內蒙古西部某地地質災害孕災地質條件分析

［關鍵詞］地質災害；孕災；內蒙古

地質災害形成、發育的主要因素有地質條件、區域水溫氣候、人類工程活動等[1]。20世紀70年代以前地質災害評價主要是定性評價。此后，評估方法由定性向半定量評估轉變[2]，基于ArcGis平臺，利用DEM數據分析的方法在孕災地質條件分析中得到廣泛應用[3]。在此研究領域，白美蘭，郝潤全等[4]以巴林左旗、察右中旗為例，詳細分析了典型農牧交錯區主要氣象災害發生的孕災環境、致災因子、承災體及災情。郭長保[5]等針對工程地質問題，深入探討了其發育分布規律，并提出了調查研究途徑和解決辦法，對區內重要城鎮、重大工程規劃建設具有一定的借鑒意義。何明[6]就水文地質條件對地質災害所產生的原因、影響等內容進行了闡述并提出相關防治措施。本文依托內蒙古自治區西部某地地質災害風險評價工作，通過總結收集到的資料及野外調查資料，從地形地貌、地質構造、工程地質巖組、水文地質條件、人類工程活動等方面分析其孕災地質條件。

1. 地形地貌與地質災害

基于前期收集的研究區地形地貌資料，開展地形坡度、坡向、起伏度、地貌類型界線解譯，劃分地貌單元類型，總結各種地形地貌的形態、成員類型。利用遙感圖像可以直接認識各種地貌類型的基本形態和組合形態，既可進行宏觀地貌研究，又可進行微觀地貌分析，有利于地貌單元的劃分和不同地貌類型的確定。本次工作采用遙感圖像結合DEM（Digital Elevation Model，數字高程模型）對工作區進行地貌分析，先從宏觀形態入手，再進行微觀分析，從整體到局部逐漸深入。

1.1 地形

1.1.1 坡度分析

利用DEM數據對研究區開展坡度分析，然后進行重分類，統計表明：研究區＜5° 的面積5170.95km2，占69.18%，主要分布在侵蝕—堆積河谷平原及山前平原；5°～10°面積584.48 km2，占7.83%；10°～15°面積434.73 km2，占5.83%；15°～20°面積376.57 km2，占5.05%；20°～25°面積318.80 km2，占4.27%；25° 30°面積250.04 km2，占3.55%；30° 40°面積274.94 km2，占3.69%；坡度＞40°的地段極少，多為陡坡、陡崖、斷壁，由于坡度過大，投影在平面上面積較小，為43.10 km2，僅占0.60%（圖1）。整體而言，全縣斜坡坡度以0°～15°居多，占82.84%，超過半數。

1.1.2 坡向分析

利用DEM數據對研究區開展坡向分析，然后進行重分類，統計表明：除水平地形所占比例較少外，各種坡向的斜坡分布較均勻，近西向、西南向斜坡相對較多，近東向、東北向斜坡相對較少（圖2）。

1.1.3 起伏度分析

利用DEM數據對研究區開展地形起伏度分析，然后進行重分類，統計表明：本區地形坡高在0～181m范圍內，坡高小于5m 的地形占總面積的75.74%，坡高5～10m 的地形占10.32%，坡高10～15m的地形占7%，坡高15～20m的地形占4.02%，坡高20～30m的地形占2.53%；坡高大于30m的占0.39%（圖3）。整體而言，全縣地形起伏不大，縣域97.08%的面積地形起伏在0～20m之間。

1.2 地貌

地貌是地球內外力長期作用于地殼的結果，是在一定的物質基礎之上，由于受內外力地質作用，使地球表面呈起伏不平的形態。由于地貌是地球表面形態的表現，而遙感圖像是地球表面形態的真實寫照，形態逼真，能夠給人們宏觀和直觀的感受，所以利用遙感圖像進行地貌研究是一種十分有效的手段。

研究區地處蒙古高原南緣、陰山山脈西延部分。地勢總體上為北高南低。海拔標高在1008～2020m之間，最高點為大樺背山，海拔2322m，最低點位于黃河邊的白彥花鎮蘭虎疙瘩村，海拔1008m。

根據山體規模、形態和組合格局以及地形相對高差等，采用遙感圖像并結合DEM等，經過綜合解譯，可將研究區地貌類型劃分為中低山、低山丘陵、山間谷地、沖積平原四種類型。

研究區地處黃河北岸，河套平原東端，山地面積約占總面積的30%，境內地形起伏不大，主要由低山丘陵、中低山、山前平原及河谷平原相間組成。區域內總體地勢由東向西傾斜。地貌類型與地質災害關系（圖4）。

