山西省平順縣地形地貌與地質災害的關系分析

2018-05-22 08:11:21崔少華

西部探礦工程 2018年5期

崔少華

（山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西太原030006）

山西省平順縣大部分為基巖裸露，僅在西部及溝谷中地表有黃土覆蓋，巖土侵蝕強烈，地表水系發育，主要發育有濁漳河、百里灘河、虹霓河、西社河，支溝縱橫交錯，地形發育破碎，是形成滑坡、崩塌、不穩定斜坡的有利地質環境條件。斜坡體的形態特征對坡體的應力特征有著決定性的作用，影響著斜坡的變形破壞方式及其穩定性[1]。以調查數據為基礎，從斜坡的坡高、坡度、坡型3個方面分析地形地貌與地質災害的關系[2-3]。

1 自然地理概況

1.1 自然地理

平順縣山西省東南部，隸屬長治市管轄，總面積1550km2，現轄12個鄉鎮，約15.5萬人。屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全縣森林覆蓋率34.88%。

1.2 地形地貌

平順縣地處太行山中南部，境內峰巒起伏，山高坡陡，整體地勢東南高，西北低。利用平順縣1∶5萬DEM數據對地形提取坡度因子，以10°為一坡度段進行劃分，全縣斜坡各坡度段投影面積及占全縣面積比例見表1。大于60°的地段極少，多為陡崖、斷壁。從表中看出：不同坡度范圍分布差異較大，坡度在20°～30°的區域約占 32.94%，面積約 510.53km2；其次為 30°～40°、10°～20°，0°～10°范圍的地區。小于30°的斜坡占總面積的61.89%，小于40°的斜坡占總面積的87.62%。

區內地貌類型有溶蝕侵蝕中山、溶蝕侵蝕低中山、黃土覆蓋低中山及河谷區（圖1），面積分別為1322.05km2、72.63km2、88.17km2、67.15km2，溶蝕侵蝕中山分布最廣。

表1 地形坡度分級表

2 地質災害

2.1 地質災害發育特征

平順縣發育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地質災害及不穩定斜坡，主要分布在北部、中部和東部山區，以北部濁漳河河谷、中部百里灘河河谷及兩側山區最為嚴重，西部山區分布較少。其中，不穩定斜坡最常見，且主要分布在人口居住密集的村莊內，其次分布在公路沿線，在降雨、人類工程活動誘發因素下，發生地質災害的可能性較大。

2.2 地質災害數量及分布

圖1 地貌分區圖

經野外調查，平順縣發育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地質災害及不穩定斜坡共168處，其中滑坡災害8處，占總數的4.76%；崩塌災害21處，占總數的12.50%；泥石流災害及隱患3處，占總數的1.79%；地面塌陷1處，占總數的0.60%，不穩定斜坡135處，占總數的80.35%。

全縣12個鄉鎮均有災害及隱患點分布，且滑坡、崩塌地質災害及隱患主要分布在村莊內，其次分布在公路沿線。地質災害點較多的主要分布在東寺頭鄉、龍溪鎮、石城鎮；虹梯關鄉、北耽車鄉、陽高鄉、西溝鄉、青羊鎮、杏城鎮、中五井鄉次之，北社鄉、苗莊鎮災害點數量最少。

3 地形地貌與地質災害的關系

區內地貌類型有溶蝕侵蝕中山、溶蝕侵蝕低中山、黃土覆蓋低中山及河谷區，其中，溶蝕侵蝕中山區、黃土覆蓋低中山區斜坡發育，為滑坡、崩塌地質災害的發生提供了有利的地質環境條件。河谷區地形較平坦，但其兩側向山區的過渡地帶，在河流侵蝕、切割的作用下，坡度陡峭，為地質災害的發生創造了條件。

本次調查出的168處地質災害（包括泥石流隱患點）在4個地貌單元上均有分布，其中66處分布于河谷區，占總點數的39.29%；91處發生于溶蝕侵蝕中山區，占總數的54.17%；9處發生于黃土覆蓋低中山區，占總數的5.36%；2處發生于溶蝕侵蝕低中山區，占總數的1.18%。各地貌單元上地質災害點分布統計見表2。經統計可得出，在調查區范圍內，在中山區和河谷區發生地質災害最多，點密度由河谷區—黃土覆蓋低中山區—溶蝕侵蝕中山區—溶蝕侵蝕低中山區依次減小。

