新化縣楊家山地區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性評價

摘? 要：文章選取影響巖溶塌陷的地形地貌、覆蓋層、巖溶發(fā)育程度、地質(zhì)構(gòu)造、地下水條件、巖溶塌陷分布、人類工程活動等7個條件共11個因子作為模糊層次的各預(yù)測因子，基于ArcGIS平臺利用層次分析法，進(jìn)行加權(quán)疊加分析，對新化縣楊家山地區(qū)巖溶塌陷進(jìn)行易發(fā)性評價，得出楊家山地區(qū)巖溶塌陷區(qū)易發(fā)性分區(qū)圖，高易發(fā)區(qū)均位于溝谷中及低洼處的石炭大埔組C2d地層的巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，上覆第四系以單層結(jié)構(gòu)為主，一般厚度為3.0-10.0m。

關(guān)鍵詞：巖溶塌陷;地下水;易發(fā)性;評價因子

中圖分類號：P642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：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(qū)概況

1.1 自然地理

楊家山地區(qū)距新化縣城約17km，區(qū)內(nèi)為溶蝕、剝蝕低山丘陵及侵蝕堆積谷地地貌，地表高程為+809.2m～+328.0m，地形坡度10～50°，整個地勢西部和東南部高，北部低。

該區(qū)地表水主要為珠溪河、顏家溪。珠溪河位于研究區(qū)的中西部，由南向北后轉(zhuǎn)向西流，流量為0.1665～14.434m3/s。顏家溪流量為0.0009～14.192m3/s。

1.2 地層與構(gòu)造

區(qū)內(nèi)出露地層有石炭系大埔組（C2d）厚層灰?guī)r、梓門橋組灰?guī)r段（C1zh）、梓門橋組泥灰?guī)r段（C1zn）、測水組金竹山段（C1cj）石英砂巖、測水組銀溪段（C1cy）含煤地層和石磴子組（C1s）中厚層灰?guī)r。第四系主要為殘坡積層（Q4el+dl）為主，溝谷地段分布有少量的沖洪積層（Q4al+pl）。

研究區(qū)位于楊家山向斜西北翼，整體上為一推覆構(gòu)造，由南東向北西推移，在北東有鯉魚塘飛來峰。

1.3 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水主要分為第四系松散層孔隙水、巖溶裂隙水、碎屑巖裂隙水三大類。區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給區(qū)位于區(qū)域東部山區(qū)，補(bǔ)給來源主要為大氣降水。地下水總體上由北東往南西徑流。區(qū)內(nèi)發(fā)育有2條地下河，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。

1.4 巖溶塌陷現(xiàn)狀

區(qū)內(nèi)塌陷主要集中在星火村、煥新村-聯(lián)合村、繁榮村，共發(fā)現(xiàn)塌陷坑70處。

星火村巖溶塌陷區(qū)呈北東向近似長方形展布，長約1.4km，面積約0.2km2。自1965年以來，共發(fā)生塌陷坑35個。塌陷坑平面形態(tài)一般呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形，剖面形態(tài)呈壇狀或錐狀，長軸長0.85～32m，最長的為42m，短軸寬0.55～24.56m，深度0.78～15.4m。

煥新村-聯(lián)合村巖溶塌陷區(qū)位于星火村塌陷區(qū)東南約600m的溝谷及緩坡上，整個塌陷區(qū)呈半圓形，面積約0.2km2。自2001年以來，共發(fā)生塌陷坑26個，塌陷坑平面形態(tài)一般呈圓形或橢圓形，長軸長1.4～26.87m，短軸寬1.4～8.1m，深度0.32～4.0m。

繁榮村巖溶塌陷區(qū)位于西側(cè)的溝谷或緩坡上，面積約0.1km2，整體呈南北走向，共發(fā)現(xiàn)塌陷坑9處，平面形態(tài)以圓形為主，剖面形態(tài)為柱狀或錐狀，塌陷坑直徑1.31～6.2m，深度1.52～3.5m。