2. 地質構造與地質災害

調查區構造變動頻繁復雜，斷裂構造較為發育，并伴隨有大量的巖漿活動，侵入巖較發育。其特點為：侵入巖以酸性為主，基性次之；時代上南老北新，巖體延伸方向近東西向；分布面積由南向北遞增；時間上表現為多期性，由老到新為五臺晚期、呂梁期、加里東晚期、華力西中、晚期及燕山早期。各期巖漿活動及巖石特征（表1）。

研究區大地構造位置位于華北地臺北緣西段，內蒙古臺隆陰山-斷隆烏拉山復背斜南翼，烏拉山中部。由于歷次構造運動的互相影響和破壞，形成了較為復雜的地質構造。前呂梁運動使太古界的地層發生了極其復雜的褶皺和斷裂，形成了一套很厚的變質巖系，構成了結晶巖基底，加之巖漿的大規模入侵初步形成了地質構造的雛形，加里東、華力西、燕山、喜山都在古老構造基礎上繼承性地發生著，留下了相應的構造形跡。緯向構造帶以擠壓破碎帶、擠壓褶皺帶、橫沖斷裂帶的形式出現，呈東西向分布在工作區的南部和北部，烏拉山山前大斷裂長達數十公里，并由東西兩側伸出境外。地質災害與斷裂構造關系（圖5）。

3. 工程地質巖組與地質災害

地層巖性及巖土體結構決定著地質災害的發育類型。研究區出露的地層主要以中生代以前地層為主，包括太古界烏拉山群、元古界色爾騰群、渣爾泰群；古生界寒武系、奧陶系、石炭系；中生界侏羅系、白堊系、新生界第四系。中生界以前地層主要分布在工作區中東部及北部地區，第四系地層分布面積較大，主要分布在大、小佘太川及工作區西部、南部。從太古界到新生界地層多數均有分布，區內不同時代的地層巖性與侵入體中地質災害發育狀況統計結果見下表（表2）

因此，地質災害類型與發育程度在不同的地質時期受到地層巖性與巖土體結構的決定性影響，體現出其時代特性。太古界、元古界：巖性為片麻巖、大理巖、灰巖，巖體結構以中厚層狀為主，形成中低山地形、地貌，溝谷較為發育，溝內松散堆積物豐富，溝兩側基巖裸露，巖石節理裂隙發育，風化強烈，地質災害發育。災害種類以崩塌、泥石流為主。寒武系、奧陶系、石炭系、侏羅系、白堊系：巖性為砂巖、板巖、泥灰巖、砂礫巖等組成，巖層厚度大，為泥、鈣質膠結，裂隙比較發育，透水性較好，巖體結構為中厚層狀，較堅硬，地質災害發育一般。

4. 水文地質條件與地質災害

研究結果顯示，泥石流和山體崩塌等地質災害與水資源有著緊密關聯。在大氣降水、地表水以及地下水這三種水源中，大氣降水對地質災害的影響力最大，特別是暴雨程度的大氣降水。

4.1 大氣降水

據氣象資料統計，研究區降水具有如下特征：降水量自南向北遞減，年際間降水不均，年最大降水量在300 mm以上，年最少為70 mm。年內降水分布并不均衡，全年降雨主要集中在6月至9月，占全年降雨量的76%，具有顯著的高強度，短暫持續時間，并頻繁出現暴雨的特性。

在區域氣候條件的周期變化中，泥石流和崩塌的出現率展現出某種周期性的規律。通常來說，降雨量較高的年份，泥石流和崩塌的災害事件往往頻繁發生。其地質災害發生的頻率與危害明顯高于正常年份與旱年。據統計，全區的泥石流、崩塌多在雨季的6～9月份發生。

降雨對泥石流災害的影響主要表現在不僅為泥石流的形成提供了水源，而且還使坡體的土壤濕潤，增大泥石流形成的前期影響，從而產生坍塌、滑塌等現象，為泥石流的形成提供了大量的物質來源。經野外調查，研究區發育的17處泥石流，多發生在7月中旬至8月初，發生時間與降雨時段呈短期滯后關系，可見降雨是區內泥石流災害形成的最主要因素。

