長江三峽庫岸帶崩滑災害的預測與預防

楊達源,李徐生,韓志勇,陳英勇,黃 典

(南京大學地理與海洋學院,江蘇 南京 210093)

長江三峽庫岸帶崩滑災害的預測與預防

楊達源,李徐生,韓志勇,陳英勇,黃 典

(南京大學地理與海洋學院,江蘇 南京 210093)

三峽水庫蓄水后,庫區(qū)水位的大幅度上漲及水位變動帶 (消落帶)的形成等一系列因素將導致原谷坡地貌過程發(fā)生較大的變化。通過長期的野外考察認為,除了原有的幾百處大大小小的崩塌滑坡堆積體以外,在今后的庫岸再造過程中,必定還會發(fā)生大量的崩岸或塌岸事件,對沿岸局部地段的生態(tài)安全、工程安全與移民城鎮(zhèn)家園的安全將構(gòu)成較嚴重的威脅。對三峽水庫庫岸帶各種堆積物的不穩(wěn)定性及其危害方式和程度進行了評價,并對這些地段的開發(fā)利用提出了建議。

三峽庫區(qū);滑坡災害;預測預防;評價

0 引言

在長江干流長期的深切作用下,長江三峽兩岸發(fā)育了大量的巖壁陡崖與巖塊碎屑陡坡,同時還有大大小小幾百處崩塌滑坡堆積體 (圖 1)。長江三峽水庫蓄水后,庫區(qū)水位將從海拔 66m～160m普遍上升到 170m～175m,并且在 145m～175m之間將成為水庫水位的變動帶 (消落帶)。與此同時,長江三峽庫岸總長將超過1 500km。可以預見,今后幾十年,在三峽地區(qū)這樣復雜的地質(zhì)地貌條件下,水庫蓄水及其庫岸再造過程對原來的長江河谷谷坡的地貌過程將產(chǎn)生深刻的影響,沿岸局部地段的生態(tài)安全也將面臨嚴重威脅。

1 庫岸帶堆積物不穩(wěn)定的主要影響因素

1.1 長江深切較快,庫岸帶岸坡較陡且岸坡巖塊被卸荷拉裂

根據(jù)長江三峽階地的分布,估算出近 10多萬年以來,長江河谷的深切速率達到 81.1cm/ka,其中,重慶附近 10萬年的下切速率為 80.0cm/ka、近幾萬年來達到 92.4cm/ka;忠縣附近為 79.0cm/ka;奉節(jié)附近為 75.1cm/ka;三峽大壩壩址附近為74.3cm/ka。這么快的下切速率,導致三峽河段的谷坡普遍偏陡,尤其是坡腳部位,一般情況下坡度都在 30°。

長江的快速深切,不僅導致岸坡坡度較陡,而且導致岸坡巖石產(chǎn)生卸荷拉裂。巖石山丘被拉裂后,有的稱“裂口山”,有的稱“危巖”(圖 2),所示滑坡與危巖的成因及長江快速深切和岸坡的卸荷拉裂有密切關(guān)系。

圖2 三峽兩岸幾處巖石滑坡與山體裂口剖面圖

1.2 岸坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)的脆弱性

三峽庫區(qū)岸坡絕大部分由上三疊統(tǒng)和侏羅系碎屑巖構(gòu)成的陡坡。碎屑巖容易發(fā)生張裂。長英質(zhì)砂巖與中薄層粘土巖或粘土質(zhì)粉砂巖相間,砂巖層風化破碎多成棱塊狀,粘土巖層風化為易吸水而性狀多變且富塑性的土質(zhì)層。因此,三峽庫區(qū)岸坡的基本特點就是巖體破碎,堆積物穩(wěn)定性差,易發(fā)生碎屑物質(zhì)的蠕動和崩塌滑坡。

1.3 多暴雨沖刷并誘發(fā)崩塌滑坡

長江三峽地帶多年平均的年降水量普遍超過1 000mm,而且如神農(nóng)架、巫山及齊岳山等有許多山區(qū)是暴雨中心,暴雨是三峽庫區(qū)泥石流滑坡活動的主要誘發(fā)因素。據(jù)在云陽縣一些地方的監(jiān)測,連續(xù)降水量超過 200mm之后,就會有越來越多的滑坡發(fā)生。1981年四川及重慶地區(qū)的大暴雨,曾導致幾萬處滑坡活動。

