鲁南地区地质灾害现状

周付彬

(山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地勘局第二地质大队)，山东济宁 272100)

0 引言

2021年5月12日是我国第13个全国防灾减灾日，今年的主题是“防范化解灾害风险，筑牢安全发展基础”。自然资源部及各级专门行政管理部门、相关企、事业单位，以不同形式组织举办地质灾害相关知识宣传，帮助人们了解、认识与防治地质灾害有关知识。在地球运动过程中，岩石圈、生物圈、水圈和大气圈不停地交换物质与能量，产生各种地质作用，引起地表岩土体发生变形移动，当危害到人民生命和财产的安全，便造成地质灾害。

我国人口众多，山区面积大(占70%国土)，是世界上地质灾害最发育的国家之一。尤其是南方地区，山区人口密度相对大(全国面积的25%，容纳了55%的人)，灾害风险高。青藏高原、黄土高原、天山南北也有加剧趋势。地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降等六种。鲁南地区受地理、地形、气象诱发等因素影响不大，发生滑坡、崩塌、泥石流灾害情况不多，但因抽取地下水、采矿等人类生产活动造成的地面塌陷、地裂缝、地面沉降灾害的情况从20世纪80年代初就已经发生了。为了宣传防灾减灾，引起当地人们高度重视，规范生产活动，保持经济、生态可持续发展，本文就鲁南地区地质灾害现状进行阐述。

1 概况

1.1 位置与交通

研究区位于山东省南部，范围包括菏泽、济宁、枣庄、临沂和日照五市。区内交通便利，京福、京沪、德商、同三高速公路和京沪铁路、京九铁路、胶新铁路及京沪高速铁路纵贯南北，日兰高速铁路2022年将全线贯通(其中日照至曲阜段已开通)，日东高速公路、兖石铁路横贯东西，陆上交通十分便利。

1.2 地形地貌

根据形态及成因特点，可分为鲁中南中低山丘陵区、鲁东低山丘陵区和鲁西北平原区3个大区。

(1)鲁中南中低山丘陵区。位于研究区中部，其东部大体以沂沭断裂带东缘的昌邑—大店断裂(地貌上为潍河、沭河谷地)与鲁东丘陵区分界；其西部大体以湖带断裂(地貌上为京杭运河、南四湖)与鲁西平原区分界。丘陵区内NW向、近EW向断裂构造发育，控制着山脉、谷地、河流走向，对区域气候、地下水、植被有很大影响。鲁中南中低山地丘陵区中部凸起，四周低下，包括中山、低山、丘陵和山间平原四种类型的地貌单元。

(2)鲁东低山丘陵区。位于研究区东部，东临黄海，西部大体以沂沭断裂带东缘的昌邑—大店断裂与鲁中南山地丘陵区相邻。主要分布着中生代花岗岩类侵入岩及中太古代唐家庄岩群、新太古代胶东岩群、古远古代荆山群、青山群、王氏群。区内气候温和湿润，自然条件优越，农耕发达。但还有相当大的地域丘陵多、土层薄，水资源较缺乏，水土流失也较严重，植被覆盖率低。该区包括低山、丘陵和山间平原三种类型的地貌单元。

(3)鲁西平原区。位于研究区西部，其东部以湖带断裂(地貌上为京杭运河、南四湖)与鲁中南山地丘陵区相邻，西部、南部至山东省界，属于华北平原的一部分，由黄河冲积及山前冲洪积物堆积而成。为大面积的第四系沉积层覆盖，由于历史上黄河多次决口、改道和沉积，形成一系列高差不大的河道高地和河间洼地。该区包括丘陵和低平原两种类型的地貌单元。

1.3 气象水文

研究区属暖温带半湿润季风型大陆气候，具有降水集中、雨热同季，春秋短暂、冬夏较长的特点。同时本区东部受海洋气候影响，潮湿凉爽；西部受大陆季风影响，冬冷夏热。多年(1955～2007)平均年降水量一般在550～950 mm，时空分配很不均衡。时间上，年内分配具有明显的季节性，全年降雨量的70%～75%集中在汛期(6～9月)，年际间则存在着明显的丰、枯交替现象，并且连续丰水年和连续枯水年的出现也十分明显；空间分布上，降水量由东部山区向西部平原逐渐减少，山区600～900 mm，西部平原则500～700 mm。

