袁玉華, 曾 洋

(湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省丹江口市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律研究

袁玉華, 曾 洋

(湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

丹江口市地處湖北省西北部,是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。其發(fā)育受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨、植被覆蓋以及人類工程活動等因素影響強(qiáng)烈,通過對地質(zhì)災(zāi)害與影響因素統(tǒng)計(jì)分析、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律研究,可一定程度控制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,為地方防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

地質(zhì)災(zāi)害;發(fā)育規(guī)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(biāo)東經(jīng)110 °08′～110°34′,北緯32°14′～32°58′,國土總面積3 133.84 km2,總?cè)丝?0.08萬人。丹江口市素有“中國水都”之稱,丹江口水庫被譽(yù)為“亞洲天池”,是南水北調(diào)中線工程水源地,丹江口大壩加高工程是南水北調(diào)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(diǎn),中部屬于丘陵、盆地區(qū),南北兩側(cè)屬于構(gòu)造剝蝕侵蝕中低山區(qū)；降雨量充沛,降雨時(shí)間相對較集中；地處秦嶺褶皺系大地構(gòu)造區(qū),經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動,斷裂及褶皺發(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜；巖性以元古界及古生界變質(zhì)巖為主,晉寧期輝綠巖等侵入巖次之,廣泛分布的變質(zhì)巖巖性軟弱,巖體結(jié)構(gòu)較為破碎、風(fēng)化強(qiáng)烈,地質(zhì)災(zāi)害大量分布,同斜坡殘坡積層一起構(gòu)成了區(qū)內(nèi)主要易滑地層[1]。水利、交通及移民遷建復(fù)建工程等人類工程活動日益頻繁,破壞了其原始地質(zhì)環(huán)境條件,特別是丹江口庫區(qū)蓄水后,導(dǎo)致原本脆弱的環(huán)境地質(zhì)條件進(jìn)一步惡化,引發(fā)、加劇了大量地質(zhì)災(zāi)害。

1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類型及規(guī)模

據(jù)丹江口市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果顯示,丹江口市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的主要類型為滑坡、不穩(wěn)定斜坡、崩塌三類。 其中滑坡458處、崩塌13處、不穩(wěn)定斜坡隱患192處,分別占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的69.08%、1.96%、28.86%。按規(guī)模統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害以小型為主,共503處,占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的75.87%,其中滑坡332處,崩塌8處,不穩(wěn)定斜坡163處；中型149處,占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的22.47%,其中滑坡115處,崩塌5處,不穩(wěn)定斜坡29處；大型11處,占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的1.66%,均為滑坡。

2 地質(zhì)災(zāi)害分布特征

2.1 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域空間上的分布特征

丹江口市地質(zhì)災(zāi)害分布遍及境內(nèi)18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),市境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)出明顯的地域性分布特點(diǎn)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及密度分布見圖1、圖2。

市境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)平均分布密度21.16處/100 km2,數(shù)量最多的五個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)依次為:武當(dāng)山旅游經(jīng)濟(jì)特區(qū)、龍山鎮(zhèn)、六里坪鎮(zhèn)、均縣鎮(zhèn)及習(xí)家店鎮(zhèn)。丹江口市城區(qū)內(nèi)的均州街辦、大壩街辦及新港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)由于面積較小、地勢平坦,暫未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域時(shí)間上的分布特征

據(jù)統(tǒng)計(jì),區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生變形破壞時(shí)間主要集中在6—9月。這些時(shí)間段是區(qū)內(nèi)降雨主要時(shí)段,集中了區(qū)內(nèi)年降雨量的56.87%,共發(fā)生滑坡390處,占有時(shí)間記錄滑坡的85.15%；而其它月份降雨量占44.13%,發(fā)育滑坡68處,占14.85%。同時(shí),已有滑坡發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間記錄表明,丹江口市滑坡發(fā)生時(shí)間以白天為主,少部分發(fā)生在夜間,前者致災(zāi)損失情況相對后者較輕。而在雨強(qiáng)不大的持續(xù)降雨過程中,滑坡的發(fā)生具有一定的滯后效應(yīng)[2]。

圖1 丹江口市地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.1 Distribution diagram of geological hazards in Danjiangkou City

圖2 丹江口市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)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(zhì)災(zāi)害在月份上分布不均,且多分布于汛期6—9月份,地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間分布規(guī)律受降雨周期及降雨量影響明顯。

地質(zhì)災(zāi)害在年際分布上差異性明顯,據(jù)對1963—2013年50年間滑坡分布情況統(tǒng)計(jì)(見表1),境內(nèi)共發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害435處。災(zāi)害集中分布在2000—2013年的13年內(nèi),共有滑坡災(zāi)害點(diǎn)329處,占滑坡總數(shù)的71.83%。尤以2003、2005、2008、2012年發(fā)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(guān)。

