江苏省睢宁县地质环境保护现状及发展趋势

刘爱斌，王宏沛，陈 军，陶文杰

(1.江苏省地矿局第五地质大队，江苏徐州 221004；2.睢宁县国土资源局，江苏睢宁 221200)



江苏省睢宁县地质环境保护现状及发展趋势

刘爱斌1，王宏沛1，陈 军2，陶文杰1

(1.江苏省地矿局第五地质大队，江苏徐州 221004；2.睢宁县国土资源局，江苏睢宁 221200)

依据区域地质、工程地质和水文地质条件，分析睢宁县地质环境保护现状及发展趋势，根据地质环境现状进行地质环境分区，并结合地质环境发展趋势进行地质环境保护及治理分区，进一步强化了地质环境保护及治理工作。

地质环境；保护现状；发展趋势

广义地质环境是指岩石圈、水圈和大气圈相交汇的地质空间。狭义地质环境是指居民生产生活所影响到的浅部地质空间。随着睢宁县经济社会发展对地质环境保护工作提出更多更高的要求，地质环境保护工作的领域进一步拓宽。为加强地质环境保护与管理、科学规划地质环境保护与治理工作、大力推进生态环境建设、全面改善睢宁县地质环境现状，笔者对人类活动产生的各种不良地质作用进行研究，主要有采矿活动引发或加剧的崩塌、滑坡等地质灾害，破坏占用土地资源，破坏地形地貌景观，开采地下水造成的面沉降、地面塌陷等地质灾害，以期为睢宁县创建国家级“生态县”“园林城市”制订地质环境保护对策。

1 区域地质条件

1.1 自然地理特征 睢宁县位于江苏省西北，徐州市东南。废黄河高漫滩横贯县境北部，为区内南北天然分水岭；睢宁县地貌类型主要为冲积平原地貌，地形开阔平坦。局部地段为丘陵地貌，多剥蚀残丘。

睢宁县属淮河流域，境内以废黄河为界，划分为沂沭泗、废黄河、洪泽湖(或徐洪河)3个水系。睢宁县气候属半湿润暖温带季风气候，具有明显的季风特征，四季分明，睢宁县年平均气温14.60 ℃，年平均降水量906.0 mm，最大堆雪厚度24 cm，最大冻土厚度25 cm。

1.2 地层和构造 睢宁县地处华北地台的南缘，地层发育不全，以上元古界震旦系为最老地层，缺失古生界地层，中生界地层有侏罗系上统及白垩系，新生界发育较全，第四系覆盖层厚度变化大(60～145 m)。

按构造形迹的展布方向划分，睢宁县区域构造主要有北东向的王集隆起、桃园断陷槽地、睢宁隆起、凌城断陷槽地和北西向废黄河断裂2种构造类型(图1)。

睢宁境内深大断裂主要为郯庐断裂带及废黄河断裂；郯庐断裂带为全新活动断裂，主要活动时间为Q1～Q3，缺乏全新世活动证据。废黄河断裂呈北西向横穿全区，废黄河断裂规模最大，延伸40 km，具多期活动性，是主要的储水、控水构造。未见该断裂全新世活动的证据；根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001)，睢宁县抗震设防烈度为Ⅷ度区，设计基本地震加速度值为0.20 g，设计地震分组为第一组；根据区域构造稳定性评价标准，对比区内各项条件，睢宁县区域构造稳定性较差。

1.3 工程地质条件 根据地表岩土类型、岩性特征，30 m以浅岩、土体的结构特征，液化土层及厚度大于5 m的淤泥质土的分布范围，构造破碎带的分布特征等将睢宁县划分为3类工程地质区7类工程地质亚区，各分区分布范围、区域工程地质特征见图2和3、表1[1]。

1.4 水文地质条件 按地下水的赋存条件，睢宁县地下水可分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类裂隙孔隙水和岩浆岩类裂隙水四大类。由于碎屑岩类裂隙孔隙水和岩浆岩类裂隙水分布零星，含水层富水性弱，基本无供水价值；松散岩类孔隙水主要包括全新统孔隙潜水含水层、中上更新统孔隙承压水含水层及下更新统及新近系孔隙承压水含水层，孔隙潜水因补给充分，采补平衡，年水位曲线均无明显的升降趋势，仅表现为受年降水影响的特征；孔隙承压水分布广泛，水量大，是当地主要开采层位，在睢城一带则表现为向开采漏斗区汇流的特征。根据《睢宁县城区地面沉降调查报告(2014.4)》，在睢城区一带，地下水位虽呈周期性变化，每年的峰谷明显，但由于增加了开采量这一人为因素，水位动态曲线形状不规则，波动频繁，水位变幅也增大至4.22 m，城区中上更新统孔隙承压水水位已出现持续下降现象，说明其补排动平衡状态已经遭到破坏，呈逐年下降趋势，水位年均降幅为34 cm[2]。

