目录介绍：

• 1、河南省沿黄平原区主要环境地质问题分析
• 2、　中区段地质灾害类型及分布
• 3、　东区段地质灾害类型和分布

河南省沿黄平原区主要环境地质问题分析

程建强　程立华

（河南省地质矿产勘查开发局第一水文地质工程地质队，新乡，453002）

摘要　对河南省沿黄平原区环境地质的调查发现，该地区主要存在砂土液化、土壤盐渍化、土地沙化、地下水资源衰竭等环境地质问题。在综合分析环境地质问题形成背景和形成条件的基础上，提出其演化模式和发展趋势，及减少和防止环境地质问题的对应措施。

关键词　河南省沿黄平原区　环境地质问题　演化模式　对策

前言

环境地质问题是指由于自然产生或人类工程经济活动，多数情况下是二者协同作用对人民生命和财产安全以及生存环境生成危害的地质现象或事件。它包括自然产生的原生环境地质问题、人为作用诱发的次生环境地质问题以及二者双重作用引起的地质灾害。环境地质问题的产生和发展，除受自然地理、地质环境条件影响外，人类活动的作用日益重要。目前河南省沿黄平原地区存在的主要环境地质问题有：砂土液化、土地沙化、土壤盐渍化、水土污染和地下水超采所引发的地面沉降、地下水资源枯竭等。

1　主要环境地质问题的现状

1.1　砂土液化

砂土液化是指饱水砂土在地震动力荷载或其他外力作用下，受到强烈震动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用现象。

1.液化砂土分布

根据区域工程地质条件和饱和砂土液化判别标准，河南省沿黄平原区的砂土液化主要分布在沿黄河两侧，根据历史上发生的喷砂冒水、地裂缝、堤岸滑移等的发育程度，将其划分为严重、中等、轻微三个液化区（见图1）。

2.液化砂土危害

饱和砂土震动液化，会导致建筑地基变形，产生不均匀降沉，危及建筑物正常使用。黄河背河洼地的饱和砂土震动液化发生强烈地震时，会产生喷水冒沙而使大堤遭受破坏，当大堤浸水时可能导致溃堤。

1.2　土壤盐渍化

在适当的地形地貌、气候、地下水、土壤性质及人类活动等背景下，盐分不断由地下水面向上迁移并富集于土壤表层的过程称土壤盐渍化。其结果使得上层土壤盐份不断富集，形成盐渍土。

图1　砂土液化分布图

土壤盐渍化现状黄河冲积平原地区盐渍化主要发生在以下地区：新乡、获嘉东南的黄河冲积扇缘洼地；现代黄河两侧的背河洼地；延津、内黄、民权、兰考、商丘等地的古背河洼地；柘城、宁陵、鹿邑一带的决口扇间、扇前洼地。另外，开封县、杞县一带由于不适当的引黄灌溉也有大量次生盐渍化现象。

土壤盐渍化危害表现为三个方面：一是土壤浅部富集盐碱，影响农作物对土壤养分的吸收，轻则缺苗断垄，重者颗粒不收；二是盐渍化严重的形成盐渍土，降低地基强度，影响建筑物的正常使用；三是盐渍化导致地面潮湿，造成不利的室内生活环境。

1.3　土地沙化

与砂质堆积地貌部位相对应，区域土地沙化主要发生在新乡、卫辉、滑县、浚县、内黄、新郑、兰考、民权等地的古河道带；开封、中牟、尉氏、兰考、封丘等地的决口扇上部等地区。据统计，60年代沙化面积约2000万亩；后经治理多数沙丘已经固定，沙荒面积逐渐减少，至1994年尚有近200万亩未得到根治。现主要零星分布在下列地区：浚县、内黄、兰考等地的古河道带；中牟、原阳等地的决口扇上部；开封袁坊到三义寨的黄河二级滩地上；引黄灌渠清淤堆沙带。

1.4　地下水超采引发的环境地质问题

自20世纪80年代以来，随着工农业的发展和人口的增长，地下水开采量不断增加，一些地方地下水的开采量远远超过其补给量。地下水长期超量开采，形成了以城市水源地为中心的中深层地下水漏斗区。其中，豫北地区已形成近8000km2的漏斗区。这些区域地下水位降落漏斗一般面积较大，中心位埋藏较深（表1）。区域地下水位降落漏斗的形成一般是激发侧向补给和越层补给量增大的一种代偿现象。但漏斗扩张过快和面积过大往往是由于过量开采地下水，使地下水系统运动失调所致。因此，大的区域地下水位降落漏斗常引发一些不良的环境地质问题，主要表现在为造成地下水位持续下降，形成区域地下水位降落漏斗及其引起的地面沉降、地裂缝、水资源衰竭多种环境地质问题。

（1）区域地下水持续下降导致集水建筑物水量衰减，甚至地下水资源衰竭，如清丰、内黄一带因区域水位下降而引起浅井失效，造成很大经济损失。

（2）因改变地下水流场，使部分浅层地下水水质恶化。这在有微咸水、咸水分布的地区表现尤其明显，如清丰、内黄等地就发生过水质恶化的现象。

（3）漏斗持续发展使土层渐渐被疏干，导致土层失水压密固结，从而发生地面沉陷。开封漏斗范围内的Ⅲ01监测点，在1954～1989年的35年间沉陷量达242mm，这也是由于过量开采地下水造成的不良环境地质现象。濮阳市地下水位下降也造成了地面沉降。

表1　地下水位降落漏斗统计表（2002）

2　形成条件及其演化分析

2.1　砂土液化

河南省沿黄冲积平原区15m以浅均为黄河全新世泛滥堆积的松散粉土、细砂、粉质粘土等，且该区地震烈度一般大于等于Ⅵ度，具备砂土液化的岩性条件和地震动力背景。由于地下水的超量开采，目前区域地下水埋深较大，除现代黄河影响带地下水埋深一般小于4m外，其他地区地下水埋深大于6m。因此，未来的砂土液化仍将发生在黄河两侧。开封—民权、范县—台前是砂土液化的严重危险区。

