湖北省丹江口市地质灾害发育规律研究

袁玉华, 曾 洋

(湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034)

湖北省丹江口市地质灾害发育规律研究

袁玉华, 曾 洋

(湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034)

丹江口市地处湖北省西北部,是地质灾害易发区。其发育受地形地貌、地层岩性、地质构造、降雨、植被覆盖以及人类工程活动等因素影响强烈,通过对地质灾害与影响因素统计分析、地质灾害发育规律研究,可一定程度控制地质灾害的发生,为地方防灾减灾提供科学依据。

地质灾害;发育规律;丹江口市

丹江口市位于湖北省西北部,鄂、豫两省交界的汉江、丹江交汇处,地理坐标东经110 °08′～110°34′,北纬32°14′～32°58′,国土总面积3 133.84 km2,总人口50.08万人。丹江口市素有“中国水都”之称,丹江口水库被誉为“亚洲天池”,是南水北调中线工程水源地,丹江口大坝加高工程是南水北调中线控制性工程。

丹江口市位于秦岭山系南秦岭东段,整体地势呈中间低、南北高的特点,中部属于丘陵、盆地区,南北两侧属于构造剥蚀侵蚀中低山区；降雨量充沛,降雨时间相对较集中；地处秦岭褶皱系大地构造区,经历多期次构造运动,断裂及褶皱发育,地质构造复杂；岩性以元古界及古生界变质岩为主,晋宁期辉绿岩等侵入岩次之,广泛分布的变质岩岩性软弱,岩体结构较为破碎、风化强烈,地质灾害大量分布,同斜坡残坡积层一起构成了区内主要易滑地层[1]。水利、交通及移民迁建复建工程等人类工程活动日益频繁,破坏了其原始地质环境条件,特别是丹江口库区蓄水后,导致原本脆弱的环境地质条件进一步恶化,引发、加剧了大量地质灾害。

1 地质灾害发育类型及规模

据丹江口市地质灾害详细调查成果显示,丹江口市地质灾害发育的主要类型为滑坡、不稳定斜坡、崩塌三类。 其中滑坡458处、崩塌13处、不稳定斜坡隐患192处,分别占地质灾害总数的69.08%、1.96%、28.86%。按规模统计,区内地质灾害以小型为主,共503处,占灾害点总数的75.87%,其中滑坡332处,崩塌8处,不稳定斜坡163处；中型149处,占灾害点总数的22.47%,其中滑坡115处,崩塌5处,不稳定斜坡29处；大型11处,占灾害点总数的1.66%,均为滑坡。

2 地质灾害分布特征

2.1 地质灾害区域空间上的分布特征

丹江口市地质灾害分布遍及境内18个乡镇,市境内地质灾害呈现出明显的地域性分布特点。各乡镇地质灾害数量及密度分布见图1、图2。

市境内地质灾害点平均分布密度21.16处/100 km2,数量最多的五个乡镇依次为:武当山旅游经济特区、龙山镇、六里坪镇、均县镇及习家店镇。丹江口市城区内的均州街办、大坝街办及新港经济开发区由于面积较小、地势平坦,暂未发现地质灾害。

2.2 地质灾害区域时间上的分布特征

据统计,区内地质灾害发生变形破坏时间主要集中在6—9月。这些时间段是区内降雨主要时段,集中了区内年降雨量的56.87%,共发生滑坡390处,占有时间记录滑坡的85.15%；而其它月份降雨量占44.13%,发育滑坡68处,占14.85%。同时,已有滑坡发生的准确时间记录表明,丹江口市滑坡发生时间以白天为主,少部分发生在夜间,前者致灾损失情况相对后者较轻。而在雨强不大的持续降雨过程中,滑坡的发生具有一定的滞后效应[2]。

图1 丹江口市地质灾害分布图Fig.1 Distribution diagram of geological hazards in Danjiangkou City

图2 丹江口市各乡镇地质灾害分布数量及密度示意图Fig.2 Sketch map for the geological disaster distribution quantity and density of various villages and towns in Danjiangkou City

由此可见,地质灾害在月份上分布不均,且多分布于汛期6—9月份,地质灾害的时间分布规律受降雨周期及降雨量影响明显。

地质灾害在年际分布上差异性明显,据对1963—2013年50年间滑坡分布情况统计(见表1),境内共发生滑坡地质灾害435处。灾害集中分布在2000—2013年的13年内,共有滑坡灾害点329处,占滑坡总数的71.83%。尤以2003、2005、2008、2012年发生滑坡最多,分别占19.65%、7.21%、6.99%和7.64%,这与这些年份降雨集中分布、近年来人类工程活动加剧有关。

表1 丹江口市1963年—2013年滑坡发生年份Table 1 Landslide occurrence quentities from 1963 to 2013 in Danjiangkou City