图1 睢宁县区域地质Fig.1 Regional geology of Suining County

图2 睢宁县工程地质分区Fig.2 Engineering geology partition in Suining County

碳酸盐岩类裂隙岩溶水可分为望山组-魏集组裂隙岩溶含水层及张渠组-赵圩组裂隙岩溶含水层，分布在睢宁隆起区，岩性主要为白云岩、灰岩夹泥质白云岩、泥质条带灰岩。在裸露区由于地势较高，不利于地下水储存，故水量贫乏，泉流量小于10 L/s。隐伏区水量较为丰富，单井涌水量在100～5 000 m3/d。在废黄河断裂带部位可大于5 000 m3/d；该区的裂隙岩溶水由于开采较少，并在区外低山丘陵部位含水层裸露地表，因此其水位主要受气象因素影响，水位对降水的反映更为敏感，年变幅较大(一般在10 m左右)。

2 地质环境现状及发展趋势

2.1 矿产资源开发 睢宁县2009年已关停全县范围内的露采矿山(石灰岩)及砖瓦黏土开采，其余各矿种基本位于《江苏省生态红线区域保护规划》划定的各类保护区内，并加快工矿废弃地的土地复垦，矿产开发(除地下水外)未来不会对地质环境造成影响。

图3 睢宁县工程地质剖面Fig.3 Profile of engineering egeology in Suining County

工程地质分区Engineeringgeologypartition区Region亚区Subregion区段Sector分布范围Distributionrange区域工程地质特征Chracteristicsofregionalengineeringgeology低山丘陵区Hillyarea(Ⅰ)碳酸盐岩类(Ⅰ1)姚集镇、岚山镇和官山镇的部分地区主要由碳酸盐岩组成;承载力特征值石灰岩3000～7000kPa,地势高边坡陡,局部有小型滑坡、崩塌,工程建设适宜性好碎屑岩类(Ⅰ2)分布在古邳镇的北部主要由砂岩、页岩组成;承载力特征值:砂岩1000～2000kPa,页岩500～800kPa地势高边坡陡,局部有小型滑坡、崩塌,工程建设基本适宜波状平原Wavyplain(Ⅱ)岗地(Ⅱ1)姚集镇、岚山镇和官山镇的山前地区和古邳镇的北部主要由老黏性土(可塑-硬塑)和粉土(稍密-中密)组成;地基土承载力特征值:粉土100～120kPa,黏性土160～260kPa;地势较高,边坡较陡;工程建设适宜性好冲积平原Alluvialplain(Ⅲ)黄泛平原(Ⅲ10)黄泛冲积平原无软土分布区(Ⅲ1-210)睢宁县大部分地区主要由粉土(稍密-中密)、黏性土(可塑-硬塑)和少量砂性土(松散-中密)组成,基本无有淤泥质软土(软塑-流塑);地基土承载力特征值:粉土100～120kPa,黏性土120～160kPa,下部老黏土200～250kPa,砂性土180～220kPa,砂粉土轻微液化,工程建设应避开发震断裂(F3、F4),避让距离不小于300m,基本适宜黄泛冲积平原软土分布区(Ⅲ1-310)双沟—魏集一线及桃园、睢城东等一线主要由粉土(稍密-中密)、黏性土(可塑-硬塑)、砂性土和淤泥质软土(软塑-流塑)组成;软土厚度0～7m,地基土承载力特征值:粉土100～120kPa,淤泥质软土50～80kPa,一般黏性土120～160kPa,下部老黏土200～250kPa,砂性土180～220kPa,软土不均匀沉陷,砂粉土中等液化;适宜性差废黄河高漫滩工程地质条件差区(Ⅲ210)北部废黄河的两岸主要由粉土(稍密-中密)、粉细砂(松散-稍密)和黏性土(可塑)组成,局部地区夹有淤泥质软土(软塑-流塑);地基承载力特征值:粉土80～100kPa,粉细砂100～160kPa,淤泥质软土50～80kPa,一般黏性土100～120kPa,下部老黏土160～200kPa,砂粉土中等液化;局部软土厚,易引起建筑物不均匀沉降,适宜性差