区内地表水体有河流、湖泊及水库，河流主要有黄河、京杭运河、大汶河、沂河、沭河、泗河、万福河、洙赵新河等，湖泊主要为南四湖，水库主要分布在鲁中南山区，共有大中小型水库1700多座。区内河流大多属于雨源型河流，径流量受控于降水量的时空分布，不但年际间变化较大，年内分配也极不均匀。除黄河、京杭运河和沿海诸河外，运河以西自西向东径流，运河以东自北东、东向南西、西径流。近年来，由于降水量偏少、上游地区水库截流蓄水等原因，大部分河流长期干涸或仅在汛期短时间内出现径流。

1.4 矿产资源分布

本区内矿产资源比较丰富，已发现矿产60多种，其中以煤、石灰岩、铁、石油、金、石膏、稀土、地热等为主。

济宁、菏泽、枣庄3市预测煤炭地质储量450亿吨，其中已探明保有资源储量220亿吨，煤炭产量目前占全省的70%以上。本区煤炭资源开发条件较好，大型煤田主要有兖州煤田、济宁煤田、滕南煤田、巨野煤田，中型煤田主要有陶枣煤田、宁汶煤田、滕北煤田和临沂煤田。区内煤炭资源仅在沂沭断裂带以西有分布，成煤时代为石炭—二叠系。

石膏矿在区内储量丰富，已探明储量350亿吨，主要分布于平邑盆地、泗水盆地及台儿庄盆地，成因类型属内陆湖相沉积型，埋藏浅。

这些储量丰富的矿产资源的开采也为后期地面塌陷埋下了伏笔，对当地生态环境造成了严重破坏，给生态修复带来一定难度。

2 地质灾害现状

2.1 岩溶塌陷

岩溶塌陷的发生是在特定的地质环境条件下，随着人类活动的逐步加剧而出现的。由于岩溶塌陷的不确定性和突发性，塌陷过程短，且具有重复性，因此岩溶塌陷的危害性一般较为严重。

枣庄和临沂地区是山东省发生岩溶地面塌陷较为严重的地区，最早塌陷出现于20世纪80年代初期。岩溶塌陷易发于供水水源地附近，据不完全统计，1970～2005年共发生岩溶地面塌陷300余处，塌陷坑地表呈圆形、椭圆形或碟形，面积、深度大小不等(个别塌坑沿灰岩裂隙走向发育呈长条状)，一般深度小于10 m，直径3～10 m不等，最大达80 m，剖面形态多呈直筒状和坛状，局部地区塌陷呈串珠状连体塌陷。

2.1.1 枣庄岩溶塌陷的发展与现状

枣庄岩溶塌陷最早发生于1981年4月，其初为点状塌坑，深度一般小于10 m，呈椭圆形或圆形，直径3～10 m，最大达80 m，以后塌陷范围不断扩大，延伸至水源地的边缘地带，甚至到枣庄城内。到目前为止，累计产生塌陷坑200余处，陆续都在治理中。

20世纪80年代以来，十里泉地段开采量处于超采状态，致使1981年4月首次产生岩溶塌陷，1996年水位最大埋深为40.08 m，达到历史最低点，致使1996～1998年成为十里泉地段塌陷多发期，1998年后，该地段开采量有所减少，塌陷规模和次数有所减少。

丁庄—东王庄地段岩溶地下水于20世纪80年代初得到开发，1982年首先在十里泉电厂开采井附近产生塌陷，1989年两地段开采量已超过允许开采量近10 000 m3/d，达63 800 m3/d，其后一直处于超采状态，导致在集中开采区多处地段发生岩溶塌陷。

1998年以后，会宝岭水库地表水被引用作工业用水，岩溶水开采量有所减少，2000年以后岩溶水水位已有所回升，塌陷有明显的减缓，2002年后基本未发现岩溶塌陷。

2.1.2 临沂地区岩溶塌陷的发展与现状

自1982年发生第一次岩溶塌陷以来，至1992年间，每隔1～3年均发生塌陷，年最大发生次数为2次；1993～1995年，年发生塌陷次数2～3次；1996～2001年为相对稳定期，无塌陷发生；2002年发生1次，2003年岩溶塌陷发生4次，创历史最高；2004年未发生岩溶塌陷，2005年发生1次。

