甘肅省白龍江流域主要地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律研究

何 斌，徐新蘭，賈貴義，叢 凱，劉德玉，陳世昌

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院/甘肅省地下水工程及地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050)

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甘肅省白龍江流域主要地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律研究

何 斌，徐新蘭，賈貴義，叢 凱，劉德玉，陳世昌

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院/甘肅省地下水工程及地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050)

甘肅省境內(nèi)的白龍江流域?qū)傥髑貛X山地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形切割強(qiáng)烈，地貌類(lèi)型多樣，地貌起伏變化大，軟弱巖土分布廣泛，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，暴雨和人類(lèi)活動(dòng)頻繁，地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，是中國(guó)四大滑坡、泥石流集中高發(fā)區(qū)之一。本文針對(duì)甘肅省的白龍江流域的滑坡、崩塌、泥石流這三類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，基于研究區(qū)各縣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果，采用gis建立的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)主要地災(zāi)的發(fā)育特征及分布規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探究區(qū)域地質(zhì)、人類(lèi)活動(dòng)、地形地貌等因素與地質(zhì)災(zāi)害之間的關(guān)系，查明地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律，對(duì)影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主控因素進(jìn)行分析。成果和結(jié)論可作為區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害防治的參考依據(jù)，為促進(jìn)區(qū)內(nèi)防災(zāi)減災(zāi)，減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡做出貢獻(xiàn)。

白龍江流域；地質(zhì)災(zāi)害；發(fā)育特征；分布規(guī)律

甘肅省境內(nèi)的白龍江流域?qū)傥髑貛X山地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形切割強(qiáng)烈，地貌類(lèi)型多樣，地貌起伏變化大，軟弱巖土分布廣泛，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，暴雨和人類(lèi)活動(dòng)頻繁，地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，是中國(guó)四大滑坡、泥石流集中高發(fā)區(qū)之一，其分布之廣、發(fā)生頻率之高、破壞性之強(qiáng)，聞名國(guó)內(nèi)外，尤其是2008年發(fā)生的“5.12”汶川地震次生地質(zhì)災(zāi)害、2010年“8·8”舟曲特大泥石流、2013年“8.7”文縣山寨泥石流尤為嚴(yán)重，對(duì)區(qū)內(nèi)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。

長(zhǎng)期以來(lái)，有關(guān)學(xué)者對(duì)白龍江流域的地質(zhì)災(zāi)害(尤其是滑坡、泥石流)進(jìn)行了大量的調(diào)查、觀測(cè)、試驗(yàn)和理論研究，取得了一系列的成果[1-10]。但以往研究多集中在人口高度密集區(qū)、國(guó)道212線(xiàn)附近、受災(zāi)嚴(yán)重災(zāi)害點(diǎn)附近，沒(méi)有對(duì)整個(gè)區(qū)域和主要的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型進(jìn)行調(diào)查分析和系統(tǒng)研究，有研究面積小、區(qū)域性差、災(zāi)害類(lèi)型不全面、規(guī)律性認(rèn)識(shí)不到位等缺點(diǎn)。

本次對(duì)甘肅省的白龍江流域的滑坡、崩塌、泥石流這三類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，尋找它們與主要誘發(fā)控制因素之間的關(guān)系，彌補(bǔ)了以往研究中的不足，有效地指導(dǎo)該區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

研究區(qū)位于甘肅省東南部，涉及甘南藏族自治州的迭部、舟曲，隴南市的宕昌、武都、文縣、康縣，共6個(gè)縣(區(qū))，總?cè)丝?48萬(wàn)人，總面積2.4萬(wàn) km2。

研究區(qū)所在的白龍江為長(zhǎng)江上游嘉陵江一級(jí)支流；地處青藏高原向隴中黃土高原的過(guò)渡帶；地質(zhì)構(gòu)造處于柴達(dá)木-西秦嶺地塊一級(jí)構(gòu)造單元；新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈，屬高烈度區(qū)，歷史上曾發(fā)生多次破壞性地震；涉及亞熱帶氣候區(qū)和暖溫帶氣候區(qū)，具有高山地帶寒暑交替明顯、河谷地帶相對(duì)溫和宜人的特點(diǎn)；降水量具有時(shí)空分布差異性較大的特征，年內(nèi)降雨量5～9月占全年降雨量的70%，且年際變化較大，旱澇年降水量相差1.7～2.4倍，日最大和小時(shí)最大降雨量可達(dá)166.1 mm、80 mm。這些地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律和分布特征的主控因素。

