宜昌市夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡地質(zhì)災害危險性初步評價

郭 峰, 馬 振, 郭 妍, 閆 巍

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,湖北 宜昌 443002; 2.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

宜昌市夷陵區(qū)地處鄂西山區(qū),區(qū)域面積3 424 km2,是宜昌市面積最大、人口最多的市轄行政區(qū)。舉世矚目的長江三峽工程、長江葛洲壩庫區(qū)坐落在區(qū)內(nèi)。該區(qū)總人口54.65萬人,其中山區(qū)居民占總人口73%。2016年全區(qū)精準扶貧建卡貧困戶10 582戶、24 173人。這些貧困村(戶)絕大部分地處邊遠山區(qū),受地形條件制約,平坦成片的土地少,居住條件普遍較差。如鄧村鄉(xiāng)常家埡村55%以上的居民集中居住地地形呈45°以上坡度,全村危房占總戶數(shù)的46.37%。為落實國家精準扶貧、易地搬遷政策,在開展夷陵區(qū)地質(zhì)災害詳細調(diào)查時,實施了居民集中居住地斜坡穩(wěn)定性調(diào)查[1]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

境北屬大巴山脈的荊山支脈,山體走向呈NE向,境南屬武陵山脈的石門支脈,山體呈EW走向。區(qū)內(nèi)地勢由東南向北西逐漸升高,最大高差達1 940.0 m。長江呈東西向流經(jīng)區(qū)內(nèi)西南部,另有多條深切河谷發(fā)育,形成了山地、丘陵、河谷等多種地貌。

根據(jù)區(qū)內(nèi)地形地貌特征、地質(zhì)構造變動性質(zhì),尤其是新構造運動性質(zhì)及外營力地質(zhì)作用類型,將境域地貌劃分為三種類型(圖1),其中中山—低山地貌占總面積的77.97%[2]。

1.2 地層巖性

圖1 宜昌市夷陵區(qū)地貌分區(qū)圖Fig.1 Geomorphologic zoning map of Yichang Yiling district1.黃陵背斜核部侵蝕剝蝕中山—低山區(qū);2.黃陵背斜南東翼單斜構造侵蝕溶蝕中山—低山區(qū);3.宜昌單斜凹陷侵蝕堆積低山—丘陵區(qū)。

區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全,除缺失侏羅系、中上三疊統(tǒng)、下泥盆統(tǒng)、下石炭統(tǒng)地層外,自前震旦系至第四系地層均有出露,伴有巖漿巖侵入,其總厚度達2萬余米。

1.3 地質(zhì)構造

夷陵區(qū)所處構造體系大部分歸屬新華夏系一級構造鄂西隆起帶東部與淮陽山字型構造西翼反射弧的復合部位。黃陵背斜構造線近于南北,位于夷陵區(qū)北西部,背斜軸短,核部地層為前震旦系崆嶺群變質(zhì)雜巖。區(qū)內(nèi)褶皺構造以結晶基底褶皺為主,主要分布于黃陵背斜南部。區(qū)內(nèi)除北北西向霧渡河斷裂、板倉河斷裂及坦蕩河斷裂規(guī)模較大,為區(qū)域性斷層外,其它斷裂延伸規(guī)模多<10 km。

1.4 地質(zhì)災害分布特征

圖2 夷陵區(qū)地質(zhì)災害分布圖Fig.2 Distribution map of geological disasters in Yiling district1.居民點;2.公路;3.地質(zhì)災害點。

截至2016年9月,夷陵區(qū)共分布地質(zhì)災害824處(圖2),其中滑坡204處、崩塌344處、不穩(wěn)定斜坡209處、地面塌陷47處、泥石流20處。主要分布于人口集中、工程活動強烈的樟村坪磷礦區(qū)、三峽庫區(qū)、312省道及縣道沿線。共威脅3 299戶19 416人,預測總經(jīng)濟損失94 324.26萬元。區(qū)內(nèi)與人類工程活動有關的地質(zhì)災害點467處,占地質(zhì)災害點總數(shù)的56.67%。