2.2 山体资源环境 主要表现为废弃露采矿山宕口，导致部分山体资源功能减退甚至消失，破坏地形地貌景观及植被覆盖，形成地表景观的“视觉污染”及地质灾害隐患，严重影响旅游业发展和人文景观资源保护。近年来通过严格执行《徐州市山体资源特殊保护区划定方案(2011.10)》，落实了山体资源特殊保护区，根据《江苏生态红线区域保护规划》，划定了共11个生态保护区(图4)，总面积约276 km2，为提升睢宁县生态文明建设水平、实现区域经济社会的可持续发展奠定坚实的生态基础。削坡减载，消除地质灾害隐患，辅以宕口的覆土覆绿，对部分坡面进行客土喷播覆绿，改善了生态环境，山体资源逐步得到有效保护，部分山体资源功能逐步恢复。近年来虽然加大地质环境恢复治理力度，对所有山体实行禁采，矿山地质环境问题严重的现状已趋于稳定，矿山地质环境问题将成为未来一段时间制约地区经济和社会发展的一个重要因素。

2.3 地质灾害 地质灾害的形成受致灾体及承灾对象两方面控制，仅致灾体而无承灾对象或仅承灾对象但无致灾体均不能形成地质灾害。致灾体的形成取决于自然地质环境条件的改变、气候气象的变化、人类经济工程活动强度和方式等；承灾对象的分布取决于国民经济发展规划和布局、城镇规划及人口分布情况等。根据历史资料记载及调查统计结果，睢宁县历史上曾经发生的地质灾害类型主要有崩塌、滑坡及特殊类岩土(砂、软土)灾害。

图4 睢宁县生态红线区域保护规划Fig.4 Protection planning of ecological red line area in Suining County

2.3.1 崩塌、滑坡。大规模开山采石活动形成数量众多的废弃露采宕口，边坡坡度陡峭，坡面凹凸不平，岩体破碎，危岩密布，坡顶线形态复杂，稳定性差，广泛存在崩塌、滑坡灾害隐患。调查发现，睢宁县已发滑坡灾害有1处，位于姚集镇北部张圩铁山寺村北侧太平山南坡采石场西段区内，崩塌隐患点31处。随着社会经济的发展，人类工程活动区域逐步扩大，工程建设强度不断加强，部分废弃宕口将被开辟为工程建设场地或其他活动场地。一方面，工程建设将可能因挖方填方而对原有边坡进行改造或破坏，打破原有边坡的平衡和稳定，加剧滑坡、崩塌的发生强度及频率；另一方面，人类活动的区域将逐渐侵入滑坡、崩塌隐患区域，使人员生命及财产处于滑坡、崩塌隐患体的威胁之下，导致致灾体与承灾对象相遇，极易形成地质灾害。

2.3.2 岩溶地面塌陷。睢宁县近丘陵地带碳酸盐岩分布广泛，埋藏深度较小，上覆土层中砂土厚度较大，具有岩溶地面塌陷灾害隐患。睢宁县岩溶地面塌陷隐患区分布双沟等6个重要集镇及观音机场、徐淮高速、104国道等重要地物。区内工农业生产迅速发展，许多工业企业及园区正在建设，人口正在聚集，由此导致区内工农业及生活用水大量增加。目前区内用水主要开采基岩裂隙岩溶水，当地下水开采量增加时，其补给量小于开采量，由此导致地下水位持续下降，形成地下水降落漏斗。当区内地下水降落漏斗扩大到一定规模、水位在基岩面附近急剧振荡时，将激发岩溶地面塌陷的发生。随着睢宁县出台并强化水资源管理办法，严禁开采岩溶裂隙水，采补平衡，岩溶地面塌陷趋势得以缓和。

2.3.3 特殊类岩土。在区内广大冲积平原区，第四系砂土及软黏性土广泛分布，厚度较大，睢宁县饱和砂粉土在区内分布广泛，仅在南部李集—官山一带及北部张圩—古邳一带局部缺失，厚度多大于5 m，液化等级中等-严重；睢宁县王集镇北部及桃园镇西部、睢宁县城东部等地分布淤泥、淤泥质土等软土，厚度多大于3 m。郯庐断裂带是我国东部一条重要的深大断裂带，其中的F5断层全新活动断裂特征明显，历史上多次大地震均与该断裂带有关。郯庐断裂带西侧边界断层从睢宁县东部自北而南通过，当郯庐断裂带发生地震活动时，睢宁县遭受地震影响程度强烈。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，睢宁县抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度0.20 g，设计地震分组为第一组。当睢宁县遭受设防烈度以上强度的地震影响时，绝大部分区域地基将出现中等-严重液化及软土震陷，分布区地面所有人员、地物等均为承灾对象，此外，区内工程建设时若施工方法及防护措施不当，易引发流砂、流土、基坑坑壁坍塌和局部地面沉降等灾害。

