武漢市巖溶塌陷區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究

王衛(wèi)東

(福鼎市礦產(chǎn)站,福建 福鼎 355200)

風(fēng)險(xiǎn)管理是人們對(duì)潛在的意外損失進(jìn)行辨識(shí)、評(píng)估、預(yù)防和控制的過程[1]。20世紀(jì)30年代初，風(fēng)險(xiǎn)管理從美國(guó)開始萌芽，許多經(jīng)濟(jì)學(xué)家以風(fēng)險(xiǎn)管理問題為研究對(duì)象，至20世紀(jì)50年代，風(fēng)險(xiǎn)管理受到歐美各國(guó)的普遍重視，逐步成為企業(yè)管理科學(xué)中一門獨(dú)立學(xué)科，“風(fēng)險(xiǎn)管理”一詞開始出現(xiàn)。美、歐、亞太和相關(guān)國(guó)際組織均在該領(lǐng)域進(jìn)行了積極有益的探索，20世紀(jì)70年代以后，一些國(guó)家建立了全國(guó)性和地區(qū)性的風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)會(huì)，風(fēng)險(xiǎn)管理的發(fā)展進(jìn)入了新階段，國(guó)外在這一領(lǐng)域做了大量工作，并形成一套較規(guī)范化的工作方法。而中國(guó)至1980年“風(fēng)險(xiǎn)”一詞才首次提出，近二十多年來，中國(guó)風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)決策的相關(guān)論述開始顯現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)管理的研究較少，研究仍處于早期階段。

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理是一項(xiàng)集技術(shù)決策、政府管理、社會(huì)參與、法律制定及成本核算、效益分析等為一體的綜合決策行為，是地質(zhì)災(zāi)害管理的高級(jí)階段。由于科技發(fā)展水平等限制因素，中國(guó)(不含香港地區(qū))的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理還處于剛剛起步的階段。武漢市巖溶地質(zhì)條件復(fù)雜、巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了較大的影響和制約，通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理理論和方法的研究，尋找對(duì)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效管理的途徑，逐步提高巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理水平，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

1 區(qū)域巖溶地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

武漢市在大地構(gòu)造上位于秦嶺褶皺系和揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)兩大構(gòu)造單元交接部位。北為秦嶺褶皺系，南為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)。秦嶺褶皺系進(jìn)一步劃分為桐柏—大別隆起(Ⅱ級(jí))的桐柏山復(fù)背斜(Ⅲ級(jí))，南部揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)進(jìn)一步劃分為揚(yáng)子臺(tái)坪(Ⅱ級(jí))的大冶臺(tái)褶帶(Ⅲ級(jí))，本區(qū)僅出露武漢臺(tái)褶束、梁子湖凹陷兩個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元，斷裂活動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。襄陽—廣濟(jì)斷裂以南大都被第四系覆蓋，志留系—三疊系地層構(gòu)成了走向近東西向的線狀褶皺，一般向斜窄、背斜寬，并發(fā)育NWW、NW、NE三組斷裂。同時(shí)受襄陽—廣濟(jì)斷裂和麻城—團(tuán)風(fēng)斷裂控制，發(fā)育有新洲凹陷和梁子湖凹陷兩個(gè)凹陷。主要的基巖構(gòu)造發(fā)育，斷裂大多數(shù)隱伏地下，隱伏褶皺在局部地表有不同程度的露頭，為背斜開闊、向斜緊閉的線性褶皺，北部多倒轉(zhuǎn)，向南過渡為正常類型，一般呈近東西—北西西向延伸。

1.2 碳酸鹽巖分布特征

武漢市隱伏可溶巖總體呈近東西向條帶狀分布，局部地區(qū)由于受構(gòu)造影響巖溶條帶發(fā)生折曲，條帶寬度一般為0.8～6.8 km，最寬可達(dá)12 km，隱伏可溶巖分布總面積約1 118.70 km2。隱伏可溶巖主要位于向斜核部，少數(shù)位于向斜翼部。武漢市由北至南共分為8個(gè)巖溶條帶，分別為天興洲巖溶條帶、大橋巖溶條帶、白沙洲巖溶條帶、沌口巖溶條帶、軍山巖溶條帶、金水閘巖溶條帶、老桂子山巖溶條帶、斧頭湖巖溶條帶。

