某管道沿線重大地質(zhì)災(zāi)害類型與空間分布特征

譚　超，肖海艷，張秀梅，李　巍，潘國耀

（1．四川省地質(zhì)工程勘察院，成都 610072；2．中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司西南分公司，成都610041；3．中國石油管道西安輸油氣分公司，西安 710000）

某管道沿線重大地質(zhì)災(zāi)害類型與空間分布特征

譚超1，肖海艷3，張秀梅2，李巍3，潘國耀1

（1．四川省地質(zhì)工程勘察院，成都 610072；2．中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司西南分公司，成都610041；3．中國石油管道西安輸油氣分公司，西安 710000）

石油天然氣管道大規(guī)模的工程建設(shè)勢(shì)必對(duì)地質(zhì)環(huán)境帶來破壞，同時(shí)也影響到管道自身的安全。根據(jù)某管道沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度及空間分布的調(diào)查，總結(jié)認(rèn)為管道沿線地質(zhì)環(huán)境主要受管道沿線地形地貌、人類工程活動(dòng)的方式、河流水系、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造的控制；地形高陡狹窄、高切坡、路基填方、傍河傍溝、松散第四系堆積層厚度大、單斜構(gòu)造等管段地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。分析總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，可為今后管道、道路等線狀工程沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)提供借鑒。

管道；地質(zhì)災(zāi)害；類型；分布特征

1 工程概況

某天然氣管道干線長(zhǎng)903km，3條支線273km，線路總長(zhǎng)1 176km。該管道穿越多個(gè)地質(zhì)單元，地貌類型、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，沿線人類工程活動(dòng)活躍，地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，管道建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響較大，崩塌、滑坡、泥石流、河溝道水毀、坡面水毀及臺(tái)田地水毀[1]等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育。為了保證管道安全運(yùn)行，需對(duì)管道沿線重大地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)。

圖1　管道沿線重大地質(zhì)災(zāi)害類型分布餅狀圖

2 地質(zhì)災(zāi)害類型及分布

管道沿線穿越黃河沖積平原、黃土高原、秦嶺山地、龍門山中高山、川北單斜低山五大地貌單元，地形地貌極其復(fù)雜，不同的地形地貌及地質(zhì)單元發(fā)育不同的地質(zhì)災(zāi)害類型。

表1　管道沿線重大地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)表 單位：個(gè)（處）

在寧夏中衛(wèi)境內(nèi)經(jīng)過黃河沖積平原，面臨水毀等災(zāi)害問題；在甘肅境內(nèi)經(jīng)過黃土高原區(qū)，面臨黃土滑坡、黃土崩塌、泥石流、水毀等災(zāi)害問題；在秦嶺山區(qū)發(fā)育有滑坡、崩塌、泥石流、水毀等災(zāi)害問題；在龍門山區(qū)發(fā)育有滑坡、潛在不穩(wěn)定斜坡等災(zāi)害問題；在川北單斜山區(qū)，主要面臨滑坡等災(zāi)害問題。在管道沿線穿越?jīng)_溝、河流時(shí)廣泛分布河流下切、河岸沖刷及河溝道水毀等不良地質(zhì)作用。

管道沿線地質(zhì)災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，危害大，災(zāi)情嚴(yán)重?；咎卣髦饕w現(xiàn)在地質(zhì)災(zāi)害的多樣性，分布的不均勻性，多發(fā)性和災(zāi)害的嚴(yán)重性等諸方面。特別是近年來受極端氣候條件的影響，誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害，給管道安全運(yùn)行帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)重大地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)42個(gè)。其中滑坡數(shù)量為9處，占總數(shù)量的百分比21.43%；崩塌數(shù)量為2個(gè)，占總數(shù)量的百分比4.76%；其中泥石流數(shù)量為3條，占總數(shù)量的百分比7.14%；潛在不穩(wěn)定斜坡數(shù)量為2處，占總數(shù)量的百分比4.76%； 水毀數(shù)量為26個(gè)，占總數(shù)量的百分比61.90%。見表1。

根據(jù)圖1統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，管道沿線發(fā)育的重大地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、水毀為主，這三種災(zāi)害占了總災(zāi)害數(shù)的83.3%，其中水毀災(zāi)害占了一半多，與管道穿越區(qū)所處的極端氣候條件和管道施工建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的改變程度息息相關(guān)。在不同的地貌單元，重點(diǎn)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型也存在差異性。表2和圖2統(tǒng)計(jì)了不同地貌單元重大地質(zhì)災(zāi)害的分布情況，突出了各地貌單元發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害的不均勻性及各單元重點(diǎn)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型。

根據(jù)表2和圖2可以看出，從地貌單元上來看，管道沿線地質(zhì)災(zāi)害以黃土高原區(qū)最發(fā)育，其次為秦嶺山地區(qū)，這兩區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害共31個(gè)，占總數(shù)量的約74%；從發(fā)育的災(zāi)害體來看，水毀最發(fā)育，占了總數(shù)量的一半多，其次為滑坡。

