黔東北地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害時空分布規(guī)律及孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境研究

楊晶晶，肖 玉，安 泉，劉 浩，公 斌

（1.中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039； 2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊，貴州貴陽 550018）

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是在自然和人為因素的作用或影響下形成的，對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成損失的地質(zhì)作用現(xiàn)象［1-3］。隨著近年來社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的改造作用不斷增強，加之氣候變化等因素的影響，導(dǎo)致各類地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，影響人民群眾的生命財產(chǎn)安全，嚴重制約著國民經(jīng)濟的健康發(fā)展［4-6］。在過去的40多年里，我國在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域取得了顯著的進展，對已有的地質(zhì)災(zāi)害隱患點進行及時監(jiān)測預(yù)警，建立起群防群測體系。但是地質(zhì)災(zāi)害管理除了既要面對微觀的地質(zhì)災(zāi)害點或地質(zhì)災(zāi)害群的勘查、整治，又要研究區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生發(fā)展和分布的規(guī)律［7-8］。王小江等采用層次分析法對縣域地質(zhì)災(zāi)害危險性進行研究［3］；范林峰等采用加權(quán)信息量模型對區(qū)域滑坡易發(fā)性進行評價［4］。但不可忽視的是當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測和預(yù)報水平仍然較低，實際地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報成功的案例仍然較少［9］；更重要的是，當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害防治工作的重點主要集中在已發(fā)現(xiàn)的災(zāi)體上，對地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)展的地質(zhì)背景和孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境缺乏深入系統(tǒng)分析，在災(zāi)害發(fā)生之前不能有效指導(dǎo)隱患識別［10-14］。

本文選擇地處黔東北的沿河縣作為研究區(qū)域。該區(qū)內(nèi)第四系松散層覆蓋較厚、加上降雨強度較大及構(gòu)造、巖性、人為工程活動強烈等綜合作用下，使山地斜坡巖土體的自然平衡易受破壞而失穩(wěn)，誘發(fā)了滑坡、崩塌、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，其中滑坡、崩塌災(zāi)害尤為突出。根據(jù)資料記錄顯示，近年來該縣已發(fā)生直接導(dǎo)致經(jīng)濟財產(chǎn)損失的地質(zhì)災(zāi)害有33處，其中滑坡27 處，崩塌3 處，地面塌陷3 處，累計直接經(jīng)濟損失1 529 萬元［15］。本文針對研究區(qū)內(nèi)包含滑坡98 處、崩塌56 處、地面塌陷9 處在內(nèi)的163 處地質(zhì)災(zāi)害隱患點進行了系統(tǒng)分析。結(jié)合孕災(zāi)地質(zhì)條件野外實地調(diào)查工作資料，深入研究該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征與分布規(guī)律，詳細討論研究區(qū)內(nèi)孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境，揭示孕災(zāi)主控因子，為地質(zhì)災(zāi)害隱患提前識別和災(zāi)害防治工作提供有針對性的理論依據(jù)。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文

沿河縣位于黔東北地區(qū)、烏江下游，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年均氣溫13.4～18℃，極端最高溫度42.5℃，極端最低溫度-9.7℃，無霜期251～317d。境內(nèi)降水在時空分布上不均勻，多年平均降水量（2000-2019年）1 164.3mm，根據(jù)歷年資料統(tǒng)計，沿河縣全年降水大多集中在4-10 月，占全年降水量的85%，其中尤以5-8 月最為集中且降水強度大，是暴雨的多發(fā)季節(jié)。

縣域?qū)匍L江流域烏江水系。烏江干流在境內(nèi)長132km，水系發(fā)育，其中長度大于10km 以上的或集水面積20km2以上的一級支流（河流）有25 條，主要河流有洪渡河、暗溪河、白泥河、壩坨河等。

1.2 地形地貌

沿河縣內(nèi)地形地貌受烏江切割和地層、巖性、構(gòu)造的控制?？傮w東南部及西北部地勢較高，烏江河谷地勢較低，整個地勢向烏江谷地傾斜，受構(gòu)造、巖性以及烏江水系控制，呈現(xiàn)出峰叢山地，緩丘谷地、河谷等多種地貌形態(tài)。

