定西市安定區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價及防治對策分析

崔艷榮，白雪爽

(1.甘肅省國土資源信息中心，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省沙漠科技博物館，甘肅 蘭州 730030)

定西市安定區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價及防治對策分析

崔艷榮1，白雪爽2

(1.甘肅省國土資源信息中心，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省沙漠科技博物館，甘肅 蘭州 730030)

甘肅省定西市安定區(qū)地處黃土丘陵溝壑第五副區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，新構(gòu)造運動強(qiáng)烈，泥石流、滑坡、崩塌和不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育。通過對安定區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境條件及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征分析研究，采用層次分析方法，基于GIS技術(shù)平臺進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，將地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)分為重點防治區(qū)、次重點防治區(qū)和一般防治區(qū)三大類。有針對性地提出地質(zhì)災(zāi)害防治建議，以期為當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)災(zāi)害防治和規(guī)劃提供參考。

安定區(qū)；地質(zhì)災(zāi)害；易發(fā)性評價；防治建議

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)指具備地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌和氣候條件，容易或者可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的重要環(huán)節(jié)，也是防治地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與減輕地質(zhì)災(zāi)害威脅的重要參考[1-8]。本文以定西市安定區(qū)為研究對象，對區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布和發(fā)育特征進(jìn)行了分析評價，采用層次分析(AHP)和地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析統(tǒng)計相結(jié)合的工作方法對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評價，并在此基礎(chǔ)上針對性地提出地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃和防治建議。

1 自然地理概況

安定區(qū)位于甘肅省中部，定西市北部(圖1)，全區(qū)南北長82.9 km，東西寬73.3 km，總面積3 638.7 km2。

圖1 安定區(qū)地理位置及降水分布圖

2 區(qū)域工程地質(zhì)環(huán)境

安定區(qū)構(gòu)造位置處于祁連山褶皺系東延部分與西秦嶺褶皺系交接間的隆起地帶，屬黃土丘陵溝壑第五副區(qū)，以下從地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、氣象水文、人類工程活動等[9]方面分析孕育區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的工程地質(zhì)背景。

2.1 地形地貌

地形地貌是各類地質(zhì)災(zāi)害形成的決定性因素之一，特別是斜坡坡度和坡高是形成滑坡、崩塌、泥石流等的基本條件。安定區(qū)地勢南高北低，最高點位于西南部田家山，海拔2 580 m，最低點位于北部關(guān)川河處境口河谷地帶，海拔為1 800 m。根據(jù)區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)及成因類型可分為堆積-侵蝕河谷平原、堆積-侵蝕山前盆地、剝蝕-侵蝕黃土丘陵、侵蝕-構(gòu)造中低山四個地貌單元。黃土丘陵地貌又可分為黃土梁峁和黃土斜梁兩類，黃土梁峁分布于關(guān)川河、東河、稱鉤河兩岸及西河北岸，黃土斜梁分布于西河南岸；河谷平原分布于中部的東河、西河交匯而形成“Y”形開闊地帶；山前盆地分布于西南部內(nèi)官、香泉一帶，為四周由中低山、丘陵環(huán)抱的小型山前盆地；中低山分布于西南部山區(qū)，山體較為陡峻。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

由于本區(qū)位于兩個褶皺系中間的隆起帶，受中新生代以來巨大幅度的斷塊運動的影響，使加里東褶皺基底隆升或斷陷，形成一系列褶皺山地與中新生代凹陷盆地。安定區(qū)處于興隆山-內(nèi)官南山背斜斷隆與榆中北山-鐵木山隆起之間的定西-榆中凹陷帶中部，整個凹陷帶呈北西西向延伸，寬40～50 km，東部以大斷裂與西鞏—會寧隱伏隆起相連，中部呈單斜構(gòu)造，其地層近于水平或微向南傾，斷層、褶皺不發(fā)育。

