大宁河上中游地质灾害发育特征及对比研究

孙莹洁，邓 兵，乐琪浪

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北 保定 071051)

大宁河流域地处四川盆地东南缘，大巴山、巫山和荆山山脉的结合部，流域内构造活动强烈，地层受到强烈的褶皱挤压变形作用，多发生顺层向断裂构造。流域内地貌组合差异较大，且存在多个时代的软弱岩层，加之人类工程活动强烈，引发了大量的滑坡等地质灾害。2014年8月31日～2014年9月2日，重庆市云阳、奉节、巫山、巫溪等区县出现持续强降雨天气，持续降雨量普遍达到250 mm以上，导致大宁河流域的巫山、巫溪等地区发生大量滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，造成了较大的人员伤亡和财产损失。故此查明大宁河流域内地质灾害的形成条件及发育状况，总结其发育规律, 对于大宁河流域内县域作好防灾减灾工作意义重大。将以2014年大宁河中游的大昌幅地质灾害和2015年大宁河上游的巫溪县幅地质灾害调查成果为例，阐述大宁河流域上游及中游地质灾害发育特征，同时进行对比分析，说明二者之间的差异性，为大宁河流域上游及中游地质灾害的防治提供借鉴意义。

1 地质环境概况

1.1 自然地理

大宁河全长250 km，流域面积4 180.87 km2，是长江三峡段第一大支流；其中，巫山县境内主河道长54.9 km，天然落差90.7 m，平均比降1.6‰，多年平均流量98.4 m3/s；巫溪县境内主河道长29.5 km，天然落差54 m，平均比降1.83‰，多年平均流量65.24 m3/s[1]。本次研究的工作区巫溪县幅位于巫溪县域的东南部，所辖范围主要为巫溪新老县城及周边的宁厂镇、凤凰镇、通城镇等乡镇，处于大宁河上游地段。大昌幅位于巫山县北部，所辖范围包括巫山县大昌镇、白果乡、双龙镇、金坪乡等乡镇的部分区域，处于大宁河中游地段。巫溪县幅及大昌幅地理位置如图1。

图1 巫溪县幅及大昌幅地理位置Fig. 1 Location map of Wuxi County and Dachang

1.2 气象水文

大宁河流域属亚热带暖湿季风区，受秦岭和大巴山影响，流域内气候温和湿润，全流域多年平均降雨量为1 097.6 mm。根据巫溪县气象站资料统计，该区多年平均气温17.9 ℃，气温随地面高程变化较大。

巫溪县幅所处区域由于地势高差极为悬殊，垂直气候分带十分明显，海拔800 m以下属亚热带，800～1 300 m为暖湿带，1 300～2 300 m为温带，2 300 m以上则为寒温带。与之相对应的是年平均气温的差异：低山区18 ℃，低中山区14.8 ℃，中山区则为5.3 ℃。地处大巴山暴雨中心的巫溪县降水量充沛，随地形的不同，年平均降水量有较大差异，其主要特点是随海拔的增加，降水量同步增长。巫溪县幅南部低山河谷区年均降水量1 057.6 mm，最大年降水量可达1 551.8 mm；北部中低山区年均降水量为1 349.3 mm，最大年降水量为1 963.3 mm。主要河流有大宁河及其支流后溪河、白杨河等，其中大宁河以南北向纵贯巫溪县。

大昌幅所处区域大部分为山地, 深谷与中低山相间分布，气候温和，雨量充沛，日照充足，雨热同季，四季分明，多年平均气温18.4 ℃，多年平均降雨量1 030.5 mm，年最大降雨量1 356 mm，月最大降雨量445.9 mm(1979年9月)。一年中降雨分布不均，主要降雨集中在5月—9月，占全年降雨量的68.8%。主要河流有大宁河及其支流红岩河、平定河及马渡河等，其中大宁河以西北侧进入大昌幅，从图幅南侧中部流出。

