懷安縣地質(zhì)災害調(diào)查及防治建議

韋紅鋼，楊文濤，高幼龍

(1.東華理工大學土木與環(huán)境工程學院，江西 撫州 344000;2.中國地質(zhì)大學水資源與環(huán)境學院，北京 100086;3.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051)

懷安縣位于河北省張家口市西北部，居冀、晉、內(nèi)蒙古三省(區(qū))交界處，介于東經(jīng)114°08'—114°48'、北緯 40°20'—40°48'之間。縣城柴溝堡距省會石家莊290km，地理位置優(yōu)越，境內(nèi)主要公路有207國道和110國道，京包鐵路縱貫縣境西北部。懷安縣是地質(zhì)災害多發(fā)的山區(qū)縣，溝壑縱橫，川原山丘交錯，獨特的地形地貌及復雜的地質(zhì)環(huán)境決定了地質(zhì)災害較為發(fā)育。

1 研究區(qū)概況

懷安縣位于東亞大陸性季風氣候中溫帶亞干旱區(qū)，夏、秋季盛行偏南風，氣候炎熱，春、冬季盛行偏北風，氣候寒冷干燥，年均氣溫7℃，極端最高溫度39.4℃，極端最低溫度－26.1℃。降雨主要集中在夏、秋兩季，且多為暴雨，年均降水量386.7mm，最大年降水量565.8mm，最小年降水量219.3mm。縣境內(nèi)分布有6條主要河流，依次為東洋河、西洋河、南洋河、洪塘河、洋河和季節(jié)性河流十里河，水資源總量不足。土地總面積1706.3km2，植被覆蓋率低，水土流失嚴重，水土流失面積占土地總面積的94.5%。

懷安縣地處冀北山地邊緣，介于內(nèi)蒙古高原與華北平原之間，陰山山脈橫貫縣境，群山叢立，溝壑縱橫，地勢自西南向東北逐漸降低，其中:中低山區(qū)面積占土地總面積的49.0%，有海拔1000m以上的山峰56座;丘陵區(qū)面積占土地總面積的28.6%，主要為較低緩的黃土丘陵，沖蝕作用強烈;平原區(qū)面積占土地總面積的22.4%，地勢平緩。中低山區(qū)和丘陵區(qū)地層主要由堅硬的片麻巖類和碳酸巖類等組成;平原區(qū)堆積的厚度較大的松散沉積物主要是由亞黏土、亞砂土等構(gòu)成，山間盆地、河谷、山麓斜坡等地勢低洼地帶堆積的松散沉積物是由亞黏土、亞砂土、砂性土等組成。斷裂和褶皺分布廣泛，主要有北部的洋河斷裂、西南部的松枝口—右所堡斷裂和南部的右所堡—深井斷裂，地質(zhì)災害頻發(fā)，尤其是縣域中南部地震活動強烈。

2 地質(zhì)災害調(diào)查

按照《＜縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求＞實施細則》(修改稿)［1］的要求，本次地質(zhì)災害調(diào)查的主要目的是全面摸清懷安縣地質(zhì)災害的主要類型、分布情況與潛在危害等，并針對實際情況和不同災種制定防治辦法和治理模式。調(diào)查中突出體現(xiàn)了以人為本的原則，即不按比例尺定額平均布設調(diào)查點，而是圍繞有受災危險的居民點及重要設施收集有關資料和進行野外調(diào)查。通過對懷安縣11個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、250個行政村進行拉網(wǎng)式排查，確定的調(diào)查目標以滑坡、崩塌、地面塌陷等突發(fā)性地質(zhì)災害為主，基本查清了各災種的分布特征、成災規(guī)模、危害程度和穩(wěn)定性狀況等。本次調(diào)查中實地調(diào)查的地質(zhì)災害點共121處，其中滑坡及隱患78處，崩塌或潛在崩塌33處、泥石流隱患5處、開挖戰(zhàn)備地道引起的地面塌陷4處和險壩1處。具體工作內(nèi)容見表1。

表1 懷安縣地質(zhì)災害調(diào)查工作內(nèi)容

(1)滑坡。在調(diào)查的各類地質(zhì)災害中，滑坡最為發(fā)育，數(shù)量也最多，占調(diào)查總數(shù)的64.5%，且以小規(guī)模滑坡為主。由于巖層較為破碎，有25處滑坡的破壞形式主要表現(xiàn)為崩塌，占滑坡總數(shù)的32%。

