菏泽市地质安全评价（2017年）

地质环境是关系人类社会发展的重要基础，是人类生存、繁衍以及从事各类活动的场所和资源的提供者。随着我省经济社会发展、人口增加、城镇化率不断提高的同时，地质环境问题与城市发展的矛盾也日益凸显，采空塌陷、岩溶塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害破坏性强且日趋严重，这些地质环境问题已越来越受到社会各界的关注。应该说，地质环境对人类社会、经济活动的承受能力是有限的，因此，需要从“安全的视角”重新认识和评价地质环境。

为此，笔者在菏泽地质环境多年监测资料的基础上，系统梳理了已有调查成果，进一步查明了影响菏泽市地质安全的主要地质环境问题及其发展趋势，分析了菏泽市自然资源规划建设存在的地质环境安全约束及其程度，为优化城镇和重要基础设施建设空间布局与地质环境保护和防灾减灾提供了科学依据。Geological environment is an important basis for the development of human society.It is also a provider of places and resources for human survival，reproduction and all kinds of activities.With the economic and social development of our province，the population increases，the urbanization rate continues to improve，at the same time，the contradiction between geological environmental problems and urban development is becoming increasingly prominent，such as goaf collapse，karst collapse，landslide，debris flow，Geological disasters，such as land subsidence and so on，are more and more destructive and serious，and these geological environmental problems have been paid more and more attention by all walks of life.It should be said that the geological environment is of limited bearing capacity to human society and economic activities，and therefore needs to be re-recognized from a “security perspective”.Identify and evaluate the geological environment.

Therefore，on the basis of the monitoring data of Heze geological environment for many years，the author systematically combs the existing investigation results，and further finds out the main geological environmental problems affecting the geological safety of Heze city and its development trend.This paper analyzes the geological environment safety restriction and its degree existing in Heze natural resource planning and construction，and provides scientific basis for optimizing the spatial distribution of town and important infrastructure construction，geological environment protection，disaster prevention and mitigation.

1 菏泽市存在的主要地质安全问题

1.1活动断裂与地震

1.1.1地震活动水平高

地震是对人类生存安全危害最大的自然灾害之一。菏泽处于鲁西隆起的边缘，位于菏泽凸起与东濮凹陷的交界部位，作为华北裂谷盆地与鲁西隆起分界线的聊考深断裂从辖区内经过，辖区内还有呈北南向的曹县断裂、巨野断裂，呈东西向的郓城断裂、菏泽断裂，呈北西向的东明-成武断裂。作为鲁西隆起的邊缘，具有大地震能量的孕集和发震构造背景（见图1）。

截止2016年底，菏泽市共发生有记录的3.0级以上地震50次（见图2），其中3.0～3.9级地震40次，4.0～4.9级地震3次，5.0～5.9级地震3次，6.0～6.9级地震3次，>7.0级地震1次。1937年8月1日北京时间4时35分48秒，在山东省菏泽（115.1ºE，35.4Nº）发生了7级强烈地震，是菏泽市有记载的最强地震，影响烈度为IV度。

1.1.26级及以上地震多由断裂活动引起

活动断裂对地震有控制作用。据统计，全省90%以上的6级及以上地震由断裂活动引起。菏泽市强震一般都发生在规模大、活动强烈的断裂带上（见图3），特别是那些切割深度到达上地幔的大型断裂上，如聊考断裂等。而6级以上7级以下的较强地震多发生在规模次之、活动强度及年代都较低一级的断裂上，如巨野断裂等。相比之下，5级以上6级以下的中强地震，发生地点的随机性稍大，但它们仍与断裂活动和盆地构造有着显著的相关关系，未来我省地震危险也主要来自于上述活动断裂带的影响。

1.1.3未来我省存在发生中强以上地震危险的重点防治区域

根据菏泽市历史地震的分布和近年来地震活动特点，结合主要活动断裂情况，未来菏泽市存在中强以上地震危险的区域主要是全新世以来活动过的大型断裂附近，如聊考断裂、巨野断裂等，涉及的地壳较不稳定区面积约1025.35平方公里，占菏泽市总面积的8.38%（见图4）。聊考断裂曾发生多次6～7级地震，均发生在菏泽境内，该带自1484-1737年为一活跃期，目前所属的活跃期始于1830年。