1.3 巖土體結(jié)構(gòu)特征

武漢市第四系地層極為發(fā)育，沉積類型齊全，分布廣泛。河流沖積平原區(qū)土層普遍厚度在10～50 m，局部厚度可達(dá)80 m以上；剝蝕殘丘、崗地區(qū)土層普遍厚度在10～30 m。針對(duì)第四系土層巖性特征，武漢市第四系土層結(jié)構(gòu)可劃分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)三種類型。單層結(jié)構(gòu)土層巖性以較單一的粘性土為主，武漢市三級(jí)階地廣泛分布。雙層結(jié)構(gòu)土層主要為上粘下砂結(jié)構(gòu)，零星分布于長(zhǎng)江、漢江沿岸。多層結(jié)構(gòu)土層主要分布于長(zhǎng)江北部、漢江沿岸，呈帶狀分布。

1.4 巖溶發(fā)育特征

受構(gòu)造及地殼升降運(yùn)動(dòng)影響，巖溶現(xiàn)象具多期性，且在垂向上有一定的分帶性。武漢市揭露灰?guī)r的鉆孔中，均有不同程度的巖溶現(xiàn)象，巖溶現(xiàn)象在石炭系、二疊系以及三疊系碳酸鹽巖地層中均有發(fā)育。從鉆孔揭露的巖溶特征來看，巖溶形態(tài)主要為溶洞、溶蝕裂隙、溶槽及小溶孔等。溶洞高一般為0.1～6.0 m，個(gè)別>10.0 m，局部串珠狀溶洞最厚可達(dá)二三十米。溶洞大多呈全充填或半充填狀態(tài)，充填物一般為粘土、碎石粘土及砂，少數(shù)溶洞充填物為碎石粘土及巖溶崩塌堆積的巖屑，少部分溶洞無充填。溶洞主要發(fā)育在標(biāo)高-80 m以上，標(biāo)高范圍在5～-15 m、-20～-25 m、-30～-35 m為巖溶強(qiáng)發(fā)育段，鉆孔中見溶洞及巖溶現(xiàn)象的最多，標(biāo)高范圍在>5 m、-15～-20 m、-25～-30 m、-35～-80 m為巖溶中等發(fā)育段，標(biāo)高范圍在<-80 m為巖溶弱發(fā)育段。

1.5 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件及水動(dòng)力特征，將地下水類型分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碎屑巖類裂隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水及變質(zhì)巖類風(fēng)化裂隙水五類。全新統(tǒng)孔隙潛水含水巖組和承壓水含水巖組水量最為豐富，且與地表水水力聯(lián)系密切，多呈相互補(bǔ)給的關(guān)系，其它類型地下水多在層內(nèi)和相鄰含水層之間向水頭小處徑流排泄。

2 巖溶塌陷基本特征和形成機(jī)理

2.1 巖溶塌陷基本特征

武漢市巖溶地質(zhì)條件十分復(fù)雜，巖溶塌陷頻發(fā)。自有詳細(xì)記錄的1977年漢陽中南軋鋼廠巖溶塌陷至2018年，武漢市內(nèi)先后發(fā)生過33處(38次)巖溶塌陷，特別是2008年以后，幾乎每年均有巖溶塌陷產(chǎn)生。