(2)崩塌。崩塌多發(fā)生在縣境內(nèi)的中低山區(qū)和丘陵區(qū)，其中巖質(zhì)崩塌主要發(fā)生在公路邊坡，土質(zhì)崩塌主要發(fā)生在村莊附近的黃土陡崖。公路邊坡崩塌一年四季均有可能發(fā)生，根本原因是山體破碎和邊坡開挖，主要誘因是降雨、風化和地震等;黃土陡崖崩塌發(fā)生時間一般集中在雨季6—9月份，多為村民削坡建房或開挖山體后，受暴雨或持續(xù)降雨誘發(fā)所致。

(3)泥石流。泥石流隱患點數(shù)量不多但破壞力極大，通常具有以下特征:流域地形為三面環(huán)山、一面出口的盆地或兩側(cè)為山體、中間為狹長溝谷的山谷;泥石流溝谷上游形成區(qū)的山體坡度較陡，一般為30°～40°，殘坡積層厚度約2m，且植被覆蓋度不高;堆積區(qū)地形開闊平坦。

(4)地面塌陷。地面塌陷主要發(fā)生在歷史上曾開挖戰(zhàn)備地道的村莊。據(jù)本次調(diào)查，懷安縣有50%以上的村莊在20世紀50、60年代開挖了防空、備戰(zhàn)地道，隨著時間的推移大多數(shù)地道逐漸損壞、失去功能，但發(fā)生大規(guī)模塌陷的可能性較小。地道塌陷一般只會引起地表建筑的輕微裂縫變形，不會造成建筑物的嚴重毀壞和人員傷亡。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)2處有較大塌陷隱患的戰(zhàn)備地道，懷安城鎮(zhèn)和王虎屯鄉(xiāng)各1處，規(guī)模均為小型，處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，主要威脅村民住宅安全。

(5)險壩。本次調(diào)查的險壩位于懷安縣懷安城鎮(zhèn)水溝口村南部，目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，威脅下游的水溝口村安全，災害規(guī)模為小型，危害程度嚴重，主要成因是壩體開裂滲水腐蝕壩體。

3 地質(zhì)災害成因分析

受多種致災因素交互疊加作用，懷安縣地質(zhì)災害種類多、分布廣、成災頻繁。影響災害發(fā)生的主要因素包括地形地貌、地層巖性、氣象因素、人類活動等，其中地形地貌、地層巖性等是災害發(fā)生的控制因素，氣象因素、人類活動等是誘發(fā)因素。

(1)地形地貌。縣境內(nèi)中低山區(qū)地形坡度較大，坡面坡度在25°～60°之間，溝谷縱坡降10°～20°，為滑坡、崩塌和泥石流的發(fā)生提供了有利條件，據(jù)調(diào)查，歷史上曾多次發(fā)生了較小規(guī)模的滑坡、崩塌和泥石流等，但對附近村莊沒有造成嚴重損失;丘陵區(qū)谷寬坡緩，滑坡、泥石流發(fā)育程度較輕，據(jù)調(diào)查除因人工修路、建房削坡等引起的滑坡、崩塌和由備戰(zhàn)地道損壞引起的地面塌陷外，沒有發(fā)生過較大規(guī)模的地質(zhì)災害;平原區(qū)多為河谷、盆地，地勢平緩，滑坡、崩塌和泥石流不發(fā)育，主要地質(zhì)災害為備戰(zhàn)地道損壞而引起的地面塌陷。

(2)地層巖性。中低山區(qū)地層由石英砂巖和白云巖等組成，總體來說基巖整體穩(wěn)定性較好，一般不易發(fā)生滑坡，但部分坡上堆積的第四系覆蓋層在暴雨徑流沖刷下極易沿基巖接觸面發(fā)生滑坡。據(jù)調(diào)查，懷安縣的中低山區(qū)和丘陵區(qū)都曾發(fā)生過第四系覆蓋層滑動的情況，但一般規(guī)模較小，且距村莊較遠，對村莊沒有造成破壞性影響。在丘陵區(qū)的黃土覆蓋區(qū)，村民開挖坡腳建房形成的陡立的黃土坡面在暴雨徑流沖刷下極易發(fā)生滑坡或崩塌，如懷安縣第六屯鄉(xiāng)僧官莊村大廟圪洞的潛在崩塌災害。