注:发生时间不详的23处滑坡点未在表中列出。

3 地质灾害发育规律

3.1 地形地貌

地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害形成的基础,它在很大程度上决定了地质灾害能否形成以及灾害类型、数量(密度)、规模。斜坡的几何形态决定着斜坡内应力的大小和分布,控制着斜坡的稳定性与变形破坏模式。不同类型的地质灾害具有不同的地形地貌条件。

3.1.1 地形坡度

地质灾害的形成与地形坡度息息相关,通常情况下,斜坡变形要具备良好的临空条件,特别是地质灾害更是基于斜坡环境的变形,不同坡度形成地质灾害的类型也不尽相同。一般>60°以上的陡崖地带多形成崩塌,而10°～40°之间坡度通常形成滑坡。灾害体所处斜坡坡度统计情况见表2。

表2 地形坡度与地质灾害关系统计表Table 2 Statistics of the relations between terrain slopes and geological hazards

根据统计资料,境内地质灾害在不同坡度下的分布数量不同,分布的灾害类型也不尽相同。区内陡坡地形(坡度25°～40°)分布地质灾害最多,达382处；缓坡地形(坡度10°～25°)次之,分布地质灾害212处；急陡坡地形(坡度40°～60°)分布51处；陡崖地形中分布地质灾害18处。

3.1.2 发育高程

根据调查的资料统计分析,丹江口市458处滑坡、13处崩塌分布于不同高程段上(见表3),不稳定斜坡中因存在部分人工切坡所致,故未参与统计分析。其中以<250 m低丘内最为发育,共250处；而<500 m高程范围发育有408处,占滑坡、崩塌总数的86.62%。

表3 地质灾害发育高程关系统计表Table 3 Statistics of the relations between the geological hazards and elevation

3.2 工程地质岩类

地层岩性、岩土体工程地质条件是影响斜坡变形的主要因素。地层岩性是崩滑流灾害形成的物质基础,地质灾害活动与岩土类型、性质、结构具有特别密切关系。软弱地层,在构造作用以及其它外力作用影响下,都容易形成土状或泥状的软弱夹层,成为潜在的滑动面或滑动带,具备产生滑动的基本条件,同时,在软弱地层中,由于抗风化能力弱,易形成大量的残坡积物。相反,硬质岩类,岩体抗风化能力强,不易形成潜在滑移面和松散物质。岩性不同,其地质灾害的发育程度及类型也不同。

根据调查结果统计(表4),境内地质灾害主要集中发育于残坡积松散土体及变质岩类地区,占灾害点总数的92.76%,侵入岩类地区灾害点分布数量最少,仅占灾害点总数的0.75%。

表4 地质灾害按工程地质岩类分布统计表Table 4 Statistics of the geological hazards classifying by the engineering geology rocks

3.3 坡体结构

通过统计分析区内滑坡所在斜坡结构类型(表5)得出,区内总体发生滑坡数量最多的斜坡结构是顺向坡,为最易致灾斜坡结构类型；横向坡、斜向坡次之；逆向坡形成地质灾害数量虽然最少,但与节理裂隙、地形坡度等因子组合条件下,是区内最易形成崩塌的斜坡结构类型。

表5 斜坡结构与滑坡、崩塌关系统计表Table 5 Statistics of the relations between ramp structure and landslides,collapses

3.4 地质构造

区内地质灾害具有与主构造线展布方向一致的特征,具体表现在,沿断裂构造带两侧密集发育,共发育有灾害点250处,占总数的37.71%(见表6)。

地质灾害的形成受公路断裂和两郧断裂两大区域性断裂构造影响明显。其中两郧断裂带影响范围内发育地质灾害32处,占总地质灾害的4.8%；公路断裂带影响范围内发育地质灾害93处,占总地质灾害的14.0%。

表6 地质灾害按构造单元分布统计表Table 6 Statistics of the geological hazards classifying by structure units

3.5 降雨对地质灾害发育的影响

3.5.1 滑坡发生频率与降雨年份的关系

丹江口市1991—2013年发生滑坡频次与年降雨量的关系见图3。年平均降雨量在1 200～1 600 mm的区间范围内,发生滑坡数量最多(167处),占参与统计滑坡数的67.44%,这表明滑坡发生的频率周期与年降雨量周期存在一定的相关性[3]。

3.5.2 滑坡发生频率与强降雨周期的关系

由于一个地区的降雨量有周期性变化,滑坡的活动也具有周期性。这种周期性活动的表现有两层含义:一是在某一地区的不同地点重复发生;二是一个(老)滑坡的多次(复活)变形。但是这种区内重复发生和单点多次复活变形的周期无明显的规律。本次选取1995年—2013年期间,丹江口市10日内滑坡发生次数超过5次的时间段作为统计样本,单位时间段内滑坡发生数量与降雨量统计表见表7。

图3 丹江口市1991—2013年发生滑坡频次与年降雨量的关系Fig.3 Relationship between landslide frequency and annual rainfall in Danjiangkou City from 1991 to 2013

