李亞星,鄭立博,王韜
(1.安徽工程勘察院,合肥 230001;2.安徽省地礦局第一水文工程地質(zhì)勘查院,蚌埠 233000; 3.安徽省地礦局312地質(zhì)隊(duì),蚌埠 233000)
樅陽縣正逐步構(gòu)建以縣城為中心,以中心鎮(zhèn)為重點(diǎn)的規(guī)模有序、各具特色、布局合理、協(xié)調(diào)發(fā)展的縣域城鎮(zhèn)體系,其農(nóng)林耕植、陸路交通、水利水電、城鎮(zhèn)建設(shè)、礦產(chǎn)開發(fā)等人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)比較強(qiáng)烈,尤其是近幾年的城鎮(zhèn)化和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,一定程度上改變了原有的地質(zhì)環(huán)境條件,破壞了地貌景觀,對(duì)土地、植被的破壞也加劇了水土流失等環(huán)境地質(zhì)問題,以致誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。
區(qū)內(nèi)縣道和鄉(xiāng)村道路建設(shè)遺留了較多的人工切坡,且支護(hù)較少,沿切坡段環(huán)境地質(zhì)問題突出,局部地段發(fā)生了崩塌地質(zhì)災(zāi)害。
受自然條件的限制,樅陽縣城鎮(zhèn)建設(shè)及農(nóng)村的建房用地不得不削坡建房,因此,形成了眾多的人工高陡斜坡,且大部分斜坡未進(jìn)行防護(hù),部分發(fā)生崩塌、滑坡或存在崩塌、滑坡隱患,此類環(huán)境地質(zhì)問題十分突出。
樅陽縣內(nèi)地下開采礦山易引發(fā)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害,境內(nèi)多處采空塌陷曾導(dǎo)致田地、房屋被毀及人員傷亡,造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。
區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征如下:
據(jù)實(shí)地調(diào)查,區(qū)域內(nèi)55處地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模均為小型,多是以切坡建房為主的人類工程活動(dòng)引起崩塌地質(zhì)災(zāi)害為主。由于樅陽縣村落多為依山傍水而建,大部分居民進(jìn)行建房時(shí)均會(huì)進(jìn)行切坡,但高度多小于10.0 m,故引起的崩塌地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模一般較小,且依山腳分布。
在空間上,區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布密度與地形起伏程度密切相關(guān),地質(zhì)災(zāi)害主要分布在樅陽縣中北部山區(qū)錢鋪鄉(xiāng)、白梅鄉(xiāng)及南部丘陵區(qū)樅陽鎮(zhèn)、官埠橋鎮(zhèn)等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。在時(shí)間上,地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生于大雨年份,且主要集中于每年6~7月的汛期。
樅陽縣城鎮(zhèn)和農(nóng)村的建設(shè)發(fā)展造成了切坡建房、切坡修路現(xiàn)象的普遍存在,形成了大量的人工高陡斜坡,且大部分斜坡均未進(jìn)行防護(hù)措施,不良高陡斜坡環(huán)境地質(zhì)問題突出。建房切坡和公路切坡是形成崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要原因之一。
樅陽縣礦產(chǎn)資源豐富,分布相對(duì)集中,但礦床規(guī)模較小,礦體埋藏淺,易于開發(fā)利用。全縣礦山企業(yè)110余家,多數(shù)為小型,金屬礦產(chǎn)多為地下開采,地下開采過程中易形成采空區(qū),從而引發(fā)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害。非金屬礦產(chǎn)開采方式多為露天開采,水泥灰?guī)r、建筑石料等礦產(chǎn)資源開采過程中除了對(duì)自然景觀的破壞以外,同時(shí)易引發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。
地質(zhì)災(zāi)害一般發(fā)生于每年汛期的強(qiáng)降雨之后,約占全年災(zāi)害總數(shù)的90%以上。
樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害在地理空間上分布具有不均勻性,主要是受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及人類活動(dòng)的控制和影響。地質(zhì)災(zāi)害主要分布于區(qū)內(nèi)東北部低山地區(qū)和西南部丘陵地區(qū),以樅陽鎮(zhèn)和錢鋪鄉(xiāng)較為集中。本縣西北部多為低山區(qū),部分為丘陵區(qū),地勢(shì)高低起伏變化較大,構(gòu)造強(qiáng)烈,巖體風(fēng)化破碎,致使這一地區(qū)災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā),該地區(qū)分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)19處,占隱患點(diǎn)總數(shù)的34.55%;西南部地區(qū)為多丘陵區(qū),部分為低山區(qū),地勢(shì)起伏相對(duì)較大,人類活動(dòng)非常強(qiáng)烈,采礦、切坡現(xiàn)象普遍存在,該地區(qū)分布地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)36處,占隱患點(diǎn)總數(shù)的65.45%。