1.3 地層巖性

沿河縣境內(nèi)出露地層有震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系和第四系。寒武系和奧陶系廣泛分布于區(qū)內(nèi)中部和北部地區(qū)，呈北北東向展布；志留系主要分布于區(qū)內(nèi)中南部地區(qū)，呈北東向、北北東向展布；二疊系、三疊系主要分布于區(qū)內(nèi)中南部地區(qū)，呈北東向展布；第四系零星分布于河谷兩岸及地勢低洼地帶。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要沿背斜構(gòu)造近軸部分布，少量分布在向斜構(gòu)造中；主要斷層有白巖頭斷層、鐘南斷層、孟溪斷層、沿河斷層、客田斷層、紅絲斷層、鉆子巖正斷層、鳳矸正斷層。主要褶皺有沙子坡向斜、四季嶺背斜、譙家向斜、紅坳向斜、土地坳背斜、高山石潮向斜、核桃灣向斜，褶皺受斷裂構(gòu)造控制，展布方向與斷裂方向基本一致。

2 地質(zhì)災(zāi)害時空分布規(guī)律

2.1 時間分布特征

沿河縣境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害從年際上看，除大多數(shù)崩塌為古崩塌無法確定時間外，其他地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生的時間上有一定的規(guī)律性。有明確初始變形或活動時間的災(zāi)害體90%以上發(fā)生于1990 年以后，這段時期也是該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展快、人類工程活動最為頻繁的時期［16］。從時間分布上看，降雨強度對地質(zhì)災(zāi)害的形成有顯著影響。 5-8 月為暴雨多發(fā)期，期間發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量占有詳細記錄形成時間的災(zāi)點總數(shù)的81.10%。

2.2 空間分布特征

研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害集中分布于北部塘壩鎮(zhèn)；中部的思渠鎮(zhèn)—黃土鎮(zhèn)一帶；東部縣城—沙子街道—烏江河谷兩岸一帶；西南部譙家鎮(zhèn)—夾石鎮(zhèn)—板場鎮(zhèn)一帶。全縣22 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中除甘溪鎮(zhèn)外均有地質(zhì)災(zāi)害隱患點分布。其中沙子街道、思渠鎮(zhèn)、夾石鎮(zhèn)、塘壩鎮(zhèn)、板場鎮(zhèn)、黃土鎮(zhèn)及官舟鎮(zhèn)7 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，災(zāi)害點數(shù)量共91 處，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的55.83%。和平街道、譙家鎮(zhèn)、黑水鎮(zhèn)、團結(jié)街道、土地坳鎮(zhèn)、中界鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的災(zāi)點相對較多，災(zāi)害點總數(shù)為45 處，共占調(diào)查總數(shù)27.61%。其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)災(zāi)害點總數(shù)為27 處，共占調(diào)查總數(shù)16.56%（表1）。

表1 地質(zhì)災(zāi)害空間分布統(tǒng)計Table 1 Spatial distribution statistics of geological hazards

3 地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境研究

3.1 地形地貌

3.1.1 斜坡坡型

調(diào)查區(qū)內(nèi)坡型可分為四種類型，即凸型、直線型、凹型和折線型。通過對區(qū)內(nèi)滑坡、崩塌統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，滑坡災(zāi)害主要發(fā)育于凹型和折線型斜坡，分別占滑坡總數(shù)的34.7%和39.8%；崩塌則多發(fā)育于凸型斜坡，占崩塌總數(shù)的82.1%。

3.1.2 斜坡坡度

研究區(qū)調(diào)查結(jié)果表明，斜坡坡度角在55°以上的陡崖易形成崩塌，隨著坡度的減緩至10°～45°時，多發(fā)生滑坡，占滑坡總數(shù)的85.7%。調(diào)查結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)滑坡坡度最大值為55°，為譙家鎮(zhèn)高田村白巖組滑坡，該滑坡主要受傾向坡外的陡傾結(jié)構(gòu)面（節(jié)理裂隙）控制而形成。崩塌主要分布在55°以上，共有54 處，占總數(shù)的96.4%。共有30 處崩塌為75°以上，占總數(shù)的53.6%，從統(tǒng)計結(jié)果來看，崩塌主要形成于陡崖（表2）。

表2 斜坡坡度與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系Table 2 Relationship between slope gradient and geological hazards

3.2 易崩易滑地層

沿河地區(qū)滑坡主要為土質(zhì)滑坡，滑坡主要發(fā)育在中志留統(tǒng)秀山組（38 處）、下志留統(tǒng)龍馬溪組（25處）及下奧陶統(tǒng)大灣組（11 處）等碎屑巖（軟質(zhì)巖組）中，巖性為易風(fēng)化的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等，總體風(fēng)化程度較高，斜坡多為殘坡積層分布，且土層較厚，土層主要成分為殘坡積層含碎石黏土，厚度為1～8m，含碎石黏土呈硬塑-可塑狀，松散，抗剪強度較低。

