甘肅省麥積區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及其成災(zāi)模式研究

張治家

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

麥積區(qū)位于秦嶺西端北麓，是天水市的“東大門”，地處陜、甘、川之要沖。前期地礦、鐵道、交通、水保等部門和有關(guān)科研院所開展了不同精度的區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)等工作，為本次工作的開展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)[1-2]。但工作目的、工作方法和工作程度各不相同，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查程度尚不夠全面、隱患識別率不高、理論認(rèn)識不足[3]，與第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查存在一定差距，有待進(jìn)一步開展工作。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 水文與地形地貌

麥積區(qū)屬溫帶半濕潤半干旱氣候，夏季涼爽、冬無大雪，春溫高于秋溫，四季分明、季風(fēng)氣候明顯的特征。降水量在年內(nèi)分布很不均勻，6～9月份降水量占全年降水量的64%，且多以暴雨形式出現(xiàn)；降水量的分布趨勢呈現(xiàn)由東南向西北逐漸減少，年際變化比較顯著，豐水年降水量為枯水年的2.35倍。地跨長江、黃河兩大流域，水文網(wǎng)發(fā)育，主要有渭河及其支流藉河、牛頭河、東柯河和潁川河等，多年平均徑流量3.60×108m3，平均徑流深167.82mm。地勢上屬西秦嶺山地與隴西黃土丘陵的過渡帶，形成渭河流域和嘉陵江流域的分水嶺，自分水嶺向南北兩側(cè)逐漸降低的變化趨勢；最高點(diǎn)是火炎山，海拔2559.7m，最低處是渭河的胡店，海拔800m；丘陵區(qū)地形坡度為15°～40°，相對高差200～400m；基巖山地坡度多在35°以上，相對高差500～800m，主要地貌類型為侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)、剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)、侵蝕堆積河谷區(qū)和重力地貌。

1.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)主要出露第四系黃土、沖洪積物和崩滑堆積物；新近系河湖相泥巖和砂質(zhì)泥巖；古近系河流相含礫砂巖；東南部和中部局部出露白堊系礫巖、含礫粗砂巖、砂質(zhì)泥巖；上泥盆統(tǒng)大草灘群洪積扇裙或山前磨拉石砂礫巖、砂巖、粉砂巖，中泥盆統(tǒng)舒家壩群石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖和板巖夾泥砂質(zhì)灰?guī)r；下古生界牛頭河群黑云母二長片麻巖、角閃片巖夾大理巖及角閃巖。

區(qū)內(nèi)侵入巖出露廣泛，多呈巖基及巖枝狀產(chǎn)出，主要為印支期、燕山期黑云母斑狀花崗巖、中粗—中細(xì)?；◢弾r等。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)屬祁連—北秦嶺造山帶結(jié)合部位，可細(xì)分為5個構(gòu)造帶，自北而南為隴山—固川中元古構(gòu)造帶、葫蘆河—望家坡加里東構(gòu)造帶、牛頭河—花廟河古元古構(gòu)造帶、關(guān)子鎮(zhèn)—李子園加里東構(gòu)造帶、李壩—舒家壩華力西期構(gòu)造帶，它們之間均以區(qū)域性邊界斷裂或韌性剪切變形帶所分隔，經(jīng)多次裂解、裂陷與多樣式造山作用形成的，中生代以來的構(gòu)造活動對先期構(gòu)造又進(jìn)行了改造和疊加。

1.4 新構(gòu)造運(yùn)動與地震

區(qū)內(nèi)位于青藏高原東北緣地貌階梯帶，新構(gòu)造運(yùn)動十分活躍，以大面積不均勻間歇性升降為主，表現(xiàn)為河谷多形成深切峽谷以及渭河高階地形成。區(qū)內(nèi)位于天水—蘭州地震帶，構(gòu)造活動強(qiáng)烈，發(fā)生過多次強(qiáng)震和古地震記錄，目前正處于地震活躍期（第五個）的能量釋放階段，預(yù)計未來百年內(nèi)有發(fā)生6 級地震以上的可能。地震烈度為Ⅷ度區(qū)，設(shè)計基本加速度為0.3g。