1.2突发性地质灾害

突发性地质灾害指突然发生的、并在较短时间内完成灾害活动过程的地质灾害。这类地质灾害由于发生突然，可预见性差，常使人猝不及防，对人民生命和财产安全的危害较大。菏泽市存在的主要突发性地质灾害有采空塌陷、崩塌、滑坡等。

1.2.1采空塌陷

采空塌陷是指由于矿层（体）采出后，采空区上方岩层在重力作用下发生弯曲、离层乃至冒落而引起的地面塌陷现象。

（1）矿山开采造成部分地区采空塌陷问题突出，严重影响矿区周边地质环境安全

菏泽市煤炭资源丰富，是国家重点建设的14大煤炭基地之一——鲁西煤炭基地的重要组成部分。全市境内分布3个可靠含煤区，分别为巨野煤田及外围煤炭资源、单县

煤田和曹县煤田及外围煤炭资源，煤炭蕴藏面积3900平方公里，约占全市国土资源面积的1/3，预测总地质储量281.4亿吨。

截至2016年年底，菏泽市形成采煤塌陷地沉降值>500毫米的共有5家企业（其他煤矿或塌陷地小于500毫米，或未进行正式生产，不在统计范围）。按塌陷规模类型划分标准，塌陷面积除了肥城矿业集团单县能源有限公司陈蛮庄煤矿（塌陷面积0.09平方公里）属中型及以下外，其它均为大型及以上，分别是山东新巨龙能源有限公司龙固煤矿6.01平方公里，兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿4.55平方公里，临矿集团菏泽煤电开发有限公司彭庄煤矿0.72平方公里，临矿集团菏泽煤电开发有限公司郭屯煤矿0.46平方公里。

菏泽市，采空塌陷以煤矿开采引发，各地市采空塌陷分布见图5。

采空塌陷具有突发的特点，其危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田水利、干扰破坏交通线路、造成人员和牲畜伤亡，是地面塌陷中危害最大的灾害。

（2）地下采空导致岩体应力失衡，采空区处理方法是关键

采空塌陷的发生与地下采矿活动有着密切的关系。矿层被开采后，岩体原始应力状态被破坏，导致应力的重新分布，岩层产生移动变形及破坏，建立新的平衡，在局部应力集中的地带，当应力超过岩体强度极限时，将最终导致岩体破坏。

一般情况下，采空塌陷发展过程一般划分为三个阶段：第一阶段为掘进和回采的初期，地面变形不明显；第二阶段为地裂缝发展阶段，地面变形快速发展；第三阶段为地面塌陷阶段。具体见图6。

采空塌陷的发生除了开采活动影响外，其他还受降雨强度、地质条件及采空区特征（采空面积、深厚比、空区处理方法）的影响，特别是空区处理方法与采空塌陷严重程度有较大的联系。一般来说，在采矿过程中在采空区内是否留有支护矿柱、是否对顶底板进行支撑对地表塌陷的防治非常重要。矿山闭坑后，若对空区矿柱进行加固并回填，那么发生塌陷的机率就会大大降低，若不按要求回填，甚至是放任不理，那么在日积月累的力学作用下，极易发生塌陷，并且这种塌陷发生的时间是很难预测的。

（3）可能发生采空塌陷灾害的地区及重点防治区域

本次工作在对菏泽市开采矿山和已有采空区进行调查后，综合选取了地质、环境及采空区特征等三个方面十项指标对菏泽市采空塌陷隐患区进行了综合评价，得出了采空塌陷高易发区、中易发区和低易发区的分布情况（见图7）。

高易发区：面积约11.87平方公里，约占菏泽市地域面积的0.10%，主要分布于郓城县张营镇南、郓城县郭屯镇北、郓城县赵楼镇南、巨野县龙固镇北、单县李田楼北的陈蛮庄等煤矿资源开发集中、采矿业活动强烈的地带。也是菏泽市采空塌陷地质灾害的重点防治区。

中易发区：面积约18.74平方公里，约占菏泽市地域面积的0.15%，在高易发区的边缘地带。郓城县张营镇南、郓城县郭屯镇北、郓城县赵楼镇南、巨野县龙固镇北、单县李田楼北的陈蛮庄等地。