1.3 地形地貌

大宁河流域东部和北部靠大巴山、武陵山两座山脉，西北部和中部以丘陵、低山为主。其地貌单元以构造-溶蚀(侵蚀)和溶蚀-构造为主，山势陡峻，河谷深切，峰丛林立。大宁河河谷地貌主要受侵蚀切割强度、地质构造和岩性的控制，呈现束放相间的河谷形态。在泥岩、砂岩与泥岩互层、泥质灰岩与泥岩夹少量砂岩互层地区的河段多呈宽谷；在碳酸盐岩层，坚硬砂岩地区的河段多呈深切的“V”字形峡谷。大宁河河谷在巫溪县幅段为典型的“V”形谷，在大昌幅段为先为“U”形谷，后变为“V”形谷[2]。

由于近晚期地壳的强烈上升，巫溪县幅地貌总体表现为地形强烈切割、崇山峻岭连绵不断，构成了以中低山为主的地貌格局。其基本骨架明显受地质构造控制，在巫溪县城以北，褶皱紧密，甚至倒转，地形一般倒置，背斜成谷，向斜成山；而在巫溪县城以南，褶皱渐缓，背斜成山，向斜成谷，岭谷开阔。

大昌幅北部及东南侧为由灰岩构成的溶蚀-构造中山、低山地貌区，中部及西南侧为由碎屑岩构成的侵蚀堆积低山丘陵区及大宁河河谷宽谷段，宽谷两岸有不连续的I-II级阶地。

1.4 地层岩性

大宁河流域上中游属扬子地层区，出露震旦系至三叠系(缺失泥盆系、石炭系)一套碳酸盐岩与碎屑岩地层，其中碳酸盐岩分布面积占85%，陆相中生界多被剥蚀而不完整。在前河背斜以南地区主要出露中生代三叠系地层，部分地段出露古生界二叠系地层；剪刀峡以北地区主要出露古生界地层，分布有寒武系、奥陶系、志留系和二叠系地层，而三叠系大冶组和嘉陵江组地层分布局限。大宁河流域上中游区域地质图如图2。

巫溪县幅地层自志留系徐家坝群至三叠系中统巴东组、第四系均有出露，其间缺失泥盆系、石炭系、侏罗系、白垩系及古近系、新近系地层。地层总体分布趋势是由北向南逐渐变新，北部以志留系徐家坝群(S2xj)地层为主，岩性为粉砂质泥岩、页岩及粉砂质灰岩。往南以古生界二叠系(P)及中生界三叠系下统嘉陵江组(T1j)、大冶组(T1d)地层为主，岩性以白云质灰岩、含燧石团块灰岩及白云岩为主，分布范围较广，面积达图幅的85%以上。在巫溪县城西南侧局部出露中生界三叠系中统(T2b)地层，岩性以砂泥岩、泥岩为主，夹少量碳酸盐岩，出露范围不到2 km2。第四系松散堆积物零星分布于大宁河沿岸或斜坡坡麓带，岩性主要为黏性土及砂卵砾石等。徐家坝群(S2xj)和三叠系中统(T2b)地层岩性较软弱。

大昌幅出露的地层主要为三叠系及第四系地层。大昌幅地层岩性区域分布特征明显，北部及东南侧中山、低山地貌区集中分布三叠系下统嘉陵江组(T1j)和大冶组(T1d)的灰岩、白云岩等碳酸盐岩，中部及西南侧低山丘陵区大面积分布三叠系上统徐家河组(T3xj)岩屑砂岩、泥质砂岩和三叠系中统巴东组(T2b)泥灰岩、砂泥岩、泥岩等碎屑岩。新生界第四系主要分布在大昌镇山间盆地底部，以冲积、冲洪积地层为主，在低山丘陵区山体斜坡以及沟谷坡脚地段零星分布。大昌幅出露的地层相对简单且年代较新。

图2 大宁河流域上中游区域地质Fig. 2 Regional geological map of the upper and middle reaches of Daning river