(3)氣象因素。主要指降水條件，表現(xiàn)為長時間、高強度降水對土質(zhì)斜坡的軟化、面蝕、沖刷作用及靜水壓力、動水壓力破壞土體穩(wěn)定等。雨水滲入土質(zhì)斜坡后，一方面會改變黏土稠度，使之軟化，造成土體抗剪強度降低;另一方面，會抬高地下水位，增大孔隙水壓力，降低土體抗滑力，尤其是當?shù)叵滤尚逼聨r土體中排出時所形成的動水壓力又增加了土體沿地下水滲流方向的滑動力。懷安縣中低山區(qū)發(fā)生的大部分小規(guī)模覆蓋層滑坡就是由上述原因所致。對于巖質(zhì)斜坡，則表現(xiàn)為裂隙水壓力對斜坡的破壞作用，如懷安縣207國道兩側(cè)潛在崩塌的發(fā)生就與風化、降水和凍融等氣象因素有關。另外，丘陵和盆地一帶地面塌陷的發(fā)生也與降水密切相關。

(4)人類活動。人類活動是誘發(fā)地質(zhì)災害的一個重要因素，且隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，所占比重越來越大［2－4］。一方面，人工開挖坡腳形成臨空面，導致斜坡土體失穩(wěn)，容易形成崩塌、滑坡等地質(zhì)災害，如懷安縣207國道左衛(wèi)鎮(zhèn)左衛(wèi)村—鄭王莊村段的潛在崩塌就是因為修路時人工開挖坡體造成的;另一方面，隨意堆放棄渣不僅造成了不穩(wěn)定斜坡，而且為泥石流的發(fā)生提供了物源，如懷安縣西南部的部分花崗巖開采區(qū)廢棄的礦渣和部分選礦廠的尾砂堆積、阻塞河道，為泥石流等地質(zhì)災害的發(fā)生埋下了隱患。調(diào)查結(jié)果表明，目前懷安縣絕大部分地質(zhì)災害的發(fā)生與人類活動有關。

4 評價指標體系及易發(fā)區(qū)劃分

4.1 評價指標體系

根據(jù)地質(zhì)災害發(fā)育的地質(zhì)環(huán)境條件(地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等)以及地質(zhì)調(diào)查中確定的災害點密度和主要致災因子(降雨強度、人類活動等)，參考災體規(guī)模和危害程度，盡量結(jié)合地貌(山谷、山脊)界線和鄉(xiāng)(村)行政區(qū)劃分等劃定區(qū)界，采用定性評價和地理信息系統(tǒng)空間分析等方法進行地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū)。采用網(wǎng)格法，在1∶10萬地形圖上以4km2為單元劃分網(wǎng)格。提取各網(wǎng)格單元的地質(zhì)災害信息，進行數(shù)字化和疊加分析，求取各評價單元的潛在地質(zhì)災害強度指數(shù)與現(xiàn)狀地質(zhì)災害強度指數(shù)，進而得到地質(zhì)災害綜合危險性指數(shù)。合并危險性指數(shù)相同的單元格，計算地質(zhì)災害綜合危險性指數(shù)關系值(Z)［1］。根據(jù)Z值劃等值線，Z≥4為地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)(A)，2≤Z＜4為地質(zhì)災害中易發(fā)區(qū)(B)，1≤Z＜2為地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū)(C)，Z＜1為地質(zhì)災害不易發(fā)區(qū)(D)。

4.2 地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)劃分

根據(jù)地質(zhì)災害調(diào)查結(jié)果和地質(zhì)災害綜合危險性指數(shù)關系值(Z)，將全縣劃分為地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)(A)、中等易發(fā)區(qū)(B)、低易發(fā)區(qū)(C)三類，再細分為不同亞區(qū)，其余劃入地質(zhì)災害不易發(fā)區(qū)(D)。地質(zhì)災害分區(qū)特征及危害見表2。

5 防治建議

依據(jù)地質(zhì)災害調(diào)查和地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)劃分結(jié)果得出結(jié)論:懷安縣地質(zhì)環(huán)境脆弱，地質(zhì)災害種類多、范圍廣、影響大，特別是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動增加導致地質(zhì)災害持續(xù)加劇、潛在危險性突出。為此，建議從以下幾方面開展防治工作:

(1)建立和完善地質(zhì)災害防治管理體系和監(jiān)測預警系統(tǒng)。縣國土資源主管部門歸口管理和指導監(jiān)測網(wǎng)絡建設，依靠各部門通力協(xié)作，建立以群防為主、群專結(jié)合和覆蓋全縣的地質(zhì)災害監(jiān)測預報網(wǎng)絡，逐步完善地質(zhì)災害監(jiān)測預報和群測群防體系，建立重大地質(zhì)災害和重大險情速報制度，對于已發(fā)生的重大地質(zhì)災害，必須在24 h內(nèi)向上級主管部門報告;對于有重大險情的地質(zhì)災害隱患點，一旦發(fā)現(xiàn)立即上報，以便專業(yè)技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場及時調(diào)查，為當?shù)卣膿岆U救災工作提供決策依據(jù)。強化地質(zhì)災害防治監(jiān)督管理，嚴格控制人為誘發(fā)地質(zhì)災害;在地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)重災點指派專人定期監(jiān)測，在地質(zhì)災害中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)加強群測群防和實時監(jiān)測;在雨季要派專人看護險壩，如遇險情立即發(fā)出警報并向上級報告，避免毀壩傷人事件的發(fā)生;對重要經(jīng)濟區(qū)的地質(zhì)災害進行評價預測，提出地質(zhì)環(huán)境保護對策。

表2 懷安縣地質(zhì)災害分區(qū)特征及危害

(2)因地制宜地搞好地質(zhì)災害防治工作。對懷安縣有地質(zhì)災害隱患的居民點及重要設施展開調(diào)查，調(diào)查工作要因地制宜，不能生搬硬套。根據(jù)地質(zhì)災害種類和特點的不同，以預防為主、治理為輔，采取不同的防御措施:對于滑坡及崩塌，要嚴格限制在滑坡易發(fā)區(qū)進行開發(fā)建設活動，采用防治和控制斜坡失穩(wěn)等措施，同時建立滑坡預警系統(tǒng)［5］;對于地面塌陷，要采取預警監(jiān)測、避讓和填埋等措施;對于道路工程修建過程中可能誘發(fā)的地質(zhì)災害隱患，要采取防治與避讓相結(jié)合的方式加以處理;對于平原區(qū)易發(fā)地面塌陷的地段，施工時要加以避讓，或者采用工程措施加以防護;對于險壩，要禁止蓄水，對壩體進行重新加固;對于易發(fā)泥石流的溝谷，要注意維護兩側(cè)山體的穩(wěn)定性，防止溝谷侵蝕加劇而形成泥石流［6］;對區(qū)內(nèi)重大地質(zhì)災害點進行工程勘察，對重要的地質(zhì)災害點開展專項調(diào)查。

(3)加強地質(zhì)災害評估，減少人為誘發(fā)因素。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，山區(qū)建設不斷提速，由人類活動誘發(fā)的地質(zhì)災害呈現(xiàn)明顯增長的勢頭。為應對這一問題，首先要加大宣傳教育力度，普及地質(zhì)災害防治知識，強調(diào)在開發(fā)建設項目設計、施工中遵循自然規(guī)律;其次要對地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)開發(fā)建設項目施工區(qū)的地質(zhì)災害危險性進行評估，提出具體的預防治理措施，對經(jīng)評估認為有可能引發(fā)地質(zhì)災害或者有可能遭受地質(zhì)災害威脅的建設項目，應當配套地質(zhì)災害防治工程，避免造成人員傷亡和環(huán)境破壞。

(4)多渠道籌措地質(zhì)災害治理經(jīng)費。地質(zhì)災害防治工作除了依靠中央和地方政府投入以外，還需要爭取社會的支持，多種渠道籌措治理經(jīng)費。特別是對于因開發(fā)建設項目(修路、開礦、建房)等人類工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災害的防治經(jīng)費，要按照“誰引發(fā)、誰治理”的原則，由責任單位自主負擔。目標是形成政府投入占主體，全社會共同參與的多渠道、多元化的投資體系，為地質(zhì)災害防治奠定基礎。

［1］國土資源部.《縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則(修改稿)［z］.北京:國土資源部地質(zhì)環(huán)境司，2006:1－14.

［2］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理:第2版［M］.北京:地質(zhì)出版社，1997:28－33.

［3］張春山，張業(yè)成，張立海.中國崩塌、滑坡、泥石流災害危險性評價［J］.地質(zhì)力學學報，2004，10(1):27－29.

［4］于清高，邵生俊，鄭萬坤.西安地裂區(qū)的巖土工程災害與治理措施［J］.自然災害學報，2010，19(3):45－51.

［5］Lin C W，Shieh C L，Yuan B D，et al.Impact of Chi－Chi earthquake on the occurrence of landslides and debris flows:example from the Chenyulan River watershed，Nantou，Taiwan［J］.Engineering Geology，2004，71(1 －2):49 －61.

［6］Chen H，Hawkins A B.Relationship between earthquake disturbance，tropical rainstorms and debris movement:an overview from Taiwan［J］.Bulletin of Engineering Geology and the Environment，2009，68(2):161 －186.