低易发区：面积约909.27平方公里，约占菏泽市地域面积的7.43%，呈面状分布。主要分布在郓城县的北、东、南部，巨野县西南部，单县东部等地。

1.2.3崩塌、滑坡、泥石流

崩塌、滑坡（以下简称崩、滑）是菏泽市低山丘丘陵区主要的突发性地质灾害。崩塌是指陡峭斜坡上的岩体或土体在重力作用下，突然脱离母体，发生崩落、滚动的现象或者过程。滑坡是指斜体上的土体或岩体，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。

（1）分布區域集中，周期性规律明显

崩、滑灾害危害性仅次于地震灾害，经常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失，影响社会经济发展。菏泽市崩、滑地质灾害（隐患）主要分布于巨野县核桃园镇的低山丘陵区，发育类型以崩塌最多，发育规模以小型为主。截止至2016年底，菏泽市崩塌、滑坡地质灾害（隐患）共计5处（见图8）、其中崩塌4处，主要分布于巨野县核桃园镇马山、凤凰山、白虎山、金山东南坡；滑坡隐患点1处，为巨野县核桃园镇红土山滑坡1处；威胁对象主要为村庄、道路。

（2）强降雨引发为主，人为因素诱发日益强烈

崩、滑灾害的发生受到特定自然地理环境、地质背景及社会环境的影响。其影响因素可按作用方式划分为不变因素（如地形、地貌、岩性、构造）、缓变因素（如河流侵蚀作用、植被条件、水文地质条件等）及频变因素（如降雨、地震及人类活动等）等三种。不变因素和缓变因素在崩、滑、流形成过程中起到积累物质、积蓄能量、孕育灾害发生的作用；频变因素激发灾害的生成，完成由渐变到质变的转化。各种因素对不同灾种的影响程度不同：

①崩塌主要发生于陡峭岩壁，裂隙发育、岩体破碎且在岩性组合上具明显上硬下软差异的陡崖，是崩塌的易发部位（图9）。

②滑坡的发生取决于斜坡岩（土）体性质及组成。结构面的形成是滑坡发生的重要因素。地表水、地下水作用促其发生；雨水可引起斜坡岩（土）体的软化、泥化，也可抬高地下水位，造成孔隙压力升高，使抗滑力降低，造成斜坡失稳。此外，河流的侵蚀作用也可造成坡体临空失稳。大型滑坡多由地震引发（图10）。

（3）可能发生崩、滑灾害的地区及重点防治区域

菏泽市巨野县核桃园镇的低山丘陵区发生崩、滑主要受有自然因素和人为因素控制：

自然因素：危岩体的形成主要受地层岩性影响，巨野县核桃园镇与独山镇境内广泛分布寒武系张夏组、炒米店组和奥陶系马家沟组中灰岩。在自然风化作用下，形成上部陡崖、下部陡坡特征的崮形地貌，在一定扰动作用下，易于形成崩塌。

人为因素：巨野县核桃园镇与独山镇石灰岩裸露型丘陵区，受石灰岩资源紧缺和有水快流思想的影响而被开采，使得自然狀态下的岩体、土体、坡体等原有平衡状态被破坏，产生边坡不稳、崩塌、滑坡等地质灾害（隐患），从而形成崩塌危岩体。

崩塌地质灾害的时间分布特征可以从崩塌发生的诱因上看出，对于自然原因控制下的危岩体多是由于强降雨诱发而致，所以，崩塌发生的时间多集中于7～9月雨量较为集中的季节。

根据崩、滑灾害影响因素，参考地貌、岩性、构造条件等具体划分了巨野县核桃园镇与独山镇低山丘陵区的崩、滑、流灾害活动的高易发区、中易发区和低易发区（图11）。

高易发区：面积约3.33平方公里，约占菏泽市地域面积的0.03%，主要分布于巨野县核桃园镇与独山镇的停采未治理的采石场。区内已查明崩塌地质灾害隐患点4处，规模多为中、小型，具有稳定性差、危害程度大的特点，对当地人民生命财产安全和交通设施等构成较大威胁。

高易发区为菏泽市未来崩、滑重点防治地区。

中易发区：面积约0.74平方公里，约占菏泽市地域面积的0.15%，分布于巨野县核桃园镇的红土山丘陵区。地质灾害为滑坡隐患，点数1处，稳定性差，对周边居民生命财产安全、工程建筑和交通设施等构成一定威胁。

