新化县杨家山地区岩溶塌陷易发性评价

    

    

    摘? 要：文章选取影响岩溶塌陷的地形地貌、覆盖层、岩溶发育程度、地质构造、地下水条件、岩溶塌陷分布、人类工程活动等7个条件共11个因子作为模糊层次的各预测因子，基于ArcGIS平台利用层次分析法，进行加权叠加分析，对新化县杨家山地区岩溶塌陷进行易发性评价，得出杨家山地区岩溶塌陷区易发性分区图，高易发区均位于沟谷中及低洼处的石炭大埔组C2d地层的岩溶强烈发育区，上覆第四系以单层结构为主，一般厚度为3.0-10.0m。

    关键词：岩溶塌陷;地下水;易发性;评价因子

    中图分类号：P642? ? ? ? ?文献标志码：A? ? ? ? 文章编号：2095-2945（2020）21-0078-03

    Abstract： In this paper， 11 factors， including 7 conditions which affect karst collapse， such as topography and geomorphology， overburden， karst development degree， geological structure， groundwater condition， karst collapse distribution and human engineering activities， are selected as fuzzy prediction factors. Based on ArcGIS platform， weighted superposition analysis is used to evaluate the susceptibility of karst collapse in Yangjiashan area of Xinhua County. The prone zoning map of karst collapse area in Yangjiashan area is obtained. the high-prone areas are located in the strong karst development area of Carboniferous Dapu formation C2d strata in the middle and low-lying areas of the valley， and the overlying Quaternary is mainly monolayer structure， with a general thickness of 3.0-10.0m.

    Keywords： karst collapse; groundwater; susceptibility; evaluation factor

    1 研究區概况

    1.1 自然地理

    杨家山地区距新化县城约17km，区内为溶蚀、剥蚀低山丘陵及侵蚀堆积谷地地貌，地表高程为+809.2m～+328.0m，地形坡度10～50°，整个地势西部和东南部高，北部低。

    该区地表水主要为珠溪河、颜家溪。珠溪河位于研究区的中西部，由南向北后转向西流，流量为0.1665～14.434m3/s。颜家溪流量为0.0009～14.192m3/s。

    1.2 地层与构造

    区内出露地层有石炭系大埔组（C2d）厚层灰岩、梓门桥组灰岩段（C1zh）、梓门桥组泥灰岩段（C1zn）、测水组金竹山段（C1cj）石英砂岩、测水组银溪段（C1cy）含煤地层和石磴子组（C1s）中厚层灰岩。第四系主要为残坡积层（Q4el+dl）为主，沟谷地段分布有少量的冲洪积层（Q4al+pl）。

    研究区位于杨家山向斜西北翼，整体上为一推覆构造，由南东向北西推移，在北东有鲤鱼塘飞来峰。

    1.3 水文地质条件

    研究区地下水主要分为第四系松散层孔隙水、岩溶裂隙水、碎屑岩裂隙水三大类。区内地下水的主要补给区位于区域东部山区，补给来源主要为大气降水。地下水总体上由北东往南西径流。区内发育有2条地下河，岩溶强烈发育。

    1.4 岩溶塌陷现状

    区内塌陷主要集中在星火村、焕新村-联合村、繁荣村，共发现塌陷坑70处。

    星火村岩溶塌陷区呈北东向近似长方形展布，长约1.4km，面积约0.2km2。自1965年以来，共发生塌陷坑35个。塌陷坑平面形态一般呈圆形、椭圆形或不规则形，剖面形态呈坛状或锥状，长轴长0.85～32m，最长的为42m，短轴宽0.55～24.56m，深度0.78～15.4m。

    焕新村-联合村岩溶塌陷区位于星火村塌陷区东南约600m的沟谷及缓坡上，整个塌陷区呈半圆形，面积约0.2km2。自2001年以来，共发生塌陷坑26个，塌陷坑平面形态一般呈圆形或椭圆形，长轴长1.4～26.87m，短轴宽1.4～8.1m，深度0.32～4.0m。

