宜昌市夷陵區居民集中居住地斜坡地質災害危險性初步評價

郭 峰, 馬 振, 郭 妍, 閆 巍

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 宜昌 443002; 2.湖北省地質環境總站,湖北 武漢 430034)

宜昌市夷陵區地處鄂西山區,區域面積3 424 km2,是宜昌市面積最大、人口最多的市轄行政區。舉世矚目的長江三峽工程、長江葛洲壩庫區坐落在區內。該區總人口54.65萬人,其中山區居民占總人口73%。2016年全區精準扶貧建卡貧困戶10 582戶、24 173人。這些貧困村(戶)絕大部分地處邊遠山區,受地形條件制約,平坦成片的土地少,居住條件普遍較差。如鄧村鄉常家埡村55%以上的居民集中居住地地形呈45°以上坡度,全村危房占總戶數的46.37%。為落實國家精準扶貧、易地搬遷政策,在開展夷陵區地質災害詳細調查時,實施了居民集中居住地斜坡穩定性調查[1]。

1 區域地質背景

1.1 地形地貌

境北屬大巴山脈的荊山支脈,山體走向呈NE向,境南屬武陵山脈的石門支脈,山體呈EW走向。區內地勢由東南向北西逐漸升高,最大高差達1 940.0 m。長江呈東西向流經區內西南部,另有多條深切河谷發育,形成了山地、丘陵、河谷等多種地貌。

根據區內地形地貌特征、地質構造變動性質,尤其是新構造運動性質及外營力地質作用類型,將境域地貌劃分為三種類型(圖1),其中中山—低山地貌占總面積的77.97%[2]。

1.2 地層巖性

圖1 宜昌市夷陵區地貌分區圖Fig.1 Geomorphologic zoning map of Yichang Yiling district1.黃陵背斜核部侵蝕剝蝕中山—低山區;2.黃陵背斜南東翼單斜構造侵蝕溶蝕中山—低山區;3.宜昌單斜凹陷侵蝕堆積低山—丘陵區。

區內地層出露比較齊全,除缺失侏羅系、中上三疊統、下泥盆統、下石炭統地層外,自前震旦系至第四系地層均有出露,伴有巖漿巖侵入,其總厚度達2萬余米。

1.3 地質構造

夷陵區所處構造體系大部分歸屬新華夏系一級構造鄂西隆起帶東部與淮陽山字型構造西翼反射弧的復合部位。黃陵背斜構造線近于南北,位于夷陵區北西部,背斜軸短,核部地層為前震旦系崆嶺群變質雜巖。區內褶皺構造以結晶基底褶皺為主,主要分布于黃陵背斜南部。區內除北北西向霧渡河斷裂、板倉河斷裂及坦蕩河斷裂規模較大,為區域性斷層外,其它斷裂延伸規模多<10 km。

1.4 地質災害分布特征

圖2 夷陵區地質災害分布圖Fig.2 Distribution map of geological disasters in Yiling district1.居民點;2.公路;3.地質災害點。

截至2016年9月,夷陵區共分布地質災害824處(圖2),其中滑坡204處、崩塌344處、不穩定斜坡209處、地面塌陷47處、泥石流20處。主要分布于人口集中、工程活動強烈的樟村坪磷礦區、三峽庫區、312省道及縣道沿線。共威脅3 299戶19 416人,預測總經濟損失94 324.26萬元。區內與人類工程活動有關的地質災害點467處,占地質災害點總數的56.67%。

2 居民集中居住地斜坡穩定性調查

2.1 居民集中居住地斜坡調查概況

共調查居民集中居住地斜坡1 156處(圖3),涉及居民29 596戶131 090人,占夷陵區總人口的24%。

居民集中居住地斜坡涉及全區各鄉鎮政府、村委會、各鄉鎮中小學、醫院所在地及重點調查區居民人數超過20人的集中居住地。共調查鄉鎮政府斜坡13處,村委會斜坡203處,中、小學斜坡51處(其中中學斜坡18處),醫院斜坡14處,居民人數超過20人的居民集中居住地斜坡616處(樟村坪鎮居民安置小區40處),收集2010年三峽庫區生態屏障區農村居民居住地斜坡點259處。

圖3 夷陵區居民集中居住地斜坡分布圖Fig.3 Distribution map of concentrated residential area slopes in Yiling district

2.2 居民集中居住地斜坡分布特征

夷陵區居民集中居住地斜坡中土質斜坡488處,巖質斜坡19處,巖土混合斜坡649處;居民人數10人以下斜坡73處,居民人數10～50人斜坡511處,居民人數50～100人斜坡262處,居民人數>100人斜坡310處;現狀穩定斜坡917處,基本穩定斜坡219處,不穩定斜坡20處;已產生整體變形的居民居住地斜坡2處,部分變形斜坡28處,局部變形斜坡194處,無變形斜坡783處;受地質災害威脅的居民點斜坡146處(表1),其中斜坡位于崩滑體上或崩滑體位于斜坡區130處,受周邊地災威脅斜坡18處,其中樟村坪鎮陰坡規劃安置小區居民點斜坡(XP-2-171)、太平溪鎮美人沱村松灣居民點斜坡(XP101)區內既有地質災害發育,又受周邊地災威脅。