低易发区：面积约3.72平方公里，约占菏泽市地域面积的0.03%，分布于巨野县核桃园镇的低山丘陵区，地质环境条件较好，地质灾害发育程度一般。但是这些地区一旦不规范开采利用山体将可能引发新的地质灾害隐患。

1.3缓变性地质灾害

缓变性地质灾害主要是指由于多种因素引起且缓慢发生的地质灾害。这类地质灾害常有明显前兆，对其防治有较从容的时间，其成灾后果一般只造成经济损失，不会出现人员伤亡。菏泽市存在的主要缓变性地质灾害有地面沉降。

1.3.1地面沉降

地面沉降是由于自然原因或人类工程活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域范围内地面高程降低的地质现象，是一种累进性的缓变型地质灾害，其发展过程是不可逆的，一旦形成便难以恢复。

（1）东明县城区、单县城区、菏泽城区地面沉降灾害严重，对城市安全影响日益明显

菏泽市最早发现地面沉降现象为1986年。据高程资料，2015年12月至2016年12月，发现菏泽市各城区有不同程度的沉降：

其中菏泽城区控制点地面高程下降了23.9毫米，曹县城区控制点地面高程下降了20.1毫米，单县城区控制点地面高程下降了28.9毫米，成武县城区控制点地面高程下降了18.6毫米，东明县城区控制点地面高程下降了34.5毫米，鄄城县城区控制点地面高程下降了13.0毫米，巨野县城区控制点地面高程下降了0.12毫米；东明县城区地面沉降速度最大，单县城区次之，菏泽城区沉降速度排在全市第三位。

结合2016年度资料，根据《地面沉降区和海水入侵区地下水压采方案编制技术要求》，按照年沉降速率进行划分。将沉降速率30-50毫米/年划分为中等区，沉降速率10-30毫米/年划分为弱区（图13）。

截止2016年底，菏泽市发生地面沉降的区域已达9954.34平方公里，其中沉降速率10-30毫米/年的弱沉降区面积9899.55平方公里，占菏泽市总面积的80.89%，分布于菏泽市大部分区域；沉降速率30-50毫米/年的中等沉降区面积54.79平方公里，占菏泽市总面积的0.45%，主要分布在东明县城区一带。

由于地面沉降发生范围大而且不易察觉，对人民生产、生活、交通和城市地质安全影响极大，已成为制约当地环境、社会、经济的可持续发展的主要灾种之一，易产生导致建筑物地基下沉破坏、桥涵净容减小，影响城市规划建设、高铁安全运行和机场跑道平整度等一系列危害。

（2）深层地下水不合理开采和具有较大压缩性的土层结构是控制我省地面沉降发生的主要因素

地质作用和人类活动是造成地面沉降的主要原因（见图14）。

地质作用主要包括新构造运动引起的地面沉降和欠固结土在自重压密下的固结作用引起的地面沉降，一般因自然因素引起的年沉降量在2～3毫米左右。人类活动主要包括工程性附加荷载作用引发的地面沉降和抽汲地下气、液体引起的地面沉降，其中大量开采地下水、地下水溶性气体或石油等活动，已被公认为人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的最主要原因。

深层地下水的开采引起松散层内液压降低是导致菏泽区域地面沉降的主要原因，地壳运动、地面荷载等影响相对较小。

（3）菏泽市地面沉降演变趋势及发展预测

近年来，菏泽市高度重视地面沉降区深层地下水资源保护问题，出台了相关压采、限采措施，深层地下水位下降得到一定的控制。

此外，结合菏泽市现状年深层地下水开采情况，若未来深层地下水开采量不发生大的变化情况下，大部分地区的深层地下水水位仍会持续下降，地面沉降发展趋势也会逐渐加剧，整体地面沉降量仍会继续增加。但若未来采取相关深层地下水压采、限采等保护措施后，地面沉降虽仍会在一定的控制范围内持续发展，但地面沉降速率将会逐渐趋缓。

2 菏泽市地质安全总体情况及城镇与重要基礎设施建设地质适宜性评价

2.1地质安全总体情况

如前所述，就影响菏泽市地质安全的主要地质环境问题来说，对城市规划、重大工程建设和人民生命财产安全影响最大的还是突发性地质灾害。因此，本次工作重点选取了地震、采空塌陷、崩塌、滑坡等突发性地质灾害，采用最大值原则进行了菏泽市地质环境安全性综合评价。将菏泽市地质安全分为基本安全区、一般防治区、次重点防治区和重点防治区四类（见图15），具体如下：