    繁荣村岩溶塌陷区位于西侧的沟谷或缓坡上，面积约0.1km2，整体呈南北走向，共发现塌陷坑9处，平面形态以圆形为主，剖面形态为柱状或锥状，塌陷坑直径1.31～6.2m，深度1.52～3.5m。

    2 岩溶塌陷易发性评价

    2.1 易发性评价因子的确定

    研究区岩溶塌陷易发性评价因子选取地形地貌条件、覆盖层条件、岩溶条件、构造条件、地下水条件、岩溶塌陷分布、人类工程活动等7个条件共11个因子作为模糊层次的各预测因子，建立场地岩溶塌陷预测的层次结构模型。

    2.2 各因子特征指标评价标准

    根据研究区岩溶塌陷形成的条件和影响因素，确定11个因子等级指标，见表1。对岩溶塌陷的影响为无的赋值为0，影响为弱赋值为1，影响为中等赋值为2，影响为强赋值为3。

    2.3 基于GIS地面塌陷的易发性评价

    以ArcGIS为平台，对塌陷区11个评价因子建立11个基础图层，形成11个评价因子图层，根据岩溶塌陷模糊评判因子等级划分表（如表1）划分相应的等级区域（如图1），在属性数据库中输入对应的属性值。用ArcGIS软件对11个评价因子图层栅格化，最后通過距离路径分析、叠加分析、重分类分析等工具，实现评价因子信息的空间分析。

    3 岩溶塌陷易发性评价结果

    通过对13个因子层进行加权叠加，得到杨家山地区易发性分区图，再结合实际调查、勘察情况，对ArcGIS软件生成的易发性分区图进行校正修饰（如图2），得出易发性评价结果。

    3.1 高易发区

    主要分布在沟谷中及低洼处，局部分布于丘陵缓坡处，第四系土层结构以单层结构为主，一般厚度为3.0-10.0m，下伏地层为大埔组C2d白云质灰岩，岩溶强烈发育，地下水埋深浅且在岩土界面附近波动频繁。目前已知的岩溶塌陷均位于该区内，面积2.56km2，占评价区面积的6.61%。

    3.2 中等易发区

    主要分布在颜家溪沟谷、岩溶强发育的低洼地带，覆盖层相对较厚，以单层结构为主。下伏地层为大埔组C2d和梓门桥组灰岩段C1zh。大埔组C2d地层区域主要分布于丘间沟谷低洼地带，距离煤矿区相对较远，处于煤矿抽排地下水疏干漏斗的边缘地带;梓门桥组C1z距离煤矿开采区较近，但该层岩溶中等强烈，富水性中等，地下水径流强度较弱。目前该区内尚未发现岩溶塌陷，面积3.66km2，占评价区面积的9.46%。

    3.3 低易发区

    低风险区主要分布在丘坡及C1zn、C1s，其它地段零星分布，第四系土层厚1-3m，地下水位埋深较大，距离人类工程活动区较远，岩溶发育弱，历史岩溶不发育，本区的岩溶塌陷风险性较低。该区内面积11.22km2，占评价区面积的28.99%。

    3.4 不易发区

    分布于非岩溶区，裸露型岩溶区，面积21.25km2，占评价区面积的54.91%。

    参考文献：

    [1]刘新建，陈英姿，郭杰华，等.湘中地区岩溶塌陷调查报告——鸡叫岩幅（G49E001014）[R].湖南省地质矿产勘查开发局四一八队，2016.

    [2]武鑫，黄敬军，缪世贤.基于层次分析——模糊综合评价法的徐州市岩溶塌陷易发性评价[J].中国岩溶，2017，36（6）：836-841.

    [3]王恒恒，张发旺，郭纯青，等.基于层次分析法的城市岩溶塌陷危险性评价——以武汉市南部为例[J].中国岩溶，2016，35（6）：667-673.