武漢市已有巖溶塌陷均為碳酸鹽巖的可溶巖類型、上覆土體破壞的土層塌陷。除少數(shù)時(shí)間較早的自然塌陷外，其余均為人為因素誘發(fā)的塌陷。塌陷主要分布在洪山區(qū)、武昌區(qū)、漢陽區(qū)和江夏區(qū)(見圖1)，集中于中心城區(qū)所在的一級(jí)階地，其中白沙洲巖溶條帶長(zhǎng)江兩岸分布最為密集。近幾年來，隨著武漢市城區(qū)范圍的不斷擴(kuò)大以及遠(yuǎn)城區(qū)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，巖溶塌陷也向遠(yuǎn)郊新城區(qū)擴(kuò)散，如江夏區(qū)，近年來發(fā)生多起巖溶塌陷。此外，巖溶塌陷處的地質(zhì)特征也不再局限于長(zhǎng)江沿岸、上覆土層為“上粘下砂”二元結(jié)構(gòu)的覆蓋型巖溶，在上覆單層紅粘土的覆蓋型巖溶區(qū)，以及上覆紅砂巖較薄的埋藏型巖溶區(qū)內(nèi)，人類工程活動(dòng)也誘發(fā)了多起巖溶塌陷[2-3]。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，武漢市已發(fā)生的巖溶塌陷至少造成直接經(jīng)濟(jì)損失11 409.1萬元，塌陷危害對(duì)象包括居民、道路交通、房屋建筑及設(shè)施、農(nóng)田、工程施工、江堤等。多處塌陷坑造成房屋傾斜、墻體拉裂、水泥地坪開裂，影響工程施工安全和工程運(yùn)行，個(gè)別塌陷還造成局部水泥路面完全斷裂，房屋倒塌，主供水管道破裂，損毀農(nóng)田和江堤。

圖1 武漢市碳酸鹽巖及巖溶塌陷分布圖
Fig.1 Distribution map of carbonate rock and karst collapse in Wuhan
1.覆蓋型巖溶區(qū)；2.埋藏型巖溶區(qū)；3.巖溶塌陷點(diǎn)。

2.2 巖溶塌陷影響因素

影響巖溶塌陷的主要因素為下伏可溶巖巖溶發(fā)育程度、上覆第四系土層厚度和結(jié)構(gòu)、地下水位及變動(dòng)幅度和頻率。自然條件下，巖溶塌陷多受降雨和地表水入滲、地下水位季節(jié)性波動(dòng)誘發(fā)，在人類工程活動(dòng)的影響下，還能引起瞬時(shí)或長(zhǎng)期的地下水運(yùn)移和巖土變形，特別是在巖溶發(fā)育區(qū)，常引發(fā)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 巖溶塌陷形成機(jī)理

武漢市巖溶塌陷的形成機(jī)理有多種，包括潛蝕效應(yīng)、(真空)吸蝕效應(yīng)、垂直滲壓效應(yīng)、重力(自重和加載)效應(yīng)、振動(dòng)效應(yīng)等，巖溶塌陷的形成和發(fā)展是多機(jī)制的，因此不同地段的塌陷，其成因機(jī)理及致塌模式存在一定的差異。

3 武漢市巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)管理是基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一種管理決策，即使用科學(xué)的管理方式降低可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容包括：風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)的量化和度量、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等流程。

3.1 巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

在進(jìn)行巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理控制工作開展之前，需針對(duì)不同目的和評(píng)價(jià)要求，對(duì)研究范圍進(jìn)行界定，確定災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理控制的層次、精度以及不同評(píng)價(jià)尺度的適用范圍。針對(duì)范圍較小的地級(jí)市或縣市級(jí)的防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃，適合采用中等比例尺(1∶200 000～1∶50 000)進(jìn)行評(píng)價(jià)[4-6]分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，確定巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的控制因素、誘發(fā)因素等；分析引起巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能風(fēng)險(xiǎn)的影響因子，并確定它們?cè)陲L(fēng)險(xiǎn)中所占的權(quán)重。通常通過專門調(diào)查法、層次分析法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型法、指標(biāo)量化敏感性統(tǒng)計(jì)模型法、信息模型法、灰色模型法等來實(shí)現(xiàn)[7-8]，最終再確定擬采用的評(píng)價(jià)模型與方法[9]。采用層次分析法確定權(quán)重，它是一種較為合理的定性定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。針對(duì)各評(píng)價(jià)因子之間的重要程度，構(gòu)建一個(gè)能夠反應(yīng)評(píng)價(jià)因子兩兩之間關(guān)系的判斷矩陣，再通過層次分析，計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)以保證其客觀性。

巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是將巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)源的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果和受險(xiǎn)對(duì)象的易損性評(píng)價(jià)結(jié)果疊加而得到的，因此巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)又可分為巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和受險(xiǎn)對(duì)象易損性評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。

3.2 巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)往往是在巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，疊加考慮誘發(fā)因素(如人類工程活動(dòng)程度)得到的。

3.2.1巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

武漢市巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及量化等，可視為巖溶塌陷影響因子的確定及評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化過程。巖溶塌陷的孕育、發(fā)展和形成受到多種因素的影響，歸納起來主要有以下3個(gè)方面：下伏基巖巖溶發(fā)育程度、上覆土層特征和地下水動(dòng)力條件。巖溶發(fā)育程度是巖溶塌陷形成、發(fā)展的最基礎(chǔ)的控制性因素；上覆土層是塌陷產(chǎn)生的物質(zhì)來源，不同厚度、不同性質(zhì)的土層對(duì)塌陷的形成具有不同的影響；地下水活動(dòng)條件是巖溶發(fā)育、塌陷形成的最重要的動(dòng)力因素。

由于影響巖溶塌陷的指標(biāo)因素很多，如果將每一項(xiàng)都選作評(píng)價(jià)指標(biāo)，不僅會(huì)增加實(shí)際調(diào)查的工作量，而且大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明也沒有必要，只須從諸多指標(biāo)中選取少數(shù)幾個(gè)能夠真實(shí)全面反映巖溶塌陷易發(fā)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)即可。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取原則及武漢市巖溶塌陷資料的獲取情況，選取了表1中4個(gè)條件8個(gè)因子作為本項(xiàng)目的評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要影響因素參數(shù)分級(jí)參照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局巖溶塌陷調(diào)查規(guī)范(1∶50 000)中表4-表6所示各因素對(duì)巖溶塌陷的影響分級(jí)來確定。

表1 巖溶塌陷主要影響因素分級(jí)表Table 1 Classification table of main influence factors of karst collapse

3.2.2確定權(quán)重

由于地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性、不可逆性、模糊性，用精確的完全定量化的定權(quán)模型來求取評(píng)價(jià)因素的權(quán)重難度很大，有時(shí)對(duì)地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)分析不夠時(shí)，過分地相信定權(quán)模型，反而使權(quán)重不盡合理，即不能合理地度量其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)。根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)判斷，有時(shí)其結(jié)論還較為可靠?？刹捎脤哟畏治龇ù_定權(quán)重[10](圖2)，它是一種較為合理的定性定量相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。針對(duì)各評(píng)價(jià)因子之間的重要程度，構(gòu)建一個(gè)能夠反應(yīng)評(píng)價(jià)因子兩兩之間關(guān)系的判斷矩陣，再通過層次分析，計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)以保證其客觀性。

圖2 巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)層次分析法結(jié)構(gòu)圖
Fig.2 Diagram of structure in analytic hierarchy process forsusceptibility assessment of karst collapse

根據(jù)表1的賦值，權(quán)重分析矩陣和權(quán)重結(jié)果見表2-表4。

表2 準(zhǔn)則層B相對(duì)于目標(biāo)層A的判斷矩陣Table 2 Judgment matrix of criterion layer B relative to target layer A

表3 指標(biāo)層C2 j相對(duì)于準(zhǔn)則層B2的判斷矩陣Table 3 Judgment matrix of indicator layer C2j relative to criterion layer B2

表4 指標(biāo)層C3 j相對(duì)于準(zhǔn)則層B3的判斷矩陣Table 4 Judgment matrix of indicator layer C3j relative to criterion layer B3

根據(jù)判斷矩陣，利用線性代數(shù)知識(shí)，求出T的最大特征值及所對(duì)應(yīng)的特征向量，所求特征向量即為各評(píng)價(jià)因素的重要性排序。通過計(jì)算，得到同一層次相應(yīng)因素對(duì)上一層次某元素相對(duì)重要性的排序權(quán)重，其值均<0.1，滿足一致性檢驗(yàn)；再根據(jù)單排序權(quán)重求出各評(píng)價(jià)指標(biāo)在整體系統(tǒng)中的相對(duì)重要性排序權(quán)重，并通過一致性檢驗(yàn)，綜合結(jié)果見表5。

