湖北省丹江口市地質災害發育規律研究

袁玉華, 曾 洋

(湖北省地質環境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省丹江口市地質災害發育規律研究

袁玉華, 曾 洋

(湖北省地質環境總站,湖北 武漢 430034)

丹江口市地處湖北省西北部,是地質災害易發區。其發育受地形地貌、地層巖性、地質構造、降雨、植被覆蓋以及人類工程活動等因素影響強烈,通過對地質災害與影響因素統計分析、地質災害發育規律研究,可一定程度控制地質災害的發生,為地方防災減災提供科學依據。

地質災害;發育規律;丹江口市

丹江口市位于湖北省西北部,鄂、豫兩省交界的漢江、丹江交匯處,地理坐標東經110 °08′～110°34′,北緯32°14′～32°58′,國土總面積3 133.84 km2,總人口50.08萬人。丹江口市素有“中國水都”之稱,丹江口水庫被譽為“亞洲天池”,是南水北調中線工程水源地,丹江口大壩加高工程是南水北調中線控制性工程。

丹江口市位于秦嶺山系南秦嶺東段,整體地勢呈中間低、南北高的特點,中部屬于丘陵、盆地區,南北兩側屬于構造剝蝕侵蝕中低山區；降雨量充沛,降雨時間相對較集中；地處秦嶺褶皺系大地構造區,經歷多期次構造運動,斷裂及褶皺發育,地質構造復雜；巖性以元古界及古生界變質巖為主,晉寧期輝綠巖等侵入巖次之,廣泛分布的變質巖巖性軟弱,巖體結構較為破碎、風化強烈,地質災害大量分布,同斜坡殘坡積層一起構成了區內主要易滑地層[1]。水利、交通及移民遷建復建工程等人類工程活動日益頻繁,破壞了其原始地質環境條件,特別是丹江口庫區蓄水后,導致原本脆弱的環境地質條件進一步惡化,引發、加劇了大量地質災害。

1 地質災害發育類型及規模

據丹江口市地質災害詳細調查成果顯示,丹江口市地質災害發育的主要類型為滑坡、不穩定斜坡、崩塌三類。 其中滑坡458處、崩塌13處、不穩定斜坡隱患192處,分別占地質災害總數的69.08%、1.96%、28.86%。按規模統計,區內地質災害以小型為主,共503處,占災害點總數的75.87%,其中滑坡332處,崩塌8處,不穩定斜坡163處；中型149處,占災害點總數的22.47%,其中滑坡115處,崩塌5處,不穩定斜坡29處；大型11處,占災害點總數的1.66%,均為滑坡。

2 地質災害分布特征

2.1 地質災害區域空間上的分布特征

丹江口市地質災害分布遍及境內18個鄉鎮,市境內地質災害呈現出明顯的地域性分布特點。各鄉鎮地質災害數量及密度分布見圖1、圖2。

市境內地質災害點平均分布密度21.16處/100 km2,數量最多的五個鄉鎮依次為:武當山旅游經濟特區、龍山鎮、六里坪鎮、均縣鎮及習家店鎮。丹江口市城區內的均州街辦、大壩街辦及新港經濟開發區由于面積較小、地勢平坦,暫未發現地質災害。

2.2 地質災害區域時間上的分布特征

據統計,區內地質災害發生變形破壞時間主要集中在6—9月。這些時間段是區內降雨主要時段,集中了區內年降雨量的56.87%,共發生滑坡390處,占有時間記錄滑坡的85.15%；而其它月份降雨量占44.13%,發育滑坡68處,占14.85%。同時,已有滑坡發生的準確時間記錄表明,丹江口市滑坡發生時間以白天為主,少部分發生在夜間,前者致災損失情況相對后者較輕。而在雨強不大的持續降雨過程中,滑坡的發生具有一定的滯后效應[2]。

圖1 丹江口市地質災害分布圖Fig.1 Distribution diagram of geological hazards in Danjiangkou City

圖2 丹江口市各鄉鎮地質災害分布數量及密度示意圖Fig.2 Sketch map for the geological disaster distribution quantity and density of various villages and towns in Danjiangkou City

由此可見,地質災害在月份上分布不均,且多分布于汛期6—9月份,地質災害的時間分布規律受降雨周期及降雨量影響明顯。

地質災害在年際分布上差異性明顯,據對1963—2013年50年間滑坡分布情況統計(見表1),境內共發生滑坡地質災害435處。災害集中分布在2000—2013年的13年內,共有滑坡災害點329處,占滑坡總數的71.83%。尤以2003、2005、2008、2012年發生滑坡最多,分別占19.65%、7.21%、6.99%和7.64%,這與這些年份降雨集中分布、近年來人類工程活動加劇有關。

表1 丹江口市1963年—2013年滑坡發生年份Table 1 Landslide occurrence quentities from 1963 to 2013 in Danjiangkou City

