云南石屏縣地質(zhì)災(zāi)害特征及成災(zāi)規(guī)律研究

宋國虎，李 強，王 燦，向 波

(四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072)

云南石屏縣位于云南省南部、紅河州西北部，隸屬紅河州所轄，國土面積3040.84km2，山區(qū)面積2878.16km2，占總面積的94.65%，平壩區(qū)面積162.64km2，占總面積的5.35%。境內(nèi)地形陡竣，地質(zhì)構(gòu)造復雜，地質(zhì)環(huán)境條件脆弱，地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育。礦山采掘、工程建設(shè)、陡坡耕種、毀林開荒的不合理的人類工程活動不斷增強，改變和破壞了地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，誘發(fā)了一系列地質(zhì)災(zāi)害。因此，開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征和成災(zāi)規(guī)律分析對提升該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治和促進地區(qū)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展具有積極的科技支撐作用。

1 石屏縣地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文

石屏縣屬亞熱帶潮濕氣候，不同區(qū)段因受地理位置、地形條件影響，氣候水平和垂直分帶差異明顯。縣內(nèi)多年平均氣溫18.1℃，月氣溫最高為4月～9月，月平均氣溫21.6℃。多年平均年降水量962.3mm，最大年降水量1146.9mm(1999)，最小年降水量723.1mm。5月～10月為雨季，降水量769.2mm，占全年降水量的79.9%，最大月降水量323.1mm(2001年6月)，最大日降水量238.1mm。

縣域內(nèi)地表水系較發(fā)育，地表水系分屬紅河水系和珠江水系。屬紅河水系的主要河流有紅河、小河底河及異龍湖。小河底河自北向南流經(jīng)縣域西部邊緣，為紅河在縣域內(nèi)最大一級支流，河谷狹窄，岸陡谷深，水流湍急。屬珠江水系主要河流有縣域北部的練莊河、小路南河，為曲江河一級支流。

1.2 地形地貌

石屏縣地處云南高原南緣，縣域總體地勢北高南低，傾向紅河河谷，一般標高在1400～2000m。紅河與珠江水系之分水嶺東西兩部截然不同的地貌景觀。分水嶺以西總的地貌為深切割高中山地貌，相對高差1000m～1500m，多為深切割脊狀山嶺，斜坡陡峻，河谷狹窄，山坡坡度40°～50°，部分可達60°～70°；河溪發(fā)育，河流溯源侵蝕強烈，水流湍急，河溪匯入小河底河。分水嶺以東總的地貌為中山、低中山地貌，地形波狀起伏，山頂平緩，溝谷多呈“U”字型，山坡坡度10°～40°；河溪不發(fā)育，水流緩慢，河溪匯入瀘江河、曲江河。

1.3 地層巖性

研究區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全，除白堊系缺失外，自元古界到第四系均有分布，其中元古界、上古生界分布最廣?？h域基底由元古界構(gòu)成，元古界昆陽群出露分布于壩心～馬鞍山、龍朋～寶秀電站，為厚逾萬米之板巖、粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖、片巖及碳酸鹽巖淺變質(zhì)巖系。自晉寧運動以后，區(qū)內(nèi)沉積了厚達20000余米的碎屑巖和碳酸鹽巖建造，尤以上古生界和三疊系厚度最大，出露最廣。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

縣域位于云南山字型構(gòu)造前弧與青、藏、滇、緬、印尼歹字型構(gòu)造體系東支中段復合部位，構(gòu)造方向以北西向為主，北東、東西向次之。北西向構(gòu)造主要包括；小河底河斷裂、大橋-石屏斷裂、五郎溝斷裂、裴尼～西期底向斜和木卡里背斜。

1.5 新構(gòu)造運動

縣域內(nèi)新構(gòu)造運動強烈，其跡象明顯，并具有繼承性和新生性。新構(gòu)造運動強烈，且主要表現(xiàn)為上升運動，明顯表現(xiàn)出構(gòu)造運動的繼承性，差異性和間歇性。區(qū)內(nèi)大橋-石屏活動斷裂為發(fā)震斷裂，該斷裂北西延至通海，南東延至建水，在該斷裂帶上有文字記載以來共發(fā)生7.0級以上地震6次，6.0級～6.9級地震10次。1986年至今，縣境內(nèi)共發(fā)生2級以上地震389次，其中有感地震56次，有破壞性地震3次。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布特征