2 居民集中居住地斜坡穩(wěn)定性調(diào)查

2.1 居民集中居住地斜坡調(diào)查概況

共調(diào)查居民集中居住地斜坡1 156處(圖3),涉及居民29 596戶131 090人,占夷陵區(qū)總人口的24%。

居民集中居住地斜坡涉及全區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、村委會、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小學、醫(yī)院所在地及重點調(diào)查區(qū)居民人數(shù)超過20人的集中居住地。共調(diào)查鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府斜坡13處,村委會斜坡203處,中、小學斜坡51處(其中中學斜坡18處),醫(yī)院斜坡14處,居民人數(shù)超過20人的居民集中居住地斜坡616處(樟村坪鎮(zhèn)居民安置小區(qū)40處),收集2010年三峽庫區(qū)生態(tài)屏障區(qū)農(nóng)村居民居住地斜坡點259處。

圖3 夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡分布圖Fig.3 Distribution map of concentrated residential area slopes in Yiling district

2.2 居民集中居住地斜坡分布特征

夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡中土質(zhì)斜坡488處,巖質(zhì)斜坡19處,巖土混合斜坡649處;居民人數(shù)10人以下斜坡73處,居民人數(shù)10～50人斜坡511處,居民人數(shù)50～100人斜坡262處,居民人數(shù)>100人斜坡310處;現(xiàn)狀穩(wěn)定斜坡917處,基本穩(wěn)定斜坡219處,不穩(wěn)定斜坡20處;已產(chǎn)生整體變形的居民居住地斜坡2處,部分變形斜坡28處,局部變形斜坡194處,無變形斜坡783處;受地質(zhì)災害威脅的居民點斜坡146處(表1),其中斜坡位于崩滑體上或崩滑體位于斜坡區(qū)130處,受周邊地災威脅斜坡18處,其中樟村坪鎮(zhèn)陰坡規(guī)劃安置小區(qū)居民點斜坡(XP-2-171)、太平溪鎮(zhèn)美人沱村松灣居民點斜坡(XP101)區(qū)內(nèi)既有地質(zhì)災害發(fā)育,又受周邊地災威脅。

據(jù)調(diào)查分析,夷陵區(qū)14處區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地斜坡及14處鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院斜坡現(xiàn)狀均穩(wěn)定,無明顯變形,未遭受地質(zhì)災害威脅;203處村委會中受地質(zhì)災害潛在威脅的有9處,趨勢不穩(wěn)定2處,基本穩(wěn)定7處;51處中小學中受地質(zhì)災害潛在威脅的有3處,趨勢基本穩(wěn)定2處,穩(wěn)定1處;40處樟村坪鎮(zhèn)規(guī)劃居民安置小區(qū)受地質(zhì)災害潛在威脅的有6處,趨勢基本穩(wěn)定1處,不穩(wěn)定5處。

表1 夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡調(diào)查統(tǒng)計表Table 1 Statistics table of the slopes of concentrated residential areas in Yiling District

3 居民集中居住地斜坡地質(zhì)災害危險性分區(qū)評價

3.1 評價原則與量化指標的確定

依據(jù)各居民集中居住地斜坡地質(zhì)災害發(fā)育分布現(xiàn)狀,充分考慮各區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件的差異和潛在的地質(zhì)災害隱患點的分布、危險程度,確定判別區(qū)段危險性的量化指標,根據(jù)“區(qū)內(nèi)相似、區(qū)際相異”的原則,采用定性、半定量分析法,進行居民集中居住地斜坡地質(zhì)災害危險性等級分區(qū)(段)。

3.1.1 定性分析

重點是各居民集中居住地及周邊區(qū)域是否存在不穩(wěn)定的地質(zhì)災害體,是否危害居住地及其輔助設施,建筑場地和建筑物巖土體的完好狀況或變形破壞跡象及嚴重程度,結合地理、地質(zhì)環(huán)境及工程建設特點,分析其變形破壞的成因和性質(zhì),并預測判斷可能形成的地質(zhì)災害種類、危及范圍及危害程度,最終綜合環(huán)境地質(zhì)條件、人類活動強度、地質(zhì)災害特征及治理情況,對居民集中居住區(qū)斜坡地質(zhì)災害危險性進行定性分區(qū)評價。