2.2　土壤盐渍化

土壤盐渍化为自然和人为作用双重影响，有利于盐渍化发展的条件有：

（1）气候干燥，年降水量小于蒸发量。

（2）地形相对低洼，排水不畅。

（3）浅层地下水水位埋深小于4m，水力坡度平缓

（4）土壤岩性以毛细上升高度大的粉土、粉质粘土为主。成壤作用差，有机质含量低。

据统计，20世纪60年代区域盐渍化最为严重，面积达1116.3万亩。近年来由于区域地下水位下降，耕作方式改善、人工治理（如沿黄一带稻改）等原因，区域土壤盐渍化面积大大减小。至20世纪90年代初，河南省土壤盐渍化面积仅剩100余万亩，且主要分布在现代黄河两侧的背河洼地，其他扇间或扇缘洼地有零星分布（图2）。

图2　盐渍土分布图

随着区域浅层地下水位下降及人工治理工作加强，区域盐渍化面积将大大减少。据自然及人为条件变化预测：未来盐渍化将由原生、次生并存型向单一原生型转变，且其面积仍将大大缩小。黄河两侧背河洼地的侧渗带将是未来盐渍化的主要区域。周口、柘城、永城一带的盐渍化会随着地下水位下降及耕作方式改良而逐渐减弱乃至消失。

2.3　土地沙化

土地沙化是具有一定的沙物质基础和干旱大风动力条件下，由于人为活动与资源环境不相协调所产生的一种以风沙活动、土地干旱贫瘠化为标志的环境退化过程。

本区土地沙化是由于黄河在桃花峪以东地区历经多次决口、改道留下了大面积沙地，再经风的吹扬形成大量新月形或浑圆状活动的沙垄，沙丘不断侵占良田，恶化生态环境。另外，引黄沉沙也会在灌区渠首等地产生局部土地沙化。

2.4　地下水超采引发的环境地质问题

近20年来，随着工农业的发展和人口的增长，地下水开采量不断增加，在重点开采区，逐渐形成了一些区域性地下水位降落漏斗。由于城市集中开采地下水形成的降落漏斗形状多不规则，开采强度大，如郑州、开封等降落漏斗；农业开采地下水较集中的区域，一般形成较缓而规则的降落漏斗，如内黄、滑县、清丰等地的地下水位降落漏斗。

郑州、开封等漏斗地处黄河冲积扇的上部粗粒带，含水介质及富水性较均匀，是由于集中强力开采地下水而形成。濮阳、商丘漏斗位于冲积扇稍下部位。内黄、清丰东部一带的漏斗位于冲积扇前缘，含水介质粒度较细，厚度也小，空间分布不均，富水性差，由于农业井灌开采程度较高，形成了区域性地下水位降落漏斗。

随着区域地下水位降落漏斗的逐渐扩大，其所引起的地下水资源衰竭、地面沉降、水质恶化等环境地质问题也不断趋于严重，所造成的损失也逐年增大，而且有更加严重的趋势。

3　减少和预防对策

3.1　砂土液化

首先应查明液化砂土的分布和液化程度，根据情况的不同采取不同的防治方法，如采取基土置换，消除液化砂土的危害。

3.2　土壤盐渍化

对于黄河背河洼地的盐渍化治理应调整种植结构、改旱地为水田，引黄压盐，并注意及时退水。如原阳、开封、郑州等地就取得了明显效果。

对于豫东南平原的盐渍化应采取井灌压盐、挖沟排水、疏浚沟渠、深耕细作的方式进行治理。

3.3　土地沙化

由于土地沙化的基本因素是气候干旱化，目前人力很难控制。因此，要彻底消除土地沙化是十分困难的。应采取植树造林、退耕还林、农林间作、加强灌溉等固沙治理措施抑制其发展，改善生态环境。

3.4　地下水超采引发的环境地质问题

遏制和防止地下水超采所引发的不良环境地质现象的发展，就要加强地下水资源的开发、利用和保护的调查、研究及规划管理工作，做到地下水和地表水联合调度，统一规划，使地下水资源的开发利用进入良性循环轨道，发挥更大效益，避免地质环境的恶化。

4　结语

河南省沿黄平原区目前存在的土地沙化、地下水位下降、水资源衰竭等环境地质问题，在成因上有其地质和历史因素。建国以来，经过几代人的努力，有些方面取得了较好的成绩，比如土地沙化、盐渍化治理。但有的环境地质问题却在进一步加重，如地下水超采所引起的环境地质问题，这不能不引起我们的高度重视。如何在发展经济的同时实现人与自然、人与环境的和谐相处，是我们今后需要解决的问题。同时，我们必须认识到环境地质问题的治理是一个漫长而艰巨的任务，需要全社会共同努力。

参考文献

[1]赵云章等.河南省环境地质基本问题研究.北京：中国大地出版社，2003.

[2]古维善，李莲花.河南省黄河下游重大生态环境地质问题及对策研究.河南地质.2001（1）.

[3]河南省地质调查院.黄河中下游（河南段）主要环境地质问题调查评价.郑州：河南省地质调查院，2002.

[4]河南省地质调查院.华北地区地下水资源调查评价.郑州：河南省地质调查院，2003.

[5]赵云章等.多泥沙河流影响带地下水资源评价及可持续开发利用综合研究.北京：中国大地出版社，2002.

[6]张寿全.黄河三角洲水资源潜力与环境治理途径.第四纪研究，2000,20（1）:98.

[7]李中明，程建强.豫北平原环境水文地质问题分析.地质灾害与环境保护，2003（3）:21～25.

