山西省地质灾害趋势预测

张毅　刘瑾　王平波

（山西省地质环境监测中心，太原，030024）

摘要　本文分析了山西省由自然因素形成的地质灾害和人为活动引发的地质灾害状况。针对水动力条件的改变是影响自然地质灾害变化的重要因素出发，根据未来13年降水量的变化预测了自然地质灾害的发展趋势；按照矿产资源开发总体规划、公路交通发展规划和水资源开发利用规划等预测了工程活动引发的滑坡崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等灾害发展趋势。

关键词　地质灾害　趋势预测　山西

地质灾害是指各种与地质作用有关的危害，它给人民生命和财产造成了损害。地质灾害从其形成的动力条件可分为自然地质灾害与人为活动引发的地质灾害两大类。山西地处高原，地形高差大，地质条件复杂，降水量集中，形成崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等地质灾害动力条件充分，属自然地质灾害易发区，历史上自然地质灾害具有点多面广的特点。山西是一个矿业开发大省，随着采矿深度和广度的增大，全省由采矿引起的地裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等人为地质灾害频繁发生，造成的经济损失与人员伤亡十分严重。另外，山西铁路、公路的修建，重要城市附近地下水的集中超量开采，也在一定程度上诱发了崩塌、滑坡、地裂缝、地面沉降等人为地质灾害的发生。据不完全统计，20世纪80年代以来山西各类地质灾害造成的直接经济损失达数10亿元，死亡人数超过2000人，受潜在地质灾害威胁的人员和财产数量惊人。近几年，虽然山西省有关部门在自然与人为地质灾害防治方面做了大量工作，取得了一定成效，但由于省内地质灾害种类多，分布广，各种地质灾害的成因机制、成灾规律、分布现状尚未完全查清，地质灾害依然是影响山西人民生命财产安全和阻碍省内国民经济发展的重要因素。控制和减轻地质灾害已经成为山西省面临的一个重要现实问题。有效保护和合理开发利用地质环境，防治地质灾害刻不容缓。

山西省地质灾害从灾害形成的动力条件来看，可分为自然因素形成的地质灾害与人为活动引发的地质灾害两大类。在地质环境条件相同的情况下，致灾动力条件的变化是决定自然地质灾害变化趋势的决定性因素，而人类工程活动及其产生的废弃物的堆放则是人为地质灾害发展变化的决定性因素。下面据此对全省自然与人为地质灾害的发展趋势作定性预测。

1　山西自然地质灾害趋势预测

山西自然地质作用形成的灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、构造型地裂缝、黄土湿陷型地裂缝等。从自然地质灾害造成的经济损失与人员伤亡情况来看，崩塌、滑坡、泥石流是主要的致灾体，其次是构造型地裂缝。因黄土湿陷型地裂缝造成的经济损失相对较小，且没有人员伤亡的记载。

自然地质灾害的形成都必须具备一定的地形地貌条件、地层岩性条件、地质构造条件与水动力条件。在上述条件中，对于自然地质灾害较为发育的任一地区，地形地貌、地层岩性、地质构造条件都是地质灾害产生的基础条件，其变化是缓慢的，只有水动力条件随降水强度的不同而发生变化。因此，水动力条件的变化对自然地质灾害的发展趋势起着十分重要的作用。