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

注:發(fā)生時(shí)間不詳?shù)?3處滑坡點(diǎn)未在表中列出。

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律

3.1 地形地貌

地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害形成的基礎(chǔ),它在很大程度上決定了地質(zhì)災(zāi)害能否形成以及災(zāi)害類型、數(shù)量(密度)、規(guī)模。斜坡的幾何形態(tài)決定著斜坡內(nèi)應(yīng)力的大小和分布,控制著斜坡的穩(wěn)定性與變形破壞模式。不同類型的地質(zhì)災(zāi)害具有不同的地形地貌條件。

3.1.1 地形坡度

地質(zhì)災(zāi)害的形成與地形坡度息息相關(guān),通常情況下,斜坡變形要具備良好的臨空條件,特別是地質(zhì)災(zāi)害更是基于斜坡環(huán)境的變形,不同坡度形成地質(zhì)災(zāi)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(zāi)害體所處斜坡坡度統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 地形坡度與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of the relations between terrain slopes and geological hazards

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害在不同坡度下的分布數(shù)量不同,分布的災(zāi)害類型也不盡相同。區(qū)內(nèi)陡坡地形(坡度25°～40°)分布地質(zhì)災(zāi)害最多,達(dá)382處；緩坡地形(坡度10°～25°)次之,分布地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害18處。

3.1.2 發(fā)育高程

根據(jù)調(diào)查的資料統(tǒng)計(jì)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(wěn)定斜坡中因存在部分人工切坡所致,故未參與統(tǒng)計(jì)分析。其中以<250 m低丘內(nèi)最為發(fā)育,共250處；而<500 m高程范圍發(fā)育有408處,占滑坡、崩塌總數(shù)的86.62%。

表3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育高程關(guān)系統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of the relations between the geological hazards and elevation

3.2 工程地質(zhì)巖類

地層巖性、巖土體工程地質(zhì)條件是影響斜坡變形的主要因素。地層巖性是崩滑流災(zāi)害形成的物質(zhì)基礎(chǔ),地質(zhì)災(zāi)害活動與巖土類型、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)具有特別密切關(guān)系。軟弱地層,在構(gòu)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(chǎn)生滑動的基本條件,同時(shí),在軟弱地層中,由于抗風(fēng)化能力弱,易形成大量的殘坡積物。相反,硬質(zhì)巖類,巖體抗風(fēng)化能力強(qiáng),不易形成潛在滑移面和松散物質(zhì)。巖性不同,其地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度及類型也不同。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)(表4),境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要集中發(fā)育于殘坡積松散土體及變質(zhì)巖類地區(qū),占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的92.76%,侵入巖類地區(qū)災(zāi)害點(diǎn)分布數(shù)量最少,僅占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的0.75%。

表4 地質(zhì)災(zāi)害按工程地質(zhì)巖類分布統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistics of the geological hazards classifying by the engineering geology rocks

3.3 坡體結(jié)構(gòu)

通過統(tǒng)計(jì)分析區(qū)內(nèi)滑坡所在斜坡結(jié)構(gòu)類型(表5)得出,區(qū)內(nèi)總體發(fā)生滑坡數(shù)量最多的斜坡結(jié)構(gòu)是順向坡,為最易致災(zāi)斜坡結(jié)構(gòu)類型；橫向坡、斜向坡次之；逆向坡形成地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量雖然最少,但與節(jié)理裂隙、地形坡度等因子組合條件下,是區(qū)內(nèi)最易形成崩塌的斜坡結(jié)構(gòu)類型。

表5 斜坡結(jié)構(gòu)與滑坡、崩塌關(guān)系統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistics of the relations between ramp structure and landslides,collapses

3.4 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害具有與主構(gòu)造線展布方向一致的特征,具體表現(xiàn)在,沿?cái)嗔褬?gòu)造帶兩側(cè)密集發(fā)育,共發(fā)育有災(zāi)害點(diǎn)250處,占總數(shù)的37.71%(見表6)。

地質(zhì)災(zāi)害的形成受公路斷裂和兩鄖斷裂兩大區(qū)域性斷裂構(gòu)造影響明顯。其中兩鄖斷裂帶影響范圍內(nèi)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害32處,占總地質(zhì)災(zāi)害的4.8%；公路斷裂帶影響范圍內(nèi)發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害93處,占總地質(zhì)災(zāi)害的14.0%。

表6 地質(zhì)災(zāi)害按構(gòu)造單元分布統(tǒng)計(jì)表Table 6 Statistics of the geological hazards classifying by structure units

3.5 降雨對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響

3.5.1 滑坡發(fā)生頻率與降雨年份的關(guān)系

丹江口市1991—2013年發(fā)生滑坡頻次與年降雨量的關(guān)系見圖3。年平均降雨量在1 200～1 600 mm的區(qū)間范圍內(nèi),發(fā)生滑坡數(shù)量最多(167處),占參與統(tǒng)計(jì)滑坡數(shù)的67.44%,這表明滑坡發(fā)生的頻率周期與年降雨量周期存在一定的相關(guān)性[3]。