岩溶塌陷点主要分布在临沂城区，已发生六十余起。塌陷多呈点状分布，并具一地多发性，部分地段较集中、密度大。

2.2 采空塌陷

鲁南经济带内煤炭资源丰富，济宁、菏泽、枣庄三市的煤炭产量占全省的70%以上，分布有兖州、济宁、滕州、官桥、陶枣、韩台、巨野、宁汶、临沂等九大煤田，其中滕州、兖州、济宁、巨野四大煤田的储量均在30亿吨以上。资源开采为当地生态环境修复带来沉重负担。

济宁市有60多座矿山进行开采，至2005年全市煤矿采空塌陷区总面积约169.99 km2，且仍将以每年较大面积的塌陷速度扩展。

枣庄市也是以煤炭为主的资源型城市，其中煤炭矿区总面积277.1 km2，石膏矿区总面积17.7 km2，分别占矿区总面积的91%和5.8%。长期的大规模开采，使采空区岩石冒落，引起地面沉陷。

临沂市煤炭集中于兰山区和罗庄区，在郯城、费县、蒙阴、平邑有少量分布，开采矿山规模均为小型，原煤产量只占全省总产量的1%，近年来煤炭资源近于枯竭，多数矿山已闭坑。截止2005年底采空区面积累计达到10 km2，沉降中心深约1.5 m。

2.3 地面沉降

地面沉降主要发生于区内的菏泽和济宁两区，因受巨厚松散岩层覆盖，长期抽取地下水，导致地下水位出现持续降低，孔隙水压力减小，土层释水压密而形成的。

区内地面沉降最早在1978年发现于菏泽市城区，此后又于1988年在济宁市城区出现。地面沉降的产生、发展及沉降范围的展布与地下水位的下降及水位降落漏斗的分布范围关系密切。

2.3.1 济宁地面沉降分布及特征

1988～1998年，地面沉降漏斗中心分布在济宁市城区以北，洸府河以西的区域，最大沉降量达208.9 mm，沉降速度20.89 mm/a。城区地面沉降范围逐渐扩大，1988～1992年市区地面沉降量大于50 mm的范围约2 km2；到1998年6月，市区地面沉降量超过50 mm的范围已扩大到79 km2，其中沉降量大于150 mm的范围达到了2.8 km2。

1998年7月至2005年8月，沉降中心最大沉降量已达335.4 mm，累计最大沉降量为171.8 mm，位于城区西部南张南部一带的水源地开采井附近，最大沉降速度为24.20 mm/a。

2005年累计沉降量大于150 mm的范围扩大到了79 km2，超过50 mm的范围约为172 km2，包括了整个市中区，并逐渐向市区西北、东北部发展，明显受控于地下水开采的方向和开采量。

2.3.2 菏泽地面沉降分布及特征

菏泽城区地处巨厚的松散岩层覆盖区，深层孔隙淡水资源丰富，城市供水以松散层孔隙水为主。随着开采量的增加，地下水水位持续下降，城区地面沉降也随之发生。菏泽地面沉降主要分布于菏泽市牡丹城区的深层地下水强开采、水位降深较大的地段和东明石油开采区。

1978年进行的菏泽—东明间大地水准测量，发现菏泽市产生地面沉降。据某水准监测点资料，1978～1986年，该水准点地面累计下降77.4 mm，年平均下降8.6 mm。2002年10月对某区块进行第一次地面沉降水准测量，2003年11月进行了第二次水准测量，根据两次所测数据，反映出该区块地面在不同程度的下沉，最大沉降速度26.80 mm/a，沉降趋势呈现东快西慢，且向城区东南倾斜状态，个别地方呈现漏斗现象，与20世纪80年代相比，沉降速度有加快趋势。至2005年，菏泽城区地面沉降量最大已达378.80 mm，平均沉降速度14.02 mm/a，沉降量大于30 mm的面积201 km2。

2.4 地裂缝

地裂缝多伴随地面塌陷发生，区内石膏矿区矿层厚度大，开采方式落后，产生的地裂缝最为明显，平邑县石膏矿区采空塌陷伴生的地裂缝最为严重。

2.4.1 平邑石膏矿区采空塌陷伴生的地裂缝

平邑县石膏矿区位于平邑县北部平邑断陷盆地内，石膏矿体赋存于平邑断陷盆地古近系官庄群卞桥组第二岩性段中，矿体厚度大、品位高、埋藏浅，易于开采。已有十几年开采石膏的历史，大小矿山十几座，各矿山地下都形成了一定规模的采空区，相继出现地面塌陷、地裂缝等地质灾害。