山西省自然地质灾害的研究表明，泥石流、滑坡、崩塌与降水量有着非常显著的正相关关系，连绵细雨过后突降暴雨或连续多年降水量偏大的年份，最易诱发这些地质灾害的发生；黄土湿陷型地裂缝与降水量也有着明显的正相关关系，大雨过后最易出现这些地质灾害。以原平市为例，在2001年进行的地质灾害调查与区划工作中，查出该区20世纪90年代***发生滑坡地质灾害8起，这8起滑坡地质灾害的形成时间集中分布在1995年（2起）与1996年（6起）的6、7、8月间。查阅原平市历年降水量资料，其多年（1954～2000年）平均降水量为436mm,1990～2000年降水量为250～700mm，而1995～1996年降水量为600～700mm，较多年平均降水量大多在250mm以上，为90年代的最大值。在这两年中，其6、7、8月降水量分别达到了120mm、250mm、290mm左右，较其他年份的月降水量大1倍以上。连续两年充沛的集中降水，导致了该区滑坡地质灾害的频繁发生。太原市1996年8月4日发生的特大泥石流地质灾害，也是在其上游太原西山、古交矿区遭遇百年不遇特大暴雨的条件下形成的。

山西位于大陆东岸的内陆。外缘有山脉环绕，因而受到海风的影响，形成较强的大陆性气候。同时由于受内蒙古冬季冷气团的袭击，北部比较寒冷，由此形成了山西冬季长而寒冷干燥且降水少，夏季短而炎热多雨，春季日温差大，风沙多且干旱严重，秋季短而天气温和的气候特点。山西省气候类型属于温带大陆性气候，四季变化明显，南北差异大，全省多年平均降水量为400～650mm之间。在全年总降水量中，春季占15%～20%，夏季占50%～75%，秋季占15%～30%，冬季占2%～3%。每年的7～9月份降水量高度集中。全省年降水量的分布有由东南向西北递减，山区大于盆地20%的特点。山西省降水量年际变化较大，常有连年少雨干旱现象，降水量有10～13年丰枯变化周期。山西上世纪90年代到目前降水量属偏枯年份，较80年代降水量减少约2.8%。进入21世纪以后，随着近十几年降水量偏枯周期的结束，在未来的13年中，山西将进入降水量偏丰周期，降水量会较前十几年有明显增大的趋势。在降水量增大，水动力条件增强等因素影响下，山西今后13年自然地质灾害的发生频率会随降水量的变化而逐渐增大。但由于近几年山西省加大了地质灾害的宣传力度和防治力度，地质灾害受灾区和隐患区人民群众的防灾减灾意识明显增强，虽然自然地质灾害的发生频率会逐渐增大，但由自然地质灾害造成的经济损失与人员伤亡会得到有效控制。

2　山西人为地质灾害趋势预测

山西省人类工程活动诱发的崩塌、滑坡、泥石流、采空地裂缝、采空地面塌陷等灾害，主要活动包括矿山开采、修路切坡、建筑切坡等。在工矿企业密集分布区、城市居民密集居住区因过量抽取地下水，会诱发地面沉降、水位下降型地裂缝等人为地质灾害。从人为地质灾害造成的经济损失与人员伤亡情况来看，采空地裂缝、采空地面塌陷、采动滑坡、采动崩塌是主要的致灾体，过量抽取地下水诱发的地面沉降、地裂缝造成的经济损失也较大。而修路切坡、建筑切坡诱发的崩塌、滑坡等地质灾害造成的经济损失与人员伤亡相对较小。

人类工程活动诱发的人为地质灾害的种类、强度与当时国民经济发展水平、国家产业政策密切相关。在经济发展水平较低的20世纪70、80年代，山西中小矿山遍布，县乡级公路及国家一、二级公路的修建蓬勃开展，人类工程活动诱发的崩塌、滑坡、地裂缝、地面塌陷、泥石流等地质灾害具有点多面广，发生频率高，累计损失大等特点。进入90年代以后，公路建设进入高速公路时代。由于高速公路建设对选址、勘察、设计、施工、地质灾害防治等方面的要求较高，使得因修路切坡造成的地质灾害明显减少。目前，山西省尚无因修建高速公路诱发人为崩滑或高速公路受到人为地质灾害破坏的记载。山西省以煤矿为主的矿山开采在20世纪90年代以后进入了规范发展的时期。行政主管部门关停并毁了一大批违法小煤矿，使山西矿业秩序得到了根本好转。由私挖滥采、越界开采造成的地面塌陷、房屋损毁等人为地质灾害得到明显控制，以开采煤矿为主的矿山地质灾害由治理前的突发性、随意性转为在人们控制与预测范围内规律性的发生。由矿山开采诱发的人为地质灾害造成的损失明显减轻。