2 地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型

甘肅省的白龍江流域是我國(guó)滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害最發(fā)育的地區(qū)之一。截止2007年，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量1 370處；2008年，受5.12汶川地震影響，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量增加至1 490處。到2012年底，共確定地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)2 634處，其中滑坡1 031處，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的39.14%；泥石流1 008條，占38.27%；崩塌533處，占20.24%；不穩(wěn)定斜坡60處，占2.28%，地裂縫、地面塌陷各1處(圖1)。

圖1 甘肅省白龍江流域主要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害具有周期性、常發(fā)性、突發(fā)性、群發(fā)性、伴發(fā)性、隱蔽性這六大發(fā)育特征。

3.1 周期性

地質(zhì)災(zāi)害的周期性主要與年降雨量相關(guān)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間和頻率與年降水量成對(duì)應(yīng)關(guān)系，豐水年(日)滑坡、泥石流災(zāi)害暴發(fā)多，枯水年發(fā)生少。如文縣解放以來(lái)近50 a，發(fā)生嚴(yán)重泥石流的年份多出現(xiàn)在1956～1958年、1964～1966年、1974～1976年、1982～1985年、1990～1993年、1997～1999年，其年份與降雨豐水期十分吻合。

3.2 常發(fā)性

常發(fā)性與地質(zhì)災(zāi)害體本身密切相關(guān)，如高頻泥石流、滑坡等。文縣關(guān)家溝泥石流每年發(fā)生多次泥石流，據(jù)史料記載，1780年、1852年、1914年和1982年、2008年最為嚴(yán)重。宕昌縣化馬溝分別于1976年7月、1991年5月、2000年5月及2010年8月發(fā)生了規(guī)模較大的泥石流，多次沖毀212國(guó)道及農(nóng)田。

3.3 突發(fā)性

崩塌、泥石流災(zāi)害突發(fā)性最為顯著，崩塌因其失穩(wěn)時(shí)間十分短暫，加之變形跡象不明顯，其突發(fā)性很強(qiáng)，人員及財(cái)產(chǎn)往往來(lái)不及撤離，易造成災(zāi)害；泥石流形成更是迅猛強(qiáng)烈，具有流動(dòng)速度快、歷時(shí)短的特點(diǎn)。一場(chǎng)泥石流，從發(fā)生到結(jié)束，一般僅幾分鐘到幾十分鐘，在流通區(qū)的流速每秒可高達(dá)5 m以上，而且多集中于傍晚和午夜區(qū)，更增加了災(zāi)害的突然性，使得災(zāi)害發(fā)生時(shí)往往難以預(yù)防，致災(zāi)嚴(yán)重。如1984年8月3日，隴南市境內(nèi)突降暴雨，全區(qū)400多條溝道暴發(fā)泥石流，有1.9萬(wàn)戶(hù)，9.3萬(wàn)人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)26 526萬(wàn)元。

3.4 群發(fā)性

一次大暴雨就能誘發(fā)數(shù)條泥石流發(fā)生，同時(shí)在斜坡上發(fā)育數(shù)個(gè)滑坡；一次地震能誘發(fā)、加劇滑坡、崩塌、泥石流的暴發(fā)，群發(fā)性特征十分明顯。如2008年汶川地震波及本區(qū)，造成災(zāi)區(qū)大面積山體開(kāi)裂，在地震、強(qiáng)降雨共同作用下，泥石流、滑坡、崩塌也同時(shí)發(fā)生(圖2)。再如2009年“7.17”康縣特大暴雨，康陽(yáng)公路在幾日之內(nèi)同時(shí)發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流上百處，死亡1人，交通中斷30多天，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)20億元。