2.4 含水层破坏及主城区地面沉降 睢宁县全新统孔隙潜水开采井深度一般小于20 m，开采较为均匀；中上更新统孔隙承压水开采井建井深度一般在40～80 m，开采强度以睢城区稍大，下更新统及新近系孔隙承压水开采井建井深度多在80～150 m，开采强度在睢城一带较大，其他地区仅少量开采；裂隙岩溶水仅在姚集及岚山一带零星开采，开采井深度一般小于150 m[1]。

2013年睢宁县主城区中上更新统孔隙承压水水位降幅4.24～15.84 m，其他地区小于3.00 m；主城区下更新统及新近系孔隙承压水水位降幅5.80～15.73 m，其他地区小于3.00 m。睢宁县主城区中上更新统孔隙承压水、下更新统及新近系孔隙承压水含水层水位破坏较严重，其他地区水位破坏较轻[2]。

睢宁县城区及周边附近在近5年地面高程明显下沉的区域主要分布在睢宁县政府以西菁华学校—星星科技一带(西部)及东部高作—红旗桥一带(东部)。西区最大高程损失290 mm，年均损失高程58 mm；以100 mm损失线圈定地面沉降范围，其面积约为14.15 km2。东区最大高程损失250 mm，年均损失高程50 mm；以100 mm损失线圈定地面沉降范围，其面积约为18.98 km2[2](图5)。

2014年睢宁县开展了城区地面沉降调查，对地面沉降灾害的现状、成因、危害程度、影响因素及发展趋势进行了分析，并对地面沉降稳定性进行评价与预测，提出了地面沉降灾害防治工作建议，建立了地面沉降防治工作管理体系。为实现地下水资源的可持续利用，防止水质污染和地面沉降等地质灾害，睢宁县颁布了《睢宁县政府关于实行最严格水资源管理制度的实施意见》(睢政发[2013]146号)，实施地下水禁限采，限采区原则上不增打新井。建成县地面水厂一期工程庆安水库取水项目，强化地表水厂供水能力。城乡供水实行地表水和地下水统筹考虑，联合调度，实现水资源的合理利用。地下水保护已取得明显成效。

图5 2008—2013年主城区地面沉降量Fig.5 Land subsidence in main urban zone in 2008-2013

2.5 地质遗迹保护 睢宁县无省级认定的地质遗迹保护区。调查发现“睢宁县张圩乡刘楼(Zn-Zjd2)标准剖面”因开山采石破坏严重，应加以保护及修复，暂未发现其他有重要价值的地质现象。

3 地质环境评价

3.1 评价方法 采用简单易行的定性与定量相结合的层次分析法(AHP 法)。根据各种因子之间的关系，理顺组合方式和层次，据此建立系统评价的结构模型和数学模型；对模型的各种模糊性因子，根据它们对于影响对象或作用目标的影响程度，通过专家评判确定量化指标或者标度指标，然后根据评价模型的需要，通过判断矩阵逐项或逐层得到各因子的作用权重或指标数值，最后计算出最高层次的评价目标值。

3.2 评价指标体系结构 经调查分析和咨询筛选，确定该次评价的目标层是地质环境综合评价，要素层为地质灾害和生态环境破坏，指标层为崩塌与滑坡、地面塌陷、地面沉降、砂土液化、破坏占用土地、破坏地形地貌景观及破坏含水层，构建评价层次结构(图6)。

3.3 评价指标权重确定及评价模型

3.3.1 指标权重确定。根据睢宁县地质环境影响因素分析，结合专家经验，利用1～9标度法，先列出条件层相对于目标层的判断矩阵，然后再分别列出层次结构中条件层和因子层的判断矩阵，计算各判断矩阵的特征向量，经归一化后得到地质环境评价因子的相对权重值，再通过条件层与因子层相对权重的乘积，可得到各评价因子层的权重值，然后，对比徐州市地质环境分区进行反演，个别矛盾的因子权重进行调整，调试合理后的权重值作为最终的权重[3-4]。

1～9标度说明：1表示2个因素相比，具有同等重要性；3表示2个因素相比，一个因素比另一个因素稍重要；5表示2个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要；7表示2个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要；9表示2个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要；2、4、6、8表示上两两相邻判断的中值；倒数表示因素i与j比较得判断bij，因素j与i比较得判断bji=1/bij。

