三峽庫區(qū)秭歸縣童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害分布特征分析

朱文彩，何鈺銘，陳 松

(湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院,湖北 宜昌 443002)

童莊河位于長(zhǎng)江右岸,為三峽庫區(qū)的長(zhǎng)江支流之一,地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°33′23″～110°48′44″,北緯30°43′09″～30°57′51″。童莊河發(fā)源于秭歸縣云臺(tái)荒北麓,源頭廟槽一帶最高點(diǎn)高程1 920.7 m。自南向北,上游倉坪河,中游平睦河,下游童莊河,經(jīng)文化—郭家壩注入長(zhǎng)江,干流全長(zhǎng)37.0 km。河口高程250 m,河道長(zhǎng)14.5 km,中上游切割深度500～700 m,河床狹窄,下游切割深度200～400 m,河床寬100～200 m,總落差1 810 m,平均河道坡降48.9‰,流域面積約239 km2,流域總體上為南北向展布的長(zhǎng)條狀地塊。

童莊河流域地處川鄂褶皺碳酸鹽巖、碎屑巖中低山區(qū),主要巖性為碳酸鹽巖、碎屑巖、碳酸鹽巖夾碎屑巖和第四系松散堆積；復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、多樣的巖土體條件和河流的侵蝕作用,為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。童莊河流域岸坡長(zhǎng)期變形破壞的類型及數(shù)量均較多,殘留下來的主要是滑坡。近期發(fā)生的部分大中型滑坡主要是老滑坡體的復(fù)活。變形體正在發(fā)展,而又有可能失穩(wěn)破壞的只是少數(shù)地段。據(jù)調(diào)查,流域內(nèi)發(fā)育各類地質(zhì)災(zāi)害76處,其中滑坡57處、崩塌4處,泥石流4處、不穩(wěn)定斜坡(潛在滑坡)11處。

童莊河作為長(zhǎng)江一級(jí)支流,自2003年6月三峽工程正式蓄水發(fā)電后,流域內(nèi)自童莊河河口到孔嶺一帶成為三峽庫區(qū),受蓄水影響面積約30.9 km2,受庫水影響岸坡段共發(fā)育各類地質(zhì)災(zāi)害共計(jì)36處,占流域?yàn)?zāi)害點(diǎn)總數(shù)的47.4%,但其面積僅占整個(gè)流域面積的11%,災(zāi)害點(diǎn)發(fā)育密集,面密度1.16個(gè)/km2,遠(yuǎn)高于流域平均發(fā)育密度0.27個(gè)/km2。

1 研究區(qū)概況

1.1 氣象條件

童莊河流域?qū)賮啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū),流域內(nèi)降雨量受高程控制,雨量充沛。流域年降雨量由北向南逐漸增多,下游河谷地帶1 000 mm左右,向南隨高程遞增明顯,源頭一帶達(dá)1 500 mm。流域上游為秭歸縣暴雨中心,最大日降雨可達(dá)300 mm以上,流域內(nèi)降雨具時(shí)段和頻度相對(duì)集中的特點(diǎn),主要集中在4—10月份,且多暴雨,特別是6—8月份出現(xiàn)暴雨的頻率最大,如1975年8月9日最大日降雨量358 mm；1996年7月4日最大日降雨量260 mm。

1.2 地理地質(zhì)

童莊河地處川鄂褶皺山地近南北向展布的秭歸盆地南東緣三峽中低山峽谷區(qū),河谷寬、窄交替；峽谷段溝谷深切,岸坡陡峻；寬谷段岸坡寬緩,漫灘發(fā)育,為主要居住、耕作區(qū)。

童莊河流域內(nèi)沉積地層出露齊全,以二疊系(P)—侏羅系(J)為主,上游背斜核部出露寒武系(∈)—志留系(S),常有泥質(zhì)軟巖或煤系夾層等不良工程地質(zhì)巖組,為滑坡、崩塌災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。此外流域內(nèi)還可見第四系更新統(tǒng)松散堆積層,成因復(fù)雜,可分為：沖洪積漂石及砂礫卵石分布在河床；積塊石層多分布在基巖斜坡；崩塌塊石分布在陡坡下斜坡地帶；滑坡堆積體多分布在谷坡中下部地帶。