2.1 地質(zhì)災(zāi)害類型及分布特征

石屏縣地質(zhì)災(zāi)害類型主要為滑坡、泥石流和崩塌，共點107處(表1)，具有災(zāi)害點多、分布范圍廣、整體分布不均勻，局部集中等特點(圖1)。

表1 石屏縣地質(zhì)災(zāi)害類型統(tǒng)計表

(1)災(zāi)害類型中以滑坡分布最多，共71處，占66.4%；泥石流31處，占29.0%；崩塌5處，占4.6%。

(2)按規(guī)模來看，石屏縣地質(zhì)災(zāi)害以中、小型災(zāi)害為主，占78.50%，中型占20.56%，大型占0.93%。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中地質(zhì)災(zāi)害最發(fā)育的為異龍鎮(zhèn)(圖2)，共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害占19.63%；其次為牛街鎮(zhèn)和新城鄉(xiāng)，分別占的15.89%和14.95%；哨沖鎮(zhèn)和龍鵬展地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較弱。

(3)從不同類型災(zāi)害的空間分布特征分析，滑坡在石屏縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布；崩塌除分布于異龍鎮(zhèn)、壩心鎮(zhèn)、新城鄉(xiāng)，其他5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均沒有分布；泥石流除龍朋鎮(zhèn)沒有分布外，其他8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布。

(4)從空間上看地質(zhì)災(zāi)害主要在分水嶺以西的切割高中山地貌區(qū)，受小河底河斷裂、大橋—石屏斷裂、五郎溝斷裂等構(gòu)造作用，在構(gòu)造復合部位附近分布較為集中。

圖1 石屏縣地質(zhì)災(zāi)害分布圖

圖2 石屏縣地質(zhì)災(zāi)害鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布統(tǒng)計圖

2.2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

(1)滑坡發(fā)育特征：滑坡為石屏縣主要地質(zhì)災(zāi)害類型，滑坡發(fā)育與地形地貌、地層巖性、降雨、地質(zhì)構(gòu)造及人類工程活動關(guān)系緊密。

區(qū)內(nèi)滑坡主要為土質(zhì)滑坡，發(fā)育67處，占滑坡總數(shù)的94.75%；巖質(zhì)滑坡處4處，占5.63%。按滑坡規(guī)模等級劃分，區(qū)內(nèi)滑坡以中小型滑坡居多，其中小型55處，占77.46%；中型15處，占21.13%；大型滑坡1處，占滑坡地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的1.41%。根據(jù)滑體厚度劃分，區(qū)內(nèi)滑坡以淺層為主，其中淺層滑坡69處，占97.18%；中層滑坡2處，占2.82%。按滑坡滑動的力學機制劃分，區(qū)內(nèi)滑坡以牽引式為主，共66處，占92.96%；復合式滑坡有5處，占7.04%。

(2)泥石流發(fā)育特征：按規(guī)模劃分，區(qū)內(nèi)泥石流以小型泥石流居多，共26處，占83.87%；中型泥石流5處，占16.13%。根據(jù)對泥石流形成的水源條件分析，區(qū)內(nèi)的泥石流均為暴雨型泥石流。按集水區(qū)地貌特征劃分，區(qū)內(nèi)泥石流主要為溝谷型泥石流，有26處，占總數(shù)的84%；山坡型泥石流5條，占16%。按發(fā)育階段劃分，形成期泥石流共4條，占12.90%；發(fā)展期泥石流16處，占51.61%；衰退期泥石流9處，占29.03%；發(fā)展期泥石流2處，占6.45%。

(3)區(qū)內(nèi)崩塌災(zāi)害分布較少，共5處，占全部地質(zhì)災(zāi)害點總數(shù)的4.67%，其規(guī)模均為小型。

3 地質(zhì)災(zāi)害成因及規(guī)律研究

3.1 地形地貌成災(zāi)因素

地形地貌條件是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要控制因素之一[1]，石屏縣地處云南高原南緣，縣域總體地勢北高南低，傾向紅河河谷。石屏縣地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在構(gòu)造侵蝕地貌等的河谷、坡地區(qū)域，共有地質(zhì)災(zāi)害93 處，占86.91%；在巖溶地貌與巖溶凹丘、谷地地貌中，分別發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害共計14處，占13.09%。