[8]尚三林等.人民胜利渠灌区盐碱地治理实践.人民黄河，2000,22（12）:21～22.

[9]赵云章，朱中道，王继华等.河南省地下水资源环境与研究.郑州：河南省地矿局，2003.

　中区段地质灾害类型及分布

中区段地形上位于第二阶梯东段的鄂尔多斯高原、黄土高原和山西山地，间夹临汾盆地，海拔标高400～1600m，地形高差对比大，大部分地段沟壑纵横，地形地貌条件复杂。属温带大陆性半干旱季风气候，降水量由西往东递增，季节分配不均。生态环境比较脆弱。本区段全为黄河流域，西部水系稀少，东部则有数条一级支流汇入。区域大地构造位置距板块作用带边界较远，除临汾盆地和东西边沿外，地壳稳定性较好。西部人烟稀少，东部人口密度较大，且对地质环境干扰破坏强烈。人类活动主要是大量开采固体矿产（以煤为主，还有铁、铝土、粘土等），西部还有过牧和滥樵（挖）。水土流失十分严重。

本区段地质灾害类型最多，主要有滑坡、崩塌、泥石流和洪水冲蚀、风蚀沙埋、采空塌陷、黄土湿陷和潜蚀；局部地段还有地震液化、盐渍土、瓦斯爆炸和煤层自燃等灾害。以下分别论述。

一、滑坡和崩塌

由于本区段自然地理和地质环境条件的特殊性，滑坡和崩塌是最主要的地质灾害，主要分布于黄土高原和山西山地区。黄土高原区梁峁起伏，冲沟发育，沟深坡陡；黄土深厚，垂直节理发育，湿陷性较强。山西山地区的吕梁山、太岳山、太行山与汾河、沁河相间排列，沟谷发育，地形起伏高差对比大；基岩裸露，大多上覆以薄层黄土。所以在强降雨和河水冲刷等触发因素作用下，易发生滑坡和崩塌，二者常相伴而生，是这两种地质灾害的易发区和危险区。

在评估区内共发现滑坡116处；崩塌在山西段内有45处，陕西段内有6个地段52处，总长约46km，宁夏段有8处，发育极为普遍。

（一）滑坡

黄土高原区的滑坡绝大多数为土体滑坡，以陕西段居多，有83处之多，山西段有14处。滑坡的成因模式可分两种：一种是顺黄土与下伏中生界基岩面或新近系红土的接触面滑动的，一般分布于河流的冲刷岸或梁峁沟壑区（图4-2（a）、（b），它的规模较大，滑动面较深；另一种是在黄土残塬和梁峁边缘，因坡体陡立，黄土顺坡向的垂直节理又很发育，在雨水下渗时导致潜蚀作用而触发滑坡（图4-2（c），这种滑坡的规模一般较小，属浅层滑坡。在陕西段顺下伏基岩面滑动的滑坡较多，且多为大中型滑坡。对管线有较大影响的滑坡有：枣树坪滑坡（DD143—DD144）、王家院滑坡群（DD279—DD281）、梁家渠滑坡（DD288—DD289）和寒砂石水库滑坡（DE003—DE005）等4处。

图4-2　滑坡形成模式

山西山地区发现滑坡19处，其中基岩滑坡8处，土体滑坡11处。基岩滑坡发生在石炭、二叠系灰岩、砂泥（页）岩互层地层中，有顺层滑坡，也有切层滑坡。它们密集分布于阳城县城北、东约20km地段内（EH035—EH114）。滑坡的成因与降雨、河水冲刷和人工筑路切坡等有关，有4处稳定性较差，其中1处距管线仅20m（EG026附近），影响较大。土体滑坡的成因与黄土高原区类似。对输气管线影响较大的有蒿峪村西滑坡（EH086附近）、杜老凹滑坡（EF022）、老炭窑滑坡（EF054）等3处。

（二）崩塌

黄土高原区崩塌主要是黄土体的崩落，而山西山地区则是基岩崩塌。鄂尔多斯高原（宁夏境内）也有少量沟岸坍塌。

黄土高原区崩塌一般分布于各河流分水岭的线路越梁地带，地貌以黄土梁峁为主，由于冲沟溯源侵蚀和沟谷底蚀强烈，高陡边坡随处可见。黄土的垂直节理发育，在高陡坡肩前缘的土体似悬臂梁板，在弯矩的作用下底部突然断裂而发生崩塌（图4-3（a）。还有一种情况是深切狭窄的河谷地段基岩出露，在河流侧蚀和风化剥蚀作用下，下部的泥岩形成凹龛，上部较硬的砂岩悬空，产生拉裂缝，危岩体最终崩落下来（图4-3（b）。清涧河河谷中三叠统胡家村组（T2h）和大理河河谷下白垩统洛河组（K1l），这种崩塌机制较多见。此外，各河流中上游地段岸坡多由黄土或阶地堆积物组成，在曲流作用强烈的河段，冲刷岸坍岸现象较普遍。崩塌规模一般较小，但数量较多，对公路、管线工程危害较大。

图4-3　崩塌形成示意图

山西山地区发现的34处崩塌都分布于基岩区，地层岩性是：中奥陶统上马家沟组（O2s）厚层灰岩6处，中石炭统本溪组（C2b）灰岩2处，上石炭统太原组（C3t）和山西组（C3s）砂泥岩和灰岩4处，下二叠统下石盒子组（P1x）砂泥岩5处，上二叠统上石盒组（P2s）和石千峰组（P2sh）砂泥岩11处，下三叠统刘家沟组（T1l）细砂岩6处。在阳城县城北、东分布较集中。崩塌一般分布于坡度大于40°和高度大于10m的陡坡地段，岩体陡倾的构造节理较发育，在坡缘部位追踪形成拉裂缝，逐渐扩展，在暴雨、放炮炸石等触发因素作用下发生崩塌。崩塌的规模也较小，一般数十至数百立方米，最大的一处是晋城市下河村（EJ001附近）崩塌体，为2.25×104m3。对输气管线有影响的有20处，有的为管线直接穿越，有的距管线仅数米至十余米，而且目前处于不稳定状态，危岩矗立，应予关注。

