù)的38.71％，受災(zāi)人口約332人，全鎮(zhèn)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失約1155.51×104元。

1 赤坭鎮(zhèn)地質(zhì)環(huán)境概況

赤坭鎮(zhèn)發(fā)育有沖積平原、丘陵及巖溶谷地三種地貌形態(tài)，中部巴江河與國泰河沿岸為沖積平原，北部、東部、南部及中西部多為丘陵，東部和西部分布有零散低丘和巖溶谷地。

分布地層有泥盆系、石炭系、三疊系、白堊系和第四系。巖漿巖有百夫田單元和大陂頭單元。境內(nèi)發(fā)育有海西—印支構(gòu)造旋回和燕山構(gòu)造旋回期兩個期次的褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造以北東向斷裂為主，并發(fā)育有近南北向、近東西向和北西向四組斷裂。

可溶巖分布約占全鎮(zhèn)總面積的46.87％，主要有石炭系中、上統(tǒng)壺天群灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)石磴子組灰?guī)r等，以覆蓋型為主，見少量地表零星出露灰?guī)r。巖溶發(fā)育，鉆孔見洞率達(dá)61.96％，單孔巖溶率0.24％ ～66.90％，單孔揭露最大洞隙高度8.80m，單孔揭露最多洞隙19層，平均為3.5層。單個土洞高度0.37～1.10m，鉆孔見土洞率4.35％［1］。

2 巖溶地面塌陷的特征

2.1 巖溶地面塌陷的分布

通過調(diào)查，赤坭鎮(zhèn)陸續(xù)發(fā)生巖溶地面塌陷353處，分布于竹洞、荷塘、東升、劍嶺、荷溪、錦山、赤坭、新村、黃沙塘、藍(lán)田、中洞、西蓮塘等12個村（圖1）。

2.2 巖溶地面塌陷的規(guī)模及危害程度

危害嚴(yán)重的有竹洞村和劍嶺村［2］，竹洞村巖溶地面塌陷造成全村房屋不同程度破壞，以鄺氏宗祠附近房屋破壞最為嚴(yán)重（照片1），有多幢房屋倒塌，全村舉村搬遷，竹洞小學(xué)也因巖溶地面塌陷引起的地面沉降造成教室嚴(yán)重開裂，整座學(xué)?；膹U。劍嶺村巖溶地面塌陷造成24幢民房不同程度破壞，需拆除重建（照片2）。危害較嚴(yán)重的有荷塘、東升村和錦山村。巖溶地面塌陷造成荷塘村少量房屋和部分農(nóng)田及農(nóng)作物與苗圃等破壞（照片3）。

東升村有大片農(nóng)田被荒廢和農(nóng)作物破壞，有1座高壓線塔被破壞。錦山村巖溶地面塌陷造成1幢民房破壞。

危害較小的有荷溪村、赤坭村等7個村。全鎮(zhèn)各村巖溶地面塌陷的數(shù)量、受影響的人數(shù)，經(jīng)濟損失，地質(zhì)災(zāi)害等級和危險性見表1。

3 巖溶地面塌陷形成原因

赤坭鎮(zhèn)大部分巖溶地面塌陷產(chǎn)生的成因，是由于原石灰?guī)r采石場負(fù)地形開采，并大量抽排地下水，造成采石場及其周圍地帶地下水位長期大幅度降低，加上采石場一帶第四系厚度較薄，一般為9.00～17.60m，且多以砂土、粉土和淤泥質(zhì)土為主，下伏可溶巖巖溶發(fā)育，鉆孔見洞率37.5％ ～72.7％，鉆孔縱向巖溶率達(dá)到3.6％ ～66.9％，特別是在淺部0～-5m標(biāo)高巖溶最發(fā)育。當(dāng)?shù)叵滤唤档椭粱鶐r面以下時，基巖面上的部分土體隨地下水流向下部巖溶網(wǎng)絡(luò)中，基巖面上的部分土體被淘空形成土洞，由于易形成土洞的砂土、粉土和淤泥質(zhì)土抗剪強度低，土體被淘空后即容易產(chǎn)生巖溶地面塌陷［3-5］。

圖1 赤坭鎮(zhèn)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.1 Distribution of karst surface-collapse in Chi Ni Town

照片1 舊竹洞村巖塌地面塌陷破壞的房屋Photo1 House in Jiu Zhudong village dam aged by karst suface-collapse

照片2 劍嶺村巖溶地面塌陷及破壞房屋Photo2 Collapsed ground and dam aged houses in Jian ling village

照片3 荷塘村巖溶地面塌陷破壞的苗圃Photo3 Nursery in He pond dam aged by karst suface-collapse

原采石場被關(guān)閉，采石場周圍地下水位恢復(fù)原來的自然狀態(tài)，但由于這些原采石場內(nèi)留下巨大的采石坑，采石坑內(nèi)積滿了大量地表和地下水，雨季和枯季采石坑水位自然上升和下降，仍然對采石坑周邊的第四系土體產(chǎn)生較嚴(yán)重的潛蝕作用，地下水潛蝕過程中仍將基巖面上的部分土體攜帶并流向采石坑之中，因此，造成采石場關(guān)閉后其周邊仍然繼續(xù)出現(xiàn)土洞和巖溶地面塌陷。每年的雨季沖積平原和巖溶谷地中的采石坑周圍都有較多的地面塌陷坑出現(xiàn)。如位于沖積平原中的荷塘村石場，于2004年關(guān)閉后，至2007年3年間，在其采石坑周邊農(nóng)田和苗木園中陸續(xù)產(chǎn)生新的巖溶地面塌陷坑32處；位于巖溶谷地中的竹洞石場，于2006年6月關(guān)閉后，至2007年底的1年間，在其采石坑的南北約1km范圍內(nèi)陸續(xù)產(chǎn)生新的巖溶地面塌陷坑69處。