1.4 水庫的蓄水與水位的上升及對岸坡堆積物的浸泡

庫岸地帶,原本都是粗碎屑堆積,如危巖塊、殘坡積、崩塌堆積或者滑坡堆積,在水庫水位上升與庫岸再造情況下,水的浸泡消弱了粗碎屑堆積物顆粒之間的凝聚力,且大大降低了堆積物上下層之間的摩擦阻力,所以就容易誘發(fā)坡地上不穩(wěn)定堆積物發(fā)生塌岸或滑坡等。2006年的秭歸千江坪滑坡就是在三峽水庫水位上升到 140m情況下發(fā)生的,主要是由于阻擋古滑坡的巖塊被水泡了之后,大大降低了摩擦阻力的緣故。

1.5 較厚的細顆粒堆積物在雨后易發(fā)生蠕動

三峽庫區(qū)岸坡地帶,如崩塌滑坡堆積體的前端往往會出現(xiàn)扇形較細顆粒堆積,再如寬緩坡段的坡積往往也有較細顆粒構(gòu)成,雖然它們的成因類型不同,但在雨水浸泡情況下,一般都會發(fā)生順坡蠕動,由于蠕動速度不均勻會造成地面開裂與局部沉陷等現(xiàn)象,特別是對房屋、河道、公路等會產(chǎn)生嚴重破壞。

1.6 三峽河谷谷坡自上而下物質(zhì)運動方式的變化

圖3是在筆者關(guān)注某些滑坡難以治理情況下所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,重慶市巴東縣長江左岸的大坪附近,谷坡上段為巖壁陡崖,經(jīng)常發(fā)生崩塌而慢慢后退;谷坡中段為崩塌的巖塊碎屑物質(zhì)在下墊的細碎屑殘坡積層之上慢慢向坡下蠕動;蠕動物質(zhì)在谷坡下段的上部不斷積累,由此而經(jīng)常發(fā)生向長江江心的滑坡活動。

1.7 蓋房、筑路等工程的影響

在三峽庫區(qū)岸坡上的蓋房、筑路等人為活動與工程建設(shè),通常都要切坡和平整地面。人為的切坡會切出又高又陡的臨空面,促進崩塌滑坡的發(fā)生。2005年在武隆縣城發(fā)生的滑坡,就與切坡及不規(guī)范的護坡工程有關(guān)。

2 庫岸帶堆積物質(zhì)運動的主要方式

庫岸帶堆積物質(zhì)運動的主要方式有崩塌或坍塌(Rcol)、滑動 (Rdel)、蠕移 (Rcre)、沉降或沉陷 (Rdep)、碎石流與泥石流 (Rfl)、洪沖 (Rpl)垮塌等 6種方式。

2.1 崩塌或坍塌 (Rcol)

坍塌是邊坡上堆積物的前緣部位,在重力作用下發(fā)生倒塌、錯落或坍塌;人工棄土以及厚層殘坡積物結(jié)構(gòu)松散,在坡面流水的侵蝕沖刷下,也容易發(fā)生坍塌。巖崖發(fā)生崩塌后退,在崖壁的下部形成倒石堆。

2.2 滑動或滑移 (Rdel)

滑動是指邊坡上的堆積物在重力作用下發(fā)生滑動或滑移。三峽庫區(qū)岸坡地帶有幾百處規(guī)模比較大的滑坡 (表 1、表 2、圖 3)。1985年發(fā)生在長江北岸秭歸新灘的大滑坡,體積達 6 000×104m3,一時間曾將長江江面堵塞 2/3。

圖3 重慶市巴東縣長江左岸大坪附近谷坡上下段物質(zhì)運動的關(guān)聯(lián)性

2.3 蠕移 (Rcre)

蠕移是較厚細顆粒堆積物發(fā)生向坡下的蠕動現(xiàn)象,它一般發(fā)生在較厚的含有較多細顆粒物質(zhì)的坡積物或殘坡積物之中,并且由于坡度的不同與顆粒物質(zhì)粗細的不同以及含水量的不同等原因,導致相鄰物質(zhì)的蠕移速率有時會有較大差別,從而導致地面建筑遭受嚴重破壞。

2.4 沉降或沉陷 (Rdep)

沉降或沉陷一般發(fā)生在滑坡堆積體或厚層殘坡積堆積上,往往與地下水的潛蝕作用有關(guān)。但奉節(jié)寶塔坪的幾處地面沉陷,主要與地下溶洞有關(guān),地下水將地下溶洞中的物質(zhì)潛蝕一空,導致地面突然沉陷。