二、泥石流和洪水冲蚀

泥石流和洪水冲蚀是本区段输气管道沿线又一较发育的地质灾害。

据调查，宁夏段有泥石流沟20条，主要分布在下河沿至古城子和盐池县东红井子至陕西定边县红柳沟乡两个地段内。前一地段主要为稀性泥石流型。泥石流沟都发源于南部基岩山区，沟道长，流域面积大。出山区后进入并深切山前冲洪积倾斜平原，在倾斜平原沟口形成小的堆积扇，大部分物质冲入黄河。泥石流的固体物质主要来源于倾斜平原，以砂砾石和泥沙为主。这一地段是宁夏段沿线泥石流较严重的地段。古城子至红井子还有5条稀性泥石流沟。输气管线一般都布设在堆积区，且与沟道直交。后一地段为泥流型，上红柳沟南侧为侵蚀严重的白垩系砂岩构成的基岩丘陵，山前堆积的粉土厚达50m，树枝状冲沟极为发育，侵蚀深达15～45m。因宁夏段管线经过地段人烟稀少，未有泥石流遭致人民生命财产损失的报道。

陕西段泥石流分布于靖边县马路壕东南的黄土高原区，是当地常见的地质灾害，多发生于每年7～9月的雨汛期，往往由强降雨激发，突发性强，来势迅猛，致灾力强。显然，对拟建的输气管线危害较大。由于黄土高原沟壑纵横，沟深坡陡，冲沟溯源侵蚀极强；土体结构疏松，崩塌、滑坡发育，皆为泥石流提供了动能优势和丰富的固体物质来源。在强降雨激发下，极有利于泥石流的形成。根据泥石流所含固体物质的颗粒级配特征，常以泥流形式出现，有稀性、粘性和塑性之分，以前两种出现几率较高。暴雨时在沟谷中时常可出现含沙量大于600～900kg/m3的洪流，由密布的毛沟、支沟流向干沟和河流汇集，形成强大的泥流，溃堤毁坝、淤塞水库，分割坝地，造成严重危害。

山西段泥石流也较发育，在评估区内发现泥石流沟15条。根据物源成分不同，可分为泥流、水石流和泥石渣流三种。泥流主要分布于西部黄土高原区，特征与陕西段类似。水石流主要分布于沁水与浮山两县交界处，当地为林场，水土流失较弱，物源主要为沟谷两侧的基岩崩塌堆积物。泥石流沟的流域面积不大。泥石渣流集中分布于沁水、阳城两县的采矿区，固体物质是堆积于沟谷中的煤矸石和铁矿弃渣，一般流域面积不大。据调查，泥石流已造成一定灾害。输气管线有7处与泥石流沟相交，应予关注。

三、风蚀沙埋

宁夏段和陕西段西部管线经过地段，正好处于毛乌素沙漠与黄土高原的过渡地带，生态环境脆弱，植被稀少，加之当地乱采滥挖甘草、过度放牧和不适当开发矿业，数十年来土地沙化十分严重，荒漠化加剧。因此风蚀沙埋也是需关注的一种地质灾害。

区段内沙丘以固定和半固定草丛沙丘为主，宁夏段的沙丘主要分布于中宁县双井子至盐池县大水坑的丘间洼地中，呈星点状散布于管线两侧，有些管线则直接穿越其间，一般丘高1.5m以下，由于风蚀作用，许多沙丘呈半丘状。丘间为平铺沙地，沙丘密度30%左右。

陕西段的沙丘分布于定边县红柳沟镇至靖边县李家梁地段内，几乎连续展布在长城以北地域。在定边县的贺圈、帐房湾、羊圈有几处移动沙丘，丘高一般3～10m，沙丘主导移动方向东南，平均移动速率4～6m/a。在靖边县附近，黄土被沙丘掩埋，甚至在梁峁、坡面上有薄层低缓新月形沙丘分布，丘高3～5m，风蚀严重。输气管线基本上都在距沙丘以南3～8km地段的平铺沙地上布设，受风蚀和沙埋影响较小。只有靖边北侧一段长约20km的管线布设于沙丘上，必须采取必要的防护措施，以免风蚀发生。

四、采空塌陷

地下开采固体矿产资源所形成的采空区，在一定的地质结构条件下，采空区上覆岩层在自重和围岩应力作用下会导致顶板冒落和顶底板闭合，而引起上覆岩体的变形破坏，进而产生地面开裂和沉陷。一般煤矿地面塌陷是累进性的，而某些围岩坚硬的金属矿山则往往是突发性的。煤矿等层状矿产采空区地面塌陷机理是：一般地下开采采用柱式采空区的空间结构（图4-4）。若某些矿柱实际强度低于设计承载力，或在长期承载过程中因风化、地震等作用，承载力下降，使得这些矿柱先遭到破坏，它们所担负的荷载就要转移到相邻的矿柱上，从而也使它们相继遭受破坏，累进性破坏将导致整个矿柱系统的破坏。矿柱破坏的形式是采空区顶板冒落。顶板冒落引起上覆岩层变形破坏，自下而上可划分为冒落带（Ⅰ）、裂隙带（Ⅱ）和弯曲带（Ⅲ）三个带（图4-5）。由于采空区面积、采掘厚度和矿层埋深不同，上述三带不一定同时存在。当采掘厚度大而矿层埋深又较小时，冒落带可直达地表而形成塌陷坑。自矿层开采至地面出现沉陷，需要一定的时间过程，它受诸多因素影响。地表沉陷洼地面积一般较采空区大。