圖2 甘肅省白龍江流域“5.12”汶川地震引發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖

3.5 伴發(fā)性

往往在暴發(fā)泥石流的同時(shí)，滑坡、崩塌也同時(shí)進(jìn)行，且發(fā)生暴雨、地震等情況時(shí)也伴隨著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。如8.8舟曲的泥石流就是流域中上游遭受強(qiáng)降水，溝內(nèi)滑坡、崩塌同時(shí)發(fā)生，堆積物不斷補(bǔ)給泥石流，泥石流又沖刷溝道，導(dǎo)致斜坡、泥石流互相促進(jìn)，使泥石流沖毀舟曲主城區(qū)，堵斷白龍江形成堰塞湖，造成重大的地質(zhì)災(zāi)害事件。

3.6 隱蔽性

區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，地震等對(duì)巖土體的影響較強(qiáng)，許多地質(zhì)災(zāi)害隱患目前未能發(fā)現(xiàn)，或者我們發(fā)現(xiàn)了它，但受到局部暴雨及地震等特殊情況的突發(fā)，所以無(wú)法預(yù)測(cè)它什么時(shí)候發(fā)生，發(fā)生的規(guī)模有多大，尤其是泥石流、崩塌更具有隱蔽性。例如舟曲三眼峪泥石流，8月7日晚溝內(nèi)的短時(shí)間強(qiáng)降雨，迅速形成了泥石流，而溝口和平常一樣，導(dǎo)致縣城附近的人們一無(wú)所知，當(dāng)泥石流暴發(fā)時(shí)為時(shí)已晚。

4 地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律

白龍江六縣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，主要地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律有以下特點(diǎn)：

4.1 多沿河流兩側(cè)分布

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害集中分布在白龍江、岷江、白水江、拱壩河等干、支流沿岸。河流沿岸發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)占總數(shù)的60%以上，為地質(zhì)災(zāi)害最密集地帶。災(zāi)害點(diǎn)密度隨著距河流距離的增大而減小，兩者成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4.2 多沿道路兩側(cè)分布

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害集中分布于主要道路兩側(cè)。如G212、S312、S205、S307、S313、S210等，尤其是靠山一側(cè)以滑坡、崩塌災(zāi)害較為發(fā)育，部分路段崩塌三角面連續(xù)分布。如G212線(xiàn)兩側(cè)1 000 m范圍內(nèi)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量占區(qū)內(nèi)總數(shù)的19%，災(zāi)害點(diǎn)密度可達(dá)0.67處/km2。災(zāi)害點(diǎn)密度隨著距道路距離的增大而減小，成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4.3 多分布于人口密集區(qū)

區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害在縣城所在地及主要城鎮(zhèn)人口較為密集的區(qū)域較發(fā)育，主要為不盡合理的人類(lèi)活動(dòng)加劇了包括地質(zhì)災(zāi)害在內(nèi)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。如武都區(qū)城關(guān)鎮(zhèn)，災(zāi)害點(diǎn)密度可達(dá)1 104.14點(diǎn)/1 000 km2。對(duì)白龍江流域內(nèi)132個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口與災(zāi)害點(diǎn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，人口密度最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)也是災(zāi)害最發(fā)育的地方(圖3)。

圖3 甘肅省白龍江流域?yàn)?zāi)害點(diǎn)密度和人口密度相關(guān)性圖(以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位)

4.4 多分布于大斷裂帶及次級(jí)斷裂帶附近

借助GIS技術(shù)對(duì)區(qū)內(nèi)主要活動(dòng)性斷裂進(jìn)行緩沖區(qū)分析，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害(滑坡、崩塌、泥石流)多集中在距離主要斷層<10 km范圍內(nèi)，占災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的67.57%。災(zāi)害點(diǎn)的形成與斷裂直接有關(guān)，隨著緩沖區(qū)與斷層距離的增大，地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量越少。

4.5 多分布于軟弱巖層及松散堆積物區(qū)

區(qū)內(nèi)按照巖性分類(lèi)分為塊狀堅(jiān)硬侵入巖巖組；層狀較硬灰?guī)r、砂巖巖組；層狀軟硬相間變質(zhì)砂巖、千枚巖、灰?guī)r、板巖巖組(變質(zhì)巖)；層狀軟硬相間板巖、頁(yè)巖、砂巖、灰?guī)r巖組，層狀較硬灰?guī)r、砂巖巖組；碎屑巖巖組；松散堆積物巖組。

