龍井市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及其形成條件與影響因素分析

孫秀菲, 馬曉艷

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊, 吉林長春 130033）

1 概述

龍井市位于吉林省東部、長白山東麓, 特定的自然及地質(zhì)環(huán)境背景在人類工程活動的影響下, 使地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征及分布具有明顯的規(guī)律性。了解和掌握龍井市地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征及形成條件與影響因素, 研究其技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的防治對策措施, 對開展地質(zhì)災(zāi)害防治工作具有十分重要的意義[1]。

20世紀初期, 龍井市人煙稀少, 人類工程活動少, 植被覆蓋率高, 人們的防災(zāi)減災(zāi)意識淡薄, 史料未記載有地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。20世紀中期以來, 龍井市在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦產(chǎn)資源、森林資源、旅游資源等的不斷開發(fā)利用下, 人類工程活動趨于強烈, 地質(zhì)災(zāi)害隱患也呈現(xiàn)出逐年增多的態(tài)勢[2]。

2 地理位置與交通

龍井市行政隸屬于吉林省延邊朝鮮族自治州, 幅員面積2208km2。主要公路有琿烏高速、國道G302、省道S205、S206, 數(shù)條縣、鄉(xiāng)級公路可通往各鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村屯, 交通便利。

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

3.1 地質(zhì)災(zāi)害總體分布規(guī)律

龍井市地質(zhì)災(zāi)害點237處, 其中：泥石流主要分布在老頭溝鎮(zhèn)；崩塌及不穩(wěn)定斜坡主要分布在公路、村路沿線和圖們江邊防公路沿線；地面塌陷分布在老頭溝鎮(zhèn)天寶山社區(qū)瀚豐礦業(yè)有限公司礦區(qū), 地裂縫分布在老頭溝鎮(zhèn)寶興村。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害與區(qū)位分布

龍井市地質(zhì)災(zāi)害點分布密度以三合鎮(zhèn)最大, 德新鄉(xiāng)最小。區(qū)位分布情況見表1。

表1 龍井市地質(zhì)災(zāi)害隱患點分布情況統(tǒng)計表

3.3 地質(zhì)災(zāi)害與人口密度

龍井市地質(zhì)災(zāi)害點密度分布特征受人口密度分布特征影響, 二者具有一定的正相關(guān)性, 即人口密度高的地區(qū), 地質(zhì)災(zāi)害密度也高[3]。

3.4 地質(zhì)災(zāi)害類型分布

龍井市境內(nèi)發(fā)育各類地質(zhì)災(zāi)害點隱患點共222處, 其中崩塌63處、不穩(wěn)定斜坡127處, 泥石流26處, 滑坡2處, 地面塌陷4處, 地質(zhì)災(zāi)害隱患點類型構(gòu)成見圖1。

圖1 龍井市地質(zhì)災(zāi)害隱患點類型構(gòu)成圖

3.5 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀及分布特征

3.5.1 崩塌

龍井市發(fā)育最多的地質(zhì)災(zāi)害類型為崩塌, 共63處。今后發(fā)育趨勢不穩(wěn)定34處, 較穩(wěn)定29處。規(guī)模以小型居多、造成的危害較輕, 具有突發(fā)性、不確定性、復(fù)發(fā)性的特點。危害對象包括公路、鐵路、農(nóng)田、房屋等, 特別是對過往的車輛及行人的安全造成較大威脅[4-6]。

3.5.2 泥石流

泥石流26處, 占比12%。多為溝谷型；中易發(fā)18處, 低易發(fā)8處。泥砂補給途徑多為面蝕及溝岸坍塌。村莊、農(nóng)田、公路所在的堆積扇一般易被人類工程活動所破壞, 扇形地完整性一般小于60%；擴散角在60°～90°之間；植被覆蓋率30%～60%。危害對象主要為房屋、農(nóng)田、道路及輸電線路等。危害程度屬一般級, 規(guī)模多為小型。

3.5.3 地面塌陷

地面塌陷4處, 占比2%。規(guī)模均為小型, 由礦山采空塌陷形成。目前地面塌陷區(qū)的淺層采礦活動已停止, 原有塌陷區(qū)已趨于穩(wěn)定。

3.5.4 滑坡

滑坡2處, 占比1%。主要為人為作用引發(fā), 今后發(fā)展趨勢不穩(wěn)定1處, 較穩(wěn)定1處；規(guī)模均為小型。

3.5.5 不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡136處, 列為隱患點127處, 占比58%。發(fā)育特點是規(guī)模差異性明顯、危害較輕, 具有一定的突發(fā)性、不確定性、復(fù)發(fā)性。規(guī)模小型109處, 中型25處, 大型2處。