表7 丹江口市单位时段内滑坡发生数量与降雨量统计表Table 7 Statistics of landslides quantity and rainfall within unit time in Danjiangkou City

统计结果表明,境内因降雨形成大量滑坡的时间为2012年8月4日—6日、2003年9月10日—19日、2003年8月10日—19日、2003年10月5日—14日,间隔0.1—10年不等。其中2012年8月4日—2012年8月6日这个时间段内丹江口市境内发生滑坡29处,累计降雨量为340 mm,说明滑坡的发生频率与强降雨周期关系密切,反映了滑坡受强降雨触发的敏感性。

3.6 植被覆盖对地质灾害发育的影响

境内地质灾害的发育程度与植被发育程度有着一定程度的联系。植被发育较好、覆盖率较高的地区,水土保持稳固,其地质灾害发育相对少,危害程度相对较低；植被覆盖率较低的地区,人类工程活动强烈,水土流失较严重,其地质灾害发育相对多,危害程度相对较高。因此,研究区内的植被信息可以间接反映区内地质灾害的发育情况。

在以丹江口水库为主体的丘陵区及盆地区,人口密集、工程活动强烈,植被不甚发育。主要为低植被覆盖区(10%～30%)与中低植被覆盖区(30%～45%),是境内地质灾害分布集中、且多发易发的区域。

不同植被覆盖等级内地质灾害发育情况见表8。根据遥感对丹江口市植被覆盖度的解译与等级划分,结合地质灾害分布统计情况发现,境内的地质灾害主要集中发生在低—中植被覆盖区域。

表8 不同等级植被覆盖度地质灾害点分布(结合遥感解译成果)Table 8 Geological hazards distribution by different levels of vegetation coverage(combined with the results of remote sensing interpretation)

3.7 人类工程活动对地质灾害发育的影响

区内地质灾害的形成受人类工程活动影响明显。随着南水北调中线工程的即将完工和丹江口水库移民搬迁安置工作的全面完成,各类与之配套的移民复建工程也全面开展,人类工程活动对地质环境的影响日渐增强,主要表现为城镇迁建、公路建设、矿产资源开发、水利水电开发及居民建房等。区内主要因人类工程活动诱发的滑坡175处,占灾害点总数的26.4%,大量的人类工程活动破坏了斜坡原始平衡状态,加剧了地质灾害的发生。

4 结论

(1) 丹江口市地质灾害在空间分布上除城区内的均州街办、大坝街办及新港经济开发区暂未发现地质灾害,其余乡镇均有地质灾害分布。全市地质灾害分布特征主要受控于地形坡度、发育高程、坡向、工程地质岩类、坡体结构、地质构造等内在因素。

(2) 丹江口市地质灾害发育受降雨作用影响相关性明显,年平均降雨量在1 200～1 600 mm的区间范围内,最易发生地质灾害。

(3) 丹江口市地质灾害分布特征与斜坡植被覆盖率有一定程度的联系,低植被覆盖区(10%～30%)与中低植被覆盖区(30%～45%)是境内地质灾害分布集中、且多发易发的区域。

(4) 区内地质灾害的形成受人类工程活动影响较强烈,主要因人类工程活动诱发的滑坡175处,占灾害点总数的26.4%。

[1] 陈练武,邱勇.陕西省合阳县地质灾害发育规律及气象预警方法研究[J].中国地质灾害与防治学报,2005,16(3):119-121.

[2] 殷坤龙,汪洋,唐仲华.降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究[J].地质科技情报,2002(1):75-78.

[3] 陈正洪,孟斌.湖北省降雨型滑坡泥石流及其降雨因子的时空分布、相关性浅析[J].岩土力学,1995(3):62-69.

(责任编辑：陈姣霞)

Study on Development Regularity of Geological Hazards in DanjiangkouCity of Hubei Province

YUAN Yuhua, ZENG Yang
(HubeiProvinceGeologicalEnvironmentTerminus,Wuhan,Hubei430034)

Danjiangkou City,located in the northwest of Hubei Province,is an area liable to occur the geologica hazards.The development of geological hazard is strongly influenced by factors like landform and topography,stratum and lithology,geological structure,rainfall,vegetational coverage and human engineering activity.Based on the statistical analysis of geological hazards and influencing factors,the development regularity of geological hazards have been summarized which can be used to control the occurrence of geological hazards to a certain extent and provide a scientific basis for the local hazards prevention and mitigation.

geological hazard; development regularity; Danjiangkou City

2016-03-09;改回日期:2016-12-27

袁玉华(1967-),男,高级工程师,水文地质工程地质专业,从事水工环地质调查与评价工作。E-mail:bdyuanyh@163.com

P694

A

1671-1211(2017)02-0184-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.02.013

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170401.1159.002.html 数字出版日期:2017-04-01 11:59