本区段固体矿产资源丰富，主要是煤矿，还有铁矿、铝土矿和粘土矿等。

煤矿主要分布在山西境内，分布广且蕴藏量很大。含煤地层主要为石炭系上统的太原组和山西组。太原组含煤5～8层，山西组含煤4层；有的煤层厚达7～8m，稳定可采。现正大量开采，均为地下采掘方式。据调查，评估区内发现有大小煤矿159座，其中输气管线直接在采空区上部通过或距管线较近的矿山有25座之多，总长度有37km。尤其是沁水煤田矿山密布，开采历史悠久，开采方式落后，正在开采和已闭坑的矿山遍布地下采空区，其分布大多无档案记载。在临汾以西的河东煤田，在尧都区和蒲县煤矿也是密集分布，遍布地下采空区，在输气管线两侧连接成片。陕西境内的煤矿在管线经过地段集中于子长和永坪一带。含煤地层为三叠系上统瓦窑堡组，共含煤层7～15层，单层厚度最大3m左右，层位稳定。开采历史也很悠久。目前子长矿区有45座小煤矿，永坪矿区有5座小煤矿，开采方式原始落后，无序开采现象严重，采空区大多无档案记载。输气管线直接在采空区顶部或附近通过的总长度有5km左右。宁夏境内位于西部中卫县的下河沿煤矿，含煤矿地层为石炭系上统的太原组和土坡组，目前可采煤层4～8层。煤层分布于输气管线南部，对管线无影响。

图4-4　采空区矿柱系统示意图

图4-5　采空区冒落引起上覆岩层变形与错动的分带

铁矿也主要分布在山西境内。矿体赋存于石炭系底部，属风化残积型窝状矿体，储量小而不稳定，但开采历史悠久。目前，多为乡村和个体开采。据调查，在评估区内有53座铁矿。由于矿坑埋深浅，易引发地面塌陷；但因规模小，对输气管线影响较小。

此外，本区段在河南西北部太行山区还有铝土矿和粘土矿，在输气管线经过地段已发现有60多个矿洞，都是私人开采的小矿山，采深很浅，地面塌陷严重。目前虽已停采，但它对管线的施工和运营带来了潜在的危险。

由上述分析可知，对输气管线将遭致严重危害的是煤矿采空塌陷。从地面调查来看，采空塌陷最严重的地段在山西的浮山、阳城二县境内，浮山县后交煤矿和阳城县柏山煤矿有三处塌陷坑，塌陷面积总计达36×104m2，最大深度6m，已造成3024亩农田和2580间民房破坏，一座学校被迫搬迁，经济损失严重。输气管线正好在塌陷坑地段通过。采空塌陷还导致产生地裂缝。在蒲县—临汾段、浮山后交煤矿、阳城、泽州等地均发现采矿地裂缝。已造成1995间民房开裂，1300亩耕地荒芜，约200户居民搬迁。

在本区段煤矿区还有瓦斯爆炸和煤层自燃灾害。陕西子长县道园煤矿1995年发生瓦斯爆炸，死亡12人；红石峁沟口旧煤窑和南家咀煤矿也都发生过瓦斯爆炸事故。它们距输气管线都较近。宁夏下河沿煤矿历史上有煤层自燃记载，十几年前还有自燃迹象。山西沁水煤田的南端，阳城、泽州段为高瓦斯煤矿，曾发生过多次瓦斯爆炸事故，在泽州段犁川一带还有煤层自燃现象。

采空塌陷对输气管线工程会导致严重后果，甚至是致命的危害，应引起高度重视。由于不少地段老煤窑较多，目前乡镇企业和私人经营的小煤矿又无序开采，采空区的空间分布范围很难查明。此次调查虽在重点地段进行浅层地震勘探，初步查清了一些采空区，但仍然不能满足工程设计的要求。今后，应在陕西段的子长煤矿焦家沟—王家湾段（DD184—DD277），山西段的蒲县—临汾煤矿密集分布区（EC119—ED073）、浮山后交煤矿区（EF043—EF056）和泽州煤矿密集分布区（EJ002+1—EJ058）进一步加强勘查。

五、黄土湿陷和潜蚀灾害

黄土湿陷和潜蚀往往相伴发生，一般是突发性的，对建筑物和人民生命财产构成危害，是黄土类土分布地段的一种特殊地质灾害。

（一）黄土湿陷

本区段地处黄土高原东缘和山西山地区，地面普遍分布有以上更新统（Q3）风成黄土为主的黄土类土，其中Q3、Q4黄土具湿陷性，且多属自重湿陷类型。据统计，输气管线经过黄土连续分布地段，陕西段长185km，山西段长71km（陕西靖边马路壕至山西临汾盆地以西）。分布厚度大，主要为梁峁沟壑地形，湿陷性最为强烈。临汾盆地以东，浮山段较强，往东逐渐减弱。沿线黄土因其形成时代、成因、结构和所处地貌位置不同，湿陷性有所差异。一般情况是：Q3风成黄土湿陷性最强，属中等—强烈湿陷；Q4坡积—冲积黄土状土，湿陷性弱些，属中等湿陷；而Q2黄土则为轻微湿陷—无湿陷。表4-1列出了陕西和山西段黄土湿陷性指标。

表4-1　黄土湿陷性指标

有关黄土湿陷的形成机制有多种解释，其中“加固凝聚力降低或消失的假说”较有说服力。黄土湿陷是一个复杂的物理化学过程，是由黄土固有的特殊成分和结构以及外界诱发条件共同作用的结果。湿陷性黄土含有一定量的碳酸盐胶结物和大孔性的结构特征，是湿陷作用的内因，而浸水和加压则是外部条件。当黄土浸水受压后，水膜楔入和水的溶解作用，使由盐类结晶胶结产生的加固凝聚力降低甚至消失，并使土粒散化。使处于大孔性而呈欠压密状态的土体发生沉陷，结构遭到破坏。