根据山西省公路交通发展规划与矿产资源总体规划，在今后13年的规划期内，山西公路交通建设仍以高速公路的建设为主，预计由修建高速公路诱发的人为地质灾害轻微，远小于低级别公路修建时诱发的人为地质灾害。

从矿产资源总体规划来看，山西省2005年近期规划目标主要为：矿产资源开发利用总量得到有效控制，煤炭开采总量控制在3.0亿t左右；矿业结构和布局得到调整、优化，煤炭工业通过由数量型向质量效益型转变、由生产初级产品为主向综合开发利用为主转变来提高整体素质，巩固煤炭工业基地地位，组建三大煤炭集团公司；继续关闭非法开采、矿井回采率低、威胁大矿安全、不具备安全生产条件、破坏生态环境和污染严重的小煤矿，使全省煤炭矿山缩减到3000个以内；调整矿山规模结构，形成以大、中型矿山为骨干，大中小协调发展的格局；矿产资源开发利用方式初步实现由粗放型向集约型转变，利用效率明显提高，乱采滥挖、破坏性开采基本消除；新建矿山开采规模与矿床储量规模基本适应，煤炭资源矿井回采率明显提高；矿山生态环境状况得到初步改善，矿山环境监督管理得到加强，不再新建对生态环境具有不可恢复利用的破坏性影响的矿产资源开采项目，开采矿产资源实行地质灾害防治保证金制度，矿山次生地质灾害发生率明显下降，矿山“三废”治理率明显提高，矿山生态环境恢复治理率达到20%，新增矿山土地复垦面积1.5万公顷。全省2010年远景目标为：矿产资源勘查、开发领域改革开放力度进一步加大，矿产资源利用方式和管理方式初步实现根本转变，基本形成适应社会主义市场经济要求的、具有竞争力的、以规模经营为主干的新型矿业经济体系。矿产资源开发利用结构和布局得到进一步调整和改善，资源利用效率进一步提高，矿产资源开发与生态环境保护协调发展，矿业生态环境进一步改善。从上述近期与远景规划目标来看，山西省矿业开发在保持总量基本不变的原则下，将逐步实现以大代小，形成以“大集团”规模经营为主干的新型矿业经济体系，并保持矿业开发与环境保护的协调发展。同时，山西省矿产资源总体规划中，还根据相应的法律法规、相关规划、维护国家战略利益、遵循自然规律和经济规律等原则，将山西省矿产资源进行了规划分区，***划分为鼓励开采区、限制开采区、禁止开采区和保护开采区四类。从矿业布局来看，随着大同、阳泉、汾西、太原西山等主要矿区煤炭资源的逐渐枯竭，沁水煤田北翼的寿阳、河东煤田的柳林、保德、河曲、偏关等地已成为山西煤炭大军开辟的第二战场，在这些地区正在陆续建设一批一期工程年产量即达60万～300万t的大中型矿井，有些矿井规划年产量达900万t（山西鲁能河曲电煤开发有限公司上榆泉—大塔矿区）。可以预见，随着这些大中型矿井的陆续投产，上述地区地质环境条件会急剧恶化，采煤诱发的地裂缝、地面塌陷、采动崩塌、采动滑坡、水资源破坏等人为地质灾害会大量发生。因此，规划期内，山西省除原有大同、朔州、轩岗、太原西山、阳泉、汾西、孝义、霍州、潞安、长治、晋城等已采区（有些已近采空）因采煤造成的地质灾害逐渐加重外，上述新采区将来也会诱发许多地质灾害。山西省由采矿诱发的人为地质灾害有加重的趋势。但由于这些大矿有着严密的生产规划与环境保护规划，其诱发的人为地质灾害都是矿山生产过程中不可避免的地质灾害，具有预见性与规划性，造成的损失相对较小。