2.3 地層巖性與工程地質(zhì)分組

區(qū)內(nèi)主要出露地層為第四系和新近系松散沉積層，前震旦系馬啣山群、前寒武系皋蘭群、下震旦統(tǒng)興隆山群、白堊系、古近系及古生代侵入花崗巖、花崗閃長巖體在境內(nèi)零星分布。根據(jù)地質(zhì)建造、巖石力學(xué)性質(zhì)將區(qū)內(nèi)地層巖性劃分為5套工程地質(zhì)巖組：塊狀堅硬侵入巖巖組，層狀較堅硬砂巖、礫巖巖組，層狀較堅硬片麻巖、片巖巖組，層狀軟弱粘土巖巖組和黃土。其中，堅硬巖組出露于北部關(guān)川河峽口一帶河谷兩岸及支溝溝谷底部，軟弱-較堅硬巖組分布于區(qū)內(nèi)黃土丘陵地帶，構(gòu)成本區(qū)的基底巖體，另外在西南部的大馬營子溝-鄧家梁一帶低中區(qū)分布有古近系較堅硬礫巖、砂礫巖巖組，松散巖組則廣泛分布于區(qū)內(nèi)的黃土丘陵區(qū)。

2.4 氣象水文

安定區(qū)屬溫帶半干旱氣候，春季少雨升溫快，夏季溫高多陣雨，秋季多雨降溫快，冬季寒冷少雨雪。年平均氣溫6.2℃，年降水分布北少南多，由北部370 mm左右向南漸增為420 mm左右，降水的年內(nèi)分配極為不均，汛期6～9月的降水量約占全年降水量的68%左右，且多以局地暴雨和雷陣雨形式出現(xiàn)。全區(qū)河流水系屬黃河流域的祖歷河水系，境內(nèi)的主要河流有祖厲河的一級支流關(guān)川河、西鞏河，以及關(guān)川河支流東河、西河和稱鉤河等，均屬季節(jié)性河流，其特點是河面窄、流量小、水咸、含沙量大、流速慢(圖1)。

2.5 人類活動

區(qū)內(nèi)人類工程活動主要集中在河谷、溝谷沿線及低山緩坡地段，人類工程活動對這些地段的地質(zhì)體擾動破壞較為嚴(yán)重，主要的工程活動有緩坡梯田、道路建設(shè)、城區(qū)擴(kuò)張以及新農(nóng)村建設(shè)。

3 地質(zhì)災(zāi)害類型及發(fā)育特征

受地形地貌、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、降水條件及人類活動等因素的影響，安定區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要在河谷區(qū)呈帶狀分布，在丘陵區(qū)呈片狀分布，以關(guān)川河沿岸分布最為集中。

3.1 泥石流

泥石流是區(qū)內(nèi)發(fā)育程度高、危害程度最大的地質(zhì)災(zāi)害類型。泥流主要分布于中部關(guān)川河左岸及西河兩岸，溝谷斷面以“V”字型為主，平面形態(tài)多為長條形、扇狀。泥石流主要分布在中部十八里鋪至巉口一帶關(guān)川河右岸及中川一帶西河左岸，溝谷橫斷面以“V”字型為主，平面形態(tài)以扇形為主。泥石流一次沖出量最大不超過50×104m3，規(guī)模以中型和小型為主，極少數(shù)為大型，無巨型規(guī)模的發(fā)育。

3.2 滑坡

區(qū)內(nèi)滑坡均屬于現(xiàn)代滑坡，廣泛分布區(qū)內(nèi)黃土丘陵區(qū)溝谷兩岸，在葛家岔、石泉、巉口等鄉(xiāng)鎮(zhèn)溝谷呈集中片狀分布。在構(gòu)造作用和風(fēng)化作用影響，巖土體淺表層形成的松散堆積物，在坡腳失去支撐時，遇暴雨易形成表層滑坡災(zāi)害[10]。按物質(zhì)成分來看主要為土質(zhì)滑坡，少數(shù)為土質(zhì)-巖質(zhì)滑坡；按滑動面埋深區(qū)分，以淺層滑坡為主，少數(shù)中層滑坡，未發(fā)現(xiàn)厚層滑坡；滑坡體規(guī)模分主要為大型滑坡，其次為中型滑坡。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn) ，滑坡災(zāi)害主要是城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)、道路削坡、丘陵區(qū)陡坡耕植及暴雨等多因素綜合作用的結(jié)果。從滑坡物質(zhì)成分分析，土質(zhì)滑坡占滑坡總數(shù)的75%以上。