1.5 水文地質(zhì)特征與人類活動

區(qū)內(nèi)地下水分布于黃土丘陵、基巖山地及河（溝）谷平原中，細(xì)分為基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水三大地下水類型，其中以松散巖類孔隙水利用程度較高，其它兩種地下水利用程度偏低，處于原始天然利用狀態(tài)。一般情況下，地下水徑流為0.1～0.5L/(s·km2)，局部地區(qū)可達(dá)3～6L/(s·km2)。區(qū)內(nèi)人類活動主要有亂砍濫伐，破壞植被；開山取石，建筑垃圾、生活垃圾隨意堆放，直接破壞地質(zhì)環(huán)境；開挖坡體、修房建路、道路，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

本次工作共確定地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)475處。其中，滑坡災(zāi)害隱患點(diǎn)226處，占總數(shù)的47.6%，崩塌災(zāi)害隱患點(diǎn)146處，占總數(shù)的30.7%，泥石流災(zāi)害隱患點(diǎn)100處，占總數(shù)的21.1%，地面塌陷災(zāi)害隱患點(diǎn)3處，占總數(shù)的0.6%。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害類型

（1）滑坡：區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要地質(zhì)災(zāi)害類型之一，分布廣，數(shù)量多，規(guī)模大，部分地段成群發(fā)育。按巖土體性質(zhì)劃分為黃土滑坡130個、黃土—泥巖滑坡73個（圖1A）和堆積層滑坡23個（圖1B）；按滑體厚度劃分為淺層滑坡152個、中層滑坡52個、深層滑坡21個和超深層滑坡1個；按滑坡規(guī)模劃分為特大型滑坡24個、大型滑坡20個、中型滑坡80個和小型滑坡102個。

（2）崩塌：區(qū)內(nèi)主要發(fā)育于黃土丘陵區(qū)和基巖山區(qū)。按物質(zhì)組成分為土質(zhì)崩塌135個（圖1C）和巖質(zhì)崩塌11個（圖1D）；按規(guī)模分為大型12個，中型71個和小型63個。

（3）泥石流：是區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害類型之一，發(fā)育密度2.9 條/100km2。按物質(zhì)組成分為泥流37 條、泥石流55條和水石流8條；按易發(fā)程度分為高易發(fā)5條、中易發(fā)76 條和低易發(fā)19 條；按規(guī)模分為大型15 條、中型61條和小型24條。泥石流集中發(fā)生于每年7～9月份，這3 個月平均降水量282.76mm，占年平均降水量的52.63%，且多以大雨、暴雨形式出現(xiàn)。

（4）地面塌陷：區(qū)內(nèi)地面塌陷有3 處。渭南鎮(zhèn)渭西村和道北辦呂家村變電所東面地面塌陷為歷史遺留防空洞口塌陷造成，規(guī)模小，現(xiàn)狀條件下已夯填、硬化；另一處位于五龍鎮(zhèn)安家山村文化廣場，為黃土濕陷造成，硬化路面發(fā)生不同程度變形，危害性較大。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

受水文氣象、植被、地質(zhì)環(huán)境條件的制約和人類工程活動的影響，區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育呈普遍性和不均勻性、多發(fā)性及突發(fā)性特征。

（1）普遍性和不均勻性：區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)較為發(fā)育，其中以滑坡、崩塌、泥石流為主，尤以滑坡在全區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及街道辦事處均有分布。渭河及其支流河谷區(qū)下游段地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)相對密集，東南部相對較少；各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的災(zāi)害密集程度和災(zāi)害類型存在較大的差異，主要分布于馬跑泉鎮(zhèn)、花牛鎮(zhèn)、社棠鎮(zhèn)、伯陽鎮(zhèn)、甘泉鎮(zhèn)、麥積鎮(zhèn)、東岔鎮(zhèn)7個城鎮(zhèn)，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)達(dá)到了307處，占全區(qū)總數(shù)量的的64.6%；此外，地形條件控制、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和人類工程活動等也存在地質(zhì)災(zāi)害分布的不均勻性。

（2）多發(fā)性：在時間上的反復(fù)性及空間上的群發(fā)性?；?、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害均不同程度表現(xiàn)出多發(fā)性特征，尤以泥石流表現(xiàn)最為明顯。泥石流活動周期與雨季周期和強(qiáng)降雨保持較為一致的關(guān)系；區(qū)內(nèi)較大的泥石流溝均發(fā)生多次泥石流事件，存在著較大的多發(fā)性和反復(fù)性；滑坡集中發(fā)育區(qū)也是泥石流高發(fā)育區(qū)。

（3）突發(fā)性：滑坡多屬低速間歇型，一般不會直接造成人員傷亡，而泥石流、崩塌災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)，難以預(yù)防，往往人員或財產(chǎn)來不及撤離，危害相當(dāng)嚴(yán)重。

