福建南平延平区地质灾害发育规律浅析

张 亮

(福建省闽北地质大队，邵武，354000)

南平市延平区位于福建省闽西北的南端，闽江三大支流沙溪、 富屯溪、建溪汇合处。全境东西长约81 km，南北宽约69 km，总面积2 659.7 km2，地处闽北谷地最低处，东北部以低山为主，北部以中山为主，南部以中低山为主，西部为低山丘陵。据统计，地质灾害点有73个，其中滑坡点59个、崩塌点9个、泥石流点5个，对当地的居民的生命、财产造成危害。针对延平区地质灾害特征，重点分析了地形(地貌)、地层岩性、植被、降雨和人类工程活动等因素与地质灾害关系，分析其地质灾害发育规律，对区内地质灾害防治工作具有重要的指导意义。

1 延平区地质灾害基本特征

1.1 地质灾害类型

区内现有地质灾害点73(1)福建省闽北地质大队，延平城市地质调查专题——延平城市斜边坡地质调查专题报告，2018。收稿日期：2019-08-16作者简介：张 亮 (1986-)，男，工程师，地质矿产专业。处。类型以滑坡为主，其次是崩塌，泥石流最少(表1)，区内地质灾害规模以小三型和小二型为主，尤其崩塌灾害小三型中地质灾害不发育。区内地质灾害和房前屋后高陡边坡数量多，单一灾害点规模不大，但直接的危害性大，同时由于其残积土厚度、强度差异大，其形成过程具有渐进到突变过程，其发生时间还具备隐蔽性强、突发性明显等特征。

表1 南平延平区滑坡、崩塌基本情况统计

Table 1 Statistics on basic conditions of the landslide and collapse in the Yanping area of Nanping city

地灾类型规模稳定性评价分布区域地质岩性小三型(<0.1万方)小二型(0.1～1万方)现状及发展趋势不稳定 现状基本稳定, 发展趋势不稳定现状及发展趋势基本稳定沉积岩侵入岩变质岩滑坡数量(处)41184810135186占比69.5%30.5%81.4%16.9%1.7%59.3%30.5%10.2%崩塌数量(处)90720351占比100%077.8%22.2%033.3%55.6%11.1%

1.2 地质灾害分布规律

图1 延平区地质灾害点分布示意图

地质灾害主要分布在人类工程活动强烈的城区(图1)，主要集中在高程100～200 m的人口集中的中部丘陵地区；地质灾害主要分布在自然地形坡度小于45°的斜坡地带；大多数发育在坡高小于20 m的斜坡中，且主要发育在坡高5～10 m斜坡地带；沉积岩区地质灾害分布最多，侵入岩区和变质岩区相对较少。

2 地质灾害发育规律

地质灾害受地形(地貌)、地层岩性、地质构造、水文地质、降雨、人类工程活动[1]、植被条件等因素影响，其中地形(地貌)、地层岩性、地质构造、水文地质和植被条件为内因，降雨和人类工程活动为外部诱发因素。

2.1 地形因素

地形是地质灾害形成的基本条件之一，它的控制作用具多层次，地质灾害与地形有密切关系。地形条件及斜坡坡度控制着崩塌、滑坡产生的临空条件，地形切割强烈、悬崖临空高耸是崩塌、滑坡最有利的发生地段。自然地形坡度大于25°的斜坡最易引发滑坡、崩塌。此外，人工开挖形成高陡边坡，且未采取支护措施，形成土体临空面，极易引发滑坡、崩塌[2]。沟谷坡降较大，沟口窄小，上游地形较开阔且有一定的汇水面积，极易引发滑坡、泥石流灾害。

2.1.1 高程与地质灾害关系

研究区内地质灾害数量和地形高程间并未存在明显的相关性。地质灾害主要集中在高程100～200 m的人口集中地区，高程在800～1 000 m地区仅有一处地质灾害分布，位于茫荡镇茂地村王伯贤屋后，为暴雨时发生的泥石流(表2)；由此可见，地形高程对地质灾害的控制作用主要体现在其对于人类工程活动的控制，人口集中、人类工程活动强烈的地区的地质灾害较为发育。

表2 地形高程与地质灾害分布统计

2.1.2 坡度与地质灾害关系

地形坡度与地质灾害具有很大关系，影响地质灾害的发育，并控制地质灾害的类型。 据统计，地质灾害主要分布在自然地形坡度小于45°的斜坡地带，其中以25°～35°的斜坡地带数量最多，可达54处，占灾害点总数的74.0%，坡度大于45°的斜坡地带没有发现地质灾害发育，不同坡度范围灾害的类型明显不同。这与一般认为的斜坡稳定性受坡度影响的规律不同(坡度越大，稳定性越差)，主要原因是延平区地质灾害主要为房前屋后人工切坡失稳引起的小型崩塌、滑坡，而居民建房切坡一般选在自然地形坡度较缓处，而切坡较陡区域往往采取边坡支护措施，所引发的灾害相对较少。