2 巖溶塌陷易發(fā)性評價

2.1 易發(fā)性評價因子的確定

研究區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性評價因子選取地形地貌條件、覆蓋層條件、巖溶條件、構(gòu)造條件、地下水條件、巖溶塌陷分布、人類工程活動等7個條件共11個因子作為模糊層次的各預(yù)測因子，建立場地巖溶塌陷預(yù)測的層次結(jié)構(gòu)模型。

2.2 各因子特征指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)研究區(qū)巖溶塌陷形成的條件和影響因素，確定11個因子等級指標(biāo)，見表1。對巖溶塌陷的影響為無的賦值為0，影響為弱賦值為1，影響為中等賦值為2，影響為強(qiáng)賦值為3。

2.3 基于GIS地面塌陷的易發(fā)性評價

以ArcGIS為平臺，對塌陷區(qū)11個評價因子建立11個基礎(chǔ)圖層，形成11個評價因子圖層，根據(jù)巖溶塌陷模糊評判因子等級劃分表（如表1）劃分相應(yīng)的等級區(qū)域（如圖1），在屬性數(shù)據(jù)庫中輸入對應(yīng)的屬性值。用ArcGIS軟件對11個評價因子圖層?xùn)鸥窕詈笸ㄟ^距離路徑分析、疊加分析、重分類分析等工具，實(shí)現(xiàn)評價因子信息的空間分析。

3 巖溶塌陷易發(fā)性評價結(jié)果

通過對13個因子層進(jìn)行加權(quán)疊加，得到楊家山地區(qū)易發(fā)性分區(qū)圖，再結(jié)合實(shí)際調(diào)查、勘察情況，對ArcGIS軟件生成的易發(fā)性分區(qū)圖進(jìn)行校正修飾（如圖2），得出易發(fā)性評價結(jié)果。

3.1 高易發(fā)區(qū)

主要分布在溝谷中及低洼處，局部分布于丘陵緩坡處，第四系土層結(jié)構(gòu)以單層結(jié)構(gòu)為主，一般厚度為3.0-10.0m，下伏地層為大埔組C2d白云質(zhì)灰?guī)r，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，地下水埋深淺且在巖土界面附近波動頻繁。目前已知的巖溶塌陷均位于該區(qū)內(nèi)，面積2.56km2，占評價區(qū)面積的6.61%。

3.2 中等易發(fā)區(qū)

主要分布在顏家溪溝谷、巖溶強(qiáng)發(fā)育的低洼地帶，覆蓋層相對較厚，以單層結(jié)構(gòu)為主。下伏地層為大埔組C2d和梓門橋組灰?guī)r段C1zh。大埔組C2d地層區(qū)域主要分布于丘間溝谷低洼地帶，距離煤礦區(qū)相對較遠(yuǎn)，處于煤礦抽排地下水疏干漏斗的邊緣地帶;梓門橋組C1z距離煤礦開采區(qū)較近，但該層巖溶中等強(qiáng)烈，富水性中等，地下水徑流強(qiáng)度較弱。目前該區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)巖溶塌陷，面積3.66km2，占評價區(qū)面積的9.46%。

3.3 低易發(fā)區(qū)

低風(fēng)險區(qū)主要分布在丘坡及C1zn、C1s，其它地段零星分布，第四系土層厚1-3m，地下水位埋深較大，距離人類工程活動區(qū)較遠(yuǎn)，巖溶發(fā)育弱，歷史巖溶不發(fā)育，本區(qū)的巖溶塌陷風(fēng)險性較低。該區(qū)內(nèi)面積11.22km2，占評價區(qū)面積的28.99%。

3.4 不易發(fā)區(qū)

分布于非巖溶區(qū)，裸露型巖溶區(qū)，面積21.25km2，占評價區(qū)面積的54.91%。

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