4 地質(zhì)災(zāi)害形成條件與影響因素分析

4.1 地質(zhì)災(zāi)害與地形地貌

4.1.1 高程

境內(nèi)崩塌、滑坡及不穩(wěn)定斜坡主要分布在200～1000m高程范圍內(nèi), 其中：高程小于200m僅1處；200～500m的丘陵區(qū)內(nèi)188處；高程500～1000m的低山區(qū)17處, 統(tǒng)計情況見表2。

表2 崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡發(fā)育高程統(tǒng)計表

4.1.2 坡度

崩塌及不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征受坡度影響明顯, 坡度大于45°的崩塌點占總數(shù)的98.53%；坡度在75°～90°區(qū)間內(nèi)的不穩(wěn)定斜坡比例達68.38%。2處滑坡坡度均在32°～45°之間, 由于滑坡數(shù)量少, 其統(tǒng)計結(jié)果不具有普遍性和規(guī)律性, 在此不做具體分析。泥石流的數(shù)量隨坡度的增大出現(xiàn)明顯遞增規(guī)律, 如表3所示。

表3 崩塌、不穩(wěn)定斜坡、泥石流與地形坡度關(guān)系統(tǒng)計表

4.1.3 坡向

坡向影響主要表現(xiàn)為山坡的小氣候和水熱比的規(guī)律性變化, 受風(fēng)力、日照等條件影響, 南向坡及西向坡巖石風(fēng)化嚴重, 易發(fā)生崩塌。分布在南向坡及西向坡的崩塌有53處, 占比77.94%；不穩(wěn)定斜坡101處, 占比74.26%。見表4。

表4 崩塌、不穩(wěn)定斜坡與坡向關(guān)系統(tǒng)計表

4.2 地質(zhì)災(zāi)害與巖土體類型

境內(nèi)巖土體類型不一, 可分為土質(zhì)、碎屑巖、結(jié)晶巖、碳酸鹽巖、變質(zhì)巖五類, 各巖土體類型均有災(zāi)害點分布, 其中結(jié)晶巖對應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害點最多, 占比55.83%；其次為碎屑巖及土質(zhì)邊坡, 占比分別為19.90%和16.51%, 具體統(tǒng)計見表5。

表5 不同工程地質(zhì)巖類與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度統(tǒng)計表

4.2.1 巖土體類型對崩塌、不穩(wěn)定斜坡的影響

境內(nèi)崩塌所在的巖性主要是結(jié)晶巖類, 如花崗巖、閃長巖等巖漿巖, 占崩塌總數(shù)的50%；其次為碎屑巖和土質(zhì), 分別占崩塌總數(shù)的22.06%；其余為變質(zhì)巖或碳酸鹽巖。

由圖2可見, 龍井市結(jié)晶巖地區(qū)崩塌數(shù)量最多, 巖質(zhì)崩塌表現(xiàn)為強風(fēng)化的結(jié)晶巖特征, 巖石節(jié)理裂隙較為發(fā)育, 一般在2～3組左右, 將巖石切割成塊狀, 在重力作用下, 塊狀巖體發(fā)生失穩(wěn)而產(chǎn)生崩塌。

圖2 崩塌、不穩(wěn)定斜坡與巖土體類型關(guān)系直方圖

136處不穩(wěn)定斜坡中, 巖質(zhì)斜坡占86.03%, 結(jié)晶巖斜坡占巖質(zhì)斜坡總數(shù)的67.52%, 成為區(qū)內(nèi)分布不穩(wěn)定斜坡數(shù)量最多的巖土體類型。

結(jié)晶巖如花崗巖硬度雖大, 但容易受到風(fēng)化作用的影響, 往往表現(xiàn)為節(jié)理、裂隙發(fā)育, 加之區(qū)域構(gòu)造條件較復(fù)雜, 使得巖體表層風(fēng)化嚴重, 巖體原生結(jié)構(gòu)遭到 破碎, 力學(xué)性質(zhì)差, 從而容易形成不穩(wěn)定斜坡, 進一步發(fā)展成為崩塌或者滑坡災(zāi)害。

4.2.2 巖土體類型對滑坡的影響

區(qū)內(nèi)2處滑坡均為結(jié)晶巖滑坡。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)結(jié)晶巖的節(jié)理、裂隙較發(fā)育, 巖體的抗剪強度受到結(jié)構(gòu)面的影響而明顯降低, 導(dǎo)致上部巖體或上覆松散巖類產(chǎn)生滑動。