3 孕災(zāi)地質(zhì)條件分析

3.1 地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害

地形和地貌控制著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征和分布規(guī)律。

（1）對泥石流的影響：對區(qū)內(nèi)泥石流的溝谷的溝床比降、溝坡坡度和流域形態(tài)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，溝谷平均溝床比降在30‰～400‰對泥石流的形成和運(yùn)動最為有利；泥石流谷坡坡度優(yōu)勢區(qū)間為20°～50°，易發(fā)性與相對高差呈正比關(guān)系；樹葉狀流域形態(tài)易發(fā)生泥石流。

（2）對滑坡、崩塌的影響：斜坡地形是滑坡、崩塌產(chǎn)生的基礎(chǔ)條件，其主要受坡型、坡度、坡高和坡向等四個方面影響地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[4]。

①坡型：區(qū)內(nèi)階梯型斜坡發(fā)育的滑坡最多，為96處，凸形為45處、直線型為31處、凹型為54處，多分布于天然坡度較大以及人類工程活動較強(qiáng)烈的公路沿線和溝谷地帶，溝谷常呈“V”型谷，切割深度大，較陡、斜坡高，臨空條件較好。崩塌多發(fā)育于公路沿線或河流兩岸高階地前緣陡坎處或人為削坡建房形成的陡坎處，崩塌災(zāi)害多發(fā)育在直線型斜坡中。

②坡度：區(qū)內(nèi)滑坡多發(fā)生于坡度在20°～40°之間，大于60°的陡崖多發(fā)育崩塌而不表現(xiàn)為滑坡破壞形式。

③坡高：區(qū)內(nèi)滑坡主要集中坡高30～50m段，之后隨著坡高的增大，發(fā)生滑坡的比率變化不大，但坡高達(dá)到300m以后趨于減小，說明滑坡多發(fā)生在人類工程活動強(qiáng)烈地帶。崩塌常發(fā)生于50m 以下的斜坡，表明歷經(jīng)長期風(fēng)化，斜坡高差越大越趨于穩(wěn)定；人類工程活動和水流沖蝕對斜坡高差較低的斜坡產(chǎn)生影響，往往造成形成陡坡，增加發(fā)生崩塌的概率。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害

區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂和褶皺十分發(fā)育，大型滑坡群（帶）等主要位于強(qiáng)震中分布區(qū)，且北西西和北東向的褶皺軸和壓扭性走滑斷裂帶的復(fù)合部位最為發(fā)育。

（1）斷裂：特別是深大斷裂和活動斷裂構(gòu)造能使巖體破碎、地應(yīng)力集中、地形突變、地下水作用活躍，給滑坡、崩塌的發(fā)育創(chuàng)造良好的背景條件，極易形成高陡邊坡，且?guī)r土體松散。

（2）地震：地震背景條件復(fù)雜，活動頻繁，Ⅶ度及Ⅶ度以上區(qū)易發(fā)生區(qū)域性規(guī)模較大滑坡災(zāi)害；Ⅶ度以下區(qū)僅在部分區(qū)段發(fā)生小規(guī)?；隆?/p>

3.3 工程地質(zhì)巖組與地質(zhì)災(zāi)害

區(qū)內(nèi)的巖體類型可分為4類巖組，土體可分為3類巖組。發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量最多的地層為黃土、泥巖巖土體廣泛分布區(qū)，發(fā)育的數(shù)量多達(dá)338處，巨型和大型規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害也多發(fā)育在這兩個巖組。造成這種現(xiàn)象的原因是區(qū)內(nèi)這兩類巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)存在很大的差異，黃土的透水性相對較好，而泥巖的透水性較差，為主要的隔水層，并且泥巖遇水易軟化、泥化，其力學(xué)性質(zhì)顯著降低，成為形成滑坡的良好地層，使滑坡發(fā)育具有良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。受構(gòu)造的影響，這套易滑地層的巖層傾向與斜坡的坡向一致或者交角較小，且?guī)r土體破碎，易于順層或者切層滑坡，因此，是區(qū)內(nèi)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害集中多發(fā)區(qū)，也間接加劇了泥石流災(zāi)害的發(fā)育。