童莊河流域地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)坪鄂中褶斷區(qū)秭歸臺(tái)褶束東部與八面山褶皺帶恩施臺(tái)褶束復(fù)合部位。主要經(jīng)歷了地臺(tái)發(fā)展及陸緣活化兩大階段,褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育,形成總體以東西向、北北東向構(gòu)造為主體,北北東向構(gòu)造疊加改造東西向構(gòu)造的復(fù)合構(gòu)造格架,多次的構(gòu)造活動(dòng),形成了S—D、J—T兩層不整合面以及層間順層剪切破壞的泥化夾層,為地質(zhì)災(zāi)害形成的主要內(nèi)因。

2 地質(zhì)災(zāi)害的分布特征

2.1 降雨決定地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間分布

降雨,尤其是大暴雨,是誘發(fā)老滑坡復(fù)活及發(fā)生新滑坡的重要?jiǎng)恿σ蛩?。暴雨誘發(fā)滑坡模式主要是降雨飽和巖土體,增大容重；滑帶(或潛在滑動(dòng)面)飽水、力學(xué)強(qiáng)度大幅降低；降雨入滲補(bǔ)給地下水,使地下水位急驟抬高和流動(dòng),產(chǎn)生巨大的動(dòng)、靜水壓力和托浮力；沖溝壁和坡面被沖刷,破壞坡體完整性,甚至破壞保持平衡的關(guān)鍵部位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),流域內(nèi)發(fā)生或復(fù)活的崩塌和滑坡,也幾乎都發(fā)生在大暴雨過程中。流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間分布主要與降雨周期緊密相關(guān),且地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)時(shí)間多具滯后性。

據(jù)已建的流域?yàn)?zāi)害點(diǎn)空間數(shù)據(jù)庫(調(diào)查截至2018年),流域內(nèi)共計(jì)96災(zāi)害點(diǎn)中,有具體時(shí)間記載的災(zāi)害點(diǎn)62處,其中有具體月份記載的災(zāi)害點(diǎn)49處,區(qū)內(nèi)大面積發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間,主要集中在1985—1987年、1990—1992年及1998—2008年,最為突出的2008年形成災(zāi)害點(diǎn)共9處。流域內(nèi)5—8月發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害為最多,共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害41處,這幾個(gè)月份恰為流域內(nèi)降雨集中分布的時(shí)段,說明流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間分布規(guī)律受降雨周期及降雨量影響明顯。

2.2 沿水系呈帶狀分布

河流侵蝕作用是岸坡破壞、演變的主要外動(dòng)力之一,是影響岸坡穩(wěn)定的基本地質(zhì)因素,也是地質(zhì)災(zāi)害形成的重要影響因素[1]。自新構(gòu)造時(shí)期以來,本區(qū)地殼處于不均衡的間歇性急劇上升狀態(tài)。隨著河流深切,谷坡加高變陡,滑坡、崩塌亦隨之伴生。流域內(nèi)滑坡、崩塌的分布狀況,可見如下特點(diǎn)：大中型滑坡在現(xiàn)有庫水的水位變動(dòng)附近帶集中發(fā)育,隨著高程的增加,大中型滑坡罕見。這是由于剪出口高程處于水位變動(dòng)帶的滑坡形成較晚,滑坡殘?bào)w保存較好,而形成年代久遠(yuǎn)的古滑坡,在岸坡演變過程中已被剝蝕的緣故。河流的侵蝕作用,除與流速、流量、坡降和是否沖刷岸坡等有關(guān)外,還與庫岸巖性、巖體結(jié)構(gòu)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、方向,以及巖層產(chǎn)狀等有關(guān)。流水沖刷河床,使河床逐漸加深,軟弱巖石段被淘蝕成深槽；河流的側(cè)向侵蝕作用,主要發(fā)生在河岸的外彎部位(凹岸),側(cè)向侵蝕沖刷和破壞坡腳,使庫岸坡腳變陡,在順向?qū)訝畎镀露卧斐膳R空,上部巖體失去足夠的支撐,容易導(dǎo)致剪斷破壞；特別是當(dāng)軟弱夾層(或潛在滑面)因沖刷在坡腳暴露后,易發(fā)生滑坡。

