一、地质灾害类型及特征
西气东输管道工程宁夏段存在的主要地质灾害有泥石流和洪水冲蚀、矿区采空地面塌陷、煤层自燃、风蚀沙埋、盐渍土腐蚀和地震液化等。沿线仅在小湾至下河沿段局部有零星崩石，未发现滑坡发生，所以，仅在预测评估时对斜坡稳定性作预测分析。
（一）泥石流和洪水冲蚀
宁夏段沿线共有泥石流和洪水冲蚀沟24条，泥流、水石流、泥石流均有分布。其中泥流主要分布在盐池县东红井子至陕西定边县红柳沟乡段；孟家湾至小湾段以水石流（基本为洪水）为主，下河沿至苦水河各沟道主要是稀性泥石流。其中下河沿至中宁古城段是宁夏段沿线泥石流灾害较严重地段，有泥石流沟7条，均展布于黄河右岸，沟道长，流域面积大，沟口有泥石流堆积物。沿线泥石流沟都发源于南部基岩山区，残坡积物较多，沟谷中堆积有泥砂、石块。出基岩山区后进入并深切山前冲洪积倾斜平原，在冲洪积倾斜平原沟口形成小的堆积区，大部分冲入黄河，下切侵蚀和侧蚀严重。泥石流主要物质来自山前冲洪积倾斜平原段，物源以砂砾石和泥砂为主，只有少数泥石流沟在沟口形成小的扇形堆积区，多数沿沟道堆积或直接冲入黄河。大多数泥石流沟沟道长，流域面积较大，沟道纵坡降小，因此泥石流冲击力小，表现为侵蚀搬运—沉积—再侵蚀搬运—再沉积的特点，所以物源区、流通区和堆积区往往处于同一沟段。泥石流形成的水动力条件主要来自于强降雨，工程沿线虽年降水量200～300mm，但降水分配不均，一般都集中在每年的6～9月，具有历时短，强度大的特点，管线南部山区降水量较北部还要大（＞300mm）。沿线一日最大降雨量60.5～121.1mm，每次暴雨几乎都形成泥石流和山洪。
（二）崩塌
崩塌包括由暴雨引起的高陡斜坡崩塌和河水冲刷引起的沟岸坍塌。沿线暴雨引起的崩塌数量少，体积小，危害不大。崩塌主要表现为坍岸，沿线的各河沟基本上均有坍岸现象。长流水沟的中游右岸形成长300m、高1～7m的直立河岸，沟岸为砾石层，存在坍岸现象，但坍岸速度缓慢；下河沿至清水河段各沟谷，在冲洪积台地段，侵蚀深切，直立沟岸3～15m，沟岸由砂砾石和粘性土互层，具有坍岸现象。
清水河至红井子段，主要发育有单阴洞沟、双阴洞沟、鸡爪子沟、红柳沟、苦水河等河沟，沿线坍岸现象轻微，已进入衰竭阶段；双井子至上红柳沟段为由白垩系强风化砂岩构成的丘陵，丘陵东部沉积有巨厚层（＞50m）粘砂土，冲沟发育，侵蚀严重，直立沟岸高度可达45m，塌岸现象严重。
（三）采空塌陷
分布于小湾至下河沿段工程线路的南部。中卫上、下河沿煤矿矿区均位于工程管线南部，矿区总面积11km2，含煤地层为上石炭统太原组和土坡组上段，共含煤24层，分上下煤组：上煤组12层，受构造破坏和古采空区影响，已无可采价值；下煤组12层，可采和局部可采4～8层，平均厚7.8～9.1m，批准储量3508.5万吨。由于矿区地层产状为S∠40°～S∠60°，煤层分布于管线南部。管线处及北部无煤层分布（图8-3）。该矿区老窑甚多，古采空区深30～50m，长300～500m，主要采空区位于管线南100～1200m范围内，采空区面积累计约57.5×104m2。整个矿区采空塌陷和地裂缝分布较少，只有县煤矿4号井南侧约100m处，分布有一处塌陷区，呈东西向分布，在200m的长度内，呈串珠状分布9个塌陷坑，坑的直径5～15m，塌陷深度5～10m，总塌陷面积约2000m2，塌陷区的南侧山坡上呈东西向分布有一条长250m的地裂缝，裂缝被表土掩盖。
图8-3 中卫县烟洞坡地层剖面图
1-砾岩；2-砂岩；3-泥岩；4-页岩；5-煤；6-工程线路点。
（四）煤层自燃
煤层自燃区有2处。其一为距管线南1200m处的烟筒梁，是上、下河沿煤矿的主要火区。据载：“县（中卫）西南三十里，山产石炭，近西一带有火，历年不息，俗呼为火焰山。”但近年来着火迹象不明显。其二为工程管线桩号为CA085—CA088段，长228m，位于工程管线的南侧山梁上，由含煤石炭系土坡组地层组成，管线从山梁的北坡的半坡处通过，位于最底煤层的下坡方仅2m。该段煤层有自燃过的迹象，呈黑红色，近年来无着火现象。