1.5 地质构造

大宁河流域地处扬子准地台之龙门大巴台缘坳陷之大巴山陷褶束与四川台拗之川东陷褶束结合部分。前者为流域主体构造单元，主要由震旦～古生界的紧密褶皱与冲断层组成；后者则由古生代与中生代的盖层组成。流域内构造形迹以线型褶皱为主，断层仅见于区内北部地区，南部少见。大宁河流域上中游段由一系列近EW向紧密线形褶皱和冲断裂群组成。

巫溪县幅构造形迹以线型褶皱为主，断层仅发育于图幅中部的二叠系及三叠系灰岩地层中。褶皱多为走向近东西，微向南凸出的线型弧形构造。大致以咸水——前河为界，北部褶皱紧密，挤压变形强烈，岩层产状较陡(多在50°～80°)、局部地层倒转，地形常常倒置，向斜成山，背斜成谷，褶皱轴部往往因强烈挤压变形而导致岩体极为破碎，甚至成破碎糜棱岩状；南部褶皱则渐趋疏缓，多呈梳状、箱状或宽缓状，岩层产状亦较缓(20°～40°)。

大昌幅为大巴山弧、川东褶带东延部分及川鄂湘黔隆起褶带结合部，地质构造复杂。褶皱构造为地质构造的主体，分布有大昌-水口向斜、巴雾河向斜及马渡河背斜等。断裂构造少而规模小，节理裂隙发育。

1.6 工程地质岩组

根据研究区内出露的地层岩性及其组合、结构面特征与类型、岩土体力学强度、岩溶、构造及风化特征，将研究区岩土体划分为松散土体与岩体两大类。

巫溪县幅工程地质岩组可分为冲洪积砂质土、薄-中层状较软弱泥灰岩、泥岩与页岩互层状岩组、中厚-薄层状较软弱粉砂岩与页岩互层状岩组、厚-薄层状坚硬岩溶化灰岩与白云岩岩组、厚-薄层状较坚硬弱岩溶化灰泥岩岩组、中厚-厚层状较坚硬灰岩夹炭质页岩岩组等6个岩组。

大昌幅工程地质岩组可分为冲洪积砂质土、中厚层状较软弱岩屑砂岩与泥质砂岩互层状岩组、中厚-薄层状软弱泥灰岩夹页岩岩组、中厚-薄层状较软弱砂质泥岩与细砂岩互层状岩组、中厚-厚层状坚硬岩溶化灰岩、白云岩岩组及中厚层较硬弱岩溶化(泥质)白云岩等6个岩组。

1.7 人类工程活动

研究区位于巫溪县城周边和巫山县北部，为渝东北门户，人口集居密度大，人类工程活动频繁，对该区的生态环境和地质环境影响显著。特别是近年来，随着城市规模的扩大，城镇规划建设、三峡移民搬迁、新农村建设、交通和通讯等基础设施的建设，对地质环境的改造力度不断加剧，破坏作用日趋严重。主要表现为不合理切坡、填土、滥采乱采等。

巫山县北部大昌镇等乡镇周边区域多为低山丘陵，人口密度较大。随着经济的迅猛发展，人类工程活动非常频繁，对斜坡的改造力度不断加剧，破坏作用日趋严重，引发了大量的地质灾害。

巫溪县城北部多为中低山，人口密度较小。南部相对较缓，人口密度较大。巫溪县土地资源紧缺，近年来随着巫溪城市规模的扩大，削山切坡现象较为频繁，极易引发地质灾害。

2 地质灾害发育特征

2.1 巫溪县幅地质灾害发育特征

巫溪县幅地质背景环境条件较为复杂, 在降雨和人类工程活动的影响下, 地质灾害比较发育[3]。主要包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等4类。据2015年地质灾害调查资料，巫溪县幅地质灾害点共计84处， 其中滑坡43处，占地质灾害点总数的51%，规模以中小型为主；崩塌34处，占总数的41%，规模以小型为主；泥石流6处，占总数的7%，规模为小型；地面塌陷1处，占总数的1%，规模为小型。巫溪县幅地质灾害类型及规模统计结果见表1。