除巖溶低中山地貌外，滑坡在其他各地貌區(qū)中均有發(fā)育，主要集中分布在構(gòu)造侵蝕剝蝕高中山、中山地貌區(qū)微地貌為8°～50°的斜坡地帶，共53 處，占全縣滑坡總數(shù)的 74.6%；泥石流，特別是溝谷型泥石流往往跨越多個地貌單元，形成流通區(qū)一般位于構(gòu)造侵蝕剝蝕高中山地貌區(qū)，堆積區(qū)則位于溝谷寬緩地帶，共23 條，占全縣泥石流總數(shù)的74.2%；崩塌 5 處分別發(fā)育在構(gòu)造侵蝕剝蝕高中山地貌區(qū)微地貌60°以上的陡崖地帶中，其他地貌類型中較少發(fā)育。

3.2 巖土體類型成災(zāi)因素

不同地層巖性，其物理力學指標不同，巖體抗破壞能力不同[4]。巖體結(jié)構(gòu)、巖性這些內(nèi)因?qū)π逼路€(wěn)定性影響最大[5]。通過對滑坡發(fā)育地段巖土體的工程地質(zhì)特征進行統(tǒng)計，發(fā)育于第四系殘坡積層中滑坡數(shù)量最多，共有62個，占87.32%；其次為發(fā)育于較硬巖中的滑坡，共有8個，占滑坡地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的11.27%；發(fā)育于堅硬巖中的滑坡數(shù)量為1個，占滑坡地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的1.14%。崩塌多發(fā)于在軟硬相間巖體之中。

巖土體的性質(zhì)主要通過影響泥石流物源來影響泥石流溝的形成和發(fā)育。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育區(qū)域，巖石風化強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎，斜坡上崩坡積、殘坡積堆積體在暴雨條件下堆積于溝道內(nèi)，為泥石流提供物源。而堆積于陡坡上的堆積體在雨水作用下可形成坡面泥石流。

3.3 河流與地質(zhì)災(zāi)害

區(qū)內(nèi)河流均為山區(qū)河流，水位隨季節(jié)和降雨強度的不同而升降頻繁，升、降變化的結(jié)果均使巖土體向抗剪強度趨于惡化的方向發(fā)展。山區(qū)河流不但下切作用強烈，側(cè)蝕作用也甚為嚴重，二者共同作用的結(jié)果便是在地形坡度、巖性組合等的共同作用下，沿河岸、溝岸形成滑坡。

本次對區(qū)內(nèi)五條主要河流的流域面積及河網(wǎng)密度、各河流流域內(nèi)發(fā)育的各類災(zāi)害點發(fā)育數(shù)量及對于各流域面積的發(fā)育密度進行統(tǒng)計計算，建立河網(wǎng)密度與各類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度的對比圖，對河流與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的相關(guān)性進行分析研究。

對比各流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度，小河底河流域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度最大，其次為異龍湖流域和練莊河流域，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育密度最低的是紅河流域(圖3)。針對不同類型的災(zāi)害而言，滑坡災(zāi)害在小河底河流域的發(fā)育密度最高，其次為練莊河流域和異龍湖流域，滑坡災(zāi)害發(fā)育密度最低的流域為紅河流域。崩塌災(zāi)害主要發(fā)育在異龍湖流域。而泥石流在小河底河的發(fā)育密度最高。

圖3 工作區(qū)各流域河網(wǎng)密度統(tǒng)計圖

圖4 河網(wǎng)密度與災(zāi)害發(fā)育關(guān)系

地質(zhì)災(zāi)害分布特征表明，石屏縣境內(nèi)各大河流的河網(wǎng)密度與區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育呈正相關(guān)關(guān)系(圖4)，在河網(wǎng)密度大的流域范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度較高，河網(wǎng)密度小的流域范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度較低，尤其是泥石流和滑坡。