黃河沖積平原區(qū)：管道主要沿著黃河沖積平原一、二級(jí)階地敷設(shè)，地勢(shì)開闊、寬緩，重大地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，主要是管道穿越?jīng)_溝地段發(fā)育河溝道水毀，調(diào)查期間枯水季節(jié)，目前對(duì)管道的危害較小，暴雨或洪水期間，對(duì)管道的潛在威脅較大。發(fā)育河溝道水毀1處，占總比例的2.38%。

黃土高原區(qū)：管道主要沿著黃土塬、梁、沖溝敷設(shè)，管道在沖溝和黃土塬之間往往順黃土斜坡敷設(shè)，斜坡高陡，坡度30°~50°。地質(zhì)災(zāi)害主要以河溝道水毀、坡面水毀為主，一并歸為水毀地質(zhì)災(zāi)害，其次發(fā)育少量的滑坡、泥石流。該區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)為23處，占總比例的54.76%，其中滑坡1處，泥石流2處，水毀20處。圖3。

秦嶺山地區(qū)：管道主要沿著沖溝、斜坡敷設(shè)，該區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，高山峽谷、坡陡溝深。地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、泥石流、水毀為主。該區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)為8處，占總比例的19.05%，其中滑坡1處，崩塌1處，泥石流1處，水毀5處。圖4。

表2　不同地貌單元重大地質(zhì)災(zāi)害分布表 單位：個(gè)（處）

龍門山中高山區(qū)：管道在此區(qū)主要沿著沖溝、斜坡、坡腳敷設(shè)，地質(zhì)環(huán)境條件較差，管道建設(shè)對(duì)山區(qū)巖土體地質(zhì)環(huán)境條件改變較大，誘發(fā)了大量的次生地質(zhì)災(zāi)害，為管道的安全帶來了威脅，特別是在廣元羊木山一帶，管道穿越的斜坡體第四系覆蓋層較厚，且松散，易于地下水的滲透，大量坡體潛在不穩(wěn)定，給沿線管道的安全帶來了潛在隱患。地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、崩塌、潛在不穩(wěn)定斜坡為主。該區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)為6處，占總比例的14.29%，其中滑坡4處，崩塌1處，潛在不穩(wěn)定斜坡1處。圖5。

川北單斜低山區(qū)：管道主要沿著河流沿岸階地、斜坡坡腳敷設(shè)，地勢(shì)寬緩、開闊，地質(zhì)環(huán)境條件較好。地質(zhì)災(zāi)害以滑坡、潛在不穩(wěn)定斜坡為主。該區(qū)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)為4處，占總比例的9.52%，其中滑坡3處，潛在不穩(wěn)定斜坡1處。圖6。

圖2　各地貌單元重大地質(zhì)災(zāi)害分布柱狀圖

圖3　黃土高原區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害分布圖

3 地質(zhì)災(zāi)害空間分布特征

管道沿線地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，空間特征復(fù)雜，展現(xiàn)出不同地貌區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育重點(diǎn)及發(fā)育密度的不均勻性，這與管道所處的地質(zhì)環(huán)境條件密切相關(guān)。不同的地質(zhì)環(huán)境誘發(fā)產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害類型也不一致[2]。

1）災(zāi)害點(diǎn)多沿狹陡河谷兩岸呈條帶狀分布。通過調(diào)查，火燒溝段、青林溝段、陽壩-甘陜交界段、川陜交界段的狹窄陡峭河谷沿岸，災(zāi)害均集中成帶出現(xiàn)，管道建設(shè)對(duì)原有山體進(jìn)行了強(qiáng)烈改變，誘發(fā)了的大量的崩塌災(zāi)害，但規(guī)模均較小，對(duì)管道的危害不大。

2）災(zāi)害沿構(gòu)造線及強(qiáng)震中分布。災(zāi)害沿構(gòu)造線高度集中分布，斷裂特別是活動(dòng)斷裂的交叉部位，更是災(zāi)害的集中分布地段。如管道在穿越海原斷裂帶時(shí)，受斷裂破碎帶的影響，管道所經(jīng)過區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較差，斜坡土體破碎、松散，坡度較大，為潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患區(qū)，需重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。在廣元羊木山一帶，受龍門山斷裂帶的影響，山體松散覆蓋層自穩(wěn)性較差，加之管道建設(shè)管溝開挖削坡、卸荷減載，誘發(fā)了大量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

3）各種災(zāi)害在特定的地層中集中分布?；轮饕l(fā)育在第四系黃土、殘坡積物及含軟弱夾層的侏羅系砂泥巖地層中，其它地層中則數(shù)量相對(duì)較少；崩塌主要發(fā)生在前震旦系碧口群的變質(zhì)巖中；泥石流發(fā)生在巖性強(qiáng)度較低，固體物質(zhì)較為破碎的千枚巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖中。