表1 巫溪县幅地质灾害类型及规模统计Table 1 Statistics of type and scale of geological hazardsin Wuxi County map 个

巫溪县幅地质灾害发育分布有如下特征：

1)地质灾害呈片状、带状分布。如滑坡主要分布于巫溪县宁厂镇周边，城厢镇环宁村，峰灵镇农安村，其余地段零星分布。泥石流主要位于巫溪县城北侧一线的北门沟、干溪沟、姜家沟等沟谷和巫溪县城至宁厂镇S201省道东侧沿线的部分小型沟谷。巫溪县幅地质灾害发育分布如图3。

2)地质灾害尤其是崩塌分布明显受控于河流、公路等线性地貌单元和线性工程。崩塌是重庆山区常见的地质灾害之一，源于斜坡岩体在内外营力的双重作用下失去自然平衡而要重新获得平衡的过程[4]，是属于斜坡的一种平衡稳定的自我调节功能。巫溪县幅崩塌主要分布于大宁河及其支流后溪河沿岸的公路切坡地段，尤其是沿大宁河修建的S201省道最为严重，其次是沿后溪河修建的Y023乡道及宁厂镇到图幅东北角大官山的旅游公路，其余零星分布于居民屋后。

图3 巫溪县幅地质灾害分布Fig. 3 Distribution map of geological hazards in Wuxi County

3)灾害集中分布于岩层破碎、风化强烈的陡斜坡地带。如调查的43个滑坡均为堆积层滑坡, 其中17个集中发育于徐家坝群(S2xj)黄绿色粉砂质泥岩上部的残坡积堆积层中，3个发育于巴东组(T2b)紫红色粉砂质泥岩和灰黄色泥灰岩上部的残坡积堆积层中，23个发育于嘉陵江组(T1j)或大冶组(T1d)上部的残坡积、崩坡积堆积层中。堆积层厚度一般在3～20 m，多为松散碎屑土夹碎块石，厚薄不一。因其结构松散, 物理力学强度较低, 遇水易软化, 常引起边坡内部结构发生改变, 在有利结构面组合下即产生滑坡。

4)地质灾害发育分布与地层岩性、地形地貌、水系发育情况及人类工程活动程度密切有关[5-6]，尤其以人类工程活动的影响最为显著。如峰灵镇农安村的滑坡多为人类切坡建房后引起的上部土体蠕滑。沿大宁河修建的S201省道的多处崩塌及巫溪县北侧一线的泥石流均与人类工程活动直接相关。

2.2 大昌幅地质灾害发育特征

大昌幅软弱岩体出露范围较大，岩体破碎，工程地质条件较差，在降雨和人类工程活动影响下, 地质灾害非常发育。地质灾害类型主要包括滑坡、崩塌、泥石流等3类。据2014年地质灾害调查资料，大昌幅地质灾害点共计615处，其中滑坡583处，占地质灾害点总数的94.8%，规模以大中型为主；崩塌28处，占总数的4.6%，规模以小型为主；泥石流4处，占总数的0.6%，规模以小型为主。大昌幅地质灾害类型及规模统计结果见表2。

表2 大昌幅地质灾害类型及规模统计Table 2 Statistics of type and scale of geological hazardsin Dachang map 个

大昌幅地质灾害发育分布有如下特征：

1)地质灾害呈片状分布。地质灾害尤其是滑坡集中分布在图幅中部和西南部的低山丘陵区，沿大昌-水口向斜、巴雾河向斜区域的大昌镇、白果乡、平河乡和双龙镇等密集发育，其余乡镇分布较少。大昌幅地质灾害发育分布如图4。

图4 大昌幅地质灾害分布Fig. 4 Distribution map of geological hazards in Dachang

2) 地质灾害尤其是崩塌明显受控于河流等线性地貌单元，如大宁河及其支流马渡河。大昌幅发育的28个崩塌中有12个分布于大宁河主流两岸，12个分布于支流马渡河两岸。共计24个，占到崩塌总数的85.7%。