2.2.1 年際分布
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育具有明顯的時(shí)段性,對(duì)樅陽縣55處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可發(fā)現(xiàn)2010年和2015年發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害最多(2010年年降雨量為1 691.5 mm,2015年年降雨量為1 864.0 mm),對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生影響顯著,可見地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與大氣降水密切相關(guān),具有明顯的季節(jié)性和時(shí)間性,主要表現(xiàn)為地質(zhì)災(zāi)害一般多發(fā)生在大水年份雨季或連續(xù)降雨后的數(shù)天之內(nèi)。進(jìn)入21世紀(jì)后,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁的主要原因歸為兩點(diǎn):主汛期的集中性強(qiáng)降雨和人類工程活動(dòng)的加劇,兩者共同作用導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境的進(jìn)一步劣化(圖1)。
2.2.2 年內(nèi)分布
樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害主要是由降雨誘發(fā)的崩塌、滑坡及泥石流,因此受氣象因素控制作用明顯。樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害一般發(fā)生在每年的汛期,尤以6~7月主汛期發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害較多,約占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的76.0%(圖2)。
滑坡是樅陽縣主要的地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種之一。全縣現(xiàn)有滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共計(jì)16處,面密度0.88處/100 km2,廣泛分布于錢鋪鄉(xiāng)、項(xiàng)鋪鎮(zhèn)、金社鄉(xiāng)、白梅鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn),根據(jù)樅陽縣滑坡的物質(zhì)組成劃分為巖質(zhì)、碎石塊和土質(zhì)3種類型。根據(jù)本次調(diào)查成果統(tǒng)計(jì),16處滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)中共計(jì)碎石土滑坡4處及土質(zhì)滑坡12處,所占比例分別為25.0%和75.0%,以土質(zhì)滑坡為主。根據(jù)變形破壞運(yùn)動(dòng)形式主要?jiǎng)澐譃闋恳胶屯埔剖絻纱箢愋?,由于滑坡前緣陡峭而失去支撐產(chǎn)生的滑坡為牽引式滑坡,易形成多級(jí)滑動(dòng)。由中后部啟動(dòng)形成的滑坡為推移式滑坡,一般形成整體滑動(dòng)。樅陽縣滑坡前緣多存在人工切坡,其運(yùn)動(dòng)形式主要以牽引式為主,根據(jù)本次滑坡地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查,16處滑坡隱患點(diǎn)中,牽引式滑坡占13處,推移式滑坡占3處,所占比例分別為81.75%和18.75%。
圖1 各年份地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)發(fā)生數(shù)量與多年平均降水量對(duì)比統(tǒng)計(jì)圖
圖2 1970~2015年內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害與多年月平均降水量 對(duì)比統(tǒng)計(jì)圖
崩塌是樅陽縣主要的地質(zhì)災(zāi)害類型,全縣崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共計(jì)25處,面密度1.38處/100 km2,主要分布在樅陽鎮(zhèn),浮山鎮(zhèn)及周潭鎮(zhèn)也有零星分布。按崩塌體積規(guī)模級(jí)別劃分,依據(jù)《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范(1∶500 00)》(DZ/T0261-2014)中地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),樅陽縣發(fā)育小型崩塌25處,無中型、大型和特大型崩塌。崩塌地質(zhì)災(zāi)害按物質(zhì)組成可劃分為土質(zhì)崩塌和巖質(zhì)崩塌,根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查,樅陽縣25處崩塌地質(zhì)災(zāi)害均為巖質(zhì)崩塌。
崩塌按形成機(jī)理可劃分為傾倒式、滑移式、鼓脹式、錯(cuò)斷式和拉裂式5種類型,樅陽縣內(nèi)崩塌主要為滑移式和傾倒式兩類,其中,滑移式有24處,占總數(shù)的96.00%,傾倒式有1處,占總數(shù)的4.00%。