注:發生時間不詳的23處滑坡點未在表中列出。

3 地質災害發育規律

3.1 地形地貌

地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流等地質災害形成的基礎,它在很大程度上決定了地質災害能否形成以及災害類型、數量(密度)、規模。斜坡的幾何形態決定著斜坡內應力的大小和分布,控制著斜坡的穩定性與變形破壞模式。不同類型的地質災害具有不同的地形地貌條件。

3.1.1 地形坡度

地質災害的形成與地形坡度息息相關,通常情況下,斜坡變形要具備良好的臨空條件,特別是地質災害更是基于斜坡環境的變形,不同坡度形成地質災害的類型也不盡相同。一般>60°以上的陡崖地帶多形成崩塌,而10°～40°之間坡度通常形成滑坡。災害體所處斜坡坡度統計情況見表2。

表2 地形坡度與地質災害關系統計表Table 2 Statistics of the relations between terrain slopes and geological hazards

根據統計資料,境內地質災害在不同坡度下的分布數量不同,分布的災害類型也不盡相同。區內陡坡地形(坡度25°～40°)分布地質災害最多,達382處；緩坡地形(坡度10°～25°)次之,分布地質災害212處；急陡坡地形(坡度40°～60°)分布51處；陡崖地形中分布地質災害18處。

3.1.2 發育高程

根據調查的資料統計分析,丹江口市458處滑坡、13處崩塌分布于不同高程段上(見表3),不穩定斜坡中因存在部分人工切坡所致,故未參與統計分析。其中以<250 m低丘內最為發育,共250處；而<500 m高程范圍發育有408處,占滑坡、崩塌總數的86.62%。

表3 地質災害發育高程關系統計表Table 3 Statistics of the relations between the geological hazards and elevation

3.2 工程地質巖類

地層巖性、巖土體工程地質條件是影響斜坡變形的主要因素。地層巖性是崩滑流災害形成的物質基礎,地質災害活動與巖土類型、性質、結構具有特別密切關系。軟弱地層,在構造作用以及其它外力作用影響下,都容易形成土狀或泥狀的軟弱夾層,成為潛在的滑動面或滑動帶,具備產生滑動的基本條件,同時,在軟弱地層中,由于抗風化能力弱,易形成大量的殘坡積物。相反,硬質巖類,巖體抗風化能力強,不易形成潛在滑移面和松散物質。巖性不同,其地質災害的發育程度及類型也不同。

根據調查結果統計(表4),境內地質災害主要集中發育于殘坡積松散土體及變質巖類地區,占災害點總數的92.76%,侵入巖類地區災害點分布數量最少,僅占災害點總數的0.75%。

表4 地質災害按工程地質巖類分布統計表Table 4 Statistics of the geological hazards classifying by the engineering geology rocks

3.3 坡體結構

通過統計分析區內滑坡所在斜坡結構類型(表5)得出,區內總體發生滑坡數量最多的斜坡結構是順向坡,為最易致災斜坡結構類型；橫向坡、斜向坡次之；逆向坡形成地質災害數量雖然最少,但與節理裂隙、地形坡度等因子組合條件下,是區內最易形成崩塌的斜坡結構類型。

表5 斜坡結構與滑坡、崩塌關系統計表Table 5 Statistics of the relations between ramp structure and landslides,collapses

3.4 地質構造

區內地質災害具有與主構造線展布方向一致的特征,具體表現在,沿斷裂構造帶兩側密集發育,共發育有災害點250處,占總數的37.71%(見表6)。

地質災害的形成受公路斷裂和兩鄖斷裂兩大區域性斷裂構造影響明顯。其中兩鄖斷裂帶影響范圍內發育地質災害32處,占總地質災害的4.8%；公路斷裂帶影響范圍內發育地質災害93處,占總地質災害的14.0%。

表6 地質災害按構造單元分布統計表Table 6 Statistics of the geological hazards classifying by structure units

3.5 降雨對地質災害發育的影響

3.5.1 滑坡發生頻率與降雨年份的關系

丹江口市1991—2013年發生滑坡頻次與年降雨量的關系見圖3。年平均降雨量在1 200～1 600 mm的區間范圍內,發生滑坡數量最多(167處),占參與統計滑坡數的67.44%,這表明滑坡發生的頻率周期與年降雨量周期存在一定的相關性[3]。

3.5.2 滑坡發生頻率與強降雨周期的關系

由于一個地區的降雨量有周期性變化,滑坡的活動也具有周期性。這種周期性活動的表現有兩層含義:一是在某一地區的不同地點重復發生;二是一個(老)滑坡的多次(復活)變形。但是這種區內重復發生和單點多次復活變形的周期無明顯的規律。本次選取1995年—2013年期間,丹江口市10日內滑坡發生次數超過5次的時間段作為統計樣本,單位時間段內滑坡發生數量與降雨量統計表見表7。

圖3 丹江口市1991—2013年發生滑坡頻次與年降雨量的關系Fig.3 Relationship between landslide frequency and annual rainfall in Danjiangkou City from 1991 to 2013