4）災(zāi)害沿一定的斜坡條件集中分布。溝谷的切割深度、斜坡的坡度和斜坡的結(jié)構(gòu)特征是控制主要災(zāi)害形成的基本條件。特別是秦嶺兩側(cè)的安樂河、廣坪河沿岸，整體坡度大多超過50°，局部呈陡崖，崩塌、滑坡災(zāi)害集中分布；在川北單斜低山區(qū)，斜坡坡度15°~25°，覆蓋層5~10m，砂泥巖順層沿斜坡滑動(dòng)，滑坡災(zāi)害發(fā)育。

5）災(zāi)害隨極端氣候條件的改變而發(fā)生。近年來，氣候變化異常，帶來了一系列的極端氣候，這些持續(xù)的強(qiáng)降雨過程帶來大量的泥石流和水毀災(zāi)害。

6）災(zāi)害的分布與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的趨向密切相關(guān)。人口密集、人類各種活動(dòng)強(qiáng)度大的地段，也是災(zāi)害密集分布地段，而且隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的擴(kuò)展，地震災(zāi)害重建工程的實(shí)施，以及管道伴行路的建設(shè)，災(zāi)害的分布區(qū)域也呈擴(kuò)展之勢(shì)，受到的影響逐步擴(kuò)大。

管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征與地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度緊密關(guān)聯(lián)的，不同的災(zāi)害種類發(fā)育于不同的地質(zhì)環(huán)境條件。巖質(zhì)滑坡多發(fā)于具有臨空條件的順向坡管段，松散堆積層滑坡多發(fā)于古崩塌堆積區(qū)、第四系松散物質(zhì)堆積厚度較大的緩坡區(qū)，且坡體底部多臨空；崩塌多發(fā)生在具有較好臨空條件、巖體破碎、底部巖體凹腔發(fā)育、巖體節(jié)理裂隙切割塊體滑移矢量與危巖所處邊坡的傾向一致等條件的基巖分布區(qū)，如管道穿越峽谷地帶，傍河劈山敷設(shè)的管段，原本山體穩(wěn)定性較好，劈山筑路形成大量的危巖體；泥石流多發(fā)于高中山區(qū)流域面積較大的季節(jié)性沖溝，巖體破碎物源充足的流域區(qū)，受地震影響帶來了大量的物源，為山區(qū)泥石流的形成提供充足的物源條件；河溝道水毀多發(fā)生于高中山區(qū)，管道沿溝谷底部、傍河敷設(shè)或穿越溝谷段；坡面水毀多發(fā)于管道穿越黃土梁、峁的斜坡地帶；水毀主要受極端氣候條件超負(fù)荷沖刷影響造成。在人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境條件改變較大、地質(zhì)環(huán)境脆弱的區(qū)域是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)，同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育與降雨、地震、地下水等諸多因素有密切關(guān)系。

圖4　秦嶺山地區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害分布圖

圖5　龍門山中高山區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害分布圖

圖6　川北單斜低山區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害分布圖

4 結(jié)語

根據(jù)管道沿線不同地質(zhì)環(huán)境條件下地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度，可以總結(jié)出沿線地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征。

地質(zhì)災(zāi)害主要受管道沿線地形地貌、人類工程活動(dòng)的方式、河流水系、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造的控制，地形高陡狹窄、高切坡、路基填方、傍河傍溝、松散第四系堆積層厚度大、單斜構(gòu)造等管段地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。通過以上分析，可以總結(jié)出一系列的類似經(jīng)驗(yàn)，為今后管道、道路等線狀工程沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)提供借鑒。

[1] 譚超，彭朝洪，等. 中衛(wèi)-貴陽天然氣管道（中衛(wèi)-南部段）投產(chǎn)前沿線重大地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2012.6.

[2] 安世澤，譚超，等. 蘭成渝輸油管道自然與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)控制規(guī)劃報(bào)告[R].2010.4.

Type and Distribution of Geohazards along a Pipeline

TAN Chao1XIAO Hai-yan3ZHANG Xiu-mei2LI Wei3PAN Guo-yao1

(1-Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation, Chengdu 610072; 2-Southwest Branch China

Petroleum Group Engineering Design Co., Ltd., Chengdu 610041; 3-Xian Oil & Gas Transmission

Branch, China Petroleum Pipeline Company, Xi’an 710000)

This paper deals with type and distribution of geohazards along a pipeline. The study indicates that geohazards along the pipeline are controlled by landform, human engineering activities, river system, lithology and geological structure.

pipeline; geohazard; type; distribution

P642.2

A

1006-0995（2016）02-0293-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.027

2015-05-20

譚超（1981-），男，四川彭山人，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害方面工作