3.4 降雨成災(zāi)因素

中國70%以上的地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)生在6月-9月，65%以上是由強降雨引發(fā)的，可見地質(zhì)災(zāi)害與降雨關(guān)系密切[2]，強降雨是誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等的最直接因素[3]。根據(jù)本次詳細調(diào)查，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害時間分布多受降雨的影響，大多滑坡、崩塌和泥石流發(fā)生都集中在每年的5月～9月，其中，每年6月～8月地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率最高(圖5)，5月和9月次之。每年6月～8月為降雨集中時段，并多以暴雨形式出現(xiàn)。強降雨成為地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素。

圖5 石屏縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育時間特征統(tǒng)計圖

圖6 石屏縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育與降雨關(guān)系圖

石屏縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時間的分布特征與年降雨量集中產(chǎn)生的時間月份基本一致，每年雨季是地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)時期，降雨是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布的主要引發(fā)因素。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨在時間上具有較好的對應(yīng)關(guān)系(圖6)，在強降雨過程中地質(zhì)災(zāi)害與降雨具有同步發(fā)生的特點。因此，石屏縣地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在4月至10月，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨在時間上具有一致性。

3.4 人類工程活動成災(zāi)因素

由于人口的迅速增加，不合理的工程經(jīng)濟活動不斷擴大，諸如毀林開荒、城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村建設(shè)、修筑公路、開礦采石等工程建設(shè)和經(jīng)濟活動，促進了工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，同時也改變和破壞了地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，誘發(fā)了眾多人為的崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害(圖7)。

區(qū)內(nèi)由人類工程活動誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害有59處，占55.14%，礦山采掘過程中的人類工程活動誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量最多，且泥石流和滑坡數(shù)量相當；其次為坡腳開挖，主要誘發(fā)災(zāi)害類型以滑坡和崩塌等。陡坡墾殖耕作導致的森林植被破壞誘發(fā)及礦山采掘形成的棄渣堆積在溝道，形成泥石流物源，誘發(fā)泥石流。其次，山區(qū)坡森林植被破壞及耕地在水土流失過程中不僅為泥石流的形成提供了大量的松散固體物源，而且因其坡度大，會在暴雨過程中產(chǎn)生暴漲暴落的徑流，這為泥石流的形成提供了水動力條件[6]。

圖7 人類工程活動類型與誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量圖

4 結(jié)論

(1)石屏縣共有地質(zhì)災(zāi)害隱患點107個，其中滑坡71個，崩塌5個，泥石流31條。災(zāi)害類型主要以滑坡、泥石流為主，崩塌弱發(fā)育，災(zāi)害規(guī)模主要以中小型為主，地質(zhì)災(zāi)害主要分布在異龍鎮(zhèn)、牛街鎮(zhèn)、新城鄉(xiāng)，哨沖鎮(zhèn)和龍朋鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害相對不發(fā)育。

(2)區(qū)內(nèi)滑坡主要以土質(zhì)、中小型、牽引式為主。泥石流均為中小型、暴雨誘發(fā)的溝谷型泥石流為主，大部分處于形成期、發(fā)展期。崩塌弱發(fā)育，規(guī)模均為小型，主要發(fā)育于自然巖質(zhì)斜坡的較軟巖和較硬巖之中。

(3)地形地貌條件是石屏縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要控制因素之一，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在構(gòu)造侵蝕高中山、中山、低中山等河谷、坡地區(qū)域，巖溶高中山、中山、低中山及高原地區(qū)分布較少。

(4)石屏縣境內(nèi)各大河流的河網(wǎng)密度與區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育呈正相關(guān)關(guān)系，在河網(wǎng)密度大的流域范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度較高，河網(wǎng)密度小的流域范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密度較低。對于不同類型的災(zāi)害而言，河網(wǎng)密度與滑坡災(zāi)害的發(fā)育密度相關(guān)性較好，與崩塌相關(guān)性相對較弱。

(5)石屏縣地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在4月至10月，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與降雨在時間上具有一致性。

(6)人類活動改變了地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，對石屏縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有相當程度的影響。礦山采掘、坡腳開挖、陡坡墾殖、森林植被破壞對地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)較為強烈。因此，在發(fā)展經(jīng)濟的同時應(yīng)嚴格注意地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的保護，避免人為誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。