劉廣寧,齊信,黃波林,王世昌

(中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢　430205)

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鄂西歸州-泄灘地質(zhì)災(zāi)害時空分布特征及形成條件分析

劉廣寧,齊信,黃波林,王世昌

(中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢430205)

鄂西山區(qū)歷來是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)域，隨著近年來重大工程建設(shè)的開展，三峽庫區(qū)175 m蓄水，南方強(qiáng)降雨等極端氣候的影響，大量地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生變形破壞乃至失穩(wěn)。本文在1∶50 000區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過成果資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計，梳理出研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量、類型、規(guī)模等發(fā)育特征，同時對其時空分布特征和形成條件進(jìn)行系統(tǒng)分析。分析表明：地質(zhì)災(zāi)害的分布與地貌有密切的關(guān)系，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在高程300～800 m、坡度20°～40°的范圍內(nèi)；70%以上災(zāi)害發(fā)育在侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)、遂寧組(J3s)和沙溪廟組(J2s)巖性段中， 且順向結(jié)構(gòu)岸坡中地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育；地質(zhì)災(zāi)害具有沿主要構(gòu)造斷裂兩側(cè)呈條帶狀分布的特征。通過走訪、現(xiàn)場調(diào)查掌握了誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害主要自然因素為降雨和庫水波動，人為因素為人類工程活動。依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害目前現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出對策建議，以期為該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考。

地質(zhì)災(zāi)害；滑坡；崩塌；時空分布；形成條件

三峽庫區(qū)地形地貌復(fù)雜，岸坡結(jié)構(gòu)類型多樣，地質(zhì)環(huán)境脆弱。近年來，長江干流地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是自175 m蓄水以來，發(fā)生了多起典型災(zāi)害事件[1],人類的生命財產(chǎn)受到了嚴(yán)重的威脅，國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展受到了嚴(yán)重的影響。這些典型的地質(zhì)災(zāi)害事件多發(fā)生于長江干流，那么其支流地質(zhì)災(zāi)害同樣發(fā)育眾多，如三峽庫區(qū)巫山縣大寧河支流、巴東縣神農(nóng)溪支流、東瀼河支流等等。并且近些年這些支流的地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)出增多、頻發(fā)的態(tài)勢。本文選取鄂西西陵峽段秭歸縣歸州-泄灘區(qū)域、在1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，通過梳理、總結(jié)，對其地質(zhì)災(zāi)害時空分布規(guī)律進(jìn)行分析研究。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

工作區(qū)位于鄂西褶皺山地，地勢西南高東北低, 為中低山峽谷地貌，發(fā)育高程多在500～1 000 m，山勢呈NEE展布，地形切割較深，多發(fā)育NW向沖溝，溝內(nèi)水量受季節(jié)性影響強(qiáng)烈，河谷地貌少量發(fā)育于歸州河近水區(qū)域，大于1 500 m高中山區(qū)，發(fā)育較少，主要分布在泄灘熊家?guī)X一帶區(qū)域，最大高程1 704.8 m(圖1)。該區(qū)域地形最大坡度大于70°，多發(fā)育在800 m高程以上，坡度集中發(fā)育在20°～40°之間，多發(fā)育在300～800 m，該區(qū)域內(nèi)斜坡自上而下總體呈陡-緩-陡折線狀。研究區(qū)大部分是碎屑巖分布區(qū)，主要出露地層有：三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)碳酸鹽巖夾碎屑巖、碎屑巖，局部出露沙鎮(zhèn)溪組(T3s)，出露最為廣泛的地層為侏羅系，其包括桐竹園組(J1t)、聶家山組(J1n)、沙溪廟組(J2s)、遂寧組(J3s)、蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)。碳酸鹽巖較少分布，巖性以灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，巖性變化不大，碎屑巖分布廣泛，巖性以砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、頁巖為主，出露面積較大；第四系松散巖類主要分布于江河溝谷兩岸、漫灘、各級剝夷面及山間洼地緩坡地帶。工作區(qū)位于上揚(yáng)子臺坪之秭歸臺褶束東緣，絕大部分屬秭歸盆地，東部跨入NNE向的黃陵斷穹，北部包括北西南大巴山弧形褶皺帶的尾部，南為NE、NEE向恩施弧形褶皺帶，居于這3組不同方向構(gòu)造的交匯部位，屬應(yīng)力作用微弱的地區(qū)，因而構(gòu)造較為簡單。