3.2.3 建立巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)模型

采用加權(quán)平均綜合指數(shù)模型對(duì)武漢市巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表5 組合權(quán)重表Table 5 Comprehensive weight table

加權(quán)平均法是將各個(gè)單因子先按分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判斷為四級(jí)，并將其從高易發(fā)到不易發(fā)依次評(píng)分為3，2，1，0，作為單因子得分值。將單因子得分值代入加權(quán)平均公式計(jì)算綜合指數(shù)，最后按表6確定單元等級(jí)。其權(quán)值Wi的引入可以反映出不同要素對(duì)巖溶塌陷的不同影響程度。其計(jì)算公式如下：

式中：PI——加權(quán)平均綜合指數(shù)；Wi——權(quán)值；pi——各單因子得分值。

根據(jù)以上模型公式和表5的組合權(quán)重，得到易發(fā)性評(píng)價(jià)模型為：

H=0.24*巖溶發(fā)育程度+0.12*土層厚度+0.07*土層結(jié)構(gòu)+0.04*底部土層巖性+0.22*非可溶巖地層厚度+0.02*變化幅度+0.06*巖溶水承壓性+0.23*塌陷坑(土洞)密度。

表6 加權(quán)平均模型易發(fā)性等級(jí)分級(jí)表Table 6 Susceptibility classification table of weighted average model

3.2.4巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

采用相同的方法，在巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上疊加誘發(fā)因素，按照公式W危險(xiǎn)=巖溶塌陷易發(fā)性*0.666 7+人類工程活動(dòng)強(qiáng)度*0.333 3，計(jì)算得到W危險(xiǎn)，依據(jù)表7將巖溶塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分為四個(gè)等級(jí)。

表7 危險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)表Table 7 Classification of hazard classes

3.3 巖溶塌陷易損性評(píng)價(jià)

易損性評(píng)價(jià)主要分為生命易損性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性和資源環(huán)境損失。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀圖及城市規(guī)劃、人口分布、土地價(jià)值等資料，劃分人口密度分區(qū)、土地利用分區(qū)等，結(jié)合遙感影像，對(duì)各因子分區(qū)賦予相應(yīng)屬性值(表8)。利用MAPGIS空間分析模塊，將各易損性因子進(jìn)行疊加分析。對(duì)疊加區(qū)進(jìn)行l(wèi)ab點(diǎn)提取并將其屬性導(dǎo)出，根據(jù)層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，最后利用綜合指數(shù)法計(jì)算每一個(gè)評(píng)價(jià)單元的易損性指數(shù)。通過對(duì)易損性指數(shù)計(jì)算結(jié)果的分析，結(jié)合全區(qū)易損度分布情況，同時(shí)參考專家建議，將全區(qū)易損性劃分為3個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)易損度指數(shù)區(qū)間。根據(jù)易損性分級(jí)表(表9)，將調(diào)查區(qū)劃分為高易損區(qū)、中易損區(qū)和低易損區(qū)3級(jí)。

表8 易損性評(píng)價(jià)因子評(píng)分表Table 8 Scoring table of vulnerability evaluation factors

表9 易損性等級(jí)分級(jí)表Table 9 Vulnerability rating scale table

3.4 巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在城市地質(zhì)環(huán)境分區(qū)單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，逐一在各單元提取相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子，分別進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)、地質(zhì)災(zāi)害易損性分區(qū)評(píng)價(jià)。最后疊加兩大板塊的評(píng)價(jià)結(jié)果，構(gòu)成巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分區(qū)評(píng)價(jià)成果。

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度用風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)來度量，指數(shù)值越大，則巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)性越高。評(píng)價(jià)指標(biāo)用以下公式計(jì)算，根據(jù)各單元的危險(xiǎn)性和易損性進(jìn)行巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分區(qū)，作出評(píng)價(jià)區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分區(qū)圖，風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)表見表10。