1999年6月26日，平邑县某石膏矿区发生地裂缝，开裂中心由4条东西向平行大裂缝组成，该裂缝带南北宽32 m，东西长115 m，以该带为中心向四周出现北北东、北西西向放射状、弧形小裂缝，波及范围东西向168 m，南北宽130 m。开裂中心4条东西向大裂缝，均呈楔形，最南部一条规模较大，其东西长115 m，宽0.5～1.2 m，其中宽1.0～1.2 m的长度有30 m，位于中西部，可见深度3.4～4.5 m，底部渗水。向北3条裂缝规模渐小，裂缝宽度小于0.7 m，东西长50～110 m。周围放射状北西、北东向小裂缝30条左右，宽0.05～0.30 m，长5～30 m，一般呈弧形、雁行排列。此次地质灾害虽然影响较严重，但由于具缓变性，除农作物受损外，未造成人员伤亡，直接影响了32.7亩农作物的灌溉施肥。

2.4.2 菏泽黄河故道区第四系地裂缝

自20世纪90年代初以来，菏泽南部黄河故道带已发生多起地面塌陷、地裂缝，致使道路破坏，房屋受损。菏泽黄河故道带地表岩性以粉细砂或粉土为主。灾情多发生于雨季，由地质、气象及地下水水位大幅升降等原因共同作用而引起。

1992年7月10日，单县某地发生地裂缝，地裂缝走向以北西方向为主，宽50～200 mm，单条长10～20 m不等，有十几条之多，并伴有地面塌陷发生，造成一桥梁撕裂，多数房屋因地裂缝造成不同程度破坏。

1993年8月5日，曹县某地发生地裂缝，呈北西和北东两个走向，单长20 m，宽100 mm，深4～5 m，可见地裂缝4条，其中一条切房基而过，另一条穿过一农家院落，造成房屋开裂。

2.4.3 枣庄市峄城区第四系地裂缝

主要分布于峄城断块内，影响面积约15 km2。最早发生于1986年枯水期，以后逐渐加剧。地裂缝长一般10～100 m，局部大于100 m，宽20～50 mm，最宽可达100 mm。较大规模的开裂方向呈近东西，与地下水主径流方向一致，不存在水平位移或上下错动痕迹。据调查，开裂坍塌房屋13 752间，房屋裂缝宽一般20～40 mm，宽的可达80～100 mm。一些供水井、桥涵等水利工程受到不同程度的破坏，经济损失约7500万元。膨胀土是形成地裂缝的基础条件，人工长期开采地下水和降水入渗补给两种反向的水循环运动是形成地裂缝的外在条件。发生地裂缝的地段一般在表层存在膨胀土，膨胀土具有膨胀性强，胀缩变形可逆的特点，在连续的失水、补水作用下，引起地面不均匀胀缩变形，使地面产生裂缝。

3 防治措施

一是搬迁，面临已知的危险，能搬尽搬，建议受威胁群众，积极响应国家政策，多方统筹资金，彻底避开危险隐患；二是工程治理，如果不具备搬迁条件，需要采取综合治理措施，例如排危除险、工程加固、植树造林等；三是规划管控，遵守国土空间规划和用途管制，从源头上控制新增风险。

4 结语

地质灾害造成的危害是巨大的，因采矿塌陷已造成多个镇机关、学校、工厂、村庄和良种试验场被迫搬迁。塌陷改变了土壤结构，水肥沿倾斜的地裂缝渗漏流失，形成严重的“跑水、跑肥、跑土”三跑田，导致土壤肥力不断下降。事实证明，在没有矿山长远规划开采的情况下，事后治理难度逐年加大。地面沉降造成的破坏程度虽较小，但也引发了房屋开裂、水源地井管上升破坏、城市排水管道错位、城市防洪能力降低等破坏，对城市环境产生了不利的影响。

鲁南地区因抽取地下水、采矿等人类生产活动过度造成了地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害。随着对灾害的认知加深，近十年，政府大量投入，陆续开展了治理措施，生态环境已经得到很大改善。