北京市突发地质灾害防治及救援问题研究

2020-11-18宋丙剑李己华王志明吴继承

河北北方学院学报（自然科学版） 2020年11期

宋丙剑，李己华，王志明，吴继承

(中国消防救援学院，北京昌平 102202)

1 地质环境特征

1.1 自然地理环境

北京市位于华北平原北部，太行山和燕山山脉衔接部位，辖区总面积164 125 km2，常住人口2 154.2万人。北京市地势总趋势西北高东南低，可以分为平原和山区两种地貌，其中山区面积约10 417.5 km2，占总面积的62%。北京的西山(太行山)和北山(燕山)总体走向为北东—西南方向，各山脊天然连成弧形屏障，成为气候的天然分界线[1]。北京市为半湿润大陆性季风气候，年平均降雨量为450～660 mm，区内水系主要有拒马河、永定河、北运河、潮白河、蓟运河等五大水系，水系支流短而急，洪枯期流量变化大。

1.2 地质构造环境

北京地区地层主要有太古界麻粒岩相和角闪岩相，中上元古界滨海-浅海相碎屑岩及碳酸岩，古生界寒武-奥陶系海相碳酸盐岩、石炭-二叠系海陆交互-陆相含煤碎屑岩与红色碎屑岩，中生界主要有三叠系河流相碎屑岩沉、侏罗系火山岩-火山碎屑沉积岩、下白垩系火山熔岩-火山碎屑岩及砾岩与泥砂岩等陆相沉积以及新生界的砂石及冲洪积物。区内侵入岩和火山岩分布广泛，侵入岩以燕山期花岗岩为主，火山岩在时空分布上与侵入岩密切相关，是同源岩浆在不同地质环境下的产物。区内构造主要存在迁西早期褶皱、迁西晚期褶皱、阜平期褶皱三期褶皱构造，以及印支期褶皱、燕山期褶皱、喜马拉雅期构造，区内发育有9条深大断裂、2条区域性大断裂和以及东西向、北东向、北东向、北西向的一般断裂。区域断裂带上动力变质作用强烈，对岩体完整性和山坡稳定性造成一定破坏，导致岩体比较破碎，松散碎屑物质丰富[2]。

2 突发地质灾害特征

2.1 突发地质灾害灾情特征

北京市突发性地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流、采矿塌陷。截至目前全市已记录编目的各类突发地质灾害隐患4 935处，其中崩塌2 557处、滑坡50处、泥石流889处、地面塌陷93处、不稳定斜坡1 346处[3]。从突发地质灾害数量看，崩塌隐患最多，不稳定斜坡和泥石流次之，分别占隐患总数的51.8%、27.3%和18.0%。从规模来看，突发地质灾害隐患以中、小型为主，其中有2处特大型地质灾害点，8处大型地质灾害点，160处中型的地质灾害点，411处小型地质灾害点。从分布来看，90%的泥石流隐患点，89%的不稳定斜坡隐患点都分布在北部山区；从成因来看，滑坡灾害均由人类采矿活动引起规模比较大的有戒台寺和赵家台滑坡。

图1 北京市突发地质灾害易发程度分区

2.2 突发地质灾害分布特征

北京市突发地质灾害易发区面积为9 169.2 km2，占全市总面积的55.87%[3]。其中高易发区总体呈北东向延展，规模比较大，总面积约3 019.3 km2，占全市总面积的18.40%，主要分布在北京北部、西南部和东部；中易发区总面积约3 491.1 km2，占全市总面积的21.27%，小规模分布于西部、北部、东部山区；低易发区总面积约2 658.8 km2，占全市总面积的6.20%，零散分布于山区中(图1)。突发地质灾害易发区内的道路交通、水库景区、企业矿山、居民学校等随时都承受着隐患灾害带来的威胁。

3 典型突发地质灾害特征

3.1 大安山军红路崩塌

3.1.1 崩塌规模

大安山军红路崩塌发生于2018年8月11日8时30分，崩塌位于军红路(X209)K19+300 m处，在房山区大安山乡大安山矿附近(图2)。根据视频回放可见山体垮塌非常迅速，巨量石块滚落现场令人震惊，现场测量落石块径多在0.5 m左右，体积最大的落石约5 m×3 m×3 m(图2)，崩塌总量在30 000 m3以上，涉及路段长度约120 m，高度约40 m。此次塌方为滑移式崩塌，是北京市自开展地质灾害应急调查工作以来最大的一次汛期塌方。