3.4 水文地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害

地下水通過物理（潤滑、軟化和泥化作用）、化學(xué)作用（離子交換和溶解作用）改變巖土體的結(jié)構(gòu)，從而改變巖土體的C、φ值；利用孔隙靜水壓力作用影響巖體的有效應(yīng)力，從而降低巖土體的強(qiáng)度；通過孔隙動水壓力的作用，施加巖土體剪應(yīng)力，降低巖土體的抗剪強(qiáng)度等。

3.5 人類工程活動與地質(zhì)災(zāi)害

人類工程活動對泥石流的影響作用主要表現(xiàn)在以下方面：濫砍濫伐；陡坡耕種；開礦采石，修路建房棄土垃圾、采礦廢石廢土亂棄亂堆，某種程度上擴(kuò)展了泥石流發(fā)育。

4 成災(zāi)模式

4.1 滑坡、崩塌成災(zāi)模式

區(qū)內(nèi)滑坡、崩塌的主要承災(zāi)對象主要為居民、道路和農(nóng)田。居民和道路均位于滑坡、崩塌前緣地帶，農(nóng)田主要在滑坡體的中上部地段。根據(jù)滑坡的變形破壞模式和承災(zāi)對象相對滑坡體的位置，滑坡、崩塌成災(zāi)模式有“滑移變形+掩埋或推倒破壞模式”和“滑移變形+拉裂破壞模式”兩類。前者主要由土體內(nèi)部或土體沿巖土分界面產(chǎn)生滑移變形、巖體沿巖層面或軟弱夾層或風(fēng)化帶（面）產(chǎn)生滑移變形所致，使滑坡中前緣的居發(fā)或道路等受到掩埋、開裂或毀壞而產(chǎn)生的致災(zāi)模式；后者主要為由土體內(nèi)部或土體沿巖土分界面產(chǎn)生滑移變形致使農(nóng)田開裂或毀壞的致災(zāi)模式[1]。

4.2 泥石流成災(zāi)模式

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景和泥石流的各類特征將區(qū)內(nèi)泥石流成災(zāi)模式分為滑坡—碎屑流—泥石流型模式和支溝群發(fā)匯集型模式。

（1）滑坡—碎屑流—泥石流模式：突發(fā)性事件（如地震）造成溝域中上部發(fā)生滑坡—碎屑流，順溝堆積了巨厚松散堆積體，造成溝床抬高，溝床變寬，流道變的不明，常在堆積體終端形成陡坎（坡）；堆積物一般以石塊和小礫石為主，厚一般十幾米到幾十米不等，分選性差，磨圓度差，結(jié)構(gòu)疏松；后期強(qiáng)降雨引發(fā)洪水，常以揭底侵蝕、側(cè)蝕或溯源侵蝕等方式裹挾松散堆積物物源形成泥石流[2]。

（2）支溝群發(fā)匯集型模式：主要由一條主溝和周邊多條支溝構(gòu)成，主溝縱坡降緩，支溝縱坡降大。主溝和支溝沿線常堆積有豐富的松散堆積物，當(dāng)遇到強(qiáng)降雨天氣，支溝先發(fā)生泥石流，一起匯聚于主溝，并主溝周邊松散堆積體發(fā)生泥石流。支溝泥石流一般規(guī)模小，但沖擊力強(qiáng)，流速快，常為稀性泥石流；在發(fā)育期形成V 形谷，縱坡降大，以下切為主，內(nèi)部發(fā)育大量的崩滑堆積體，為大型泥石流啟動的重要物源；主溝泥石流規(guī)模大、但流速慢，具漫流特征，常為粘性泥石流，形成溝域樹枝狀溝系，發(fā)育成熟時形成U 形谷，縱坡降小，溝底發(fā)生坡洪積堆積；隨著時間的推移，支溝群物源轉(zhuǎn)為主溝物源，支溝物源逐漸減少，造成支溝發(fā)生泥石流的頻率和規(guī)模減小，主溝發(fā)生大規(guī)模泥石流。

5 結(jié)語

甘肅省麥積區(qū)共確定地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)475處，主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷四種類型，以滑坡和崩塌為主，并呈現(xiàn)普遍性和不均勻性、多發(fā)性及突發(fā)性。地形地貌、工程地質(zhì)巖組、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和人類活動對地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生了不同程度的影響?；?、崩塌成災(zāi)模式主要為滑移變形+掩埋或推倒破壞模式和滑移變形+拉裂破壞模式；泥石流成災(zāi)模式主要為支溝群發(fā)匯集型模式和滑坡—碎屑流—泥石流型模式。