山西省平順縣地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系分析

崔少華

（山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，山西太原030006）

山西省平順縣大部分為基巖裸露，僅在西部及溝谷中地表有黃土覆蓋，巖土侵蝕強(qiáng)烈，地表水系發(fā)育，主要發(fā)育有濁漳河、百里灘河、虹霓河、西社河，支溝縱橫交錯(cuò)，地形發(fā)育破碎，是形成滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡的有利地質(zhì)環(huán)境條件。斜坡體的形態(tài)特征對坡體的應(yīng)力特征有著決定性的作用，影響著斜坡的變形破壞方式及其穩(wěn)定性[1]。以調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從斜坡的坡高、坡度、坡型3個(gè)方面分析地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系[2-3]。

1 自然地理概況

1.1 自然地理

平順縣山西省東南部，隸屬長治市管轄，總面積1550km2，現(xiàn)轄12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，約15.5萬人。屬溫帶半濕潤大陸性氣候，全縣森林覆蓋率34.88%。

1.2 地形地貌

平順縣地處太行山中南部，境內(nèi)峰巒起伏，山高坡陡，整體地勢東南高，西北低。利用平順縣1∶5萬DEM數(shù)據(jù)對地形提取坡度因子，以10°為一坡度段進(jìn)行劃分，全縣斜坡各坡度段投影面積及占全縣面積比例見表1。大于60°的地段極少，多為陡崖、斷壁。從表中看出：不同坡度范圍分布差異較大，坡度在20°～30°的區(qū)域約占 32.94%，面積約 510.53km2；其次為 30°～40°、10°～20°，0°～10°范圍的地區(qū)。小于30°的斜坡占總面積的61.89%，小于40°的斜坡占總面積的87.62%。

區(qū)內(nèi)地貌類型有溶蝕侵蝕中山、溶蝕侵蝕低中山、黃土覆蓋低中山及河谷區(qū)（圖1），面積分別為1322.05km2、72.63km2、88.17km2、67.15km2，溶蝕侵蝕中山分布最廣。

表1 地形坡度分級表

2 地質(zhì)災(zāi)害

2.1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

平順縣發(fā)育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害及不穩(wěn)定斜坡，主要分布在北部、中部和東部山區(qū)，以北部濁漳河河谷、中部百里灘河河谷及兩側(cè)山區(qū)最為嚴(yán)重，西部山區(qū)分布較少。其中，不穩(wěn)定斜坡最常見，且主要分布在人口居住密集的村莊內(nèi)，其次分布在公路沿線，在降雨、人類工程活動(dòng)誘發(fā)因素下，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及分布

圖1 地貌分區(qū)圖

經(jīng)野外調(diào)查，平順縣發(fā)育有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害及不穩(wěn)定斜坡共168處，其中滑坡災(zāi)害8處，占總數(shù)的4.76%；崩塌災(zāi)害21處，占總數(shù)的12.50%；泥石流災(zāi)害及隱患3處，占總數(shù)的1.79%；地面塌陷1處，占總數(shù)的0.60%，不穩(wěn)定斜坡135處，占總數(shù)的80.35%。

全縣12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有災(zāi)害及隱患點(diǎn)分布，且滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害及隱患主要分布在村莊內(nèi)，其次分布在公路沿線。地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)較多的主要分布在東寺頭鄉(xiāng)、龍溪鎮(zhèn)、石城鎮(zhèn)；虹梯關(guān)鄉(xiāng)、北耽車鄉(xiāng)、陽高鄉(xiāng)、西溝鄉(xiāng)、青羊鎮(zhèn)、杏城鎮(zhèn)、中五井鄉(xiāng)次之，北社鄉(xiāng)、苗莊鎮(zhèn)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量最少。

3 地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系

區(qū)內(nèi)地貌類型有溶蝕侵蝕中山、溶蝕侵蝕低中山、黃土覆蓋低中山及河谷區(qū)，其中，溶蝕侵蝕中山區(qū)、黃土覆蓋低中山區(qū)斜坡發(fā)育，為滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的地質(zhì)環(huán)境條件。河谷區(qū)地形較平坦，但其兩側(cè)向山區(qū)的過渡地帶，在河流侵蝕、切割的作用下，坡度陡峭，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件。