黄土湿陷导致的灾害是多方面的，有地表大面积不均匀下陷、地裂缝，还可诱发滑坡和崩塌的发生。因此它对输气管线可构成危害。

（二）黄土潜蚀

黄土潜蚀分布地域与湿陷性黄土基本一致，多见于Q3、Q4黄土中，形成陷穴、落水洞、盲沟、漏斗、竖井及天生桥等“黄土喀斯特”现象。潜蚀的发育受控于地形、地层及降雨等因素。在河谷阶地及坝、

地等地形平缓处，由于降雨积聚下渗，能形成直径几米至十几米、深度1m左右的碟形陷穴。根据陕西段的调查资料，输气管线沿线潜蚀与地形、黄土地层关系见表4-2。

表4-2　潜蚀陷穴与地形、黄土地层关系统计表

由于潜蚀的形成与黄土湿陷性密切相关，加之其作用过程较为隐蔽，常有暗沟分布，一旦突然陷落，将给输气管道的安全带来严重后果。

六、其他地质灾害

（一）地震液化

分布于宁夏段黄河冲积平原和山西段临汾盆地内。该二地段均为地震烈度Ⅷ—Ⅸ度的强震区，历史上曾多次发生过7～8级大地震，是输气管线经过的地震危险区。

宁夏段地震液化分布于中卫县境的黄河冲积平原一级阶地上，岩性为Q4的粉土、粉砂和细砂，埋深1.5～5.3m，潜水位埋深0.8～3.0m。经现场标准贯入试验判别，CA123—CA136和CA164—CA170液化等级轻微，CA144—CA164液化等级中等。

山西段临汾盆地地震液化分布于汾河河漫滩和一级阶地上，岩性为Q4的中细砂和粉砂；夹有粉土和粉质粘土，潜水位埋深0.7～2.6m。经现场标准贯入试验判别，在管线ED089—ED103长约4km的地段内，Ⅶ度地震力条件下液化等级为中等—严重。该地段史藉上曾有地震时喷砂冒水等砂土液化现象的描述。显然，输气管线的安全将会受到严重影响。

（二）盐渍土的腐蚀和盐胀灾害

分布于宁夏段和陕西段内。经查明，宁夏段盐渍土有三段。其中中卫县黄河冲积平原为碳酸（碱性）盐渍土和硫酸盐渍土相间分布，管线长度约42km，危险性小；中宁县古城子西的沼泽地为硫酸盐渍土，长约0.75km，危险性中等；盐池县两个盐碱滩洼地为硫酸盐渍土，长约3.5km，危险性大。陕西段盐渍土主要分布在定边县安边镇屈园子—郝滩乡四十里铺（DA056—DA076）及靖边县小滩则等地段，累计管线长度约21km。盐渍土易溶盐含量一般为0.34%～1.73%，为硫酸盐，经判定，屈园子—四十里铺以中度盐渍土为主。

（三）地面沉降

输气管线临汾段（ED089—ED103）经过地面沉降区，沉降中心位于临汾城西汾河谷地。累积最大沉降量240mm。该地段地面沉降是由于超采中深层地下水引起的。自20世纪70年代中期开始，地下水开采强度逐渐加大，由于超采，地下水位持续大幅度下降，至1986年已形成一个波及面积超过50km2的椭圆形降落漏斗，中心水位较1978年下降了30m，年降幅近4m。1986年以后，水位仍以平均3m/a的速率下降。目前该降落漏斗中心最大降深已达80m。地面沉降现状条件下不会对输气管线造成危害。

　东区段地质灾害类型和分布

东区段地形上处于第三阶梯的黄淮海平原和长江三角洲，间夹皖苏丘陵，海拔标高一般在100m以下，最低处仅为2m。属暖温带半湿润季风气候和亚热带湿润海洋性季风气候，降水量由西往东递增，季节分配不均。生态环境良好。本区段由西往东依次为黄河、淮河和长江三大流域，后二流域水系较发育。区域大地构造位置处于洋壳和陆壳板块作用带边界的内侧，地壳稳定性总体较好。人口稠密，经济发达，对地质环境干扰破坏较强烈。人类活动主要是抽汲地下水和开采固体矿产资源。

本区段地质灾害与人类工程—经济活动密切相关，主要有地面沉降、地裂缝和采空塌陷，此外还有膨胀土胀缩灾害。它们都属缓发性地面变形灾害类型。以下分别论述。

一、地面沉降

本区段大部分地段地势低平，是由河流冲积相或河湖相、河海相交互成层组成的第四系松散堆积物，厚度大，贮藏有丰富的多层孔隙承压水。由于地区经济发展而大量开采孔隙承压水，导致超采而承压水头区域性降低，使含水层及其上下隔水层中的孔隙水压力下降，而由土粒骨架承担的有效应力将相应增加。这一应力转换过程导致了土层固结压密，宏观上就产生不同程度的地面沉降现象。

地面沉降的产生必须具备两个基本条件，即地质、水文地质条件和应力转换条件。就前一个条件来说，应是疏松多层含水体系，其中承压水层水量丰富，适于长期开采；开采层上下的隔水层为厚度较大的欠固结或正常固结粘性土层。后一个条件指的是承压水头大幅度趋势性降低，即要大量开采承压水。