重点防治区：面积约15.2平方公里，约占菏泽市地域面积的0.12%。该区主要为煤矿资源开发集中、采矿业活动强烈的地带。也是菏泽市采空塌陷地质灾害的高易发区，发生突发性地质灾害的可能性大，对城市建筑物或人的生命财产安全造成危害或损失的不确定因素强，属于地质环境危险区。重点防治区须加强地质灾害排查治理工作，进一步建立和完善重点防治区地质灾害隐患点的群测群防网络体系，加强地质灾害防灾避险知识宣传，提高人民群众的避险自救能力。在工程建设时需做好相应的地质环境勘察和治理工作。

次重点防治区：分布面积为1078.09平方公里，占菏泽市区域总面积的8.82%。该区主要为各类突发性地质灾害的中易发区，发生突发性地质灾害的可能性一般，多分布在重点防治区外围，属地质环境较危险区。该区进行工程建设时要查明主要地质环境问题，注意采取措施防止地质灾害的发生。

一般防治区：分布面积为9472.58平方公里，占菏泽市总面积的77.39%。该区主要为各类突发性地质灾害的低易发区，具备发生突发性地质灾害的环境地质条件，主要为地面沉降弱区、采空塌陷的低易发区，属当前地质环境较安全区。该区进行工程建设时需注意采取相关地质灾害防治措施，避免因工程施工原因诱发地质灾害。

基本安全区：分布面积为1672.73平方公里，占菏泽市总面积的13.67%。该区一般不具备发生突发性地质灾害的环境地质条件，属地质环境安全区。该区进行工程建设时一般无需对突发性地质灾害采取任何风险管理措施，但需避免因工程施工造成人为地质灾害发生。

2.2城镇与重要基础设施建设地质适宜性评价

城镇与重要基础设施建设地质适宜性评价是在前述各类地质环境问题评价的基础上，从地质环境风险的角度考虑，选取包括活动断裂与地震，采空塌陷、崩塌、滑坡等突发性地质灾害和地面沉降等缓变性地质灾害进行综合分析。将我省城镇与重要基础设施建设用地的适宜性分为四类，分别为适宜区、较适宜区、适宜性较差区和适宜性差区（见图16），具体如下：

适宜区：主要为各类地质灾害不易发区及地面沉降速率小于每年10毫米的地区。分布面积为1672.73平方公里，占菏泽市总面积的13.67%，其中在巨野县地下水全咸区（孔隙咸水为环境地质问题），适宜区分布面积均超过了65%；另外在鄄城县北部、郓城县西北部也有分布，该区目前尚未发现重大地质环境问题；其中巨野县东南部适宜作为化工企业规划区，但在项目建设过程中需要按规范和要求开展相应的地质工作。

较适宜区：主要为各类地质灾害低、中易发区和地面沉降速率在10-50毫米每年的地区。该区分布面积最大，分布面积10245.59平方公里，占菏泽市总面积的83.71%。总的来说，该区虽然存在发生地质环境问题的可能性，但易发性和危险性一般，作为城镇与重要基础设施规划建设区时，需要采取措施防止地质环境问题的发生，对东明县城区要注意控制地面沉降，同时对建筑物自身进行设防。

适宜性较差区：主要为各类地质灾害高易发区、发生过6级以上地震活动断裂两侧地区。该区分布面积为326.94平方公里，占菏泽市总面积的2.67%。在东明县、巨野县分布面积最大，主要是处在活动断裂带和采空塌陷高易发区。总的来说，该区属于地质条件较强限制的地区，发生地质灾害的可能性大，城镇与重要基础设施规划建设区时需做好前期地质勘查工作。

参考文献

[1]曹付恒 山东省菏泽市地质环境监测报告（1980-2017年）（R）.济宁：山东省鲁南地质工程勘察院，2018

[2]曹付恒 山东省菏泽市地下水及地质环境监测报告（2018年）（R）.济宁：山东省鲁南地质工程勘察院，2019

作者简介：

曹付恒，1980-11，男，本科，水工环工程师，主要从事水文地质工作。