崩塌分布于下奧陶統(tǒng)大灣組（14 處）、下志留統(tǒng)雷家屯組（11處）、中二疊統(tǒng)茅口組（3處）、中奧陶統(tǒng)寶塔組（2處）等，崩塌發(fā)育在這4個時代與其在區(qū)域上廣泛發(fā)育相關(guān)，一般為下部軟弱地層形成斜坡，上部硬質(zhì)巖形成陡崖（呈“上硬下軟、上陡下緩”），軟巖受風(fēng)化剝蝕向巖體內(nèi)部凹進，形成高陡臨空面。巖性上部為灰?guī)r、燧石灰?guī)r、白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，其與下部泥巖、砂泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等接觸，因下部泥巖、砂泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等抗風(fēng)化能力弱，易產(chǎn)生坡退或形成凹狀地形及“鷹咀”崖（表3）。

表3 孕災(zāi)地層中地質(zhì)災(zāi)害分布統(tǒng)計Table 3 Statistics on the distribution of geological hazards in disaster-inducing strata

3.3 斜坡結(jié)構(gòu)

斜坡結(jié)構(gòu)是指斜坡坡面與巖層層面、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面的組合交切關(guān)系。按斜坡結(jié)構(gòu)類型劃分為土質(zhì)斜坡和巖質(zhì)斜坡。研究區(qū)內(nèi)滑坡主要類型為土質(zhì)滑坡，以淺層土質(zhì)滑坡為主，主要分布在第四系殘坡積層中，主要成分為殘坡積層含碎石黏土，土層厚度在3～8m，共73 處，占比74.4%，主要由于表層土體含碎石黏土呈硬塑-可塑狀、松散，有利于地表水的淋濾滲入，抗剪強度較低，加大了發(fā)生滑坡的可能性［17-19］。研究區(qū)內(nèi)崩塌主要以斜向坡和橫向坡為主，分別占全縣面積的39.2%和28.6%，其次為逆向坡和順向坡，分別占比為23.2%和9%。

3.4 水文地質(zhì)條件

3.4.1 降雨

研究區(qū)內(nèi)月均降雨量集中在5-8月，約占全年降雨量的60%。其中受降雨因素影響最大的為滑坡，共計56 處，如2020 年7 月發(fā)生的板場鎮(zhèn)東紅村蘇壩組新塘洋爾溝滑坡、板場鎮(zhèn)洋溪村七組滑坡和2020 年8 月發(fā)生的夾石鎮(zhèn)舊鄉(xiāng)村五組滑坡、沙子街道井壩村張家組滑坡，均受強降雨影響。

3.4.2 地表水

地表水主要是指河流與溝谷中的地表洪水。沿河縣境內(nèi)水系發(fā)育，尤其夏秋季節(jié)多暴雨和大雨而且時間集中，由于區(qū)內(nèi)地形切割較深，降雨在短時間內(nèi)迅速匯集，最終匯集于烏江干流，使河水形成洪峰，形成具有較強侵蝕能力的地表水流［5］。根據(jù)統(tǒng)計，研究區(qū)內(nèi)有15處地質(zhì)災(zāi)害分布于烏江流域沿線200m范圍內(nèi)，占災(zāi)害總數(shù)的9.74%。

3.5 人類工程活動

公路工程建設(shè)是區(qū)內(nèi)引發(fā)、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的一個重要因素。主要是鄉(xiāng)村公路和官石公路，多沿溝谷坡腳修建，很少對溝谷兩側(cè)斜坡進行穩(wěn)定性分析，多采取盲目削坡，使原始斜坡變陡，失去支擋，穩(wěn)定性降低，形成了高陡邊坡，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生埋下了許多隱患。根據(jù)統(tǒng)計，研究區(qū)內(nèi)共有16處地質(zhì)災(zāi)害分布于公路沿線200m 范圍內(nèi)，占災(zāi)害總數(shù)的10.4%，說明道路工程建設(shè)對地質(zhì)災(zāi)害的形成有著一定影響，尤其是坡腳不規(guī)范開挖對斜坡的穩(wěn)定性影響較為明顯。

4 孕災(zāi)分區(qū)