3.1.2 定量分析

結合地質(zhì)環(huán)境條件,地質(zhì)災害點的分布、穩(wěn)定性、危害程度及居民點布局,綜合確定危險性評估指標,見表2。

采用地質(zhì)災害危險性指數(shù)法,計算公式如下:

A=Σaibi

式中:A為地質(zhì)災害危險性指數(shù);ai為評價因子權重,用專家打分法確定;bi為評價因子強度指數(shù)。

根據(jù)地質(zhì)災害危險性判別指標計算結果進行地質(zhì)災害危險性分區(qū):危險性大的區(qū)段A>2.2,危險性中等的區(qū)段2.2≥A≥1.2,危險性小的區(qū)段A<1.2,計算結果詳見表3。

3.2 地質(zhì)災害危險性綜合分區(qū)評價

根據(jù)上述分區(qū)原則與量化指標,綜合考慮各居民點地質(zhì)環(huán)境條件、現(xiàn)有地質(zhì)災害發(fā)育情況等因素進行評價,將調(diào)查區(qū)劃分為2個危險性大區(qū)、3個危險性中等區(qū)和1個危險性小區(qū),各區(qū)性狀特征分述如下(圖4)。

3.2.1 地質(zhì)災害危險性大區(qū)(Ⅰ區(qū))

調(diào)查區(qū)危險性大區(qū)總面積150.18 km2,占調(diào)查區(qū)總面積的4.39%。根據(jù)危險性大區(qū)的分布位置、地質(zhì)環(huán)境條件以及災種的差異、災害體的規(guī)模、穩(wěn)定性的不同,劃分為兩個亞區(qū)。

表2 地質(zhì)災害危險性綜合評估判別指標Table 2 Comprehensive evaluation and discrimination index of geological disasters

表3 地質(zhì)災害危險性綜合指數(shù)計算成果表Table 3 List of calculation results of comprehensive index of geological disasters

(1) 三峽庫區(qū)太平溪鎮(zhèn)生態(tài)屏障區(qū)地質(zhì)災害危險性大區(qū)(Ⅰ1區(qū))。分布于三峽庫區(qū)太平溪鎮(zhèn)生態(tài)屏障區(qū),主要涉及太平溪鎮(zhèn)林家溪村、美人沱村、小溪口村、韓家灣村、古村坪村及太平溪村的沿江地段,該區(qū)地質(zhì)災害危險性指數(shù)為2.6。該區(qū)面積66.94 km2,占調(diào)查區(qū)總面積的1.96%;該區(qū)人口多集中分布于長江及其支流百歲溪、太平溪、靖江溪兩岸及庫周公路、宜大公路沿線,多為三峽庫區(qū)就地后靠安置移民,人類工程活動強烈。該區(qū)巖性以全、強風化結晶巖類為主,本亞區(qū)已存在的地質(zhì)災害類型主要為滑坡及不穩(wěn)定斜坡,共39處,其中有18處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀基本穩(wěn)定—不穩(wěn)定;受地形條件限制,移民居民點屋后多為2～15 m高的全、強風化或土質(zhì)高切坡,且多未支護,產(chǎn)生小規(guī)?；录澳嗍鞯目赡苄暂^大,對該區(qū)居民點構成威脅,一旦成災,潛在危險性大。該區(qū)多年降雨量為1 192～1 369 mm,年暴雨頻數(shù)為2次。受極端天氣影響,2010年7月10日、7月23日在該區(qū)范圍內(nèi)曾兩次產(chǎn)生大面積山洪泥石流災害,損失慘重;據(jù)本次現(xiàn)場調(diào)查,“7·23”災后重建以原址重建和就地后靠安置為主,重建后屋后切坡實施支擋,護坡的住戶極少,一旦再遇極端天氣,重復受災的可能性極大。