3.3 崩塌

區(qū)內(nèi)崩塌也主要分布于黃土丘陵區(qū)，特別是切割強(qiáng)烈的丘陵區(qū)基巖裸露的河谷峽谷地帶，平面上呈片狀分布在內(nèi)官營、新集、符家川等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的河(溝)谷。從形成崩塌的斜坡類型分析，人工土質(zhì)斜坡形成的崩塌占崩塌總數(shù)的90%以上，只有極少數(shù)為人工巖質(zhì)崩塌，揭示人類工程活動對崩塌形成具有明顯的控制作用。規(guī)模主要為中型，其次為大、小型。從崩塌危巖體穩(wěn)定性分析，區(qū)內(nèi)所有調(diào)查點崩塌現(xiàn)狀穩(wěn)定性為較差-差，趨勢穩(wěn)定性為差。

3.4 不穩(wěn)定斜坡

區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡主要是指存在潛在滑坡或崩塌隱患的斜坡，且以潛在滑坡為主，因此，空間分布上不穩(wěn)定斜坡與滑坡相伴生。根據(jù)斜坡的巖性組成，區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡主要有黃土不穩(wěn)定斜坡和巖質(zhì)不穩(wěn)定斜坡。黃土不穩(wěn)定斜坡在黃土丘陵、河(溝)谷等地均有分布，集中發(fā)育在山區(qū)建設(shè)和道路削坡形成的高陡斜坡地帶。巖質(zhì)不穩(wěn)定斜坡主要是山區(qū)建設(shè)中未對斜坡未進(jìn)行有效的支護(hù)而誘發(fā)。

4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

4.1 技術(shù)方法

采用基于層次分析法(AHP)和地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析統(tǒng)計方法相結(jié)合的工作方法對安定區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行分區(qū)評價。

4.2 評價指標(biāo)體系

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)系指容易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，因此在選取評判因子時要根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的特點來選取，所選取的評判因子，應(yīng)能全面反映區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特點和孕災(zāi)條件。結(jié)合近年來[1，11-19]地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中對評判因子的研究，本次評價選取發(fā)育因子、基礎(chǔ)因子和誘發(fā)因子三個因子指標(biāo)進(jìn)行評價，評價指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價體系

利用層次分析法(AHP)[20]計算評估指標(biāo)體系中各級指標(biāo)權(quán)重，即使用T. L. Saaty 1-9標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣，經(jīng)歸一化計算得到最大特征值λmax和對應(yīng)的特征向量T，并經(jīng)一致性檢驗確定各級評估指標(biāo)的權(quán)重分配[21]。

對一級評價指標(biāo)構(gòu)造判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗，判斷矩陣如表1。一致性檢驗采用C.I.=(λmax-n)/(n-1)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I.的取值見表2。n>2且CR=(C.I./R.I.)<0.1時，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)數(shù)R.I.

易發(fā)性因子Ui(i=1，2，3)的最大特征值λmax=3.001，對應(yīng)的特征向量T=(0.455，0.455，0.090)，CR=C.I./R.I.=(λmax-n)/(n-1)/R.I.=0.000 9<0.1。同理對發(fā)育因子、基礎(chǔ)因子和誘發(fā)因子指標(biāo)進(jìn)行計算。經(jīng)計算，一級及二級評價指標(biāo)權(quán)重都滿足一致性檢驗，各指標(biāo)權(quán)重分配合理。指標(biāo)權(quán)重分配匯總?cè)绫?。

表3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系中各級指標(biāo)權(quán)重

4.3 評價模型

根據(jù)評價因子控制參數(shù)，構(gòu)造區(qū)柵格圖層，利用空間分析模塊中柵格計算工具對計算單元進(jìn)行加權(quán)疊加，即建立地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價模型：