（五）风蚀沙埋
沿线除小湾至中宁古城段外，均有土地沙化分布，其类型包括流动沙丘、固定半固定草丛沙丘和平铺沙地三类，是宁夏荒漠化的主要分布区。
1.流动沙丘：分布于管道沿线CA021—CA034段和CA055—CA071段，长17.315km，属腾格里沙漠南缘，为密集的流动沙丘，丘高8～10m，最高移动速率4m/a。
（2）固定半固定草丛沙丘：主要分布于干塘附近的局部地段以及清水河以东的红寺堡山前波状洪积平原和灵盐台地的丘间洼地，分布线段为：CA005—CA006,CA009—CA010,CA012—CA020,CC006—CC013,CD005—CD008，长33km。丘高一般0.5～1.5m，一般为缓坡丘陵与固定半固定沙丘复合地貌，丘间为平铺沙地，沙丘密度为20%～40%。
（3）平铺沙地：主要分布于红寺堡地区的山前波浪状冲洪积倾斜平原区和灵盐台地的盐池沿线，表土为粉细砂，丘顶基岩出露，风化强烈。在干旱多风气候条件下，土地沙化严重，沿线平铺沙地分布段为CB057—CC006，长6km,CD013—CD039，长40km。累计长度46km。
（六）盐渍土腐蚀
沿线盐渍土主要分布于中卫下河沿至中宁古城乡黄河冲积平原地区以及盐池县一些丘间洼地。中卫至中宁黄河冲积平原区，地下水位埋深0.4～4m，均有盐渍土分布。其形成主要是由于引黄灌溉，地下水位埋深浅，强烈蒸发而招致的次生盐渍化。中宁古城乡西有一湖沼地，盐渍化较重，表面可见白色盐斑。盐池县境内管线沿线在惠安堡乡附近两个丘间洼地分布盐渍土，形成盐碱滩地，盐渍化严重。其形成原因是由于古近系和新近系泥岩含盐量高，大气降水引起的径流溶滤大量盐分汇集于丘间封闭洼地中，强烈蒸发所致。
盐渍土类型主要为硫酸型和碳酸型，轻微盐渍土、中等盐渍土和严重盐渍土均有分布，对钢制管道均有腐蚀性。
（七）地震液化
沿线地震液化灾害分布在黄河一级阶地。该段地层为全新统冲积物，1.5～5.3m深度范围内，岩性为粉质粘土、粉土、粉砂、细砂互层，粉土粘粒含量11%；5.3m以下为卵砾石层，地下水位0.8～3.0m；主要液化土层为5.3m以上的细砂和粉土。据地震资料记载，当≥5级地震时，黄河冲积平原即可发生砂土液化。
二、地质灾害危险性现状评估
（一）泥石流和洪水冲蚀
沿线泥石流和洪水冲蚀沟大多为黄河一级支流，泥石流主要泄于黄河，在山口堆积较少，但历史上下河沿至中宁段的腰岘子沟等7条沟谷曾发生灾害性泥石流和山洪，造成渠道、稻田淤积等灾害。例如，东大沟1993年暴发一次泥石流，冲入沟口下河沿村西侧，毁坏房屋数间，泥石流堆积物厚达1m。1958、1959年两年夏季，阴洞沟—腰岘子沟一带发生山洪，流量300～400m3/s，造成下游渠道、涵洞严重淤塞。1973年和1977年的夏季，中卫县南山降暴雨，三古窑沟暴发山洪，挟带大量泥砂石块淤塞下游渠道、涵洞、泵站，冲毁挡土坝。
（二）崩塌
宁夏段输气管线共跨越16条河沟，其中坍岸的沟有长流水沟、窑沟、双阴洞沟、鸭爪子沟、苦水河及上红柳沟，以长流水沟、鸭爪子沟、苦水河及上红柳沟较为严重，它们是崩塌的一种特殊类型。河（沟）岸崩塌不仅造成岸坡失稳，可使埋设于沟沿的管线裸露架空，如盐池县大水坑镇牛毛村东，由于沟岸坍塌，使埋设的输油管道架空。崩塌体也是泥石流灾害固体物质来源。
（三）采空塌陷
上、下河沿段矿区的煤层和采空区均分布在管线的南部，塌陷区距输气管线1.2km。根据煤层和采空区相对管线的位置以及山体结构类型和岩层产状等因素，分析采空塌陷不会对拟选管线构成危害。
（四）煤层自燃