分析表明，災(zāi)害點(diǎn)密度最大的為松散堆積物巖組(卵石、碎石、粉質(zhì)粘土)，可達(dá)0.73個(gè)/km2，災(zāi)害點(diǎn)密度最小的為塊狀堅(jiān)硬侵入巖巖組。地質(zhì)災(zāi)害多分布于軟弱巖層及松散堆積物區(qū)。

4.6 多分布于植被較差區(qū)

本次對(duì)區(qū)內(nèi)植被覆蓋度(FC)分5級(jí)：低植被覆蓋度(FC<10%) 、較低植被覆蓋度(10%≤FC<30%)、中度植被覆蓋度(30% ≤FC<45%) 、較高植被覆蓋度(45%≤FC<60%) 和高植被覆蓋度(FC≥60%)。

分析表明，區(qū)內(nèi)在植被覆蓋度10%～45%的范圍內(nèi)災(zāi)害的點(diǎn)密度最大，而在大于60%的范圍內(nèi)災(zāi)害的密度最小。由于植被覆蓋度小于10%的區(qū)域主要為河流及建筑用地，因此此范圍內(nèi)的災(zāi)害發(fā)育的最少，災(zāi)害點(diǎn)密度也不大。

4.7 多分布于緩坡區(qū)(滑坡)

研究滑坡和坡度之間的關(guān)系，將坡度分為5個(gè)類(lèi)別：0°～10°，10°～20°，20°～30°，30°～45°，>45°。

分析表明，最有利于滑坡發(fā)育的坡度區(qū)間為15°～45°內(nèi)。其中15°～30°滑坡發(fā)育最多，滑坡發(fā)育的密度也最大，而>45°區(qū)域滑坡發(fā)育的最少，密度也最小。

4.8 多分布于陽(yáng)坡區(qū)(滑坡)

本次只研究滑坡和坡向之間的關(guān)系。分析顯示，斜坡朝向與崩滑災(zāi)害的孕育、發(fā)生息息相關(guān)。陽(yáng)坡比陰坡的日照時(shí)間長(zhǎng)、太陽(yáng)輻射強(qiáng)、晝夜溫度相差較大。陰、陽(yáng)坡面溫度條件的差異會(huì)導(dǎo)致斜坡土體含水量、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)等方面的不同，對(duì)滑坡的發(fā)生起到一定的影響，一般情況下陽(yáng)坡災(zāi)害較陰坡發(fā)育，統(tǒng)計(jì)也驗(yàn)證了上述的結(jié)果。

4.9 多分布于中山區(qū)

區(qū)內(nèi)高程在600～4 800 m之間，通過(guò)提取DEM高程數(shù)據(jù)，按照500 m間隔將項(xiàng)目區(qū)高程劃分為：<1 000 m，1 000～1 500 m，1 500～2 000 m，2 000～2 500 m，2 500～3 000 m和>3 000 m 這6個(gè)等級(jí)進(jìn)行分析。

分析表明， <2 000 m高程的范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量最多、密度最大。而>3 000 m高程的范圍內(nèi)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量最少、密度最低。

4.10 多分布于地震動(dòng)峰值加速度及地震烈度較高區(qū)(滑坡、崩塌、泥石流)

根據(jù)《地震烈度區(qū)劃圖》及《地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，對(duì)區(qū)內(nèi)的災(zāi)害的分布與地震烈度關(guān)系進(jìn)行分析。

分析表明，Ⅷ度區(qū)內(nèi)的災(zāi)害點(diǎn)密度最大，為0.41處/km2，遠(yuǎn)高于Ⅵ度區(qū)和Ⅶ度區(qū)。在災(zāi)害規(guī)模上，巨型和大型崩塌、泥石流都分布在烈度Ⅷ度區(qū)，巨型、特大型和大型滑坡也分布在該區(qū)；中型和小型災(zāi)害在Ⅵ度區(qū)只有零星分布，絕大多數(shù)還是集中在地震烈度Ⅶ度區(qū)及Ⅶ度區(qū)。