W風(fēng)險(xiǎn)=W危險(xiǎn)*W易損

式中：W風(fēng)險(xiǎn)為評(píng)價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn)性指數(shù)；W危險(xiǎn)為評(píng)價(jià)單元的危險(xiǎn)性指數(shù)；W易損為評(píng)價(jià)單元的易損性指數(shù)。

結(jié)合圖1中巖溶塌陷的分布，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示各分區(qū)的塌陷點(diǎn)個(gè)數(shù)分別占塌陷總數(shù)的75%、25%、0%。已有的巖溶地面塌陷均分布在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，比較符合武漢市巖溶地面塌陷的實(shí)際情況(圖3)。

巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)高區(qū)主要分布于白沙洲、青菱鄉(xiāng)、鸚鵡大道、楚雄大街、南湖大道、法泗街、漢南區(qū)陡埠村—金水一村一帶。該區(qū)土地利用類型為居民用地及交通線路，人口密集，交通較發(fā)達(dá)，人類工程活動(dòng)頻繁。在白沙洲、青菱鄉(xiāng)、法泗街一帶近年曾有巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。

表10 巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)性等級(jí)分級(jí)表Table 10 Classification table of karst collapse risk

圖3 巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖
Fig.3 Risk assessment division for karst collapse in Wuhan
1.高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);2.中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū);3.低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)中等區(qū)主要位于湯遜湖周邊、黃家湖南、三角湖周邊、岱家山、諶家嘰、青山鎮(zhèn)、后官湖大道周邊、墨水湖以南長(zhǎng)江以西區(qū)域，墨水湖北沿琴臺(tái)大道條狀分布。該區(qū)土地利用類型以鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)用地為主，人口較密，建設(shè)開發(fā)程度較高，交通較發(fā)達(dá)，人類工程活動(dòng)較頻繁。其次在江夏區(qū)法泗街老桂子山西南側(cè)，雖然多為農(nóng)田，但巖溶發(fā)育、巖溶塌陷易發(fā)性高，為巖溶塌陷中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)低區(qū)廣泛分布于除高、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以外的可溶巖分布區(qū)。該區(qū)土地利用類型主要為鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊緣的建設(shè)用地、耕地、林地及水域，部分為擬開發(fā)用地，人口密度較低(以農(nóng)村人口為主)，建設(shè)開發(fā)程度一般，交通線路密度較低，經(jīng)濟(jì)較不發(fā)達(dá)，無較強(qiáng)的人類工程活動(dòng)影響，地下水開發(fā)利用深度較淺(一般為松散巖類孔隙水)，無巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生歷史。

4 巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)管理措施建議

在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，首先應(yīng)分析風(fēng)險(xiǎn)的可接受程度，其次再根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖最終進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理、控制決策等?？山邮茱L(fēng)險(xiǎn)、不可接受風(fēng)險(xiǎn)與可容許風(fēng)險(xiǎn)的確定方法有ALARP準(zhǔn)則、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)值FN曲線或定性分析等，根據(jù)實(shí)際情況，如投入與效益比，再確定可容許范圍內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)是否需要采取減緩措施[11-12]。

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理工作提供了必要的依據(jù)。結(jié)合武漢市巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)管理措施大致可分為以下幾種情況：

(1)接受?？山邮茱L(fēng)險(xiǎn)水平是一個(gè)綜合概念，通常從人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失兩方面考慮。對(duì)于經(jīng)濟(jì)損失，主要分析災(zāi)害發(fā)生后對(duì)經(jīng)濟(jì)造成的破壞程度以及可能的修復(fù)費(fèi)用與采取防治措施可能花費(fèi)費(fèi)用的對(duì)比關(guān)系。實(shí)際中人員傷亡因素顯得更加重要，可從經(jīng)濟(jì)損益角度來確定可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，再綜合考慮人員傷亡或受威脅人員加以修正。主要針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果中的巖溶塌陷低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。針對(duì)巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍內(nèi)往往指塌陷不威脅到人口、財(cái)產(chǎn)、工程施工運(yùn)行等，可不加以管理控制。