本次調(diào)查出的168處地質(zhì)災(zāi)害（包括泥石流隱患點(diǎn)）在4個(gè)地貌單元上均有分布，其中66處分布于河谷區(qū)，占總點(diǎn)數(shù)的39.29%；91處發(fā)生于溶蝕侵蝕中山區(qū)，占總數(shù)的54.17%；9處發(fā)生于黃土覆蓋低中山區(qū)，占總數(shù)的5.36%；2處發(fā)生于溶蝕侵蝕低中山區(qū)，占總數(shù)的1.18%。各地貌單元上地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)見表2。經(jīng)統(tǒng)計(jì)可得出，在調(diào)查區(qū)范圍內(nèi)，在中山區(qū)和河谷區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害最多，點(diǎn)密度由河谷區(qū)—黃土覆蓋低中山區(qū)—溶蝕侵蝕中山區(qū)—溶蝕侵蝕低中山區(qū)依次減小。

3.1 斜坡坡高

研究結(jié)果表明，斜坡的坡高對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有顯著的控制作用。盡管坡高不會改變坡體的應(yīng)力等值線圖，但是其各處的應(yīng)力值會隨著坡高的增加而呈線性增大。在相同的條件下，坡體穩(wěn)定性系數(shù)隨著坡高的增加而減小。因此，斜坡的坡高是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要影響因素之一。

表2 各類地貌單位上地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)表

依據(jù)本次調(diào)查數(shù)據(jù)，滑坡主要集中分布在坡高20～40m的斜坡帶上（圖2），共有6處，占滑坡總數(shù)的76.7%；崩塌主要集中分布在坡高20m以內(nèi)斜坡帶上的有18處，占整個(gè)崩塌總數(shù)的85.71%；不穩(wěn)定斜坡主要集中分布在坡高30m以內(nèi)斜坡帶上的有106處，占整個(gè)不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的78.52%（圖3）。

圖2 不同坡高區(qū)間滑坡分布數(shù)量

從圖3中看出，坡高大于30m崩塌和不穩(wěn)定斜坡的數(shù)量減少，究其原因主要是不穩(wěn)定斜坡的形成和崩塌的發(fā)生多由人類工程活動(dòng)引發(fā)，隨著坡高的增加人類工程活動(dòng)越少，人類工程活動(dòng)主要為削坡建房及修建公路，使斜坡原有的應(yīng)力平衡發(fā)生改變，從而為不穩(wěn)定斜坡、崩塌的形成提供了有利條件。

圖3 不同坡高區(qū)間崩塌、不穩(wěn)定斜坡分布數(shù)量

3.2 斜坡坡度

坡度可以顯著地改變應(yīng)力的分布特征。坡面附近張力帶范圍會隨坡度的增大而增強(qiáng)并擴(kuò)大，坡腳應(yīng)力集中帶最大剪應(yīng)力值也會隨坡度的增大而增大，從而是斜坡不穩(wěn)定性隨之增大而增強(qiáng)，從而產(chǎn)生多種不同的地質(zhì)災(zāi)害。

本次調(diào)查的8處滑坡全部發(fā)生在陡坡，占滑坡總數(shù)的100%。崩塌中發(fā)生在陡坡的有13處，占崩塌總數(shù)61.91%，發(fā)生在陡崖的有6處，占崩塌總數(shù)28.57%，發(fā)生在緩坡的有2處，占崩塌總數(shù)9.52%。不穩(wěn)定斜坡中處于陡坡的有72處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的53.33%，處于陡崖的有54處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的40.00%，處于緩坡的有9處，占不穩(wěn)定斜坡數(shù)的6.67%。