表7 丹江口市單位時段內滑坡發生數量與降雨量統計表Table 7 Statistics of landslides quantity and rainfall within unit time in Danjiangkou City

統計結果表明,境內因降雨形成大量滑坡的時間為2012年8月4日—6日、2003年9月10日—19日、2003年8月10日—19日、2003年10月5日—14日,間隔0.1—10年不等。其中2012年8月4日—2012年8月6日這個時間段內丹江口市境內發生滑坡29處,累計降雨量為340 mm,說明滑坡的發生頻率與強降雨周期關系密切,反映了滑坡受強降雨觸發的敏感性。

3.6 植被覆蓋對地質災害發育的影響

境內地質災害的發育程度與植被發育程度有著一定程度的聯系。植被發育較好、覆蓋率較高的地區,水土保持穩固,其地質災害發育相對少,危害程度相對較低；植被覆蓋率較低的地區,人類工程活動強烈,水土流失較嚴重,其地質災害發育相對多,危害程度相對較高。因此,研究區內的植被信息可以間接反映區內地質災害的發育情況。

在以丹江口水庫為主體的丘陵區及盆地區,人口密集、工程活動強烈,植被不甚發育。主要為低植被覆蓋區(10%～30%)與中低植被覆蓋區(30%～45%),是境內地質災害分布集中、且多發易發的區域。

不同植被覆蓋等級內地質災害發育情況見表8。根據遙感對丹江口市植被覆蓋度的解譯與等級劃分,結合地質災害分布統計情況發現,境內的地質災害主要集中發生在低—中植被覆蓋區域。

表8 不同等級植被覆蓋度地質災害點分布(結合遙感解譯成果)Table 8 Geological hazards distribution by different levels of vegetation coverage(combined with the results of remote sensing interpretation)

3.7 人類工程活動對地質災害發育的影響

區內地質災害的形成受人類工程活動影響明顯。隨著南水北調中線工程的即將完工和丹江口水庫移民搬遷安置工作的全面完成,各類與之配套的移民復建工程也全面開展,人類工程活動對地質環境的影響日漸增強,主要表現為城鎮遷建、公路建設、礦產資源開發、水利水電開發及居民建房等。區內主要因人類工程活動誘發的滑坡175處,占災害點總數的26.4%,大量的人類工程活動破壞了斜坡原始平衡狀態,加劇了地質災害的發生。

4 結論

(1) 丹江口市地質災害在空間分布上除城區內的均州街辦、大壩街辦及新港經濟開發區暫未發現地質災害,其余鄉鎮均有地質災害分布。全市地質災害分布特征主要受控于地形坡度、發育高程、坡向、工程地質巖類、坡體結構、地質構造等內在因素。

(2) 丹江口市地質災害發育受降雨作用影響相關性明顯,年平均降雨量在1 200～1 600 mm的區間范圍內,最易發生地質災害。

(3) 丹江口市地質災害分布特征與斜坡植被覆蓋率有一定程度的聯系,低植被覆蓋區(10%～30%)與中低植被覆蓋區(30%～45%)是境內地質災害分布集中、且多發易發的區域。

(4) 區內地質災害的形成受人類工程活動影響較強烈,主要因人類工程活動誘發的滑坡175處,占災害點總數的26.4%。

[1] 陳練武,邱勇.陜西省合陽縣地質災害發育規律及氣象預警方法研究[J].中國地質災害與防治學報,2005,16(3):119-121.

[2] 殷坤龍,汪洋,唐仲華.降雨對滑坡的作用機理及動態模擬研究[J].地質科技情報,2002(1):75-78.

[3] 陳正洪,孟斌.湖北省降雨型滑坡泥石流及其降雨因子的時空分布、相關性淺析[J].巖土力學,1995(3):62-69.

(責任編輯：陳姣霞)

Study on Development Regularity of Geological Hazards in DanjiangkouCity of Hubei Province

YUAN Yuhua, ZENG Yang
(HubeiProvinceGeologicalEnvironmentTerminus,Wuhan,Hubei430034)

Danjiangkou City,located in the northwest of Hubei Province,is an area liable to occur the geologica hazards.The development of geological hazard is strongly influenced by factors like landform and topography,stratum and lithology,geological structure,rainfall,vegetational coverage and human engineering activity.Based on the statistical analysis of geological hazards and influencing factors,the development regularity of geological hazards have been summarized which can be used to control the occurrence of geological hazards to a certain extent and provide a scientific basis for the local hazards prevention and mitigation.

geological hazard; development regularity; Danjiangkou City

2016-03-09;改回日期:2016-12-27

袁玉華(1967-),男,高級工程師,水文地質工程地質專業,從事水工環地質調查與評價工作。E-mail:bdyuanyh@163.com

P694

A

1671-1211(2017)02-0184-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.013

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170401.1159.002.html 數字出版日期:2017-04-01 11:59