(2) 樂天溪鎮(zhèn)、三斗坪鎮(zhèn)葛洲壩庫區(qū)地質(zhì)災害危險性大區(qū)(Ⅰ2區(qū))。該區(qū)分布于樂天溪鎮(zhèn)、三斗坪鎮(zhèn)葛洲壩庫區(qū),主要涉及三斗坪鎮(zhèn)高家村、東岳廟村、黃陵廟村、棋盤山村及樂天溪鎮(zhèn)的下岸溪村、樂天溪村、唐家壩村的沿江地段,該區(qū)地質(zhì)災害危險性指數(shù)為2.6。該區(qū)面積83.24 km2,占調(diào)查區(qū)總面積的2.43%。該區(qū)人口多集中分布于長江及其支流高家溪、下岸溪、磨刀溪、樂天溪兩岸,多為三峽庫區(qū)移民,人類工程活動強烈。本亞區(qū)已存在的地質(zhì)災害類型主要為滑坡、不穩(wěn)定斜坡及泥石流,共80處,其中有38處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀基本穩(wěn)定—不穩(wěn)定。該區(qū)巖性以全、強風化結晶巖類為主,切坡坡面存在大量交線外傾,傾角小于坡角的組合結構面,可能誘發(fā)小規(guī)模坍滑;因人類工程活動強烈,地表分布大量松散風化砂土,全、強風化結晶巖抗沖蝕能力弱,區(qū)內(nèi)產(chǎn)生泥石流的可能性大。對該區(qū)居民點構成威脅,一旦成災,潛在危險性大。該區(qū)段多年降雨量為1 192～1 246 mm,年暴雨頻數(shù)為2～3次。如2016年7月9日暴雨后,該區(qū)下岸溪及磨刀溪范圍內(nèi)產(chǎn)生大面積山洪泥石流災害,造成重大人員傷亡及財產(chǎn)損失。

圖4 夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡危險性分區(qū)圖Fig.4 Danger zoning map of concentrated residential area slopes in Yiling district1.地質(zhì)災害危險性大區(qū);2.地質(zhì)災害危險性中等區(qū);3.地質(zhì)災害危險性小區(qū);4.年降雨量等值線;5.暴雨頻次等值線;6.居民點斜坡調(diào)查點。

3.2.2 地質(zhì)災害危險性中等區(qū)(Ⅱ區(qū))

評估區(qū)危險性中等區(qū)總面積232.58 km2,占評估區(qū)總面積的6.79%。根據(jù)危險性中等區(qū)的分布位置、地質(zhì)環(huán)境條件以及災種的差異、災害體的規(guī)模、穩(wěn)定性的不同,劃分為三個亞區(qū)。

(1) 宜興公路霧渡河—黃花段地質(zhì)災害危險性中等區(qū)(Ⅱ1區(qū))。分布于宜興公路霧渡河—黃花段沿線斜坡地帶,該區(qū)地質(zhì)災害危險性指數(shù)為2.2。本區(qū)面積76.84 km2,占評估區(qū)總面積的2.24%。該區(qū)巖性以全、強風化結晶巖及碳酸鹽巖為主,存在上硬下軟地層組合,因毗鄰霧渡河斷裂,巖體較破碎。人口多集中居住于宜巴高速公路及宜興公路沿線,受地形條件限制,房屋后山多分布自然陡坡及高陡切坡。該區(qū)段多年降雨量為1 050～1 400 mm,年暴雨頻數(shù)為2次,2012年6月29日19:40—30日10:00,該區(qū)普降暴雨,15 h降雨量達253 mm,特大暴雨形成的山洪造成3人死亡。本亞區(qū)已存在的地質(zhì)災害類型為崩塌及不穩(wěn)定斜坡,共73個災害點,其中有20處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀基本穩(wěn)定—穩(wěn)定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