随着采矿业的持续快速发展，山西省采矿废弃物的排放量逐年增加，堆放点越来越多。根据山西省部分地区《矿山尾矿、固体废料、土地复垦、地质环境保护调查整治报告》，山西省部分地区矿山尾矿及固体废料排放量如下（表1）、（表2）：

表1　山西省部分矿山尾矿排放量统计表

表2　山西省主要矿区固体废弃物排放量表

另外，受国家煤炭产业政策及西部大开发政策驱动，近几年山西省新建了大批一期工程规模即达600～1200MW的大型火力发电厂，每个火力发电厂的灰渣年排放量达35万～70万m3，按全省已有和在建火力发电厂数量估算，全省火力发电厂年排灰渣总量在1000万m3以上。这些矿山尾矿、固体废料及电厂灰渣数量巨大，分布面广，且多分布在山区沟谷中，构成了山西省泥石流地质灾害的重要物源。在较大暴雨条件下，这些物质极易被冲出沟谷，形成泥石流地质灾害。因此，规划期内，山西遭受人类工程活动诱发的泥石流地质灾害破坏的危险性呈增高趋势。

根据调查，太原市娄烦县境内的尖山铁矿、朔州市的平朔露天矿、运城市的中条山有色金属公司、太原西山矿区、太原东山采石场等地在规划期内都有可能发生人为因素诱发的泥石流地质灾害。这些泥石流地质灾害一旦发生，造成的经济损失与人员伤亡将会十分严重。

山西因过量抽取地下水诱发的地面沉降、地裂缝等人为地质灾害主要分布在人口密集、工矿企业集中的大中城市，如太原、大同、临汾、榆次等地。其中以太原市地面沉降发生的时间最早，成灾范围及下沉量最大，造成的经济损失最大。太原市地面沉降因过量抽取地下水引发，地面沉降范围与深浅层地下水降落漏斗范围具有很好的吻合关系。地面沉降灾害一旦形成，在现有经济技术条件下难以恢复，只能以控制沉降范围与下沉量为主要防治目标。根据山西省水利部门规划，引黄工程南干线和太原市黄河水源供水工程的设计供水能力是依据现状太原供水区的缺水量和地下水超采量这两部分水量之和，再加上城市发展所增加的需水量确定的。因此，在引黄工程新水源通水的同时，太原市将根据不同地下水单元超采情况，关闭部分地下水开采井，以扭转供水区地下水超采局面，实现良性循环，满足生态环境与地下水资源的可持续发展，并保证引黄工程长期稳定运营。目前准备实施的调控方案为：2003年引黄供水后，重点取水户年开采量将由27335万m3减少为18407万m3，压缩地下水开采量8803万m3/a，占超采量的82%，其中盆地孔隙水4952万m3，岩溶水3743万m3。加上分散取水户的调控，届时太原市地下水的超采形势将得到有效控制，基本实现地下水采补平衡。到2005年引黄供水量增至80万m3/d时，再压缩开采量4309万m3/a，调控区地下水将得到恢复性涵养，进入良性循环状态。引黄北干线的大同市朔州市黄河水开始供水后，地下水保护方案与太原近似。在另一个超采严重的地区—运城地区，则结合禹门口、尊村提黄工程和浪店水源工程的建成、配套、供水，压缩区内工业、农业的地下水开采量0.8亿m3/a，占该区超采量的56%，替代以黄河水。因此，规划期内，山西以太原市、大同市为主的大城市的地面沉降灾害会得到控制，但中小城市随着城市化水平提高，工农业快速发展，用水量剧增，有可能使原有的地面沉降灾害加重或出现新的小范围地面沉降与地裂缝地质灾害。