據調查分析,夷陵區14處區、鄉鎮政府所在地斜坡及14處鄉鎮衛生院斜坡現狀均穩定,無明顯變形,未遭受地質災害威脅;203處村委會中受地質災害潛在威脅的有9處,趨勢不穩定2處,基本穩定7處;51處中小學中受地質災害潛在威脅的有3處,趨勢基本穩定2處,穩定1處;40處樟村坪鎮規劃居民安置小區受地質災害潛在威脅的有6處,趨勢基本穩定1處,不穩定5處。

表1 夷陵區居民集中居住地斜坡調查統計表Table 1 Statistics table of the slopes of concentrated residential areas in Yiling District

3 居民集中居住地斜坡地質災害危險性分區評價

3.1 評價原則與量化指標的確定

依據各居民集中居住地斜坡地質災害發育分布現狀,充分考慮各區的地質環境條件的差異和潛在的地質災害隱患點的分布、危險程度,確定判別區段危險性的量化指標,根據“區內相似、區際相異”的原則,采用定性、半定量分析法,進行居民集中居住地斜坡地質災害危險性等級分區(段)。

3.1.1 定性分析

重點是各居民集中居住地及周邊區域是否存在不穩定的地質災害體,是否危害居住地及其輔助設施,建筑場地和建筑物巖土體的完好狀況或變形破壞跡象及嚴重程度,結合地理、地質環境及工程建設特點,分析其變形破壞的成因和性質,并預測判斷可能形成的地質災害種類、危及范圍及危害程度,最終綜合環境地質條件、人類活動強度、地質災害特征及治理情況,對居民集中居住區斜坡地質災害危險性進行定性分區評價。

3.1.2 定量分析

結合地質環境條件,地質災害點的分布、穩定性、危害程度及居民點布局,綜合確定危險性評估指標,見表2。

采用地質災害危險性指數法,計算公式如下:

A=Σaibi

式中:A為地質災害危險性指數;ai為評價因子權重,用專家打分法確定;bi為評價因子強度指數。

根據地質災害危險性判別指標計算結果進行地質災害危險性分區:危險性大的區段A>2.2,危險性中等的區段2.2≥A≥1.2,危險性小的區段A<1.2,計算結果詳見表3。

3.2 地質災害危險性綜合分區評價

根據上述分區原則與量化指標,綜合考慮各居民點地質環境條件、現有地質災害發育情況等因素進行評價,將調查區劃分為2個危險性大區、3個危險性中等區和1個危險性小區,各區性狀特征分述如下(圖4)。

3.2.1 地質災害危險性大區(Ⅰ區)

調查區危險性大區總面積150.18 km2,占調查區總面積的4.39%。根據危險性大區的分布位置、地質環境條件以及災種的差異、災害體的規模、穩定性的不同,劃分為兩個亞區。

表2 地質災害危險性綜合評估判別指標Table 2 Comprehensive evaluation and discrimination index of geological disasters

表3 地質災害危險性綜合指數計算成果表Table 3 List of calculation results of comprehensive index of geological disasters

(1) 三峽庫區太平溪鎮生態屏障區地質災害危險性大區(Ⅰ1區)。分布于三峽庫區太平溪鎮生態屏障區,主要涉及太平溪鎮林家溪村、美人沱村、小溪口村、韓家灣村、古村坪村及太平溪村的沿江地段,該區地質災害危險性指數為2.6。該區面積66.94 km2,占調查區總面積的1.96%;該區人口多集中分布于長江及其支流百歲溪、太平溪、靖江溪兩岸及庫周公路、宜大公路沿線,多為三峽庫區就地后靠安置移民,人類工程活動強烈。該區巖性以全、強風化結晶巖類為主,本亞區已存在的地質災害類型主要為滑坡及不穩定斜坡,共39處,其中有18處對居民點構成威脅,現狀基本穩定—不穩定;受地形條件限制,移民居民點屋后多為2～15 m高的全、強風化或土質高切坡,且多未支護,產生小規模滑坡及泥石流的可能性較大,對該區居民點構成威脅,一旦成災,潛在危險性大。該區多年降雨量為1 192～1 369 mm,年暴雨頻數為2次。受極端天氣影響,2010年7月10日、7月23日在該區范圍內曾兩次產生大面積山洪泥石流災害,損失慘重;據本次現場調查,“7·23”災后重建以原址重建和就地后靠安置為主,重建后屋后切坡實施支擋,護坡的住戶極少,一旦再遇極端天氣,重復受災的可能性極大。