根據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì),樅陽縣共發(fā)育泥石流地質(zhì)災(zāi)害6處,根據(jù)泥石流地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn),區(qū)內(nèi)發(fā)生的泥石流均屬小型。根據(jù)流域地貌形態(tài)進(jìn)行分類,可劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流。本次調(diào)查的6處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)溝谷型泥石流4處,占總數(shù)的66.7%;坡面型泥石流2處,占總數(shù)的33.3%。但從樅陽縣全縣范圍內(nèi)野外實(shí)際調(diào)查的結(jié)果來看,泥石流類型主要以坡面型為主。根據(jù)水源類型進(jìn)行分類,可劃分為暴雨型泥石流、潰決型泥石流、冰雪融水型泥石流和泉水型泥石流,樅陽縣發(fā)生的6處泥石流均為暴雨型泥石流。
采空塌陷主要是由于地下礦層被開采后,其上部巖層失去支撐,平衡條件被破壞,隨之產(chǎn)生彎曲、塌落,以致發(fā)展為地表下沉變形,造成地表塌陷,形成凹地。區(qū)內(nèi)采空塌陷一般存在年代較久遠(yuǎn),多為老采空區(qū)。根據(jù)本次調(diào)查統(tǒng)計(jì),樅陽縣采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共計(jì)7處,點(diǎn)密度0.39處/100 km2,規(guī)模均屬于小型,多呈不規(guī)則形,或近似于條帶或橢圓形,以單個(gè)塌陷坑形式發(fā)育為主,坑口直徑(寬度)最小的不足1.0 m,直徑(長(zhǎng)度)最大的可達(dá)90.0 m;塌陷深度在0.5~12.0 m之間;多數(shù)塌陷發(fā)生于山間凹地或山坡。
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,基巖巖性主要以三疊系灰?guī)r、砂巖為主,四周主要為長(zhǎng)江河漫灘的堆積物所分布,松散層厚度多小于20 m,地下巖溶形態(tài)以溶蝕裂隙及溶洞為主,垂直溶洞較發(fā)育,洞徑多在1m左右。區(qū)域內(nèi)北東、北西向張性或壓扭性斷裂較發(fā)育,不僅控制了巖溶形態(tài)的發(fā)展,同時(shí)由于構(gòu)造破碎帶含水較好,也便于地下水運(yùn)移或發(fā)生溶蝕。
根據(jù)樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生時(shí)間、空間分布、發(fā)生規(guī)律等方面具有如下特點(diǎn):
(1) 災(zāi)害發(fā)生具有明顯的季節(jié)性,基本發(fā)生在大雨暴雨季節(jié)。
(2) 災(zāi)害分布有一定規(guī)律,主要分布在道路切坡地帶,礦山開采密集區(qū),切坡建房村莊。
(3) 災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng),危害性大。
(4) 災(zāi)害具伴生群發(fā)性,在共同的環(huán)境條件下生成,在同一時(shí)間內(nèi)一定地域多處發(fā)生各種地質(zhì)災(zāi)害。
根據(jù)調(diào)查,樅陽縣境內(nèi)山坡形態(tài)可分為4種類型,即直線型、凸起型、凹陷型和階梯型。對(duì)樅陽縣境內(nèi)16處滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)按上述基本形態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),其中凸起型滑坡8處,占總數(shù)的50.00%,分析認(rèn)為凸型斜坡是由于組成的斜坡物質(zhì)不均一,風(fēng)化過程中存在差異,硬質(zhì)巖體容易形成陡崖或孤立巖體,在不良結(jié)構(gòu)面組合,加上有利的外界條件,故易形成不穩(wěn)定的斜坡。
樅陽縣內(nèi)斷裂構(gòu)造和節(jié)理均有不同程度的發(fā)育,多屬于燕山期產(chǎn)物,斷層性質(zhì)多為壓性或壓扭性斷層,巖層受擠壓變形極為破碎,構(gòu)造破碎帶改變了巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu),巖層中節(jié)理裂隙十分發(fā)育,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利條件。
樅陽縣的巖土體類型為巖體和土體兩大類,可進(jìn)一步細(xì)劃分為9個(gè)工程地質(zhì)巖組,分別是:堅(jiān)硬塊狀侵入巖巖組(γ)、堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬噴出巖巖組(J+K)、中厚層較堅(jiān)硬-較軟砂巖巖組(J)、中厚層堅(jiān)硬砂巖巖組(D)、中厚層軟-較軟砂巖及礫巖巖組(K+E+N)、中厚層-薄層中等巖溶化較堅(jiān)硬-堅(jiān)硬灰?guī)r巖組(C+P+T)、中厚層-厚層具泥化夾層軟-較軟砂巖及頁巖巖組(S+T+J)、黏性土粉土及砂礫多層土體(Q4)、黏性土單層土體(Q2+Q3)。不同巖土體具有不同的物理、力學(xué)及水理性質(zhì),與不同地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系亦各不相同。