(2) 樟村坪磷礦區(qū)地質(zhì)災害危險性中等區(qū)(Ⅱ2區(qū))。分布于樟村坪磷礦區(qū)居民點所處斜坡地帶,地質(zhì)災害危險性指數(shù)為2.0。本區(qū)面積117.61 km2,占評估區(qū)總面積的3.43%。該區(qū)巖性主要以震旦系燈影組與陡山沱組碳酸鹽巖為主,存在上硬下軟地層組合,巖體較破碎。人口多分布于樟村坪集鎮(zhèn)及丁家河、桃坪河、董家河、肖家河等河流兩岸坡腳地帶,毗鄰采礦活動對居民居住地斜坡穩(wěn)定不利。該區(qū)段多年降雨量為1 246～1 434 mm,年暴雨頻數(shù)為3次。該區(qū)采礦活動強烈,本亞區(qū)已存在的地質(zhì)災害類型主要為崩塌、地面塌陷,共192個災害點,其中有26處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀基本穩(wěn)定—穩(wěn)定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

(3) 分鄉(xiāng)鎮(zhèn)百里荒地質(zhì)災害危險性中等區(qū)(Ⅱ3區(qū))。分布于分鄉(xiāng)鎮(zhèn)高場村—百里荒村—中洲山村斜坡地帶,該區(qū)地質(zhì)災害危險性指數(shù)為1.7。本區(qū)面積38.13 km2,占評估區(qū)總面積的1.11%。該區(qū)巖性主要為二疊系、石炭系、泥盆系及志留系碳酸鹽巖、碎屑巖,霧渡河斷裂從本區(qū)南部通過,巖體較破碎。人口多分布于普溪河兩岸及普百公路沿線。該區(qū)段多年降雨量為1 050 mm,年暴雨頻數(shù)為2次。本亞區(qū)已存在的地質(zhì)災害類型為崩塌及滑坡,共21個災害點,其中有6處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀基本穩(wěn)定—穩(wěn)定性差;一旦成災,潛在危險性中等。

3.2.3 地質(zhì)災害危險性小區(qū)(Ⅲ區(qū))

該區(qū)包括地質(zhì)災害危險性大及危險性中等區(qū)以外的其它區(qū)域。該區(qū)地質(zhì)災害危險性指數(shù)為1.1。本區(qū)面積3 041.24 km2,占評估區(qū)總面積的88.83%。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地質(zhì)災害類型主要為滑坡、崩塌及不穩(wěn)定斜坡,共419個災害點,其中有38處對居民點構成威脅,現(xiàn)狀以穩(wěn)定—基本穩(wěn)定為主,可能誘發(fā)小規(guī)模變形,易于防治,對主體工程的危害較小,潛在危險性小。綜合確定本區(qū)為地質(zhì)災害危險性小區(qū)。

4 居民集中居住地場址選擇建議

山區(qū)建房過程中在斜坡地帶進行挖方及填方,多未作(或部分實施)邊坡支擋和排水工程,挖方無序堆積,一旦遭遇高強度的集中或連續(xù)降雨,極易產(chǎn)生工程型滑坡、泥石流地質(zhì)災害[3]。如太平溪鎮(zhèn)庫區(qū)2010年“7·23”山洪災害[4]及樂天溪鎮(zhèn)、三斗坪鎮(zhèn)2016年“7·9”山洪災害均屬此類情況。此類災害一般規(guī)模較小,大者500～2 000 m3,小者5～100 m3,分布零散,不易預防,但造成的后果極其嚴重。故在開展新農(nóng)村建設及散戶建房選址前,應重視地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)場址區(qū)及周邊區(qū)域斜坡工程地質(zhì)勘察選址工作。

居民集中居住地場址選擇需避免山洪泥石流及地質(zhì)災害,應當貫徹“早期發(fā)現(xiàn)、以防為主、防治結合”的原則,主要預防措施為:

(1) 居民集中居住地及分散農(nóng)戶場址盡量選擇在地形平坦開闊、地基土較均勻的區(qū)域。存在工程地質(zhì)條件制約因素時,如軟基礎、膨脹土、溶洞、后山斜坡存在軟弱夾層、傾向坡外且傾角小于坡角的不利結構面、處于區(qū)域性斷裂破碎帶或深厚全、強風化層內(nèi)等,應實施相應的處置措施。

(2) 在斜坡地帶進行房屋建設前,必須首先做好工程勘察工作,查明場址及周邊歷史上有無地質(zhì)災害存在。場址不能選在已有滑坡的主滑方向,后山陡坡有危巖體、松動危石的坡腳下;場址不應選在泥石流可能影響到的溝道范圍及沖溝溝口,如棄渣場、廢石場、尾礦庫(礦區(qū))的下方,或溝源及溝道兩側有大量松散堆積物的沖溝出口處;避開不穩(wěn)定斜坡和高陡邊坡;不宜緊鄰江、河(水庫)的岸邊;礦區(qū)應避開地下采空區(qū)誘發(fā)的地表移動范圍。確實無法避讓時,也應查明已有滑坡、崩塌等各類地質(zhì)災害的發(fā)育階段。

(3) 對于已查明為大型滑坡,或后山存在崩塌、危巖體,一般情況下居民集中居住地建設均宜加以避讓。當必須進行建設時,應制訂詳細的防治對策,經(jīng)技術經(jīng)濟論證對比后,慎重取舍建設場址。

(4) 開展場址區(qū)河流、溪溝洪水調(diào)查,通過訪問了解場址區(qū)的歷史最高洪水位及淹沒狀況。如就近設有水文站,應搜集相關水文資料,分析20年一遇(分散農(nóng)戶安置區(qū))和50年、100年一遇(集中安置區(qū))的洪水位;山洪調(diào)查則應結合泥石流調(diào)查進行。

(5) 在斜坡地帶進行挖方或填方時,必須事先查明坡體巖土條件,地表水和地下水情況,做好邊坡治理和排水設計,避免造成工程類地質(zhì)災害。

5 結語

(1) 夷陵區(qū)受地質(zhì)災害威脅的居民集中居住地斜坡146處,其中斜坡位于崩滑體上或崩滑體位于斜坡區(qū)130處,受周邊地災威脅斜坡18處,受地質(zhì)災害潛在威脅的村委會有9處,受地質(zhì)災害潛在威脅的中小學有3處。

(2) 三峽庫區(qū)、宜興公路霧渡河—黃花段、宜大公路沿線人類工程活動強烈,庫區(qū)移民及居民建房場址多就地后靠安置或挖填形成,該區(qū)段居民集中居住地斜坡地質(zhì)災害危險性較大。

(3) 夷陵區(qū)居民集中居住地斜坡區(qū)地質(zhì)災害一般規(guī)模較小、分布零散、不易防治,故應重視新農(nóng)村建設及散戶建房選址工作。

(4) 2010年以來,夷陵區(qū)極端天氣增多,北部、北西部山區(qū)特別是三峽庫區(qū)發(fā)生特大暴雨的頻率逐漸增高。近年來造成巨大損失的特大暴雨中心區(qū)均位于三峽庫區(qū)庫首、壩址區(qū)。引發(fā)山洪泥石流災害重災區(qū)的地表巖性主要為黑云母石英閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖等。該類結晶巖分布區(qū)滑坡、泥石流的形成受極端降雨影響極為敏感,全、強風化巖體抗侵蝕、剝蝕、沖蝕能力低,遇水易軟化,易產(chǎn)生小規(guī)模坍滑、泥石流地質(zhì)災害。建議下階段積極開展三峽庫區(qū)結晶巖類分布區(qū)居民點房前屋后斜坡地質(zhì)災害風險評價工作。

(5) 開展居民集中居住地斜坡危險性評價,為夷陵區(qū)山區(qū)精準扶貧、易地搬遷工作提供地質(zhì)依據(jù),對下一步劃分重點區(qū)域、因區(qū)施策具有指導意義。