2.5 碎石流與泥石流(Rfl)

較陡山坡上的小溝谷,在暴雨急流沖刷下通常會出現(xiàn)碎石流,在溝口出現(xiàn)沖出錐 (堆積體)。但山間溪溝河谷中,比較多的是泥石流,在谷口常發(fā)育溪口灘,如在原來的巫山大寧河口與在秭歸九龍鎮(zhèn)柳林溪口等長江岸邊都有規(guī)模較大的溪口灘。

表2 三峽庫區(qū)滑坡體體積、厚度、坡地物質(zhì)組成分類統(tǒng)計

表3 三峽庫區(qū)與部分滑坡活動有關(guān)的 TL測年

2.6 洪沖 (Rpl)垮塌

概指緩坡上的小溝谷,在洪水的沖動下發(fā)生谷坡的垮塌,甚至也會導致農(nóng)舍或田園的坍塌。另外,在三峽水庫的庫岸消落帶,在水漲水落之際也會有大量小規(guī)模的碎屑物質(zhì)的垮塌。

3 庫岸帶堆積物不穩(wěn)定程度的評價

可以將三峽水庫庫岸帶堆積物的不穩(wěn)定程度分成四級。

一級 (R1)：穩(wěn)定,幾十年內(nèi)不會有明顯的變化。

二級(R2)：較穩(wěn)定,幾十年內(nèi)會有較明顯的變化。減輕災害損失的主要辦法為保持地表水流和地下滲流的暢通。

三級(R3)：較不穩(wěn)定,十幾年內(nèi)會有明顯的變化,減輕災害損失的主要辦法為采取工程措施,或者選擇避讓。

四級 (R4)：不穩(wěn)定,幾年內(nèi)就會有明顯的變化,減輕災害損失的主要辦法是避讓。

例如,圖 4中 Rcre為該地 440m距離內(nèi),可能發(fā)生蠕動,R2為不穩(wěn)定程度達到二級。

4 關(guān)于庫岸帶滑坡治理的建議

在三峽庫區(qū)已投巨資對庫岸帶不穩(wěn)定滑坡體進行治理,有的打抗滑樁,有的做護岸工程等。其實,對滑坡體的治理工程,僅是延滯滑坡活動時刻的到來,依然沒有能消除滑坡活動的威脅。

所以,筆者的意見,凡是等級定為四、三、二的不穩(wěn)定地段,一律以“避讓”為好,可以做農(nóng)牧林業(yè)開發(fā),但不要建房蓋屋選為居住地,也不要安排廠礦建設(shè)項目。

[1]沈玉昌.長江上游河谷地貌 [M].北京：科學出版社,1965.

[2]王尚慶.長江三峽滑坡監(jiān)測預報 [M].北京：地質(zhì)出版社,1999.

[3]楊達源.長江三峽的起源與演變 [J].南京大學學報：自然科學版,1988(3)：466-474.

[4]楊達源,李徐生.長江三峽庫區(qū)崩塌滑塊的初步研究[J].地質(zhì)力學學報,2002,8(2)：173-178.

[5]楊達源.長江地貌過程 [M].北京：地質(zhì)出版社,2006.

Prediction and prevention of collapse-slide hazards occurred in costal zone of three gorges reservoir of Yangtze River

YANG Da-yuan,L I Xu-sheng,HAN Zhi-yong,CHEN Y ing-yong,HUANG D ian

(School of Geographic and Oceanographic Sciences,NanjingUniversity,Nanjing 210093,China)

After the water storage,a serious of environment factors changed the slope landforms in the three gorges reservoir area,including the rise ofwater level and change ofwater level belt(hydro-fluctuation belt).Based on the field investigation,the authors considered that,besides the existing hundreds of landslide massifs,more collapse-slide hazards would occur in the forthcoming several decades during the reservoir bank in the process of reconstruction,and posed a great threat on ecological security,engineering safety and the safety of homestead.Therefore,the authors evaluated the bank sed iments stability and degree of hazards in the reservoir area,and some suggestionswere put for ward on the future development of the area.

Three gorges reservoir area;Landslide hazard;Prediction and prevention;Evaluation

P694;P642.21

A

1674-3636(2010)01-0052-05

2009-10-12;

2009-10-21;編輯：陸李萍

楊達源 (1941—),男,江蘇武進人,教授,博士生導師,長期從事自然地理學與地貌學的教學與科研工作.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.01.52