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的孕災(zāi)地質(zhì)條件分析，系統(tǒng)總結(jié)分析地形地貌、地層巖性、斜坡結(jié)構(gòu)類型、水文地質(zhì)條件以及人類工程活動等要素與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。在地質(zhì)災(zāi)害諸多形成條件中，地形地貌、地層巖性、斜坡結(jié)構(gòu)等特征等為主要的內(nèi)在孕災(zāi)地質(zhì)條件，人類工程活動和降雨則是外部誘發(fā)因素，多種因素的共同作用是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因［20-21］。將全區(qū)的孕災(zāi)地質(zhì)條件進一步按照高低程度依次劃分為復(fù)雜孕災(zāi)區(qū)（Ⅰ）、中孕災(zāi)區(qū)（Ⅱ）、低孕災(zāi)區(qū)（Ⅲ）3 個類別（圖1）。

圖1 孕災(zāi)地質(zhì)條件分區(qū)Figure 1 Zone of disaster-inducing conditions

復(fù)雜孕災(zāi)區(qū)主要分布于黃土鎮(zhèn)、思渠鎮(zhèn)、黑水鎮(zhèn)、沙子街道、和平街道、淇灘鎮(zhèn)、土地坳鎮(zhèn)、官舟鎮(zhèn)和板場鎮(zhèn)。該區(qū)總面積323.30km2，占全縣總面積的13.10%，共調(diào)查各類地質(zhì)災(zāi)害點68 處，其中滑坡45處、崩塌23處，占總調(diào)查點的41.72%。

中等孕災(zāi)區(qū)主要分布于塘壩鎮(zhèn)、洪渡鎮(zhèn)、客田鎮(zhèn)、新景鎮(zhèn)、黃土鎮(zhèn)、中寨鎮(zhèn)、黑水鎮(zhèn)、淇灘鎮(zhèn)、甘溪鎮(zhèn)、夾石鎮(zhèn)及譙家鎮(zhèn)。該區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件中等，地質(zhì)結(jié)構(gòu)中等，礦產(chǎn)資源分布少，地質(zhì)災(zāi)害點分布稀疏，人類工程活動中等。該區(qū)總面積776.72km2，占全縣總面積的31.46%，共調(diào)查各類地質(zhì)災(zāi)害點60處，其中滑坡37 處、崩塌19 處、地面塌陷4 處，占總調(diào)查點的36.81%。

一般孕災(zāi)區(qū)主要分布于研究區(qū)北部、中部及東部，主要涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)包括后坪鄉(xiāng)、塘壩鎮(zhèn)、洪渡鎮(zhèn)、客田鎮(zhèn)、新景鎮(zhèn)、黃土鎮(zhèn)、思渠鎮(zhèn)、泉壩鎮(zhèn)、官舟鎮(zhèn)、板場鎮(zhèn)、沙子街道、中界鎮(zhèn)、曉景鄉(xiāng)、甘溪鎮(zhèn)和夾石鎮(zhèn)。該區(qū)總面積1 368.78km2，占全縣總面積的55.44%，共調(diào)查各類地質(zhì)災(zāi)害點35 處，其中滑坡16 處、崩塌14處、地面塌陷5處，占總調(diào)查點的21.47%［22-24］。

5 結(jié)論

1）沿河縣目前共發(fā)育163 處地質(zhì)災(zāi)害，時間分布上主要集中在5-8 月，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量占總量的81.10%，降雨是誘發(fā)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的主要因素；空間份上，縣域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多、密度大，以沙子街道、思渠鎮(zhèn)、夾石鎮(zhèn)一帶地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)量最多，和平街道、沙子街道地質(zhì)災(zāi)害密度最大，達0.27 處/km2。

2）研究區(qū)內(nèi)易滑地層主要為中志留統(tǒng)秀山組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、下奧陶統(tǒng)大灣組等碎屑巖（軟質(zhì)巖組）；易崩地層主要為下奧陶統(tǒng)大灣組、下志留統(tǒng)雷家屯組、中二疊統(tǒng)茅口組。

3）區(qū)內(nèi)滑坡主要發(fā)育于凹型和折線型斜坡，崩塌則多發(fā)育于凸型斜坡；滑坡坡度主要集中在10°～45°，崩塌主要分布在55°以上。

4）根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地形地貌、地層巖性、斜坡結(jié)構(gòu)類型、降雨等孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件，將全區(qū)的孕災(zāi)地質(zhì)條件按照高低程度依次劃分為復(fù)雜孕災(zāi)區(qū)（Ⅰ）、中等孕災(zāi)區(qū)（Ⅱ）、一般孕災(zāi)區(qū)（Ⅲ）3個等級。