权值的确定根据计算中的和积法，计算各判断矩阵的特征向量：

W=[w1,w2，…，wn]T

求出判断最大特征根λmax=4.045 8，CI=0.026 8，CR=0.017 2<0.100 0，通过一致性检验。各评价因子权重见图7。

图7 评价因子权重Fig.7 Weight of evaluation factor

在各因素权重确定后，判别模型可简化为下式：

A=0.192 0u11+0.083 9u12+0.299 1u13+0.091 8u14+0.054 5u21+0.099 0u22+0.179 9u23

3.3.3 评价单元的划分及地质环境分区。根据上述分区原则和方法，对比徐州市地质环境分区，对睢宁县地质环境进行了反演计算，确定各级别区模糊判别指数区间值：

根据各因素的权重值，求得各个单元上地质环境质量等级，结合睢宁县地质现状及发展趋势，按“区内相近、区际相异”原则，共划分5个地质环境差区、2个地质环境较差区，并将县域其他区域划分为地质环境一般区(图8)。

图8 江苏省睢宁县地质环境分区Fig.8 Geological environment partition of Suining County in Jiangsu Province

4 地质环境保护与治理分区

根据睢宁县地质环境现状的调查评价结果，在综合考虑县域地质环境质量、区域稳定性、工程地质条件下，统筹考虑区域社会发展需要，将睢宁县地质环境保护与治理区划分8个保护区、3个恢复治理区、4个控制开发区和1个适宜开发区(表2)。

表2 睢宁县地质环境保护与治理区划

4.1 保护区 睢宁县地质环境保护区是指具有生态、资源等价值，需要进行保护使其免遭人类经济建设破坏的区域。主要为依法设立的各级自然保护区以及需要特殊保护的重要生态区域(自然保护区、风景名胜区、森林公园、重要水源涵养区、重要湿地、湿地公园、饮用水源保护区、洪水调蓄区、生态公益林)。4.2 控制开发区 睢宁县地质环境控制开发区是指地质环境承载能力弱，开发潜力受限制，急需控制开发的区域。主要为临空产业园、食品加工产业园、城区周边(包括经济开发区、宁江-八里工贸园)及沙集工贸园地下水超采区域。4.3 恢复治理区 睢宁县地质环境恢复治理区是指地质环境问题突出，已经对人类活动构成威胁，需要治理后才能开发利用的区域。主要为矿山地质环境重点治理区和地质灾害重点防治区等环境地质问题严重，急需修复治理区域。4.4 适宜开发区 适宜开发区是指区域地质稳定性好、地质环境承载能力强，环境地质问题不突出、资源丰富或开发程度不高，可进一步开发的区域。

5 结论与建议

(1)该区由于矿产资源不合理开发以及过度的工程建设活动，造成生态环境破坏，形成地质灾害隐患，并引发地质灾害，危及人民生命财产安全。随着地质环境保护及治理工作的持续推进，地质环境逐渐转好。

(2)该研究采用层次分析法对地质环境进行评价，共划分为5个地质环境差区、2个地质环境较差区、1个地质环境一般区。

(3)依据《徐州市地质环境保护规划(2013—2020年)》，结合睢宁县地质环境现状及发展趋势，按照“区内相近、区际相异”原则，将睢宁县划分为8个保护区、4个控制开发区、3个恢复治理区和1个适宜开发区，进一步强化地质环境保护及治理工作。

[1] 刘爱斌，王洪沛.睢宁县地质环境保护防治规划[R].徐州：江苏省地矿局第五地质大队，2016.

[2] 江苏省地矿产局第五地质大队.睢宁县城区地面沉降灾害调查报告[R].徐州：江苏省地矿产局第五地质大队，2014.

[3] 崔文静，黄敬军，韩涛，等.徐州市矿山环境地质问题及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报，2007，18(4)：93-97.

[4] 黄敬军，崔文静，贺慧敏，等.徐州市矿山地质环境现状分区评估研究[J].地质学刊，2009，33(1)：35-39.

Current Status and Development Trend of Geological Environment Protection in Suining County of Jiangsu Province

LIU Ai-bin1, WANG Hong-pei1, CHEN Jun2et al

(1.The Fifth Geological Brigade of Jiangsu Geology and Minerals Bureau, Xuzhou, Jiangsu 221004; 2.Suining County Land and Resources Bureau, Suining, Jiangsu 221200)

According to the regional geology, engineering geology and hydrogeological condition, we analyzed and evaluated the current status and development trend of of geological environment protection in Suining County. Combining with the development trend of geological environment, geological environment protection and management division were carried out. Geological environmental protection and management work were further intensified.

Geological environment; Protection status; Development trend

刘爱斌(1969- )，男，江苏仪征人，高级工程师，从事地质环境保护研究。

2016-08-19

S 181.3

A

0517-6611(2016)31-0058-06