(2) 樂天溪鎮、三斗坪鎮葛洲壩庫區地質災害危險性大區(Ⅰ2區)。該區分布于樂天溪鎮、三斗坪鎮葛洲壩庫區,主要涉及三斗坪鎮高家村、東岳廟村、黃陵廟村、棋盤山村及樂天溪鎮的下岸溪村、樂天溪村、唐家壩村的沿江地段,該區地質災害危險性指數為2.6。該區面積83.24 km2,占調查區總面積的2.43%。該區人口多集中分布于長江及其支流高家溪、下岸溪、磨刀溪、樂天溪兩岸,多為三峽庫區移民,人類工程活動強烈。本亞區已存在的地質災害類型主要為滑坡、不穩定斜坡及泥石流,共80處,其中有38處對居民點構成威脅,現狀基本穩定—不穩定。該區巖性以全、強風化結晶巖類為主,切坡坡面存在大量交線外傾,傾角小于坡角的組合結構面,可能誘發小規模坍滑;因人類工程活動強烈,地表分布大量松散風化砂土,全、強風化結晶巖抗沖蝕能力弱,區內產生泥石流的可能性大。對該區居民點構成威脅,一旦成災,潛在危險性大。該區段多年降雨量為1 192～1 246 mm,年暴雨頻數為2～3次。如2016年7月9日暴雨后,該區下岸溪及磨刀溪范圍內產生大面積山洪泥石流災害,造成重大人員傷亡及財產損失。

圖4 夷陵區居民集中居住地斜坡危險性分區圖Fig.4 Danger zoning map of concentrated residential area slopes in Yiling district1.地質災害危險性大區;2.地質災害危險性中等區;3.地質災害危險性小區;4.年降雨量等值線;5.暴雨頻次等值線;6.居民點斜坡調查點。

3.2.2 地質災害危險性中等區(Ⅱ區)

評估區危險性中等區總面積232.58 km2,占評估區總面積的6.79%。根據危險性中等區的分布位置、地質環境條件以及災種的差異、災害體的規模、穩定性的不同,劃分為三個亞區。

(1) 宜興公路霧渡河—黃花段地質災害危險性中等區(Ⅱ1區)。分布于宜興公路霧渡河—黃花段沿線斜坡地帶,該區地質災害危險性指數為2.2。本區面積76.84 km2,占評估區總面積的2.24%。該區巖性以全、強風化結晶巖及碳酸鹽巖為主,存在上硬下軟地層組合,因毗鄰霧渡河斷裂,巖體較破碎。人口多集中居住于宜巴高速公路及宜興公路沿線,受地形條件限制,房屋后山多分布自然陡坡及高陡切坡。該區段多年降雨量為1 050～1 400 mm,年暴雨頻數為2次,2012年6月29日19:40—30日10:00,該區普降暴雨,15 h降雨量達253 mm,特大暴雨形成的山洪造成3人死亡。本亞區已存在的地質災害類型為崩塌及不穩定斜坡,共73個災害點,其中有20處對居民點構成威脅,現狀基本穩定—穩定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

(2) 樟村坪磷礦區地質災害危險性中等區(Ⅱ2區)。分布于樟村坪磷礦區居民點所處斜坡地帶,地質災害危險性指數為2.0。本區面積117.61 km2,占評估區總面積的3.43%。該區巖性主要以震旦系燈影組與陡山沱組碳酸鹽巖為主,存在上硬下軟地層組合,巖體較破碎。人口多分布于樟村坪集鎮及丁家河、桃坪河、董家河、肖家河等河流兩岸坡腳地帶,毗鄰采礦活動對居民居住地斜坡穩定不利。該區段多年降雨量為1 246～1 434 mm,年暴雨頻數為3次。該區采礦活動強烈,本亞區已存在的地質災害類型主要為崩塌、地面塌陷,共192個災害點,其中有26處對居民點構成威脅,現狀基本穩定—穩定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

(3) 分鄉鎮百里荒地質災害危險性中等區(Ⅱ3區)。分布于分鄉鎮高場村—百里荒村—中洲山村斜坡地帶,該區地質災害危險性指數為1.7。本區面積38.13 km2,占評估區總面積的1.11%。該區巖性主要為二疊系、石炭系、泥盆系及志留系碳酸鹽巖、碎屑巖,霧渡河斷裂從本區南部通過,巖體較破碎。人口多分布于普溪河兩岸及普百公路沿線。該區段多年降雨量為1 050 mm,年暴雨頻數為2次。本亞區已存在的地質災害類型為崩塌及滑坡,共21個災害點,其中有6處對居民點構成威脅,現狀基本穩定—穩定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

3.2.3 地質災害危險性小區(Ⅲ區)

