绘制武汉城市为城镇和基础设施规划建设导航

摘要：岩溶塌陷是武汉城市圈危害最大的地质灾害。通过调查，查明武汉城市圈岩溶分布面积 5300km²,圈定岩溶塌陷易发区320km²,已产生塌陷点111处，建立监测预警。项目成果为武汉城市圈岩溶塌陷的防灾减灾提供科学的地质依据。

1.项目概况

武汉城市圈是指以武汉为圆心，包括黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门、潜江周边8个城市所组成的城市圈。“武汉城市圈地质环境调查与区划”是2009年启动的国土资源部中国地质调查局与湖北省的合作项目，承担单位为湖北省地质环境总站，工作周期为6年。主要任务是查明武汉城市圈地质环境条件和主要环境地质问题，进行地质环境质量评价与区划，提出环境地质问题防治对策建议，为国土功能区划、城市规划与建设等提供基础依据。鉴于武汉城市圈特别是武汉市岩溶塌陷危害的严重性和紧迫性，后期又启动了“武汉市岩溶塌陷地质灾害调查”项目。在湖北省地质环境总站、中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质环境监测院等多家单位的密切配合下，通过多种调查、监测手段和研究方法，完成了区域岩溶塌陷调查，取得良好的调查成果。

2.成果简介

(1)查明了武汉城市圈的碳酸盐岩和岩溶塌陷分布范围。武汉城市圈覆盖和裸露型岩溶分布面积为5300km²,主要分布于武汉城市圈中部和南部地区。长江以南碳酸盐岩分布较广，分布面积为4800km²，占总面积的26.2%，主要分布于武汉市（江夏区、武昌区、青山区、洪山区）、黄石市和咸宁市；长江以北分布较少，分布于武汉市（汉阳区、汉南区、蔡甸区、东西湖区、黄陂区）、孝感市等。碳酸盐岩总体呈近东西向条带状展布（图1)。区内岩溶塌陷主要集中在武汉市、黄石市、大冶市、鄂州市、咸宁市和崇阳县，岩溶地面塌陷灾害点共111处。按危害性类型分类，岩溶塌陷以小型（52处）为主，中型（38处）其次，大型（17处)、特大型（4处）较少。

(2)查明了武汉城市圈岩溶塌陷发育特征及形成机理，为武汉城市圈防灾减灾提供科学地质依据。武汉城市圈岩溶塌陷分布：①岩溶发育强烈的纯可溶岩及其与非可溶岩接触的有利地段；②断 裂构造带和褶皱构造的核部、翘起端、倾 伏端；③地形低挂或地下水天然排泄区 及其附近；④河床及其两岸一级阶地； ⑤地下水降落漏斗中央及地下水位降低 至土层与基岩接触界面附近地段；⑥人 类工程活动较强烈的地段。岩溶塌陷形 成的3个条件：①有隐伏灰岩存在，且浅 层开口型岩溶发育强烈；②灰岩上覆有 一定厚度的松散土层，特别是“上粘下 砂”二元结构；③孔隙水、岩溶水水力 联系密切，地下水潜蚀、溶蚀作用强烈或人类工程活动的影响。

(3)圈定了武汉市岩溶塌陷高易发区。武汉市岩溶塌陷高易发区主要分布于武汉长江大桥上游和长江一级阶地，
总面积约320km²。确定高易发区主要考虑：①该区已经发生过多次岩溶地面塌陷、在长江一级阶地有覆盖型灰岩存在、浅层开口型岩溶发育强烈；②“上粘下砂（细砂或粉细砂)”二元结构松散土层 直接覆盖在灰岩上，部分地段在灰岩上有0.2~0.5m残积层；③地下水径流相对强烈，且孔隙水、岩溶水水力联系密切，在人类工程活动的影响下极易发生岩溶塌陷。

(4)查明了武汉市工程建设与岩溶地质环境的相互作用及影响，为城镇和基础设施规划建设安全提供理论依据。 武汉市近些年发生岩溶塌陷23处，其中17处、74%属人为诱发塌陷（14处为粧基或钻探施工诱发的岩溶塌陷），主要分布于武汉市中心城区的工程建设区和地下水疏排区，并有逐渐向远郊新城区扩展的趋势。桩基或钻探施工工程活动抬高 了施工钻孔附近的地下水水位，并且缩短了孔隙承压水向岩溶水补给径流的路径，增大了水力坡度，使松散砂性土体更易达到渗透变形破坏的极限值。

(5)建立和完善了岩溶塌陷示范区监测网，为武汉市的岩溶塌陷研究提供监测数据。在武汉市烽火村建立和完善了岩溶塌陷示范区监测网，通过监测岩溶地下水位变化进行岩溶塌陷预警，监测网包括宏观巡查、开采井调查及各类监测点线91个。监测网已运行6年，积累了丰富的岩溶塌陷监测数据。成功捕捉到发生岩溶地面塌陷前水位变化特征。2009年以来，监测到5次岩溶地面塌陷发生前后地下水位发生突变。2013年3月，毛坦港区域岩溶水监测孔（MT-1、 CK13)水位出现异常增高，MT-1孔分别在3月3、5、7〜12日出现水位突增，最大增幅5.28m(图2)，推断该区将会发生岩溶地面塌陷，总站及时向武汉市国资源和规划局提交专报，4月18〜24日，该地发生3处岩溶地面塌陷。

3.成果意义

(1 )建立和完善了武汉市岩溶塌陷监测示范区网点，为武汉市继续研究岩溶塌陷提供了平台。

(1)岩溶塌陷“地图”的绘制为城镇和基础设施规划建设发挥着导航的功能，提高了武汉城市圈政府部门对岩溶塌陷地质灾害的重视程度及当地居民防灾意识和抗灾自救能力。

(2)针对人类经济工程活动，向武汉市有关部门提出在岩溶发育区需开展岩溶地面塌陷监测工作、工程建设时做好岩溶地面塌陷地质灾害危险性评估和岩溶专项勘查、施工前编制岩溶塌陷防灾预案、对在岩溶区有关施工和管理人员做好宣传等相应的防治对策及建议，服务于武汉市的岩溶地面塌陷防治和应急抢险工作，并对其他类似地区的岩溶地面塌陷研究、防治与应急抢险具有借鉴和推广的意义。(湖北省地质环境总站 邹安权 杨涛供稿）