根據(jù)樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn),水對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的作用主要表現(xiàn)在大氣降水和地下水,其中大氣降水是地質(zhì)災(zāi)害形成的主要條件。樅陽縣有時(shí)間記載的地質(zhì)災(zāi)害絕大部分發(fā)生在雨季(暴雨、連陰雨)時(shí)節(jié),表現(xiàn)了隨季節(jié)周期性發(fā)生的特征。歷史上年降雨量大于多年平均值的年份一般既是降雨豐水年,也是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)年;而年內(nèi)5~8月多雨季節(jié),也是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期,說明地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。地下水在滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成過程中,亦是不可缺少的基本條件之一,往往是起主導(dǎo)作用的觸發(fā)因素。
樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害的形成受人類工程活動(dòng)影響明顯。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展,人類工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響日漸增強(qiáng),主要表現(xiàn)為居民建房及公路建設(shè)等。大量的人類工程活動(dòng)破壞了斜坡原始平衡狀態(tài),誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。對(duì)樅陽縣55處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),因人類工程活動(dòng)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)為42處,占總數(shù)的76.36%。因人類工程活動(dòng)形式不同,誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的程度也存在差異。
植被不同程度地阻滯了地面徑流,增大了降水對(duì)坡體的入滲補(bǔ)給量,這對(duì)降水入滲有利,但易快速大量的形成上層滯水或潛水,不利于斜坡穩(wěn)定。植被力學(xué)效應(yīng)有2種:一是植被根系具有加固土體、提高土體抗剪強(qiáng)度的能力,嵌入基巖的植物根系還起到錨固作用,有利于斜坡穩(wěn)定;二是坡體上植被的自重又增加了坡體的荷載,并向坡體傳遞風(fēng)的動(dòng)力荷載,不利于斜坡穩(wěn)定,一旦斜坡失穩(wěn),植被崩落或滑落至坡腳易擴(kuò)大損失。植被發(fā)育的地區(qū)不易產(chǎn)生水土流失,地形受侵蝕切割較緩慢,斜坡變形破壞較弱,利于斜坡穩(wěn)定。相反,植被覆蓋率低的地區(qū),水土流失嚴(yán)重,地形受切割強(qiáng)烈,斜坡變形破壞較強(qiáng),不利于斜坡穩(wěn)定。通過本次調(diào)查,現(xiàn)狀山區(qū)植被覆蓋率一般較高,植被覆蓋率一般為60%~95%,坡體上殘坡積物質(zhì)水土流失現(xiàn)象較輕;溝谷植被發(fā)育,兩側(cè)沿岸塌落現(xiàn)象較少,固體物質(zhì)來源較少,溝谷基本未被堵塞,形成泥石流的物源條件不充分。
樅陽縣地質(zhì)災(zāi)害總體上具有數(shù)量多、分布廣、規(guī)模小(均為小型)、典型性差的特點(diǎn),地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情小型29處,中型26處。滑坡以淺層為主,滑坡體一般由殘坡積、全風(fēng)化層或節(jié)理破碎帶構(gòu)成,滑坡帶往往為殘坡積層與基巖接觸面或風(fēng)化差異部位及節(jié)理面;崩塌規(guī)模均為小型,以居民建房切坡和修建公路開挖邊坡形成陡崖的表現(xiàn)形式為主。泥石流以溝谷型為主,規(guī)模屬于小型,為暴雨型泥石流;采空塌陷規(guī)模均為小型,發(fā)展趨勢(shì)以趨減緩為主,巖溶塌陷僅有1處,規(guī)模為小型。
縣內(nèi)地表水系發(fā)育,地貌類型包括平原、丘陵和山地;地層自古生界志留系至新生代第四系(除新近系)地層均有出露;斷裂構(gòu)造較發(fā)育,巖石風(fēng)化強(qiáng)烈但不均勻;地震活動(dòng)不頻繁,屬于地震烈度Ⅵ和Ⅶ度區(qū);工程地質(zhì)條件較差,水文地質(zhì)條件一般,綜合地質(zhì)環(huán)境條件較脆弱。人類工程活動(dòng)主要是人工切坡、采礦、水產(chǎn)養(yǎng)殖、土地開墾等,地質(zhì)環(huán)境條件遭破壞程度較重,降水和人類工程活動(dòng)成為觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素,樅陽縣是滑坡、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育地區(qū)。
通過分析研究了地形地貌、地層巖性、巖土體類型、地質(zhì)構(gòu)造、水、植被、人類工程活動(dòng)等因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響,歸納得出:地層巖性及其風(fēng)化程度、坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)及形態(tài)是滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害形成的控制因素,植被覆蓋率和地下水活動(dòng)是滑坡、崩塌災(zāi)害形成的影響因素,人類工程活動(dòng)和降水的雙重作用是滑坡、崩塌災(zāi)害形成的觸發(fā)因素。