表1 受災(zāi)村巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計表Table 1 The statistics of geological disasters by karst ground couapse in the affected areas

4 巖溶地面塌陷的發(fā)展趨勢

至2008年底，赤坭鎮(zhèn)除保留1個采石場之外，其余采石場已全部關(guān)閉，已關(guān)閉的采石場及其周圍地下水位已恢復(fù)到原來的自然狀態(tài)。

在無大量抽排采石坑及周圍地下水的情況下，全鎮(zhèn)地處山腳地帶地勢較高的12個采石坑，由于可以得到外圍丘陵地表和地下水的補給，采石坑水位一般高于巖溶谷地或沖積平原地帶的地下水位，采石坑積水由高向低排泄，一般排泄于巖溶谷地或沖積平原的含水層之中，其地下水動力條件一般不利于形成新的土洞。因此，預(yù)測這些采石場關(guān)閉后其周圍產(chǎn)生巖溶地面塌陷的數(shù)量將大幅度的減少，并逐漸趨于穩(wěn)定。

但位于巖溶谷地中部的竹洞和東升采石坑及位于巴江河下游右岸的荷溪、橫沙、荷塘等6個采石坑，由于地勢較低，采石坑積水與外圍灰?guī)r和第四系地下水關(guān)系密切，并與灰?guī)r和第四系含水層形成互補關(guān)系，當(dāng)采石坑水位上升或下降時，地下水的潛蝕作用仍然在采石坑周圍形成新的土洞，并產(chǎn)生新的巖溶地面塌陷。特別是在竹洞采石坑的北部舊竹洞村一帶和荷塘采石坑的南部及橫沙采石坑的西部一帶，因第四系厚度較薄，且底部多以砂層、粉土和淤泥質(zhì)土為主，下伏灰?guī)r巖溶特別發(fā)育，很容易形成土洞和產(chǎn)生巖溶地面塌陷，在未來若干年內(nèi)這些地帶發(fā)生巖溶地面塌陷的可能性仍將繼續(xù)存在，這些地段的地下土洞仍處于發(fā)育階段、容易產(chǎn)生新的巖溶地面塌陷，且地面仍不穩(wěn)定。

5 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治對策

依法加強全鎮(zhèn)石灰?guī)r資源的保護(hù)和管理，在隱伏巖溶區(qū)不宜進(jìn)行負(fù)地形采石、采礦和大規(guī)模負(fù)地形取土、采砂及大量抽排地下水。

依法加強全鎮(zhèn)地下水資源管理，取締無證非法深井取水，嚴(yán)格限制抽水深井的數(shù)量，嚴(yán)格執(zhí)行地下水取水許可證制度。防止不合理開采地下水，造成地下水位大幅度降低引發(fā)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

依法加強鎮(zhèn)內(nèi)保留開采石灰?guī)r礦山的監(jiān)督和管理工作，督促礦山企業(yè)制定礦山開采過程中的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的措施，防止造成礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞，特別應(yīng)限制礦山負(fù)地形開采大量抽排地下水造成地下水位的大幅度降低，引起新的巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

依法加強全鎮(zhèn)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理，建立地質(zhì)環(huán)境和地下水長期監(jiān)測設(shè)施，依法遏制和制止各種破壞地質(zhì)環(huán)境的行為。

永久性關(guān)閉全鎮(zhèn)巖溶谷地和沖洪積平原內(nèi)的負(fù)地形采石場，不允許在上述區(qū)域內(nèi)批準(zhǔn)新的負(fù)地形采石或采礦場。

對已關(guān)閉的采石場，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施，對有危險的采石場設(shè)立禁止進(jìn)入的警示圍欄或危險警示牌等，以保護(hù)采石場周圍過往人員的安全。

為保護(hù)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，應(yīng)對巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害危險性大的區(qū)域，開展適當(dāng)?shù)墓こ讨卫砗捅O(jiān)測預(yù)警措施。

6 結(jié)論

（1）赤坭鎮(zhèn)陸續(xù)發(fā)生巖溶地面塌陷353處，巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害未造成人員傷亡，但有較大面積的農(nóng)田及農(nóng)作物和果園、苗圃等破壞，破壞110kV輸電線塔1座，有多個村莊的房屋被破壞，受影響的人口332人，經(jīng)濟損失約1155.51×104元。

（2）赤坭鎮(zhèn)大部分巖溶地面塌陷，屬原石灰?guī)r采石場負(fù)地形開采抽排地下水，造成地下水位大幅度降低，而引起的巖溶地面塌陷。

（3）采石場關(guān)閉后，地勢較高的采石坑周圍產(chǎn)生巖溶地面塌陷的數(shù)量將大幅度減少，并逐漸趨于穩(wěn)定。但地勢較低的采石坑周圍產(chǎn)生新的巖溶地面塌陷可能性將繼續(xù)存在，仍不穩(wěn)定。

（4）根據(jù)赤坭鎮(zhèn)地質(zhì)環(huán)境條件和巖溶地面塌陷的特點，宜采取地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理相結(jié)合的方法，從源頭上預(yù)防巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，保護(hù)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。

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