圖1　研究區(qū)地形地貌及地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2　地質(zhì)災(zāi)害類型及規(guī)模

研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及其發(fā)育，通過野外實地調(diào)查，該區(qū)域主要發(fā)育滑坡、崩塌(危巖)、不穩(wěn)定斜坡3種地質(zhì)災(zāi)害(圖2)。其中滑坡179處、崩塌(危巖)6處、不穩(wěn)定斜坡21處，災(zāi)害點密度0.44個/km2。主要發(fā)育分布于人類工程活動強(qiáng)烈、受庫水周期性波動影響強(qiáng)烈的區(qū)域。地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模按受災(zāi)體體積可分為巨型、特大型、大型、中型及小型。研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害中特大型的共7處，占災(zāi)害總數(shù)的3.4%；大型的共44處，占災(zāi)害總數(shù)的21.36%；中型的共94處，占災(zāi)害總數(shù)的45.63%；小型的共61處，占災(zāi)害總數(shù)的29.61%(圖3)。由此可見區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模以中小為主，大型次之，特大型極少，無巨型地災(zāi)發(fā)育。

圖2　地質(zhì)災(zāi)害類型統(tǒng)計

圖3　地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模統(tǒng)計

3　地質(zhì)災(zāi)害時空分布特征

研究區(qū)面積470 km2，共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害206處，地質(zhì)災(zāi)害面密度5.53處/100 km2, 由于受到地形地貌、斜坡結(jié)構(gòu)類型、氣象水文、地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動等多方面因素影響，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及其發(fā)育、分布特征在區(qū)域上有明顯的差異性[2]。區(qū)內(nèi)涉及到6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中水田壩鄉(xiāng)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害105處、歸州鎮(zhèn)41處、泄灘鄉(xiāng)37處、沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)14處、郭家壩鎮(zhèn)1處、高橋鄉(xiāng)8處，災(zāi)害密度最大為水田壩鄉(xiāng)，達(dá)到73處/100 km2(表1)。

空間上，地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在支流庫岸段：歸州河兩岸、香溪河(右岸)、泄灘河流域沿河第一斜坡地帶，區(qū)內(nèi)發(fā)育滑坡、崩塌(危巖)、不穩(wěn)定斜坡共123處，以歸州河兩岸最為發(fā)育，共計79處。研究區(qū)內(nèi)長江干流兩岸第一斜坡地帶，發(fā)育滑坡、崩塌(危巖)、不穩(wěn)定斜坡共37處。此外，地質(zhì)災(zāi)害零星分布于歸州-水田壩-泄灘公路交通干線區(qū)域。時間上，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在6～9月份降雨頻繁時期。

表1　研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計表

4　地質(zhì)災(zāi)害形成條件及規(guī)律

4.1地形地貌

從地形坡度上看，其中有172處地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育、分布在斜坡坡度20°～40°的斜坡上(圖4)，占災(zāi)害總數(shù)的80%以上。在小于20°或大于40°的斜坡地段，滑坡、不穩(wěn)定斜坡較少發(fā)育，前者由于坡度小，地形平緩，土層不易滑動，而后者由于坡度較大，不利于松散物的堆積[3]。該區(qū)域崩塌(危巖)的發(fā)育地形坡度均大于55°。

