怀安县地质灾害调查及防治建议

韦红钢，杨文涛，高幼龙

(1.东华理工大学土木与环境工程学院，江西 抚州 344000;2.中国地质大学水资源与环境学院，北京 100086;3.中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051)

怀安县位于河北省张家口市西北部，居冀、晋、内蒙古三省(区)交界处，介于东经114°08'—114°48'、北纬 40°20'—40°48'之间。县城柴沟堡距省会石家庄290km，地理位置优越，境内主要公路有207国道和110国道，京包铁路纵贯县境西北部。怀安县是地质灾害多发的山区县，沟壑纵横，川原山丘交错，独特的地形地貌及复杂的地质环境决定了地质灾害较为发育。

1 研究区概况

怀安县位于东亚大陆性季风气候中温带亚干旱区，夏、秋季盛行偏南风，气候炎热，春、冬季盛行偏北风，气候寒冷干燥，年均气温7℃，极端最高温度39.4℃，极端最低温度－26.1℃。降雨主要集中在夏、秋两季，且多为暴雨，年均降水量386.7mm，最大年降水量565.8mm，最小年降水量219.3mm。县境内分布有6条主要河流，依次为东洋河、西洋河、南洋河、洪塘河、洋河和季节性河流十里河，水资源总量不足。土地总面积1706.3km2，植被覆盖率低，水土流失严重，水土流失面积占土地总面积的94.5%。

怀安县地处冀北山地边缘，介于内蒙古高原与华北平原之间，阴山山脉横贯县境，群山丛立，沟壑纵横，地势自西南向东北逐渐降低，其中:中低山区面积占土地总面积的49.0%，有海拔1000m以上的山峰56座;丘陵区面积占土地总面积的28.6%，主要为较低缓的黄土丘陵，冲蚀作用强烈;平原区面积占土地总面积的22.4%，地势平缓。中低山区和丘陵区地层主要由坚硬的片麻岩类和碳酸岩类等组成;平原区堆积的厚度较大的松散沉积物主要是由亚黏土、亚砂土等构成，山间盆地、河谷、山麓斜坡等地势低洼地带堆积的松散沉积物是由亚黏土、亚砂土、砂性土等组成。断裂和褶皱分布广泛，主要有北部的洋河断裂、西南部的松枝口—右所堡断裂和南部的右所堡—深井断裂，地质灾害频发，尤其是县域中南部地震活动强烈。

2 地质灾害调查

按照《＜县(市)地质灾害调查与区划基本要求＞实施细则》(修改稿)［1］的要求，本次地质灾害调查的主要目的是全面摸清怀安县地质灾害的主要类型、分布情况与潜在危害等，并针对实际情况和不同灾种制定防治办法和治理模式。调查中突出体现了以人为本的原则，即不按比例尺定额平均布设调查点，而是围绕有受灾危险的居民点及重要设施收集有关资料和进行野外调查。通过对怀安县11个乡(镇)、250个行政村进行拉网式排查，确定的调查目标以滑坡、崩塌、地面塌陷等突发性地质灾害为主，基本查清了各灾种的分布特征、成灾规模、危害程度和稳定性状况等。本次调查中实地调查的地质灾害点共121处，其中滑坡及隐患78处，崩塌或潜在崩塌33处、泥石流隐患5处、开挖战备地道引起的地面塌陷4处和险坝1处。具体工作内容见表1。

表1 怀安县地质灾害调查工作内容

(1)滑坡。在调查的各类地质灾害中，滑坡最为发育，数量也最多，占调查总数的64.5%，且以小规模滑坡为主。由于岩层较为破碎，有25处滑坡的破坏形式主要表现为崩塌，占滑坡总数的32%。

(2)崩塌。崩塌多发生在县境内的中低山区和丘陵区，其中岩质崩塌主要发生在公路边坡，土质崩塌主要发生在村庄附近的黄土陡崖。公路边坡崩塌一年四季均有可能发生，根本原因是山体破碎和边坡开挖，主要诱因是降雨、风化和地震等;黄土陡崖崩塌发生时间一般集中在雨季6—9月份，多为村民削坡建房或开挖山体后，受暴雨或持续降雨诱发所致。

(3)泥石流。泥石流隐患点数量不多但破坏力极大，通常具有以下特征:流域地形为三面环山、一面出口的盆地或两侧为山体、中间为狭长沟谷的山谷;泥石流沟谷上游形成区的山体坡度较陡，一般为30°～40°，残坡积层厚度约2m，且植被覆盖度不高;堆积区地形开阔平坦。

(4)地面塌陷。地面塌陷主要发生在历史上曾开挖战备地道的村庄。据本次调查，怀安县有50%以上的村庄在20世纪50、60年代开挖了防空、备战地道，随着时间的推移大多数地道逐渐损坏、失去功能，但发生大规模塌陷的可能性较小。地道塌陷一般只会引起地表建筑的轻微裂缝变形，不会造成建筑物的严重毁坏和人员伤亡。本次调查发现2处有较大塌陷隐患的战备地道，怀安城镇和王虎屯乡各1处，规模均为小型，处于潜在不稳定状态，主要威胁村民住宅安全。