3)褶皱构造对滑坡和崩塌等地质灾害的发育具有明显控制作用。大昌幅90.3%的滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害分布在大昌-水口向斜、巴雾河向斜的南北两翼，灾害点主要以滑坡为主；而在马渡河背斜核部，滑坡和崩塌总数仅占9.7%，且灾害点以崩塌为主。这主要是由于向斜构造两翼，斜坡结构类型多为顺向坡或顺斜坡，有利于滑坡等地质灾害的形成[7]；背斜核部由于岩体破碎、节理裂隙发育，加之岩溶作用和软弱夹层的存在，易形成崩塌灾害。

4)滑坡灾害集中分布于岩层软弱破碎、风化强烈的陡斜坡地带，而崩塌灾害主要发生于岩质坚硬，节理裂隙发育的陡崖地带。滑坡主要分布于三叠系上统须家河组中厚层状较软弱岩屑砂岩与泥质砂岩互层状岩组、三叠系中统巴东组中厚-薄层状软弱泥灰岩夹页岩岩组和中厚-薄层状较软弱砂质泥岩与细砂岩互层状岩组中。该套地层为图幅内主要易滑地层，其表层风化后形成的第四系残坡积碎石土易形成土体内或土岩界面滑坡，图幅内80%以上的滑坡分布于该区域内。崩塌主要分布于三叠系下统嘉陵江组中厚-厚层状坚硬灰岩、白云岩岩组中。该套地层岩体风化强烈，节理裂隙非常发育，岩体易发生倾倒式或坠落式崩塌，图幅内90%以上的崩塌分布于该区域内。

5)地质灾害发育分布与地形地貌、地质构造、工程地质岩组、河流、人类工程活动密切有关。大昌幅32.8%的滑坡和25%的崩塌的发生与人类工程活动直接相关。图幅内人类工程活动主要包括城乡建设、道路修建等，而不合理的人类工程活动如切坡、采石等破坏了原有斜坡或地层的结构，打破其原有平衡和稳定状态，在地层应力重新分布过程中易形成滑坡或崩塌等地质灾害。

3 地质灾害发育差异分析

由于地形地貌、地质构造及地层岩体等方面的差异，巫溪县幅地质灾害和大昌幅地质灾害呈现出较大的差异，归纳起来主要表现为以下3个方面：

3.1 地质灾害的数量

巫溪县幅地质灾害点共计84处，灾害点密度为19处/100 km2。大昌幅地质灾害点共计615处，灾害点密度为140处/100 km2，为巫溪县幅地质灾害点密度的7.4倍，而这与两个图幅软弱岩层的出露面积直接相关。巫溪县幅软弱岩层包括志留系中统徐家坝群(S2xj)黄绿色粉砂质泥岩及三叠系中统巴东组(T2b)泥灰岩、砂质泥岩与细砂岩等的出露面积为43.9 km2，占整个图幅面积的9.8%；大昌幅软弱岩层包括三叠系上统须家河组(T3xj)岩屑砂岩、泥质砂岩及三叠系中统巴东组(T2b)泥灰岩、砂质泥岩与细砂岩等的出露面积为165.9 km2，占整个图幅面积的37.7%。大昌幅软弱岩层出露面积为巫溪县幅软弱岩层出露面积的3.8倍。

3.2 地质灾害类型和规模

巫溪县幅84处地质灾害点中滑坡有43处，崩塌有34处，二者数量上相差较小。巫溪县崩塌较发育与大范围出露的二叠系(P)、三叠系下统(T1)硬质白云岩、灰岩关系密切，同时崩塌的诱因多为人类修建公路切坡引起。

巫溪县幅84处地质灾害点中规模为中小型的有83处。其中小型灾害点55处，占到灾害总数的65.5%。巫溪县幅灾害点规模相对较小与巫溪县幅地层岩性较坚硬及斜坡松散堆积层厚度较小有直接关系。

大昌幅615处地质灾害点中有滑坡583处，占地质灾害总数的比例接近95%，崩塌和泥石流所占比例相对较小。大昌幅滑坡发育较多与大范围出露的三叠系上统、中统软弱泥质砂岩、砂质泥岩等软弱岩体及其上部的较厚风化堆积层直接相关。这也是导致大昌幅地质灾害点远大于巫溪县幅地质灾害点的主要原因。