图2 军红路崩塌全景

3.1.2 崩塌危害

大安山军红路崩塌产生的大量垮落物冲刷了山间土石林木，砸毁了军红路路面、路基及护栏，损毁路段长约80 m，造成军红路长久双向断路、公共交通改线及部分景区关停，给人们的工作生活带来了极大的直接和间接损失。幸运的是，事发前10 min地质灾害群测群防员安宏山及时发现山体有石块滑落，推测可能发生大面积崩塌，立即拦截了过往车辆和行人，并及时向上级报告，避免了可能发生的车毁人亡的悲剧。

3.1.3 崩塌灾害的处置

图3 清水张大路崩塌全景

崩塌灾害发生后，国家自然资源部、北京市规划和自然资源委员会、房山区等相关单位协同配合第一时间进行了现场管护，自然资源部地质灾害防治技术指导中心、北京市突发地质灾害应急调查队、北京市勘察设计研究院开展了应急调查、工程地质剖面实测和现场补充调查，核工业航测遥感中心利用无人机开展了航空倾斜摄影测量，中国安全生产科学研究院对崩塌残余体开展了边坡雷达实时监测工作，基本查清了崩塌灾害基本特征、灾情损失,对灾害成因和发展趋势提出了有针对性的防范措施建议。经北京市规划和自然资源委员会、北京市公路管理局及房山区政府三方会商，2018年9月13日成功实施塌方路段的大体积危石爆破破碎、清理工作，修复了路基挡墙，重新安装了防护设施，于10月30日恢复车辆有条件的临时通行，2019年8月完成了路侧山体工程支护处理、道路路面结构新建等恢复重建工作。

3.2 清水张马路崩塌

3.2.1 崩塌危害

清水张马路崩塌发生于2019年7月30日12时55分，崩塌位于张马路(X008)K0+150处，在门头沟区清水镇辖区张马路一侧山体。崩塌发生时，山上巨石夹杂着泥沙瞬间滚落下来，最大石块直径超过了1 m，超过半幅的路面被阻断(图3)。据现场测算，崩塌的巨石总量足有200余立方米。

3.2.2 崩塌危害

清水张马路崩塌带来的大量巨石夹杂着泥沙，声势浩大地滚落到路面上，瞬间阻断路面超过了半幅，由于存在二次山坡崩塌的危险，致使张马路被近双向断路数小时之久。幸运的是，北京市政路桥养护集团严格落实汛期要求，定期定时落实巡防制度，在事发前5 min巡查员陈讳及时发现并准确判断险情，不顾个人安危设置断路指示牌，果断拦截了过往行人和车辆，避免了可能发生的车毁人亡悲剧。

3.2.3 崩塌灾害的处置

巡查员陈讳行至张马路K0+150处时，突然发现路侧山体有零星碎石掉落，有发生大面积崩塌的可能，立即拦截了过往车辆和行人，并及时向上级报告。根据巡查员陈讳发来的报告信息，北京市政路桥养护集团清水专段立即启动应急预案，派遣15名抢险人员，调用6台运输车、铲车等机械设备，火速赶往张马路崩塌现场，按要求进行现场管护，待塌方山体稳定后，立即开始抢险清理工作。至2019年7月30日15点，完成全部山体路面的清理工作，保障了市民的通行安全和道路的畅通。

4 突发地质灾害的诱发因素

北京市的突发性灾害多发生在汛期，赵忠海认为北京地区复杂的地质构造条件，频繁的新构造活动，不均匀的降水以及剧烈的人为活动，是导致突发性地质灾害发育的主要原因[4]。

4.1 地质因素

北京市发生的突发地质灾害与岩性有着密切的联系。倪树斌认为崩塌、滑坡、泥石流多分布在花岗岩地层上，白云岩和花岗闪长质片麻岩地层分布次之[1]。赵忠海认为北京山区崩滑塌主要集中发育于坚硬、性脆、节理发育的花岗岩、石英岩及碳酸盐岩等岩类中，且多发生于降雨过程之中或稍微滞后以及较强烈的地震过程中[4]。贾三满认为崩塌主要集中发育于坚硬、性脆、构造节理发育的砂岩、花岗岩、石英岩、碳酸盐岩等岩类中，且多发生于降雨过程之中或稍微滞后以及较强烈的地震过程中[5]，具有点多、规模小，多发生在汛期等特点。

4.2 降雨因素

强降雨是发生突发地质灾害的主要诱因。前文2个典型地质灾害案例中，山体崩塌灾害的“元凶”，正是强降雨。2018年8月10日夜间，房山出现短时强降雨，加之前期降雨的影响，山区土壤含水量不断加大，造成岩土体结构软化松散、强度降低、稳定性差，最终引发山体崩塌。2019年7月28日至7月30日北京市门头沟大部分地区普降大到暴雨，清水地区降雨量超过130 mm，已达到大暴雨级别，最终引发张马路等6处山体塌方及多处落石。