由圖4可知，滑坡分布在41°～74°、41°～50°間分布數(shù)量最多，共有3處，占滑坡總數(shù)的37.50%；崩塌和不穩(wěn)定斜坡主要集中分布于大于65°的區(qū)間中，在此范圍內(nèi)崩塌共有15處，占崩塌總數(shù)的71.43%，不穩(wěn)定斜坡共有90處，占不穩(wěn)定斜坡的66.67%。崩塌和不穩(wěn)定斜坡隨坡度的增大明顯增加。

3.3 斜坡坡型

調(diào)查區(qū)內(nèi)斜坡的坡面形態(tài)可劃分為4個(gè)基本坡型，即直線型、凸型、凹型和階梯型。前兩類屬正向類型，后兩類屬負(fù)向類。本次調(diào)查以最具代表的坡段作為基本坡型。

圖4 不同坡度區(qū)間災(zāi)害的分布數(shù)量

各類坡型地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)及所占比例見圖5。從圖5中看出，8處滑坡中正向類型坡和負(fù)向類坡型各發(fā)生4處，其中直線型坡3處，占滑坡總數(shù)的37.5%；凸型1處，占滑坡總數(shù)的12.5%；凹型坡3處，占滑坡總數(shù)的37.5%；階梯型1處，占滑坡總數(shù)的12.5%。21處崩塌中正向類坡型有15處，負(fù)向類坡型有6處，其中直線型坡10處，占崩塌總數(shù)的47.62%；凸型坡5處，占崩塌總數(shù)的23.81%；凹型坡4處，占崩塌總數(shù)的19.05%；階梯型2處，占崩塌總數(shù)的9.52%。

135處不穩(wěn)定斜坡中正向類坡型有104處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的77.04%，負(fù)向坡型有31處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的22.96%，其中直線型坡84處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的62.22%，凸型坡為20處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的14.81%；凹型坡20處，占總數(shù)的14.81%，階梯型11處，占不穩(wěn)定斜坡總數(shù)的8.15%。

從表3可以看出，正向類直線型和凸型斜坡更易產(chǎn)生崩塌和不穩(wěn)定斜坡，主要是由于正向類斜坡應(yīng)力集中程度顯著提高，穩(wěn)定程度明顯降低，負(fù)向類凹陷型和階梯型斜坡則相反，由于受沿斜坡走向應(yīng)力的支撐，應(yīng)力的集中程度減緩，穩(wěn)定程度明顯提高。正向類直線型和凸型斜坡比負(fù)向類凹陷型和階梯型斜坡更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，斜坡坡型決定著斜坡的變形破壞方式及其穩(wěn)定性。

表3 各類坡型地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

（1）平順縣地貌類型有溶蝕侵蝕中山、溶蝕侵蝕低中山、黃土覆蓋低中山及河谷區(qū)。經(jīng)調(diào)查分析，在溶蝕侵蝕中山區(qū)和河谷區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害最多，點(diǎn)密度由河谷區(qū)—黃土覆蓋低中山區(qū)—溶蝕侵蝕中山區(qū)—溶蝕侵蝕低中山區(qū)依次減小。

圖5 各類坡型地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)及百分比

（2）坡高對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有顯著的控制作用，坡體內(nèi)各處的應(yīng)力值會隨著坡高的增加而呈線性增大，在相同的條件下，隨著坡高的增大，發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的可能性也在增大。

（3）坡度是控制地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育類型和程度的一個(gè)重要因素，斜坡的坡度越大，臨空危勢和坡體內(nèi)應(yīng)力也越大，斜坡越容易發(fā)生變形坡壞。坡度大于65°的斜坡易發(fā)生崩塌，隨著坡度的減緩，多發(fā)生滑坡，由陡坡轉(zhuǎn)變?yōu)榫徠?，滑坡發(fā)生的可能性減小，直至不再發(fā)生滑坡。

（4）斜坡坡型決定著斜坡的變形破壞方式及其穩(wěn)定性，正向類直線型和凸型斜坡比負(fù)向類凹陷型和階梯型斜坡更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，人類工程活動(dòng)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離正向類坡型。

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