童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害具沿區(qū)水系呈帶狀分布的特征,且以水系為中心線向兩側(cè)呈現(xiàn)由密集向分散過度的特點(diǎn)。從整個(gè)流域的分布上看,地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育于水系兩岸300 m范圍的河流一級(jí)岸坡之上。該范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害以滑坡為主,共36處(直接受庫水位影響31處),具有群集性的特點(diǎn),其它地段分布少且零散。

2.3 密集發(fā)育于斜順向陡坡之上

地質(zhì)災(zāi)害是地球外動(dòng)力地質(zhì)作用的一種表現(xiàn)形式,所有的地質(zhì)災(zāi)害均發(fā)育于一定的斜坡之上,斜坡形態(tài)及其結(jié)構(gòu)類型決定了斜坡的應(yīng)力分布及受力情況,同樣也決定了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展[2]。按地貌學(xué)的觀點(diǎn),可以將斜坡按的坡度劃分為：緩斜坡(0°～5°)、斜坡(5°～15°)、陡坡(15°～35°)、峭坡(35°～55°)、垂直壁(>55°)。加入地質(zhì)的觀點(diǎn),可分為以下幾類：順向坡(巖層傾向與坡向交角<30°),其中順向坡包括地形坡度小于地層傾角(順向伏傾)和大于等于地層傾角(順向飄傾)兩類；斜向坡(巖層傾向與坡向交角在30°～60°或120°～150°)、橫向坡(巖層傾向與坡向交角在60°～120°),反向坡(巖層傾向與坡向交角在>150°)。

童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害在不同類型斜坡的分布情況見表1。由表可知,童莊河地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育于斜順向陡坡(坡度15°～35°)之上,較平緩斜坡地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育,直立的飄傾、反向陡崖發(fā)育少量崩塌以及崩塌堆積體滑坡。同時(shí),斜坡坡度較斜坡結(jié)構(gòu)類型對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響更為顯著,同時(shí)亦受各類不同斜坡的分布面積大小相關(guān)。

表1 地質(zhì)災(zāi)害按斜坡結(jié)構(gòu)分類統(tǒng)計(jì)表(單位：處)Table 1 Statistical table of geological hazards classified by slope structure

2.4 構(gòu)造線附近地質(zhì)災(zāi)害密集發(fā)育

童莊河流域處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)上揚(yáng)子臺(tái)坪鄂中褶斷區(qū)秭歸臺(tái)褶束東部與八面山褶皺帶恩施臺(tái)褶束復(fù)合部位。區(qū)內(nèi)沉積蓋層出露齊全,構(gòu)造表現(xiàn)為多期的構(gòu)造相互疊加,互相影響,褶皺、斷層均較發(fā)育。構(gòu)造對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響主要反映在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中,構(gòu)造線附近巖體因擠壓、拉張、剪切等應(yīng)力變形作用,完整性遭到破壞,以及構(gòu)造變形過程中巖層滑脫,沉積間斷形成的軟弱夾層和風(fēng)化不整合面。分析流域內(nèi)構(gòu)造歷史,發(fā)現(xiàn)燕山期構(gòu)造活動(dòng)最為劇烈,形成了大量的脆性斷裂和褶皺,巖體完整性遭受的破壞最為嚴(yán)重,從而奠定了流域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。

由圖1,從構(gòu)造方面分析,童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害有二處集中分布區(qū),其一為秭歸向斜形成的秭歸盆地邊緣,仙女山斷裂—朝陽坪斷裂夾持的鴉雀包背斜核部區(qū)域；其二為幺棚斷裂—金溪—板壁店斷裂作用的區(qū)域。從距離構(gòu)造線的遠(yuǎn)近分析,地質(zhì)災(zāi)害均集中在構(gòu)造線1 000 m范圍內(nèi)。

圖1 童莊河流域河流、構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.1 Distribution map of rivers,structures and geological hazards in Tongzhuang River Basin1.災(zāi)害點(diǎn)；2.河流；3.褶皺軸線；4.斷層。

2.5 集中分布于人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈影響區(qū)