圖4　地質(zhì)災(zāi)害與地形坡度關(guān)系圖

高程是另一個地貌因素[4]，通過高程與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系可以間接反映出不同高程地層巖性特征、地形地貌特征、物質(zhì)組成特征等，這些特征是地質(zhì)災(zāi)害孕育的重要條件。通過調(diào)查、統(tǒng)計(后緣高程值)，高程大于800 m以上多為山頂、近山頂區(qū)域，天然灌木林地及其發(fā)育，地形相對平緩，地質(zhì)災(zāi)害極少發(fā)育。高程小于300 m多在河谷甚至水面之下，地質(zhì)災(zāi)害較少發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)育的高程在300～800 m(圖5)，其地質(zhì)災(zāi)害總和139處，多為滑坡、不穩(wěn)定斜坡占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的67.48%，這與該高程段分布大量第四系松散堆積體和人類工程活動頻繁密不可分。

圖5　地質(zhì)災(zāi)害與高程關(guān)系圖

4.2地層巖性

通過調(diào)查、統(tǒng)計，其中侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害84處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的40.78%；遂寧組(J3s)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害39處，占比18.93%；沙溪廟組(J2s)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害35處，占比16.99%；聶家山組(J1n)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害16處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的7.77%；桐竹園組(J1t)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害14處，占比6.8%；三疊系巴東組(T2b)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害39處，占比8.74%。由此可見，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育在侏羅系中軟硬互層結(jié)構(gòu)的蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)、遂寧組(J3s)和沙溪廟組(J2s)巖性段中，其數(shù)量超過地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的75%(圖6)。這些巖性段內(nèi)往往節(jié)理、裂隙及其發(fā)育，且內(nèi)部多發(fā)育泥質(zhì)含量較高的軟弱夾層，抗風(fēng)化能力差，遇水極易膨脹，故地質(zhì)災(zāi)害的形成與巖性特征有密切關(guān)系。

圖6　地質(zhì)災(zāi)害與地層巖性關(guān)系

4.3斜坡結(jié)構(gòu)類型

研究區(qū)內(nèi)順向、斜向、橫向、逆向結(jié)構(gòu)斜坡均有發(fā)育[5]，由于其處于秭歸向斜近核部區(qū)域，且剛好沿著歸州河通過，故該區(qū)域順向結(jié)構(gòu)斜坡及其發(fā)育，主要發(fā)育在該支流兩岸。其中發(fā)育在順向結(jié)構(gòu)斜坡中的地質(zhì)災(zāi)害高達(dá)117處，占比56.8%；斜向結(jié)構(gòu)中31處，占比15.05%；橫向結(jié)構(gòu)中11處，占比5.34%；逆向結(jié)構(gòu)中47處，占比22.82%(圖7)。順向斜坡下伏順向基巖面為滑坡的形成和運動提供了有利條件，該區(qū)域逆向斜坡中發(fā)育大量切層節(jié)理裂隙，在風(fēng)化、水體、自身重力作用下極易形成災(zāi)害體。

圖7　地質(zhì)災(zāi)害與岸坡結(jié)構(gòu)類型關(guān)系圖

4.4地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)褶皺構(gòu)造簡單，主要為近南北向呈弧狀發(fā)育的秭歸向斜(圖8中①)。另外在工作區(qū)西部還發(fā)育一系列東西向的小型寬緩褶皺：筆架山向斜(②)、九龍灘背斜(③)、 紅巖灣向斜(④)。由圖8可以看出，有大部分地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育在秭歸向斜兩側(cè)、紅巖灣向斜附近共122處，呈帶狀分布，其余兩褶皺附近調(diào)查中未見地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。向斜尤其是秭歸向斜近核部區(qū)域兩側(cè)均為順向斜坡，由于其多發(fā)育為劣質(zhì)巖組，易發(fā)生順層滑坡。

研究區(qū)斷裂發(fā)育也比較簡單，主要發(fā)育北北東、北北西向斷裂，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度受斷裂構(gòu)造影響明顯[6]。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，其中大型的主要有水田壩斷層、黃荊樹斷層、張家河斷層等。區(qū)內(nèi)滑坡、崩塌(危巖)、不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害點90處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的44.12%。其中以水田壩、張家河斷層附近最為突出，共56處，地質(zhì)災(zāi)害主要沿構(gòu)造斷裂帶附近呈條帶狀發(fā)育(表2、圖8)。在斷裂附近區(qū)域，其巖體及其破碎，多為松散堆積物，當(dāng)其所處特定的地貌特征(坡度、高程、岸坡結(jié)構(gòu))在外界因素影響下極易發(fā)生變形破壞。