上、下河沿矿区有两个火区，第一火区位于管线南约1.2km的烟筒梁，着火历史悠久，火区面积大，近年来着火迹象不明显，距管线较远，对管线不构成危害。
第二火区位于工程管线CA085（47+053.3km）—CA088（47+281.2）段228m的长度内，火区分布于管线南侧的山梁上，煤层裸露，着火煤层在管线上坡方2m的位置，有明显自燃过的迹象。虽近年来无着火现象，且管线下方无煤层分布，但着火煤层距管线很近，也不能排除将来重燃的可能，因此，这一段煤层自燃灾害对管线存在危害隐患。
（五）风蚀沙埋
1.流动沙丘主要分布于一碗泉车站至小湾段的腾格里沙漠南缘，为格状新月型沙丘链，沙丘链主梁高8～10m，迎风坡长30～100m，坡度4°～21°，背风坡度18°～33°，副梁高2～3m，沙丘每年向东南移动4m。流动沙丘风蚀沙埋灾害严重，如长流水沟下游左岸的沙梁上于1997年埋设的光缆，现已风蚀裸露，同时流动沙丘对道路、水利工程等的压埋现象也非常普遍。流动沙丘区的风蚀沙埋灾害对输气管线的危害不能忽视。
2.固定半固定沙丘，总分布长度33km，丘高一般0.5～1.5m，沙丘密度20%～30%，由于风蚀作用，沙丘往往呈半丘状或残丘，多为草丛沙丘。
3.平铺沙地，分布于清水河以东，分布长度46km，这一地区植被稀少。固定半固定沙丘和平铺沙地区，风蚀沙埋灾害对输气管道的危害不大。
（六）盐渍土腐蚀
评估区盐渍土灾型主要为碳酸盐渍土和硫酸盐渍土，对钢质管道的腐蚀强度为：中卫段轻微，中宁段中等，盐池段严重（表8-4）。
表8-4 宁夏段沿线盐渍土特征表
（七）地震液化
中卫段新构造活动强烈，地震强度大，地震烈度为Ⅷ度以上区。黄河冲积平原地下水浅埋，分布有饱和粉细砂和粉土，强震时产生液化，对工程造成危害。据记载，中卫平原发生破坏性地震后，砂土液化出现喷水冒砂，建筑物不均匀沉陷，道路变形等灾害。
三、地质灾害危险性预测评估
地质灾害危险性预测评估，就是预测西气东输管道工程建设诱发和加剧地质灾害的可能性，以及在输气管线使用年限内（50年）突发性或缓变性地质灾害的危险程度和范围。
（一）工程建设诱发和加剧地质灾害的可能性
1.泥石流和坍岸
工程沿线泥石流灾害和坍岸灾害是相伴的，在工程建设中，开挖土石方，破坏原有的沟床和岸坡，可能造成岸坡失稳产生和加重坍岸。由于线性工程开挖土石方量不大，加重泥石流的可能性较小。但干塘至一碗泉车站，红柳沟以东的红寺堡地区、盐池县段的丘间洼地沉积有数米的粉细砂、粉土，工程施工扰动天然土层，易遭受流水（洪水）侵蚀，形成侵蚀性冲沟，使管线暴露或临空。
2.斜坡失稳
输气管线宁夏段有两处从斜坡坡脚或斜坡坡体通过，主要是小湾至下河沿地段和腰岘子沟至阴洞沟段，现状条件下无灾害性滑坡、崩塌现象。
小湾至下河沿地段为岩质斜坡，管线工程建设中由于开挖土石，可能横切岩层，造成斜坡失稳；另外采取爆破等方法开挖石方，也可能造成斜坡失稳，产生崩塌等地质灾害。
腰岘子沟至阴洞沟段为碎石斜坡，管线从其坡脚通过，由于管线开挖土石方量不大，不会对斜坡稳定性造成影响，但可能引起小型坍塌或掉块。
3.风蚀沙埋
工程建设中，开挖土石方，破坏原有土层结构，一定程度上加重了沙化，但由于输气工程为线性工程，且土石方量不大，对环境的影响甚微。
（二）地质灾害危险程度预测
1.泥石流和洪水冲蚀
宁夏段输气管线以三种形式通过泥石流沟。一是在流通区（或形成区）通过，其对输气工程的危害表现为下切侵蚀，可能造成管线暴露，遭受泥石流的冲击，以及侧蚀坍岸，使管线暴露或临空。此类危险性中等的有上红柳沟（及其支流）、长流水沟、苦水河及其支流鸭爪子沟，危险性小的有红柳沟、单阴洞沟、双阴洞沟等10条沟。二是管线从沟口或堆积区下方通过，这一形式主要危害是泥石流淤埋管线并有轻微的下切侵蚀和侧蚀作用，危险性中等的有东大沟腰岘子沟、三古窑沟、阴洞沟，危险性小的有朝家山沟、石黄沟、白鹅子沟、窑沟等4条沟。三是管线沿沟布设，这一类型只有烟筒沟一条沟谷，危险性中等。