該區包括地質災害危險性大及危險性中等區以外的其它區域。該區地質災害危險性指數為1.1。本區面積3 041.24 km2,占評估區總面積的88.83%。區內現有地質災害類型主要為滑坡、崩塌及不穩定斜坡,共419個災害點,其中有38處對居民點構成威脅,現狀以穩定—基本穩定為主,可能誘發小規模變形,易于防治,對主體工程的危害較小,潛在危險性小。綜合確定本區為地質災害危險性小區。

4 居民集中居住地場址選擇建議

山區建房過程中在斜坡地帶進行挖方及填方,多未作(或部分實施)邊坡支擋和排水工程,挖方無序堆積,一旦遭遇高強度的集中或連續降雨,極易產生工程型滑坡、泥石流地質災害[3]。如太平溪鎮庫區2010年“7·23”山洪災害[4]及樂天溪鎮、三斗坪鎮2016年“7·9”山洪災害均屬此類情況。此類災害一般規模較小,大者500～2 000 m3,小者5～100 m3,分布零散,不易預防,但造成的后果極其嚴重。故在開展新農村建設及散戶建房選址前,應重視地質災害易發區場址區及周邊區域斜坡工程地質勘察選址工作。

居民集中居住地場址選擇需避免山洪泥石流及地質災害,應當貫徹“早期發現、以防為主、防治結合”的原則,主要預防措施為:

(1) 居民集中居住地及分散農戶場址盡量選擇在地形平坦開闊、地基土較均勻的區域。存在工程地質條件制約因素時,如軟基礎、膨脹土、溶洞、后山斜坡存在軟弱夾層、傾向坡外且傾角小于坡角的不利結構面、處于區域性斷裂破碎帶或深厚全、強風化層內等,應實施相應的處置措施。

(2) 在斜坡地帶進行房屋建設前,必須首先做好工程勘察工作,查明場址及周邊歷史上有無地質災害存在。場址不能選在已有滑坡的主滑方向,后山陡坡有危巖體、松動危石的坡腳下;場址不應選在泥石流可能影響到的溝道范圍及沖溝溝口,如棄渣場、廢石場、尾礦庫(礦區)的下方,或溝源及溝道兩側有大量松散堆積物的沖溝出口處;避開不穩定斜坡和高陡邊坡;不宜緊鄰江、河(水庫)的岸邊;礦區應避開地下采空區誘發的地表移動范圍。確實無法避讓時,也應查明已有滑坡、崩塌等各類地質災害的發育階段。

(3) 對于已查明為大型滑坡,或后山存在崩塌、危巖體,一般情況下居民集中居住地建設均宜加以避讓。當必須進行建設時,應制訂詳細的防治對策,經技術經濟論證對比后,慎重取舍建設場址。

(4) 開展場址區河流、溪溝洪水調查,通過訪問了解場址區的歷史最高洪水位及淹沒狀況。如就近設有水文站,應搜集相關水文資料,分析20年一遇(分散農戶安置區)和50年、100年一遇(集中安置區)的洪水位;山洪調查則應結合泥石流調查進行。

(5) 在斜坡地帶進行挖方或填方時,必須事先查明坡體巖土條件,地表水和地下水情況,做好邊坡治理和排水設計,避免造成工程類地質災害。

5 結語

(1) 夷陵區受地質災害威脅的居民集中居住地斜坡146處,其中斜坡位于崩滑體上或崩滑體位于斜坡區130處,受周邊地災威脅斜坡18處,受地質災害潛在威脅的村委會有9處,受地質災害潛在威脅的中小學有3處。

(2) 三峽庫區、宜興公路霧渡河—黃花段、宜大公路沿線人類工程活動強烈,庫區移民及居民建房場址多就地后靠安置或挖填形成,該區段居民集中居住地斜坡地質災害危險性較大。

(3) 夷陵區居民集中居住地斜坡區地質災害一般規模較小、分布零散、不易防治,故應重視新農村建設及散戶建房選址工作。

(4) 2010年以來,夷陵區極端天氣增多,北部、北西部山區特別是三峽庫區發生特大暴雨的頻率逐漸增高。近年來造成巨大損失的特大暴雨中心區均位于三峽庫區庫首、壩址區。引發山洪泥石流災害重災區的地表巖性主要為黑云母石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖等。該類結晶巖分布區滑坡、泥石流的形成受極端降雨影響極為敏感,全、強風化巖體抗侵蝕、剝蝕、沖蝕能力低,遇水易軟化,易產生小規模坍滑、泥石流地質災害。建議下階段積極開展三峽庫區結晶巖類分布區居民點房前屋后斜坡地質災害風險評價工作。

(5) 開展居民集中居住地斜坡危險性評價,為夷陵區山區精準扶貧、易地搬遷工作提供地質依據,對下一步劃分重點區域、因區施策具有指導意義。