4.5降雨

降雨，歷來是地質(zhì)災(zāi)害最為重要的誘發(fā)因素。通過野外實地調(diào)查、搜集當(dāng)?shù)胤罏?zāi)減災(zāi)部門記錄資料以及對當(dāng)?shù)厝簻y群防相關(guān)人員的走訪，針對每個災(zāi)害點的變形、破壞、失穩(wěn)時間進(jìn)行了梳理統(tǒng)計，結(jié)合近年來月平均降雨量數(shù)據(jù)，對地質(zhì)災(zāi)害與降雨關(guān)系進(jìn)行了分析。分析表明地質(zhì)災(zāi)害的頻發(fā)期與降雨強(qiáng)度、累積降雨量有顯著的關(guān)系[7]。降雨量越大，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量和頻率越高。研究區(qū)降雨主要集中在6～9月份的汛期，期間發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害高達(dá)149處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的70%以上(圖9)。由此可見，該區(qū)域雨季期間要特別注重對地質(zhì)災(zāi)害的防范。

表2　主要斷裂構(gòu)造發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計表

1．褶皺及標(biāo)號；2.向斜及編號；3.斷層及編號；4.滑坡；5.崩塌(危巖體)；6.不穩(wěn)定斜坡；7.地名圖8　地質(zhì)災(zāi)害與褶皺及斷裂關(guān)系分布圖

4.6庫水波動

自三峽庫區(qū)蓄水以來，庫水位周期性在145～175 m間波動，歸州河作為長江的支流，水位同樣周期性升降。巖體在庫水浸泡過程中，由于水壓力的變化，孔隙、微裂隙中入滲的水體會在裂隙尖端處產(chǎn)生的應(yīng)力集中極易導(dǎo)致裂隙的拓展和延伸[8]。研究區(qū)受三峽庫區(qū)回水范圍內(nèi)，發(fā)育涉水地質(zhì)災(zāi)害共有113處，占總數(shù)的54.85%，這些地質(zhì)災(zāi)害前緣均受庫水回水的升降變化影響，如果長期在干濕循環(huán)條件作用下，將導(dǎo)致涉水地質(zhì)災(zāi)害體的前緣強(qiáng)烈變形破壞，最終導(dǎo)致整體發(fā)生失穩(wěn)[9](圖10)。

4.7人類工程活動

人類工程活動不僅僅是毀林開荒、引發(fā)水土流失，其同樣是地質(zhì)災(zāi)害的重要誘因[10]。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成受人類工程活動影響也極其明顯。主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)遷建、公路建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)、居民建房等。區(qū)內(nèi)主要因人類工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害點46處，占地質(zhì)災(zāi)害點總數(shù)的22.33%(表3)。大量的人類工程活動破壞了斜坡原始平衡狀態(tài)，誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。近兩年秭歸縣大力推進(jìn)鄉(xiāng)村、縣級公路建設(shè)，形成了大量的高切坡，大多都未進(jìn)行錨固、坡面防護(hù)等可靠、有效的工程治理措施。調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)：坡體開挖過程中產(chǎn)生應(yīng)力釋放，臨空面自內(nèi)向外發(fā)生卸荷作用，節(jié)理、裂隙發(fā)生延伸、貫通，巖體及其破碎，緩傾角的坡體易形成滑坡、不穩(wěn)定斜坡；而陡傾角的坡體易形成危巖或崩塌。在降雨等因素促發(fā)下，發(fā)生破壞失穩(wěn)的可能性很大。