降雨對崩塌災害的影響涉及三個方面：首先，降雨會增加崩塌體的含水量和容重，進而提升崩塌體的正壓力；其次，降雨將減弱巖體內部的內聚力和摩擦角，降低崩塌體的抗剪強度；最后，沖刷作用將進一步削弱巖土體的穩定性。

4.2 地表水

地表水的影響在本區域的地質災害中顯得尤為顯著，其主要體現在洪水的側蝕效應與底蝕下切作用上。地表水不僅是泥石流災害的關鍵組成部分，也對泥石流災害的規模和潛在危害性產生了顯著影響。此外，山區和山前地帶的洪水坡度相對較大，匯流區域明顯高于徑流區域，因此位能巨大，其水流速度和侵蝕能力較強。在強烈的側蝕和底蝕下切作用下，可以引發快速溯源侵蝕，短期內使斜坡相對增高，坡度增大，形成臨空面；而不斷沖刷坡腳則可能導致坡體失穩，引發溝岸崩塌和坍塌。另一方面，這種沖刷作用為泥石流的形成提供了豐富的物質來源（圖6）。

區內地面崩塌災害點分布區地表水系不發育，調查中未發現地表水對崩塌災害有較大的影響。

4.3 地下水

根據調查結果，地下水未對區內崩塌、泥石流、地面塌陷災害產生直接影響，原因在于區內的崩塌、泥石流、地面塌陷災害點多發育在地下水水位變動帶以上，調查中未發現地下水直接對區內崩塌、泥石流災害的形成、發育產生顯著影響。

5. 人類工程活動與地質災害

地質災害的發育與人類工程活動有很大關系。伴隨著鐵路、公路等基礎工程的建設，礦山開采活動的加大及不合理的農牧業生產等生產活動，在很大程度上破壞了人類賴以生存的地質環境，直接或間接地提高了地質災害發生的數量與頻率，加大了災害的效應。人類工程活動已成為引發崩塌、泥石流發生的主要原因之一。

5.1 礦山開采形成的廢棄物誘發泥石流災害的發生

采石場、采礦場排棄的廢石、廢渣隨意堆放，不僅占用了大量土地、破壞了礦區的環境，而且還為泥石流的發生提供了豐富的物質來源。巴彥花鎮沿山前一帶分布有大小規模不等的采石場、采砂場，溝道兩側隨意堆放的廢棄砂、石，為泥石流的形成提供了豐富的物質來源。

5.2 不合理的生產與生活方式誘發了地質災害

在中低山區和丘陵區，人們一般選擇在背靠山坡的溝谷中建房，這不僅影響了溝道的正常行洪，而且容易遭受崩塌、泥石流災害的威脅。這些工程活動不僅破壞了坡體的穩定性，而且容易形成崩塌災害。

5.3 修路

近年來隨著經濟的高速發展，研究區基本上形成了以鎮中心輻射四邊地區，連通旗內外、四通八達的公路網架，全旗各鄉、鎮之間已全部修通公路，京藏高速公路、石哈公路等經過中低山區，而在中低山區進行修路需要切坡，由于切坡角度的不合理，從而形成邊坡崩塌隱患并引發崩塌地質災害。

6. 其他孕災地質條件與地質災害（植被）

植被發育程度通常對地質災害也有一定的影響，常規分析認為區內植被越發育，植物根系越多，越有利于保持土壤，不容易水土流失；而反之植被越少，在強降雨等因素作用下越容易形成泥石流、崩塌等地質災害。

由調查可知，研究區地質災害的發育與植被覆蓋程度關系較密切，災害點分布在植被覆蓋率低于15%的區域。另外，過度放牧使地表植被減少，對地質災害的形成有一定的促進作用。

7. 結論

通過對研究區境內地質災害孕災地質條件的分析研究表明，地質災害的發育，主要受到地形地貌條件、地質構造、巖土類型、坡體結構及斜坡形態的制約，同時也會受到地下水和植被的影響。人類工程活動、降雨和地震活動等，會成為引發地質災害的導火索。在這些因素之間，其對于不同類型地質災害的影響程度，存在著明顯的差異。對于地形地貌、地質構造、坡體地質結構、人類工程活動、地震等因素產生的影響，崩塌表現出強烈的敏感度；而巖土體類型和降雨因素對崩塌的影響相對較小；相反，泥石流在地形地貌條件、巖土體類型、植被、降水等因素的影響下，其敏感度增強，而坡體地質結構和地質構造、人類工程活動對泥石流產生的影響較為微弱。影響地質災害形成的因素及影響強度見表3。