3.1 斜坡坡高

研究結果表明，斜坡的坡高對地質災害的發生有顯著的控制作用。盡管坡高不會改變坡體的應力等值線圖，但是其各處的應力值會隨著坡高的增加而呈線性增大。在相同的條件下，坡體穩定性系數隨著坡高的增加而減小。因此，斜坡的坡高是地質災害發生的重要影響因素之一。

表2 各類地貌單位上地質災害統計表

依據本次調查數據，滑坡主要集中分布在坡高20～40m的斜坡帶上（圖2），共有6處，占滑坡總數的76.7%；崩塌主要集中分布在坡高20m以內斜坡帶上的有18處，占整個崩塌總數的85.71%；不穩定斜坡主要集中分布在坡高30m以內斜坡帶上的有106處，占整個不穩定斜坡總數的78.52%（圖3）。

圖2 不同坡高區間滑坡分布數量

從圖3中看出，坡高大于30m崩塌和不穩定斜坡的數量減少，究其原因主要是不穩定斜坡的形成和崩塌的發生多由人類工程活動引發，隨著坡高的增加人類工程活動越少，人類工程活動主要為削坡建房及修建公路，使斜坡原有的應力平衡發生改變，從而為不穩定斜坡、崩塌的形成提供了有利條件。

圖3 不同坡高區間崩塌、不穩定斜坡分布數量

3.2 斜坡坡度

坡度可以顯著地改變應力的分布特征。坡面附近張力帶范圍會隨坡度的增大而增強并擴大，坡腳應力集中帶最大剪應力值也會隨坡度的增大而增大，從而是斜坡不穩定性隨之增大而增強，從而產生多種不同的地質災害。

本次調查的8處滑坡全部發生在陡坡，占滑坡總數的100%。崩塌中發生在陡坡的有13處，占崩塌總數61.91%，發生在陡崖的有6處，占崩塌總數28.57%，發生在緩坡的有2處，占崩塌總數9.52%。不穩定斜坡中處于陡坡的有72處，占不穩定斜坡總數的53.33%，處于陡崖的有54處，占不穩定斜坡總數的40.00%，處于緩坡的有9處，占不穩定斜坡數的6.67%。

由圖4可知，滑坡分布在41°～74°、41°～50°間分布數量最多，共有3處，占滑坡總數的37.50%；崩塌和不穩定斜坡主要集中分布于大于65°的區間中，在此范圍內崩塌共有15處，占崩塌總數的71.43%，不穩定斜坡共有90處，占不穩定斜坡的66.67%。崩塌和不穩定斜坡隨坡度的增大明顯增加。

3.3 斜坡坡型

調查區內斜坡的坡面形態可劃分為4個基本坡型，即直線型、凸型、凹型和階梯型。前兩類屬正向類型，后兩類屬負向類。本次調查以最具代表的坡段作為基本坡型。

圖4 不同坡度區間災害的分布數量

各類坡型地質災害個數及所占比例見圖5。從圖5中看出，8處滑坡中正向類型坡和負向類坡型各發生4處，其中直線型坡3處，占滑坡總數的37.5%；凸型1處，占滑坡總數的12.5%；凹型坡3處，占滑坡總數的37.5%；階梯型1處，占滑坡總數的12.5%。21處崩塌中正向類坡型有15處，負向類坡型有6處，其中直線型坡10處，占崩塌總數的47.62%；凸型坡5處，占崩塌總數的23.81%；凹型坡4處，占崩塌總數的19.05%；階梯型2處，占崩塌總數的9.52%。

135處不穩定斜坡中正向類坡型有104處，占不穩定斜坡總數的77.04%，負向坡型有31處，占不穩定斜坡總數的22.96%，其中直線型坡84處，占不穩定斜坡總數的62.22%，凸型坡為20處，占不穩定斜坡總數的14.81%；凹型坡20處，占總數的14.81%，階梯型11處，占不穩定斜坡總數的8.15%。

從表3可以看出，正向類直線型和凸型斜坡更易產生崩塌和不穩定斜坡，主要是由于正向類斜坡應力集中程度顯著提高，穩定程度明顯降低，負向類凹陷型和階梯型斜坡則相反，由于受沿斜坡走向應力的支撐，應力的集中程度減緩，穩定程度明顯提高。正向類直線型和凸型斜坡比負向類凹陷型和階梯型斜坡更容易發生地質災害，斜坡坡型決定著斜坡的變形破壞方式及其穩定性。