4.3 人为因素

剧烈的人为活动是产生突发地质灾害的诱因。改革开放以来，毁林建筑、开山修路、隧道贯通等改变了山体应力结构，形成了大量不稳定的人工边坡，在地震、强降雨等触发因素影响下，极易发生滑坡、崩塌等地质灾害。据统计，北京山区交通路沿线共有2 000余处边坡地质灾害隐患，给过往行人、车辆以及交通设施构成严重威胁。

4.4 地震因素

规模不等的地震也是突发地质灾害发生的潜在诱因。根据中国地震网信息，近五年来北京发生规模不等的地震10余起，周边地区发生地震几十起，这些会破坏区域构造地质平衡，使得山地表面岩体破碎，受降雨影响，破碎的地表又容易形成滑坡、泥石流等灾害。这也是北京市地质灾害发育的原因之一。

5 突发地质灾害防治与救援

北京市地质灾害防治工作一直走在全国前列，但其对地质灾害调查评价的精度、广度、深度，以及监测预警的科技含量还远远不能满足防治工作需要，汛期地质灾害防治仍面临严峻挑战，重点要做好以下几个方面的工作。

5.1 要积极开展应急调查工作

北京市突发地质灾害应急调查工作始于2003年，并于2013年建立了1∶5万突发地质灾害数据库，划分了突发地质灾害易发区、危险区，确定了重点防治区，为突出地质灾害为预警预报、工程防治提供了依据。贾三满认为应对全市范围内地质灾害进行调查，其中泥石流沟调查精度不小于1∶1万，崩塌、滑坡调查精度不小于1∶5 000，且每年更新突发地质灾害数据库，合理划分灾害易发区，确定重点防治区，为预警预报、工程防治、应急救援提供依据。

5.2 要完善监测预警预报体系

目前，北京市突发地质灾害监测预警预报由群策群防和专业监测组成，其中已经建成了山区一期监测预警系统工程，覆盖北京山区、半山区的二期专业监测网络工程还在建设中。北京市的1 163名一线突发地质灾害群测群防员曾多次成功地预警崩塌灾害，保护了人民的生命财产安全。但目前群测群防过程中存在单线联系、部门壁垒等问题，一旦某个环节出现问题，纠错机制很难得到启动。应利用网络技术采取多级报告和错报免责制度，打通部门间的壁垒，实现信息共享，打消群测群防员的后顾之忧，推动灾害防治治理体系的现代化水平。北京市要树立大应急的理念，加大市政、执法、应急、水利、自然资源、气象等部门的联合力度，提高运用地面调查、雷达测量、卫星遥感、无人机遥感等技术加大地质灾害成灾规律研究、隐患早期识别和精准预警预报能力。根据突发地质灾害调查划分的重点防治区，通过专业监测危岩体的变形进行灾害预警预报，形成防治应急一体化格局，推进地质环境监测体系的现代化水平。

5.3 加强不稳定边坡的工程治理

北京市的突发地质灾害以崩塌为主，应充分利用突发地质灾害调查、工程勘查报告等资料，综合分析灾害体的范围、类型、规模和危害性，结合当地社会、经济条件和开发性质，确定治理的总体设计方案，进行综合治理。北京市在不稳定边坡工程治理方面一直走在全国的前列，许多山区公路沿途都进行了工程治理，有效地减少了突发地质灾害的发生。如2019年7月18日受降雨影响，门头沟清水镇一处盘山公路发生山体崩塌，但由于该路段已经开展了边坡防护工程，约100 m3的落石被防护网全部兜住，未阻断道路通行，也未出现人员伤亡。

5.4 要充分做好应急救援的准备

地质灾害发生后，救援成为灾后首要任务。目前，中国抢险救灾的主力军是国家综合性消防救援队伍。位于北京市的国家综合性消防救援队伍主要有北京消防救援总队和森林消防局机动支队。其中北京市消防救援总队下辖培训基地、战勤保障基地、特勤支队3个直属单位，在16个区和天安门地区、经济技术开发区、天津清河农场地区、轨道交通共设立20个消防支队，在西站地区设立1个消防监督处，现有执勤消防中队(站)139个，共有执勤消防车辆858部，是北京市综合应急救援和地震地质灾害应急救援的主要力量。森林消防局机动支队也具有相当强的救援力量。北京市应将这些力量充分纳入应急救援体系之中，关键时刻发挥国家队主力军在抢险救援中的作用。