4.2.3 巖土體類型對泥石流的影響

26處泥石流多發(fā)育在塊狀堅硬花崗巖區(qū), 花崗巖節(jié)理裂隙發(fā)育, 風(fēng)化嚴重, 易形成大量的松散碎屑物質(zhì), 為泥石流的形成提供了物源條件。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造

龍井市地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育, 在圖3中, 位于古洞河—白金斷裂、龍井向斜翼部及三合盆地邊緣的地質(zhì)災(zāi)害有184處, 主要由于斷裂、褶皺及盆地邊緣的地應(yīng)力較其它部位更為強烈, 使得巖石在發(fā)生擠壓、彎曲、拉裂變形后, 巖體結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯降低, 因此, 斷裂地帶、褶皺及盆地邊緣較其它構(gòu)造部位的地質(zhì)災(zāi)害明顯增多。與龍井向斜翼部相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害共計106處, 主要由于龍井向斜位于龍井市城區(qū)附近, 人口密集, 人類工程活動強烈, 地質(zhì)災(zāi)害受到了構(gòu)造作用及人類工程活動的多重影響。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系柱狀圖

4.4 地質(zhì)災(zāi)害與地震

龍井市地震較為頻繁, 近期測報和記載震級最高為里氏（Ms）5.8級, 震級最低為里氏（Ms）0.2級。龍井市大部為地震基本烈度Ⅵ度區(qū)；僅老頭溝鎮(zhèn)地震基本烈度為Ⅶ度。

史料未記載因地震而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。如圖4所示, 在地震基本烈度為Ⅶ度的區(qū)域, 地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)為45處, 遠低于地震基本烈度為Ⅵ度的區(qū)域（192處）, 原因主要是Ⅵ度區(qū)域為人類工程活動強烈區(qū), 存在大量的公路切坡現(xiàn)象。

圖4 地質(zhì)災(zāi)害與地震烈度關(guān)系直方圖

4.5 地質(zhì)災(zāi)害與降水

降水是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的突出因素, 當軟弱結(jié)構(gòu)面受到降水入滲、潤滑作用的影響, 巖土體將產(chǎn)生軟化變形, 水應(yīng)力的變化也會使得巖土體本身的應(yīng)力發(fā)生變化, 進而造成巖土體的強度降低, 從而引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。當然, 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生還受到降雨歷時、降雨強度等情況的影響。

龍井市多年平均降水量650～800mm, 年最大降水量720.7mm（1971年）, 年最小降水量274.1mm（2011年）, 最大月平均降水量121.1mm（8月）。如圖5所示, 在龍井市地質(zhì)災(zāi)害分布與降水量關(guān)系的統(tǒng)計中, 分布在小于460mm降水量區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害有88處, 460～480mm區(qū)域內(nèi)有116處, 而分布在大于480mm降水量區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害僅有33處, 沒有明顯的變化趨勢, 這是因為龍井市地質(zhì)災(zāi)害以崩塌和不穩(wěn)定斜坡為主, 而崩塌和不穩(wěn)定斜坡主要分布在交通道路沿線, 區(qū)域分布特征不明顯。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害與降水量關(guān)系折線圖

4.6 地質(zhì)災(zāi)害與植被

龍井市各類型地質(zhì)災(zāi)害與地表植物、植被覆蓋率的關(guān)系表現(xiàn)并不明顯, 僅泥石流與植被因素的關(guān)系較為密切。

龍井市現(xiàn)有泥石流26處, 植被覆蓋率大于60%的有19處, 占比73.08%。這是因為植被覆蓋率的統(tǒng)計范圍為泥石流的全流域, 境內(nèi)泥石流全流域廣泛被植被覆蓋, 若單獨考慮補給區(qū)段的植被覆蓋率情況, 則會發(fā)現(xiàn)植被覆蓋率的多少直接影響泥石流的形成及易發(fā)程度, 植被覆蓋率低對應(yīng)的泥石流易發(fā)程度越高。

4.7 地質(zhì)災(zāi)害與人類活動

境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害多數(shù)受人為因素影響, 人為因素形成的崩塌57處, 占比83.82%；不穩(wěn)定斜坡119處, 占比87.5%；滑坡1處, 占比50%；地面塌陷和地裂縫全部為人為所致；泥石流主要與人類工程活動（毀林開荒和廢棄物隨意堆放）有關(guān)。

5 結(jié)論

龍井市各類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布主要受地質(zhì)環(huán)境條件、降水強度及人類工程活動強度的綜合影響, 其中：崩塌、泥石流受地形地貌條件影響明顯, 崩塌、滑坡受巖土體類型及構(gòu)造影響突出, 泥石流與植被覆蓋率的關(guān)系密切。