不合理的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是區(qū)內(nèi)為誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。童莊河流域人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)較強(qiáng)烈,主要集中在河谷兩岸、流域中下游碎屑巖地區(qū),包括修建民居、開墾種植、筑路等。如：旅游景點(diǎn)多分布于河流兩岸,道路交通以線狀不均勻分布,順坡耕種于殘坡積層厚度較大的斜坡中下部緩坡等。

童莊河流域人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引起斜坡環(huán)境的改變,總體趨勢(shì)是破壞斜坡穩(wěn)定性：①沿河兩岸修筑公路,因開挖坡腳,棄土棄渣和排水等造成斜坡失穩(wěn)。如獅子包滑坡、柳樹溝滑坡等；②不合理開墾種植和水塘滲漏,引起岸坡失穩(wěn)和老滑坡復(fù)活。岸坡地帶山高坡陡,人多地少,人們?yōu)榱松?在斜坡地帶開荒種地、修建水利設(shè)施。這不僅破壞了岸坡結(jié)構(gòu),加快了水土流失,而且造成降雨和地表水大量滲入巖土體,致使軟弱地層軟化和泥化,促進(jìn)了坡體變形破壞和老滑坡復(fù)活；③采礦地帶,爆破震動(dòng)或采空區(qū)卸荷可能誘發(fā)斜坡失穩(wěn),如卡馬石崩塌。

3 近期滑坡變形調(diào)查分析

童莊河流域直接受庫水位影響的滑坡有31處,具有群集性的特點(diǎn),其它地段分布少且零散。由于不同童莊河庫岸所處地質(zhì)環(huán)境的差異和庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的工程治理措施,近期其變形破壞強(qiáng)度也不相同。經(jīng)過治理的滑坡等災(zāi)害體未發(fā)現(xiàn)整體變形跡象,偶有局部變形,庫岸穩(wěn)定狀況良好；少部分未經(jīng)治理的中小型滑坡相對(duì)密集庫段,岸坡變形破壞較嚴(yán)重,庫岸穩(wěn)定性較差。

童莊河流域受庫水影響段內(nèi)多發(fā)育侏羅系碎屑巖地層,且多為順向、斜向斜坡,滑坡極易發(fā)生；區(qū)內(nèi)的移民安置工程多依河而建,岸坡上的人類工程活動(dòng)甚為強(qiáng)烈,加重了滑坡發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)；在庫水長(zhǎng)期浸泡、掏蝕和145～175 m水位變動(dòng)等因素下,極易誘發(fā)新的大規(guī)?；?。如肖胡子嶺滑坡、華新水泥廠2號(hào)碼頭滑坡等均與蓄水密切相關(guān)。

4 開發(fā)規(guī)劃建議

童莊河流域開發(fā)利用規(guī)劃應(yīng)在縣市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行,規(guī)劃建議如下：

(1) 規(guī)范流域內(nèi)人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng),杜絕不合理的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng),在不破壞地質(zhì)環(huán)境或?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境不產(chǎn)生明顯影響的前提下,選擇科學(xué)、適宜的開發(fā)利用方式,合理進(jìn)行社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

(2) 對(duì)童莊河的兩區(qū)(居民集中區(qū)、三峽庫區(qū))附近威脅旅游安全、城鎮(zhèn)設(shè)施、學(xué)校安全、重要交通干線的地質(zhì)災(zāi)害,采取工程治理為主、搬遷避讓為輔的防治措施；對(duì)其它區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害,采取群測(cè)群防為主、分計(jì)劃搬遷避讓的措施[3]。

5 結(jié)論

本文對(duì)童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律進(jìn)行了歸納分析,結(jié)果顯示童莊河流域地質(zhì)災(zāi)害沿著水系、構(gòu)造發(fā)育帶呈帶狀分布,集中分布于順向及斜順向斜坡和人類活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū),變形時(shí)間與區(qū)域內(nèi)強(qiáng)降雨時(shí)間吻合。由于不同庫岸所處地質(zhì)環(huán)境的差異和庫區(qū)開展地質(zhì)災(zāi)害的工程治理措施,近期新發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和已有災(zāi)害體的破壞現(xiàn)象很少[4]。