下面分别论述管线经过的苏—锡—常地区和阜阳地区地面沉降的情况。

（一）苏-锡-常地区地面沉降

地面沉降在长江三角洲的苏州—无锡—常州地区最为突出和严重。该地区于20世纪70年代初发现地面沉降现象。自70年代至80年代中期地下水开采主要集中在三个城市的中心城区。后随着乡镇企业的迅速发展，地下水开采日益强烈，至90年代中期，地面沉降范围逐渐向外扩展，累积地面沉降量超过200mm的面积达2000km2，苏、锡、常三中心城市最大累积沉降量分别达1200mm、1100mm和940mm。地面沉降发展很快。1996年以来虽然江苏省人民政府加强了该地区地下水资源管理，控制主采层第Ⅱ承压含水层的开采量，承压水头下降速率得到缓减，但由于含水层上下隔水层（粘性土）中孔隙水压力消散的滞后效应，地面沉降仍然持续发展。至2000年末，累计地面沉降量超过200mm的面积达5000km2以上，超过600mm的面积达1200km2以上，地面沉降区已连成一片，并形成了洛社、石塘湾、黄棣等地面沉降洼地。

苏-锡-常地区地面沉降与地下水开采量大小或地下水位下降呈现正相关关系。区内第四系松散堆积物厚度一般100～250m，有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个承压含水层（组），属长江古河道漫滩相砂砾层，隔水层为湖相欠固结粘性土。由于第Ⅱ承压含水层埋深浅（顶板埋深60～120m，由西往东逐渐变深），涌水量大（单井涌水量一般1000～3000m3/d，最大可达5000m3/d以上），所以是当地主要开采目标层。超采的结果，承压水头持续下降和降落漏斗不断扩大。1995年总开采量4.54亿m3，其中三中心城市合计为0.9亿m3，而县级市规划区及乡镇总开采量为3.64亿m3（占三中心城市开采量的4.04倍）。1993～1995年区域承压水头下降速率1～3m/a。三中心城市降落漏斗中心的水头埋深分别为67.5m（苏州）、87.0m（无锡）、84.0m（常州）。之后虽限采，但地下水总开采量仍高达3.2亿m3，至今水头埋深超过40m的面积达6500km2以上，等值线形状与累计地面沉降量等值线基本一致。

地面沉降的危害：地面沉降最直接的危害是降低了地面高程的安全程度。苏—锡—常地区为地势低平的平原水网区，地面海拔标高大多3～4m，易涝易渍。地面沉降就意味着洪涝灾害的加剧，会增加建设成本，影响地区的可持续发展。该地区因经济高度发达繁荣，吸引着许多外商和合资企业投资，但地面高程的损失无疑会影响到投资环境。地面沉降导致土层产生不可逆转的压缩，会使土层的渗透性降低，使供水井涌水量大幅度下降。不均匀地面沉降形成的地裂缝造成了地面建筑物破坏和失效；包括房屋开裂、倾斜甚至倒塌，道路、桥梁破裂，桥梁净空减小，港口、码头效用降低甚至失效；也会导致地下管线弯曲甚至断裂。

拟建的输气管线正好在地面沉降最严重的地段内通过，对管道无疑有较大的危险性。根据采用太沙基一维固结理论预测，在管线通过地段20年后总累积沉降量是：常州北1840mm，无锡北2800mm，苏州北2140mm。

（二）阜阳地区地面沉降

安徽段阜阳地区的地面沉降是从20世纪80年代开始的。随着地方经济的发展，尤其是京九铁路通车后，该区中心城镇需水量大增，中深层承压含水层为主要开采目标层，井深多在150～200m。承压水头随着超采量逐年增大而下降，使该地区1.62×104km2的自流区至80年代末基本消失。90年代深供水井愈来愈多。1995年中深层和深层孔隙承压水开采量约1.27×108m3，1999年为1.71×108m3。承压水头平均下降15～20m，在阜阳、界首、太和几个大集中开采区下降值更大。例如，阜阳城区降落漏斗中心水头埋深已达80m，下降速率1.44～1.88m/a，目前水头埋深超过5m的漏斗面积已达1600km2。水头值持续下降，必然导致地面沉降的产生。1980～1990年，沉降范围和沉降速率分别为26km2/a和78.9mm/a。沉降中心累积沉降量873mm。1990～1999年沉降有所减缓。1999年初中心最大累积沉降量已达1347mm。地面沉降与地下水开采量及水头降低值呈正相关关系。其他几个县城地面沉降量较小，但其发展较快。

阜阳地区的地面沉降已导致了多种危害，主要表现是：水利设施防洪标准降低甚至遭受破坏，破坏市政和供水设施，城市测量控制网失效。

拟建的输气管线通过地段在阜阳市地面沉降区以北约30km处，沿线除利辛县城外皆为农村，目前地下水开采量不大，尚未发现地面沉降现象。经类比法预测，利辛县城附近20年后累积沉降量将超过1000mm，对管线危险性较大。

二、地裂缝

本区段评估区及其附近的地裂缝分布于江苏、河南二省境内。地裂缝成因较复杂，有自然因素和人为因素两类。自然因素包括膨胀土干旱收缩、覆盖层底部基岩面陡峭、地震等；人为因素包括抽汲地下水、地下采矿等。往往是在自然因素背景基础上人为因素叠加综合作用所致。

江苏段地裂缝分布于苏—锡—常地区，是地面沉降不均匀的一种表现形式，即在特定地质条件下局部地段差异沉降所致。由于地表开裂，对房屋建筑和道路危害较大。该地区自1989年在武进市横林镇首先发现地裂缝以来，至今已发现15处，较集中分布在横林以东、无锡梅村以西的地段内，具有明显的地域性分布规律。地裂缝具有一定方向性，长度80～1000m不等，缝宽2～5cm，影响宽度20～180m不等，表现为垂直差异沉降为主且滞后于地面沉降。经采用浅层地震法探测和研究认为：地裂缝形成的主要原因是第四系松散沉积物下伏的基岩隆起或陡崖，造成土层结构和承压含水砂层厚度突变，当地下水主要开采层水头降低时地面沉降不均匀，在地表就会产生地裂缝。经预测输气管线在武进市横山桥（HD068）、无锡市石塘湾镇秦巷北（HE014—HE016）和查桥镇附近（HE034）三段易产生地裂缝，应予关注。