另外在干塘镇东的孤山子附近、红寺堡地区以及盐池县境内的丘间洼地往往沉积有较厚的风积砂、粉土等，由于流水（或洪水）作用易形成侵蚀性冲沟，冲沟一旦形成，向源侵蚀、下切侵蚀、侧蚀作用强烈，有些地段一场洪水即可使冲沟向源侵蚀延伸十几米甚至几十米，造成管线暴露和临空，如大水坑东就因此类灾害，使长庆油田输油管线暴露并架空于冲沟两侧。评估区泥石流灾害危险性等级列于表8-5中。
表8-5 宁夏段管道沿线泥石流灾害危险性评价表
续表
2.斜坡稳定性
如果输气工程横切顺向坡岩层后，则边坡岩体沿软弱结构面的抗滑稳定系数为1.06～1.47（表8-6）。根据预测评价CA071（45+058.4～45+158.4）、CA076（45+884.8）—CA071（46+202.6）、CA098（48+436.9）—CA103（48+975.1）段斜坡岩层横切后，斜坡稳定性处于临界状态，工程施工中应避免横切岩层。
3.崩塌
评估区坍岸灾害未来危险性中等的河沟有上红柳沟、窑沟、东大沟、腰岘子沟、乱岔沟、三古窑沟、阴洞沟、朝家山沟、白鹅子沟、石黄沟、双阴洞沟、鸭爪子沟、苦水河，危险性小的有长流水沟南岸的大东沟等7条沟及红柳沟、单阴洞沟。
4.采空塌陷
矿区煤层主要为太原组和土坡组的上部，倾向近南，倾角40°～62°，平面分布上煤层均分布于拟选管线的南部，管线位置及其以北没有煤层分布，目前只有位于管线南1.1km处产生塌陷，其他地段没有明显变形迹象，据地质地貌条件、岩层产状、煤层分布及相对于管线的位置，将来即使发生塌陷，也不会影响到管线附近。
表8-6 小湾至下河沿段顺向坡稳定性验算结果表
5.煤层自燃
距管线最近的自燃区，位于管线A085（47+053.3km）—CA088（47+281.2km）段的南侧，长228m。该煤层为矿区最底煤层，位于管线的上坡方，管线距自燃露头煤层仅2m，现在还不能排除煤层重燃的可能性。一旦自燃，由于岩层的热传导作用，使管线围岩温度增高，造成危害，因此该段应适当北移或采取其他措施，防止煤层自燃灾害。
6.风蚀沙埋
评估区风蚀沙埋灾害在一碗泉车站、CA021（16+658.4km）—CA034（26+887.6km）及CA055（37+761.4km）—CA071（44+847.8km）段，处于流动沙丘中，沿线长度17.315km，该段沙丘移动速率为4m/a，危险性等级为中等；孤山子至一碗泉车站CA018（11+445.7km）—CA021（16+658.4km）及CA034（26+887.6km）—CA055（37+761.4km）段距北部移动沙丘区距离为1～10km，其危险性等级也为中等；其他固定半固定沙丘段和平铺沙地段危险性等级为小。
7.盐渍土腐蚀
中卫段冲积平原区目前为轻微盐渍土，随着扬黄灌区灌溉时间的推移，冲积平原区的土壤盐渍化将有所加重；盐池境内的两处盐渍土区均处于封闭性丘间洼地，其排泄方式只有蒸发，盐分积累将越来越多，其发展趋势也是加重的。尽管盐渍土腐蚀程度有可能加重，但是只要对钢质管道采取有效的防腐措施，其腐蚀灾害是能够避免的。
8.地震液化
根据标贯试验结果，黄河一级阶地（CA122—CA172）段粉砂、细砂产生液化，粉土局部产生液化，粉质粘土（粘粒含量大于23%），判别为不液化。液化地段液化指数为2.2～8.35，属轻微液化到中等液化场地。结合该段地层岩性分布，地下水位埋深等因素进行地震液化危险性评价，评价结果见表8-70
表8-7 中卫段黄河阶地地震液化评价表
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