同时大昌幅615处地质灾害点中规模为大中型的有548处，其中中型灾害点441处，占到灾害总数的71.7%。大昌幅软弱岩体上部的松散堆积层厚度较大，多在10～30 m之间。这即是大昌幅灾害点尤其是滑坡的规模较大的主要原因。

3.3 地质灾害易发和危害程度

巫溪县幅43处滑坡灾害点中目前仅有1处处于不稳定状态，其余42处均处于基本稳定或局部不稳定状态，在连续强降雨作用下发生整体滑动的可能性较小，但可能发生局部垮塌、下错或小型的拉张裂缝。而崩塌和泥石流灾害点虽然数量少于滑坡，但稳定性程度较差。34处崩塌灾害点中有13处处于不稳定状态，21处处于基本稳定状态。6处泥石流中除1处处于不易发状态外其余5处均处于中易发状态。近年来巫溪县幅内崩塌和泥石流造成的危害日益严重。如巫溪县南门湾一带发生的多起崩塌[8-9]和2015年发生的北门沟泥石流均造成严重危害。

大昌幅583处滑坡灾害点目前多处于基本稳定和不稳定状态，其中有507处处于基本稳定状态，73处处于不稳定状态，不稳定滑坡数量占到滑坡灾害总数的12.5%。在连续强降雨作用下滑坡极易发生局部甚至整体的滑移。滑坡造成的危害也最为严重。如2014年“8.31”暴雨导致大昌幅区域内的大昌镇、白果乡、平河乡、双龙镇等乡镇发生大量的滑坡，局部变形或整体滑移的超过150处，其中以大昌镇洋溪村兰家山滑坡的整体滑移最为典型且危害非常严重，造成47户200多人房屋完全摧毁，省道301破坏瘫痪。大昌幅28处崩塌中有6处处于不稳定状态，其余22处均处于基本稳定状态。泥石流数量最少且多处于不易发状态。大昌幅中崩塌和泥石流的稳定(或不易发)程度多高于巫溪县幅，且崩塌和泥石流威胁的人数较少，其造成的危害亦小于巫溪县幅。

4 结 语

巫溪县幅处于大宁河上游位置，紧靠大巴山弧形构造带的南缘，构造活动相对较强，地形切割及岩层挤压变形强烈，大宁河及其支流的快速下切更造就了该区不稳定的地表环境，加之图幅内出露的较软弱粉砂质泥岩、页岩及节理裂隙发育的坚硬灰岩、白云岩为滑坡、崩塌等灾害的发生提供了有利条件。但由于软弱岩层的出露面积较少且残坡积层相对较薄，滑坡等灾害的数量相对较少且规模较小。而崩塌与泥石流等灾害的发生与人类工程活动的增加呈现明显的正相关关系。

大昌幅处于大宁河中游位置，位于大巴山弧与川鄂湘黔隆起褶带的结合部位，褶皱构造较发育。图幅内粉砂质泥岩、泥灰岩、页岩等软弱岩体出露范围较大，岩体破碎，工程地质条件较差，同时大宁河主流的侧蚀作用强烈，导致滑坡等灾害大量发生且规模较大。同时由于大昌幅软弱岩体多形成低山丘陵地貌，地形高差较小，人口密度较大且人类工程活动强烈，尤其是削坡建房修路现象频发，加之三峡库水位波动对斜坡的影响，更加剧了地质灾害的发生及其危害的程度。

大宁河上游和中游因其地形地貌、地质构造、软弱岩体分布范围及人类工程活动强弱等因素的不同，导致滑坡、崩塌等地质灾害发育呈现明显的差异。故研究大宁河流域上中游地质灾害的发育特征对于整个大宁河流域的地质灾害发育规律及防治措施具有重要意义，同时为类似流域的地质灾害调查与分段防治提供了有益参考。