(1)

式中： SI為評價單元地質(zhì)災(zāi)害綜合易發(fā)性指數(shù)；Wi為評價因子的權(quán)重；Bi為評價因子歸一化值；n為評價因子數(shù)。

1.地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)；2.地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)；3.地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)

圖3 安定區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖

4.4 易發(fā)性評價

根據(jù)評價計算結(jié)果，將全區(qū)劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)(圖3)。

1)高易發(fā)區(qū)(A)：地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要分布于區(qū)內(nèi)中部巉口～鳳翔鎮(zhèn)一帶的關(guān)川河、西河河谷區(qū)及其兩岸，總面積136.22 km2，占本區(qū)總面積的3.74%。依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害分布、發(fā)育特征劃分為2個段：巉口～定西城區(qū)泥石流、滑坡高易發(fā)段和定西城區(qū)～李家嘴泥石流高易發(fā)段。巉口～定西城區(qū)泥石流、滑坡高易發(fā)段，分布于關(guān)川河河谷。定西城區(qū)～李家嘴泥石流高易發(fā)段分布于西河河谷。

2)中易發(fā)區(qū)(B)：地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)分布于中部河谷區(qū)以外的廣大黃土丘陵區(qū)，總面積2 591.1 km2，占本區(qū)總面積的71.12%。依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害分布、發(fā)育特征劃分為3個段：北部丘陵及河谷區(qū)滑坡、崩塌中易發(fā)段、東部溝壑丘陵區(qū)滑坡中易發(fā)段和西部溝壑丘陵區(qū)崩塌、滑坡中易發(fā)段。北部丘陵及河谷區(qū)滑坡、崩塌中易發(fā)段丘陵區(qū)地形起伏、溝壑密集，侵蝕強(qiáng)烈，溝谷狹窄陡深處有新近系出露；河谷區(qū)的巉口～馬溝河段較為開闊，馬溝河～紅峴兒段狹窄呈“峽谷”地貌，兩岸基巖出露，河岸陡峭。東部溝壑丘陵區(qū)滑坡中易發(fā)段地處侵蝕堆積黃土丘陵地帶，地形起伏、溝壑密集，侵蝕強(qiáng)烈，溝谷狹窄陡深處有新近系出露。西部溝壑丘陵區(qū)崩塌、滑坡中易發(fā)段地形高差相對較小，梁面寬緩、圓渾，溝谷狹長。

3)低易發(fā)區(qū)(C)：地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)分布于南部丘陵地帶及山間河谷盆地，總面積915.92 km2，占本區(qū)總面積的25.14%。依據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件劃分為3個段：內(nèi)官～香泉盆地泥石流低易發(fā)段、團(tuán)結(jié)～寧遠(yuǎn)丘陵及河谷區(qū)泥石流低易發(fā)段和內(nèi)官～香泉南部溝壑丘陵崩塌、滑坡低易發(fā)段。內(nèi)官～香泉盆地泥石流低易發(fā)段地處堆積侵蝕盆地，地形較為平緩，四周由中低山、丘陵環(huán)抱，水流侵蝕較為強(qiáng)烈，沖溝較為發(fā)育。團(tuán)結(jié)～寧遠(yuǎn)丘陵及河谷區(qū)泥石流低易發(fā)段地處侵蝕堆積黃土丘陵地帶，地形高差相對較小，溝梁相間且近于平行，溝谷狹長，梁面寬緩、圓渾。內(nèi)官～香泉南部溝壑丘陵崩塌、滑坡低易發(fā)段地處侵蝕堆積黃土丘陵地帶，地形高差相對較小，溝梁相間且近于平行，溝谷狹長，梁面寬緩、圓渾。

5 地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃與防治建議

5.1 防治區(qū)劃

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育類型及地質(zhì)災(zāi)害點的分布位置、規(guī)模、災(zāi)害等級、穩(wěn)定性等特征，以地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)為基礎(chǔ)，結(jié)合安定區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)、新農(nóng)村建設(shè)布局和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，將全區(qū)劃分為三個防治區(qū)，即∶重點防治區(qū)(A)、次重點防治區(qū)(B)和一般防治區(qū)(C)(見圖4)。