(5)险坝。本次调查的险坝位于怀安县怀安城镇水沟口村南部，目前处于不稳定状态，威胁下游的水沟口村安全，灾害规模为小型，危害程度严重，主要成因是坝体开裂渗水腐蚀坝体。

3 地质灾害成因分析

受多种致灾因素交互叠加作用，怀安县地质灾害种类多、分布广、成灾频繁。影响灾害发生的主要因素包括地形地貌、地层岩性、气象因素、人类活动等，其中地形地貌、地层岩性等是灾害发生的控制因素，气象因素、人类活动等是诱发因素。

(1)地形地貌。县境内中低山区地形坡度较大，坡面坡度在25°～60°之间，沟谷纵坡降10°～20°，为滑坡、崩塌和泥石流的发生提供了有利条件，据调查，历史上曾多次发生了较小规模的滑坡、崩塌和泥石流等，但对附近村庄没有造成严重损失;丘陵区谷宽坡缓，滑坡、泥石流发育程度较轻，据调查除因人工修路、建房削坡等引起的滑坡、崩塌和由备战地道损坏引起的地面塌陷外，没有发生过较大规模的地质灾害;平原区多为河谷、盆地，地势平缓，滑坡、崩塌和泥石流不发育，主要地质灾害为备战地道损坏而引起的地面塌陷。

(2)地层岩性。中低山区地层由石英砂岩和白云岩等组成，总体来说基岩整体稳定性较好，一般不易发生滑坡，但部分坡上堆积的第四系覆盖层在暴雨径流冲刷下极易沿基岩接触面发生滑坡。据调查，怀安县的中低山区和丘陵区都曾发生过第四系覆盖层滑动的情况，但一般规模较小，且距村庄较远，对村庄没有造成破坏性影响。在丘陵区的黄土覆盖区，村民开挖坡脚建房形成的陡立的黄土坡面在暴雨径流冲刷下极易发生滑坡或崩塌，如怀安县第六屯乡僧官庄村大庙圪洞的潜在崩塌灾害。

(3)气象因素。主要指降水条件，表现为长时间、高强度降水对土质斜坡的软化、面蚀、冲刷作用及静水压力、动水压力破坏土体稳定等。雨水渗入土质斜坡后，一方面会改变黏土稠度，使之软化，造成土体抗剪强度降低;另一方面，会抬高地下水位，增大孔隙水压力，降低土体抗滑力，尤其是当地下水由斜坡岩土体中排出时所形成的动水压力又增加了土体沿地下水渗流方向的滑动力。怀安县中低山区发生的大部分小规模覆盖层滑坡就是由上述原因所致。对于岩质斜坡，则表现为裂隙水压力对斜坡的破坏作用，如怀安县207国道两侧潜在崩塌的发生就与风化、降水和冻融等气象因素有关。另外，丘陵和盆地一带地面塌陷的发生也与降水密切相关。

(4)人类活动。人类活动是诱发地质灾害的一个重要因素，且随着社会经济的迅速发展，所占比重越来越大［2－4］。一方面，人工开挖坡脚形成临空面，导致斜坡土体失稳，容易形成崩塌、滑坡等地质灾害，如怀安县207国道左卫镇左卫村—郑王庄村段的潜在崩塌就是因为修路时人工开挖坡体造成的;另一方面，随意堆放弃渣不仅造成了不稳定斜坡，而且为泥石流的发生提供了物源，如怀安县西南部的部分花岗岩开采区废弃的矿渣和部分选矿厂的尾砂堆积、阻塞河道，为泥石流等地质灾害的发生埋下了隐患。调查结果表明，目前怀安县绝大部分地质灾害的发生与人类活动有关。

4 评价指标体系及易发区划分

4.1 评价指标体系

根据地质灾害发育的地质环境条件(地形地貌、地层岩性、地质构造等)以及地质调查中确定的灾害点密度和主要致灾因子(降雨强度、人类活动等)，参考灾体规模和危害程度，尽量结合地貌(山谷、山脊)界线和乡(村)行政区划分等划定区界，采用定性评价和地理信息系统空间分析等方法进行地质灾害易发程度分区。采用网格法，在1∶10万地形图上以4km2为单元划分网格。提取各网格单元的地质灾害信息，进行数字化和叠加分析，求取各评价单元的潜在地质灾害强度指数与现状地质灾害强度指数，进而得到地质灾害综合危险性指数。合并危险性指数相同的单元格，计算地质灾害综合危险性指数关系值(Z)［1］。根据Z值划等值线，Z≥4为地质灾害高易发区(A)，2≤Z＜4为地质灾害中易发区(B)，1≤Z＜2为地质灾害低易发区(C)，Z＜1为地质灾害不易发区(D)。