圖9　歷年各月降雨量與滑坡災(zāi)害發(fā)育程度直方圖

圖10受庫水波動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害實例

表3　地質(zhì)災(zāi)害主要誘發(fā)因素統(tǒng)計

5　結(jié)語

通過調(diào)查，研究區(qū)主要發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害類型為滑坡、崩塌(危巖)和不穩(wěn)定斜坡，其中滑坡179處，占比86.89%，崩塌(危巖)6處，占比2.91%，不穩(wěn)定斜坡21處，占比10.20%，其規(guī)模以中小型為主，占地災(zāi)總數(shù)的75%。區(qū)域分布上，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害面密度5.53處/100 km2, 災(zāi)害密度最大為水田壩鄉(xiāng)，達(dá)到73處/100 km2。空間上，主要集中分布在歸州河支流兩岸及公路交通干線區(qū)域。從時空分布特征和形成條件可知：地質(zhì)災(zāi)害80%以上集中發(fā)育在坡度20°～40°的斜坡上；65%以上集中發(fā)育在300～800 m高程段；數(shù)量超過總數(shù)75%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育在侏羅系中蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)、遂寧組(J3s)和沙溪廟組(J2s)劣質(zhì)巖性段中；其50%以上發(fā)育在順向結(jié)構(gòu)岸坡中，逆向岸坡次之；構(gòu)造上，地質(zhì)災(zāi)害主要沿秭歸向斜近核部區(qū)域和主要斷裂構(gòu)造兩側(cè)呈條帶狀分布。該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素為自然能因素，其次為人為因素，自然因素以降雨和庫水波動為主，通過調(diào)查統(tǒng)計，70%以上的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在降雨頻繁的6～9月份；50%以上的地質(zhì)災(zāi)害受到三峽庫區(qū)回水周期波動影響而發(fā)生變形破壞；人為因素主要為城鎮(zhèn)遷建、公路建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)、居民建房等人類工程活動。針對該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布現(xiàn)狀，建議進(jìn)一步加強(qiáng)群測群防力度，做好定期巡視，對于變形破壞強(qiáng)烈的地質(zhì)災(zāi)害建議進(jìn)行監(jiān)測，對于危害性巨大的隱患點建議進(jìn)行工程治理。

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ANALYSIS ON TEMPORAL-SPATIAL DISTRIBUTION AND FORMATION CONDITIONS OF GEOHAZARDS IN WESTERN OF HUBEI PROVINCE

LIU Guang-ning, QI Xin,HUANG Bo-lin, WANG Shi-chang

(Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan430205,China)

It is always has been a high incidence area of geological disasters in Western hubei mountainous area, with the development of major projects in recent years, 175 m water storage in Three Gorges Reservoir area and Influence of extreme climate such as heavy rainfall in South china, a large number of geohazards deformation damage and instability. Based on the investigation of geological hazards in the 1∶50 000 area, through the results of data statistics, to sort out the development characteristics of the quantity, type and scale of geohazards in the study area, At the same time, the spatial and temporal distribution characteristics and the formation conditions of the system were analyzed. Analysis shows: the distribution of geohazards has close relationship with landform, geohazards more development in elevation 300～800 m, 20 °～ 40 ° slope range; more than 70% of the geohazards are in the Jurassic (J3p), (J3s) and (J2s), and the consequent slope in geoazards structure is the most important; geohazards have the characteristics of strip distribution along the main structural faults. The main natural factors of the geological hazards are the rainfall and the fluctuation of reservoir water through the visit and the field investigation, Human factors for human engineering activities.According to the current situation and development trend of geohazards, put forward countermeasures and suggestions, In order to provide reference for the prevention and control of geological disasters in the region.

Geohazards; Landslide; Rock fall; Formation conditions; Temporal-spatial distribution

1006-4362(2016)03-0049-06

2016-04-17改回日期：2016-05-30

國家自然科學(xué)基金(41372321)；中國地質(zhì)調(diào)查局災(zāi)害預(yù)警項目(12120114079301)、水工環(huán)調(diào)查項目(DD20160257)

P694；X141

A

劉廣寧(1980-)，男，河北大城人，高級工程師，碩士研究生，主要從事水工環(huán)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究。

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