1)重點防治區(qū)主要分布于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，人口較為密集，社會經(jīng)濟(jì)活動相對集中的關(guān)川河、西河河谷，總面積136.22 km2，占全區(qū)面積的3.74%。分布地質(zhì)災(zāi)害點26處，占總數(shù)的49.06%。

2)次重點防治區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)的集鎮(zhèn)、村莊、道路、工程所在地段，包括東、北部寬緩梁峁丘陵地帶、西南部溝道較為寬緩山前地帶，總面積277.50 km2，占全區(qū)面積的7.62%，分布地質(zhì)災(zāi)害點15處，占總數(shù)的28.30%。

3)一般防治區(qū)分布于地質(zhì)災(zāi)害重點防治區(qū)和次重點防治區(qū)以外的大部分區(qū)域，該區(qū)地貌類型有河谷、丘陵、山地，居民點分散，人口相對稀少，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。區(qū)內(nèi)共有地質(zhì)災(zāi)害隱患點12處，占總數(shù)的22.64%。

1.重點防治區(qū)；2.次重點防治區(qū)；3.一般防治區(qū)

5.2 防治建議

1)重點地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)以采取工程措施進(jìn)行治理為主，部分地質(zhì)災(zāi)害點采取避讓措施；次重點防治區(qū)在專業(yè)監(jiān)測的基礎(chǔ)上采取工程措施治理；一般防治區(qū)在監(jiān)測預(yù)警基礎(chǔ)上，加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。

2)本區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)為人類工程活動的主要場所，在區(qū)內(nèi)進(jìn)行的工程建設(shè)活動，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，以規(guī)范工程建設(shè)活動[22-24]。

3)黃土丘陵區(qū)溝坡裸露，植被稀少，應(yīng)持續(xù)地推進(jìn)退耕還林工程項目，以遏制暴雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，涵養(yǎng)水源、固土保肥和改善生態(tài)環(huán)境。

4)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)分區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)劃，建立地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系和預(yù)警系統(tǒng)。

6 結(jié)語

(1) 安定區(qū)地處隴西黃土高原溝壑丘陵區(qū)，丘陵連綿，河、溝縱橫?？偟貏菽细弑钡停匦螐?fù)雜多變，最大相對高差大于780 m。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，新構(gòu)造運動強(qiáng)烈，各類地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜而脆弱。

(2) 區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的類型主要有泥石流、滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡等類型，地質(zhì)災(zāi)害高、中、低易發(fā)區(qū)面積分別為136.22 km2、2 591.1 km2、915.92 km2，分別占全區(qū)總面積的3.74%、71.12%、25.14%。

(3) 區(qū)內(nèi)重點防治區(qū)面積136.22 km2，占全區(qū)面積的3.74%，分布地質(zhì)災(zāi)害點26處，占總數(shù)的49.06%；次重點防治區(qū)面積277.50 km2，占全區(qū)面積的7.62%，分布地質(zhì)災(zāi)害點15處，占總數(shù)的28.30%。一般防治區(qū)分布于地質(zhì)災(zāi)害重點防治區(qū)和次重點防治區(qū)以外的大部分區(qū)域，共有地質(zhì)災(zāi)害隱患點12處。

(4) 重點地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)以采取工程措施進(jìn)行治理為主，部分地質(zhì)災(zāi)害點采取避讓措施；次重點防治區(qū)在專業(yè)監(jiān)測的基礎(chǔ)上采取工程措施治理；一般防治區(qū)在監(jiān)測預(yù)警基礎(chǔ)上，加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。

[1]張梁,張業(yè)成,羅元華,等．地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評估理論與實踐[M]．北京:地質(zhì)出版社.1998．

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2017-03-03

崔艷榮(1973-)，女，遼寧朝陽人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的調(diào)查與研究。

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