唐山市巖溶塌陷易發(fā)性分析探究

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1、引言近二十多年來，隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，巖溶塌陷問題也隨著日益突出，已成為巖溶區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害問題，已成為巖溶區(qū)經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展的瓶頸。據(jù)調(diào)查，巖溶塌陷是占我國國土面積30%以上的巖溶區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害類型，全國超過300多個市縣共發(fā)生過巖溶塌陷1400例以上，塌陷坑總數(shù)超過40000萬個。對于越來越嚴(yán)重的巖溶塌陷問題采用傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探調(diào)查的方法已不能適應(yīng)災(zāi)害的發(fā)展趨勢。20世紀(jì)90年代以來，GIS技術(shù)的普及和發(fā)展，這無疑為建立巖溶塌陷的危險性評估和預(yù)測提供良好的技術(shù)手段。本文總結(jié)前人的研究經(jīng)驗，突破傳統(tǒng)方式，建立以GIS與層次分析法相結(jié)合的評估

2、與預(yù)測方法來研究巖溶塌陷問題。一、研究的背景意義（一）研究的背景隨著地理信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，全球已經(jīng)步入信息化時代，面對巖溶塌陷災(zāi)害日益的突出的地質(zhì)災(zāi)害問題。這就需要應(yīng)用新的技術(shù)和方法來評估和預(yù)測巖溶塌陷。由于唐山市地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，加之1976年大地震使得地層構(gòu)造不穩(wěn)定，多種因素的影響造成巖溶塌陷的評估和預(yù)測難度加大。目前，管理人員和技術(shù)人員對巖溶塌陷的評估和預(yù)測是通過傳統(tǒng)手繪圖形、CAD圖等二維圖表進行的，這種方法已經(jīng)不能適應(yīng)巖溶塌陷發(fā)展趨勢。而面對唐山市錯綜復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和巖溶塌陷問題趨于嚴(yán)重的形勢，需要一種新的思維來解決問題，本

3、文結(jié)合GIS技術(shù)和層次分析法來處理唐山市巖溶塌陷問題是適應(yīng)目前災(zāi)害預(yù)測趨勢，有利于促進災(zāi)害評估和預(yù)測信息化和科學(xué)化。（二）研究的意義唐山市為河北省重要工業(yè)城市，它坐落在開平向斜西北翼一狹長型地壘構(gòu)造上，本研究區(qū)基底經(jīng)燕山運動褶皺形成褶皺和斷裂，稱為唐山市基底構(gòu)造骨架。并經(jīng)過長期的構(gòu)造運動最終形成一系列與開平向斜軸部平行的次一級斷裂和褶皺，研究區(qū)地處碳酸巖分布區(qū)，地下巖溶發(fā)育較成熟，巖溶塌陷已成為唐山市城市發(fā)展面臨的主要地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重制約著城市的建設(shè)與發(fā)展。例如，唐山市體育場自從l988年出現(xiàn)巖溶塌陷以來，塌陷一直在繼續(xù)發(fā)展，嚴(yán)重影響城市工程建設(shè)規(guī)劃

4、。巖溶塌陷具有時間上的突發(fā)性與空間上的隱蔽性，如何預(yù)測和防范巖溶塌陷的發(fā)生是具有國際性的最突出的前沿課題。巖溶塌陷的易發(fā)性評價的研究具有重要的意義。本論文通過借鑒唐山市巖溶區(qū)發(fā)生塌陷的歷史案例數(shù)據(jù)和水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，基于GIS技術(shù)提取屬性數(shù)據(jù)、制作影響因素屬性專題圖，運用層次分析建立巖溶塌陷的評價模型，對唐山巖溶塌陷危險性進行定量評價。最后利用AreGis強大的空間分析功能基于AHP確定各個影響因素的權(quán)重值進行多元耦合疊加耦合疊加，最終實現(xiàn)研究區(qū)巖溶塌陷易發(fā)性分區(qū)顯示。為管理人員對巖溶塌陷的防治和城市規(guī)劃提供重要參考和建議。（三）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀八十年代

5、以來，國內(nèi)外許多學(xué)者針對巖溶塌陷的發(fā)育規(guī)律、觸發(fā)原因、成因機制、防治原則、定量預(yù)測預(yù)報等方面作出了有益的研究和探討。在國內(nèi)，由于社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內(nèi)巖溶發(fā)育地區(qū)巖溶塌陷頻繁發(fā)生，嚴(yán)重危害和威脅人們的生命財產(chǎn)安全，如唐山體育場的塌陷；泰安鐵路車站及京廣鐵路部分地段，因巖溶塌陷引起列車停運，因此巖溶塌陷的研究越來越受到重視。但是，巖溶塌陷的研究還是一個較新的領(lǐng)域，在成因機制的研究、定量化預(yù)測方面還很不成熟。近年，經(jīng)過專家學(xué)者的共同努力，還是取得了一定的成果。對于巖溶塌陷的評估和預(yù)測，近年來，國內(nèi)研究人員采用模糊綜合評判法、多元逐步回歸求解臨界壓場法

6、、疊置分析方法進行定量評估，為巖溶塌陷定量化預(yù)測研究積累了寶貴的經(jīng)驗。在國外，普遍學(xué)者認(rèn)為，巖溶塌陷通常發(fā)育于地下巖溶發(fā)育地區(qū)，是地貌天然演變形成的，是溶洞及隱形土洞中，土體地下水完全帶走的過程，這個自然演變的過程很長，但是由于人類的活動，使得這過程被加快。國外在巖溶塌陷預(yù)測的勘探方法上仍然認(rèn)為鉆井資料最可靠，但由于其成本過高，且布孔的隨機性可能會歪曲地下巖溶地貌，因而嘗試使用地球物理勘探及煙感方法來預(yù)測地下巖溶，以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。（四）論文研究思路本論文在基于通過基于AreGis與AHP耦合技術(shù)，建立研究區(qū)的巖溶塌陷易發(fā)性評估模型，并分別計算出

7、至陷的各主控因素的權(quán)重值，利用AreGis生成各至巖溶塌陷因素的矢量數(shù)據(jù)圖與AHP的評價模型確定的各個影響因素權(quán)重值的進行多元耦合疊加處理，為研究人員提供一個直觀地觀察，對市區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)提供一些有價值的參考。對決策者提出相應(yīng)的防治巖溶塌陷措施具有重要的意義。本文主要采用ArcMap的制圖和分析功能，采用建立點、線、面圖層來繪制屬性圖，這些數(shù)據(jù)便于GIS應(yīng)用系統(tǒng)的管理和操作，采用AHP模型定性的分析各個影響因素對研究區(qū)巖溶塌陷的影響程度，是方便管理人員直觀的獲取巖溶塌陷的信息和研究各影響因素之間的關(guān)聯(lián)。AreGis技術(shù)的運用為人們認(rèn)識、了解地理信息

8、提供強有力的工具，隨著地面巖溶塌陷研究的不斷深入，突破傳統(tǒng)思維形成了GIS技術(shù)和層次分析模型相結(jié)合的綜合研究方法。這種方法