(2)規(guī)劃控制。在風(fēng)險(xiǎn)不同的區(qū)域，各類型工程建設(shè)活動(dòng)建設(shè)適宜性與各工程項(xiàng)目的工程重要性有關(guān)。工程重要性等級(jí)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命，造成經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生的社會(huì)影響等)的嚴(yán)重性劃分。如按工程建設(shè)功能劃分的幾類工程活動(dòng)，工程重要性由高到低依次為：地下工程>房屋建筑>地上道路交通。針對(duì)全域可溶巖分布區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的利用及其與規(guī)劃的結(jié)合，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)不同區(qū)域規(guī)劃、不同工程重要性的人類工程活動(dòng)，嚴(yán)格控制工程建設(shè)類型、規(guī)模和密度，禁止開展超標(biāo)準(zhǔn)、超高度、超密度的工程建設(shè)項(xiàng)目，可以達(dá)到合理規(guī)劃、事先預(yù)防的目的。

(3)工程措施。通過防災(zāi)減災(zāi)工程或工程建設(shè)活動(dòng)本身的優(yōu)化來控制風(fēng)險(xiǎn)。如加大投入、改進(jìn)施工工藝，制定巖溶地區(qū)施工實(shí)施細(xì)則，規(guī)范巖溶場(chǎng)地預(yù)處理、施工時(shí)的具體操作規(guī)范、應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，如土洞注漿實(shí)施細(xì)則、巖溶場(chǎng)地處理時(shí)止水帷幕施工細(xì)則等，一道工序驗(yàn)收合格后方能進(jìn)行下一步施工，確保各處理方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性。主要針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果中的巖溶塌陷高、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)及重大工程施工區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)工程處理措施，保證施工安全和工程安全運(yùn)行。

(4)監(jiān)測(cè)預(yù)警。主要針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果中的巖溶塌陷高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)預(yù)警作用，提升預(yù)先感知風(fēng)險(xiǎn)能力。加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)大小、性質(zhì)不明確時(shí)，采取監(jiān)測(cè)預(yù)警，針對(duì)出現(xiàn)的變化及時(shí)采取相應(yīng)的措施。由于武漢市多為隱伏巖溶分布區(qū)的上覆土層塌陷，巖溶塌陷一般具有突發(fā)性、隱蔽性，實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)警是十分必要的。值得注意的是，巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)施的過程中，風(fēng)險(xiǎn)是動(dòng)態(tài)變化的，還應(yīng)監(jiān)控跟蹤風(fēng)險(xiǎn)的變化，及時(shí)分析管理措施有效性。

(5)規(guī)避。風(fēng)險(xiǎn)超過可接受水平，且無法通過其它控制措施降低風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，采取規(guī)避的方式可避免損失。主要針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果中的巖溶塌陷高、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)實(shí)行居民點(diǎn)避險(xiǎn)搬遷、線路工程改線、重大工程變更選址等?；谖錆h市土地資源緊張的局面，完全避險(xiǎn)搬遷不太切合實(shí)際，只能改變用地類型，這又回到了規(guī)劃控制的范疇。

(6)防災(zāi)減災(zāi)教育。隱伏巖溶塌陷的隱蔽性使得人們往往很難意識(shí)到周圍存在的巨大威脅，以人為本、強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)、提高全民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)、普及應(yīng)急逃生技能、降低人員傷亡是風(fēng)險(xiǎn)管理的重要內(nèi)容。

5 結(jié)語

本文從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)出發(fā)，對(duì)武漢市巖溶塌陷風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了初步探討。地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是政府部門進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)及地質(zhì)災(zāi)害有效管理等工作的基礎(chǔ)，實(shí)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理是今后巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治的大勢(shì)所趨，在規(guī)劃階段參與控制決策、在運(yùn)行階段參與風(fēng)險(xiǎn)防控等。如何借鑒國(guó)際先進(jìn)方法，結(jié)合防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際需要和研究管理水平現(xiàn)狀，建立一套由地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)管理及防災(zāi)減災(zāi)等為一體的科學(xué)管理體系，對(duì)巖溶塌陷防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義，值得更深入的研究。