河南段地裂缝分布于两个地段：第一个地段是在荥阳北部（K53—K81）黄河右岸，古黄河冲积平原的上更新统晚期冲积成因黄土状土中，发现多条地裂缝，长度最短的30m，最长的2000m，呈北东、北东东方向；第二个地段是太康、淮阳一带（K230—K310），黄河及淮河（上游）冲积平原的全新统冲积粉土中，也有多条地裂缝，长度一般小于1000m，方向性不强。地裂缝成因较复杂，除与长期抽汲地下水地面不均匀沉降有关外，还与久旱突降暴雨、黄土湿陷性及掩埋的冲沟、古井、古墓等有关。地裂缝已造成地面塌陷、房屋开裂倒塌等灾害。有些地裂缝距输气管线较近，有的可能横穿管线。在上述地段的线路应采取必要的预防对策。

三、采空塌陷

本区段蕴藏有煤、石膏、岩盐、铜、铁等固体矿产资源，目前正在开采中。

管线通过地段附近煤田有两处：河南郑州西南的三李煤田和安徽淮南煤田。三李煤田主要分布在K85—K105段的南部，其中K93+400—K98+000为压煤区。煤田内已建成多个矿区，距管线最短距离约1.5km，目前对管线无影响。淮南煤田是我国著名的大煤田，淮河以北的潘谢矿区目前的采空塌陷面积23km2，塌陷最大深度5.5m。塌陷区与输气管线最小距离约9km（K160—K170）。预测到2020年该矿区北部塌陷边界距管线最小距离约4km（K150—K160），所以对管线危险性小。

安徽定远石膏矿位于输气管线K245—K259地段内，矿区在管线以东，与之最小距离1.5km。矿床顶板为古近系古新统软弱泥岩，采深小于170～180m时，可引起地面塌陷。现塌陷面积800m2，最大塌深0.5～0.65m。管线穿越石膏矿体，长度6.5km。目前塌陷区虽离管线较远，但远景规划开采区对管线的安全存在潜在的危险。定远县的东兴盐矿位于管线K224—K238的南西侧，与管线最小距离约3.5km。目前采空塌陷面积约0.2km2，但对管线无影响，但仍存在潜在危险性。

江苏段宁镇地区有几处小型铜、铁、煤矿，与管线距离皆在2.5km以上。目前大多处于停采一半停采状态。虽有不同程度的采空塌陷现象，但对管线安全不会构成威胁。

四、膨胀土胀缩灾害

在淮北平原、皖苏交界的丘陵和侵蚀波状堆积平原区地面普遍分布上更新统粘性土，在江苏称“下蜀组”，在安徽则称“苑塘组”和“戚咀组”，成因有冲积、洪积和残坡积。其结构致密，柱状节理发育，沿节理面有铁锰质胶膜。粘土矿物成分以伊利石、蒙脱石居多，土层厚3～15m。该土体具有遇水膨胀、失水收缩的特性，往往造成其上的轻型建筑物变形、开裂和边坡失稳。

经取样测试，其自由膨胀率值列于表4-3中。可见其属弱膨胀土，对管线工程安全造成的危险性小。

表4-3　上更新统粘性土自由膨胀率统计表

输气管线通过膨胀土区的累计长度是：安徽段243km，江苏段约40km。

五、其他地质灾害

（一）黄土湿陷和潜蚀灾害

分布于河南段K81—K117的嵩箕山前倾斜岗地，由上更新统冲洪积成因（

）的黄土状粉土构成，经测试湿陷系数0.026～0.067，计算湿陷量5～20cm，属轻微非自重湿陷性黄土，其下部的中更新统黄土状粉质粘土局部亦具弱湿陷性。湿陷性黄土的危害应引起输气工程部门重视。

（二）崩塌

崩塌在东区段局部地段比较发育，主要类型为河岸崩塌和丘陵区斜坡崩塌。

河岸崩塌分布于黄河和长江岸畔。在河南段输气管线第三次穿越黄河后在其右岸（南岸），即是由上更新统黄土状土组成的陡岸，河水侧方侵蚀强烈，引起崩岸。它对管线安全的影响应予重视。在江苏段，长江江岸坍塌集中于龙潭变道段，桩号HB015的三江口江岸易受到影响。

安徽段崩塌在输气管线沿线可分为土体、岩体和人工堆积层三类。土体崩塌分布于K307—K334段，地层为Q3弱膨胀土，是由于人工切坡坡度过陡造成的。岩体崩塌分布于K280—K302段，由元古界变质岩组成斜坡，因修公路和房屋切坡造成的，一般坡度在700以上，坡高4m以上时极易发生崩塌，其规模较土体崩塌要大些。人工堆积层崩塌分布于张家大山—吴家山一带（K185—K200），是露天开采古生界碳酸盐岩堆积的大量弃渣，渣堆坡度陡（40°～50°），结构疏松，很容易崩塌。各类崩塌规模虽小，但对管线施工来说应予以必要的重视。

（三）地震液化

在安徽段内输气管线通过地震烈度Ⅶ度区有两段。一段位于淮北平原的四庙—孙集一带，为西淝河现代河床两侧分布的全新统冲积物，其中浅部粉砂、细砂厚6.4～14.8m，潜水位埋深2.2～2.5m，线路穿越长度21km（K59—K70）。经标贯测试判别属轻微液化。另一段位于江淮波状平原前王一带，为池河现代河床两侧分布的全新统冲积物，潜水位埋深0.8～2.4m。线路穿越长度7km（K266—K273）。其浅部的粉土经判别为非液化土。

此外，河南段的太行山前至郑州地段为Ⅶ度地震烈度区。该段的黄河左岸滩地较宽，地震液化亦应予以关注。