4.11 多分布于短時(shí)間降雨量較大區(qū)

本次評(píng)價(jià)采用日最大降雨量與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。從地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間的分布來(lái)看，24 h最大降雨量在40～50 mm和80～90 mm降雨量區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度最大。

圖4 土地利用類(lèi)型與地質(zhì)災(zāi)害分布圖

4.12 多分布于草地和耕地區(qū)

本次分析土地自然類(lèi)型為：林地、耕地、草地和未利用土地，運(yùn)用ArcGIS對(duì)1:250 000土地利用類(lèi)型進(jìn)行提取，并對(duì)不同類(lèi)型的土地利用類(lèi)型圖層和地質(zhì)災(zāi)害圖層疊加，提取各類(lèi)型區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)，分析它們之間的關(guān)系(圖4)。

分析得出，地質(zhì)災(zāi)害主要集中在耕地區(qū)，占總數(shù)的53.6%，其次為草地區(qū)，占總數(shù)的35.1%。草地和耕地區(qū)占到總數(shù)的88.7%，而其他類(lèi)型區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害稀少。地質(zhì)災(zāi)害密度方面，城鄉(xiāng)工礦用地區(qū)災(zāi)害點(diǎn)密度最大，耕地和草地次之，林地上密度最小。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)甘肅省白龍江流域地質(zhì)災(zāi)害主要類(lèi)型為滑坡、泥石流及崩塌，共2 634處。其中滑坡占39.14%；泥石流占38.27%；崩塌占20.24%；不穩(wěn)定斜坡2.28%，地裂縫、地面塌陷各1處。研究認(rèn)為，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有周期性、常發(fā)性、突發(fā)性、群發(fā)性、伴發(fā)性、隱蔽性的特征。

(2)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布具有多分布于河流兩側(cè)、道路兩側(cè)、人口密集區(qū)、大斷裂帶及刺激斷裂帶附近、軟弱巖層及松散堆積物區(qū)、植被較差區(qū)、緩坡區(qū)、陽(yáng)坡區(qū)、中山區(qū)、地震動(dòng)峰值加速度及地震烈度較高區(qū)、短時(shí)間降雨量較大區(qū)、草地及耕地區(qū)的規(guī)律。

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Characteristics and Distribution of Main Geological Hazards in Gansu Bailongjiang River Basin

HE Bin, XU Xin-lan, JIA Gui-yi, CONG Kai, LIU De-yu, CHEN Shi-chang

(Gansu Provincial Geological Environment Monitoring Institute/Gansu Provincial Key Laboratory of Groundwater Engineering and Geothermal Resources, Lanzhou 730050, China)

The Bailongjiang River Basin in Gansu Province belongs to the west Qinling mountainous area. The geological structure is complex, the terrain is strong, the landforms are varied, the landforms fluctuate greatly, the weak soil is widely distributed, the ecological environment is very fragile, the heavy rain and the human activities are frequent and the geological disasters are extremely Development, is one of China's four major landslides, debris flow concentrated high incidence area. In this paper, the characteristics and distribution of these three types of geological disasters such as landslide, collapse and debris flow in Bailongjiang River Basin of Gansu Province are systematically studied. Based on the detailed investigation results of geological disasters in each district of the study area, the database developed by GIS is used to develop the main disaster Characteristics and distribution of the geological hazards, to explore the relationship between regional geological, human activities, topography and other factors and geological disasters, to identify the occurrence of geological disasters, the impact of geological disasters on the main factors of the analysis. Results and conclusions can be used as a reference for the prevention and control of geological disasters in the region, to contribute to disaster prevention and mitigation, reduce property losses and casualties.

Bailong River Basin; geological disaster; developmental characteristics; distribution law

2016-12-21

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目：“甘肅省白龍江流域主要城鎮(zhèn)環(huán)境工程地質(zhì)勘查”(1212011089083)

何斌(1985-)，男，甘肅武威人，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和防治及水文地質(zhì)工作。

P642.2

A

1004-1184(2017)03-0174-03