4.2 地质灾害易发区划分

根据地质灾害调查结果和地质灾害综合危险性指数关系值(Z)，将全县划分为地质灾害高易发区(A)、中等易发区(B)、低易发区(C)三类，再细分为不同亚区，其余划入地质灾害不易发区(D)。地质灾害分区特征及危害见表2。

5 防治建议

依据地质灾害调查和地质灾害易发区划分结果得出结论:怀安县地质环境脆弱，地质灾害种类多、范围广、影响大，特别是随着经济的发展，人类活动增加导致地质灾害持续加剧、潜在危险性突出。为此，建议从以下几方面开展防治工作:

(1)建立和完善地质灾害防治管理体系和监测预警系统。县国土资源主管部门归口管理和指导监测网络建设，依靠各部门通力协作，建立以群防为主、群专结合和覆盖全县的地质灾害监测预报网络，逐步完善地质灾害监测预报和群测群防体系，建立重大地质灾害和重大险情速报制度，对于已发生的重大地质灾害，必须在24 h内向上级主管部门报告;对于有重大险情的地质灾害隐患点，一旦发现立即上报，以便专业技术人员赶赴现场及时调查，为当地政府的抢险救灾工作提供决策依据。强化地质灾害防治监督管理，严格控制人为诱发地质灾害;在地质灾害高易发区重灾点指派专人定期监测，在地质灾害中易发区和低易发区加强群测群防和实时监测;在雨季要派专人看护险坝，如遇险情立即发出警报并向上级报告，避免毁坝伤人事件的发生;对重要经济区的地质灾害进行评价预测，提出地质环境保护对策。

表2 怀安县地质灾害分区特征及危害

(2)因地制宜地搞好地质灾害防治工作。对怀安县有地质灾害隐患的居民点及重要设施展开调查，调查工作要因地制宜，不能生搬硬套。根据地质灾害种类和特点的不同，以预防为主、治理为辅，采取不同的防御措施:对于滑坡及崩塌，要严格限制在滑坡易发区进行开发建设活动，采用防治和控制斜坡失稳等措施，同时建立滑坡预警系统［5］;对于地面塌陷，要采取预警监测、避让和填埋等措施;对于道路工程修建过程中可能诱发的地质灾害隐患，要采取防治与避让相结合的方式加以处理;对于平原区易发地面塌陷的地段，施工时要加以避让，或者采用工程措施加以防护;对于险坝，要禁止蓄水，对坝体进行重新加固;对于易发泥石流的沟谷，要注意维护两侧山体的稳定性，防止沟谷侵蚀加剧而形成泥石流［6］;对区内重大地质灾害点进行工程勘察，对重要的地质灾害点开展专项调查。

(3)加强地质灾害评估，减少人为诱发因素。随着社会经济的快速发展，山区建设不断提速，由人类活动诱发的地质灾害呈现明显增长的势头。为应对这一问题，首先要加大宣传教育力度，普及地质灾害防治知识，强调在开发建设项目设计、施工中遵循自然规律;其次要对地质灾害易发区开发建设项目施工区的地质灾害危险性进行评估，提出具体的预防治理措施，对经评估认为有可能引发地质灾害或者有可能遭受地质灾害威胁的建设项目，应当配套地质灾害防治工程，避免造成人员伤亡和环境破坏。

(4)多渠道筹措地质灾害治理经费。地质灾害防治工作除了依靠中央和地方政府投入以外，还需要争取社会的支持，多种渠道筹措治理经费。特别是对于因开发建设项目(修路、开矿、建房)等人类工程活动诱发的地质灾害的防治经费，要按照“谁引发、谁治理”的原则，由责任单位自主负担。目标是形成政府投入占主体，全社会共同参与的多渠道、多元化的投资体系，为地质灾害防治奠定基础。

［1］国土资源部.《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则(修改稿)［z］.北京:国土资源部地质环境司，2006:1－14.

［2］张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理:第2版［M］.北京:地质出版社，1997:28－33.

［3］张春山，张业成，张立海.中国崩塌、滑坡、泥石流灾害危险性评价［J］.地质力学学报，2004，10(1):27－29.

［4］于清高，邵生俊，郑万坤.西安地裂区的岩土工程灾害与治理措施［J］.自然灾害学报，2010，19(3):45－51.

［5］Lin C W，Shieh C L，Yuan B D，et al.Impact of Chi－Chi earthquake on the occurrence of landslides and debris flows:example from the Chenyulan River watershed，Nantou，Taiwan［J］.Engineering Geology，2004，71(1 －2):49 －61.

［6］Chen H，Hawkins A B.Relationship between earthquake disturbance，tropical rainstorms and debris movement:an overview from Taiwan［J］.Bulletin of Engineering Geology and the Environment，2009，68(2):161 －186.