3.5.2 滑坡發(fā)生頻率與強(qiáng)降雨周期的關(guān)系

由于一個(gè)地區(qū)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(xiàn)有兩層含義:一是在某一地區(qū)的不同地點(diǎn)重復(fù)發(fā)生;二是一個(gè)(老)滑坡的多次(復(fù)活)變形。但是這種區(qū)內(nèi)重復(fù)發(fā)生和單點(diǎn)多次復(fù)活變形的周期無明顯的規(guī)律。本次選取1995年—2013年期間,丹江口市10日內(nèi)滑坡發(fā)生次數(shù)超過5次的時(shí)間段作為統(tǒng)計(jì)樣本,單位時(shí)間段內(nèi)滑坡發(fā)生數(shù)量與降雨量統(tǒng)計(jì)表見表7。

圖3 丹江口市1991—2013年發(fā)生滑坡頻次與年降雨量的關(guān)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(shí)段內(nèi)滑坡發(fā)生數(shù)量與降雨量統(tǒng)計(jì)表Table 7 Statistics of landslides quantity and rainfall within unit time in Danjiangkou City

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,境內(nèi)因降雨形成大量滑坡的時(shí)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(gè)時(shí)間段內(nèi)丹江口市境內(nèi)發(fā)生滑坡29處,累計(jì)降雨量為340 mm,說明滑坡的發(fā)生頻率與強(qiáng)降雨周期關(guān)系密切,反映了滑坡受強(qiáng)降雨觸發(fā)的敏感性。

3.6 植被覆蓋對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響

境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育程度與植被發(fā)育程度有著一定程度的聯(lián)系。植被發(fā)育較好、覆蓋率較高的地區(qū),水土保持穩(wěn)固,其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相對少,危害程度相對較低；植被覆蓋率較低的地區(qū),人類工程活動強(qiáng)烈,水土流失較嚴(yán)重,其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相對多,危害程度相對較高。因此,研究區(qū)內(nèi)的植被信息可以間接反映區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育情況。

在以丹江口水庫為主體的丘陵區(qū)及盆地區(qū),人口密集、工程活動強(qiáng)烈,植被不甚發(fā)育。主要為低植被覆蓋區(qū)(10%～30%)與中低植被覆蓋區(qū)(30%～45%),是境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布集中、且多發(fā)易發(fā)的區(qū)域。

不同植被覆蓋等級內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況見表8。根據(jù)遙感對丹江口市植被覆蓋度的解譯與等級劃分,結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害分布統(tǒng)計(jì)情況發(fā)現(xiàn),境內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害主要集中發(fā)生在低—中植被覆蓋區(qū)域。

表8 不同等級植被覆蓋度地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布(結(jié)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(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成受人類工程活動影響明顯。隨著南水北調(diào)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(fù)建工程也全面開展,人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響日漸增強(qiáng),主要表現(xiàn)為城鎮(zhèn)遷建、公路建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)、水利水電開發(fā)及居民建房等。區(qū)內(nèi)主要因人類工程活動誘發(fā)的滑坡175處,占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的26.4%,大量的人類工程活動破壞了斜坡原始平衡狀態(tài),加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4 結(jié)論

(1) 丹江口市地質(zhì)災(zāi)害在空間分布上除城區(qū)內(nèi)的均州街辦、大壩街辦及新港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)暫未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有地質(zhì)災(zāi)害分布。全市地質(zhì)災(zāi)害分布特征主要受控于地形坡度、發(fā)育高程、坡向、工程地質(zhì)巖類、坡體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造等內(nèi)在因素。

(2) 丹江口市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育受降雨作用影響相關(guān)性明顯,年平均降雨量在1 200～1 600 mm的區(qū)間范圍內(nèi),最易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

(3) 丹江口市地質(zhì)災(zāi)害分布特征與斜坡植被覆蓋率有一定程度的聯(lián)系,低植被覆蓋區(qū)(10%～30%)與中低植被覆蓋區(qū)(30%～45%)是境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布集中、且多發(fā)易發(fā)的區(qū)域。

(4) 區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的形成受人類工程活動影響較強(qiáng)烈,主要因人類工程活動誘發(fā)的滑坡175處,占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的26.4%。

[1] 陳練武,邱勇.陜西省合陽縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律及氣象預(yù)警方法研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2005,16(3):119-121.

[2] 殷坤龍,汪洋,唐仲華.降雨對滑坡的作用機(jī)理及動態(tài)模擬研究[J].地質(zhì)科技情報(bào),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(shí)空分布、相關(guān)性淺析[J].巖土力學(xué),1995(3):62-69.

(責(zé)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(zhì)工程地質(zhì)專業(yè),從事水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查與評價(jià)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(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170401.1159.002.html 數(shù)字出版日期:2017-04-01 11:59