2.1.3 坡高与地质灾害关系

地质灾害分布与斜坡高度关系密切[3]。地质灾害大多数发育在坡高小于20 m的斜坡中，且主要发育在坡高5～10 m斜坡地带有29处，坡高10～15 m有17处，二者合计占总数的67.7%。斜坡高度大于20 m的有5处，仅占灾害点总数的7.3%(图2)。坡高越大反而引发的地质灾害数量越少，研究调查分析主要是因为延平城市村民建房切坡，通常能够综合考虑房前屋后斜坡坡高和坡度，不会同时使所切的边坡高且坡度陡，一般在5～15 m高度的斜坡保持的坡度较陡，所引发的灾害相对较多；大于15 m的高陡边坡较少，且大多数采取良好的分级开挖、边坡支护措施，所引发的灾害相对较少。边坡在不同坡高下的地质灾害数量差异原因推测主要是由于区内居民建房切坡高度主要集中在0～15 m。

图2 斜坡坡高与地质灾害关系直方图

2.2 岩土体因素

地质条件是控制地质灾害的内在因素，地质体母岩及其风化物是地质灾害发生、发展的基础条件，是致灾体的物质来源。延平区地质条件复杂，区内地层岩性多样，主要为侵入岩、变质岩和沉积岩，不同母岩风化程度与残坡积层特性基本控制着地质灾害的形成类型、发生机率和灾害规模。斜坡地表第四系残积层和砂土状强风化岩结构较疏松，有利于降水下渗，岩土体遇水易软化，抗剪强度降低；上部较疏松的岩土体与下伏较稳固的基岩界面是潜在的构造软弱面，极易沿岩土软弱界面滑动，产生滑坡、崩塌。

研究区内共查明地质灾害点73处，分布在侵入岩区的灾点24处(表3)。沉积岩区地质灾害最发育，侵入岩区和变质岩区相对较少。由于区内地灾点都集中在人口集中的城区、村镇及人类工程活动剧烈的公路、铁路沿线，与人类工程活动关系密切，与不同母岩单位面积占比没有明显规律性。

表3 不同母岩地质灾害发育情况

2.3 降雨因素

2.3.1 地质灾害受年降雨量影响

延平城区地质灾害较发育，地质灾害分布年份不均，灾害数量与降雨量紧密相关[4]。此次收集1998～2017年的近20年年降雨量与地质灾害的关系(表4)。

降雨量在 2 100 mm以下时，地质灾害基本不发育，降雨量在2 100 mm以上时，区内地质灾害与降雨量总体上呈现一定的相关性，但存在一定的异常。尤其是2010年年降雨量为2 471 mm，在这一年延平城市发生了严重的滑坡、崩塌、泥石流灾害，房前屋后灾害数量就达到60处，此次灾害无论范围、数量和规模均为区内历史之最。而2016年的年降雨量高于2010年，而地质灾害数量仅为14处。产生这种现状原因与降雨量分布时间有关。降雨时间段相对集中，灾害发生数量越多，降雨分散，灾害数量则较少。

表4 近20年地质灾害与年降雨量统计

2.3.2 地质灾害受月降雨量影响

延平城区近20年全年降雨集中在梅雨季节和雷雨季节，地质灾害也集中在这两个季节发生，灾害数量占全年灾害总数的98%。其中6月份地质灾害数量达67处，占全年灾害总数的91.8%。月份降雨量多，地质灾害发生的频率高，灾害数量多。如6月份，月平均降雨量达324 mm，远高于其他月份，期间发生的地质灾害数量也远远高于其他月份(图3)。

图3 近20年月平均降雨量与月份灾点数关系图

2.3.3 降雨量空间分布对地质灾害的影响

研究收集2010年6月14～19日延平区的延福门、十里庵、夏道镇、大风、沙溪口、茂地等水文站点的过程降雨量值与地质灾害发育数量(表5)，并绘制了过程降雨量等值线与地质灾害点分布关系图(图4)。根据统计结果，区内房前屋后人类工程活动引发的地质灾害大部分发育于降雨量较大区域，并呈现出雨量越大，地质灾害分布越密集的特性[5]。如过程降雨量相对较大(400～420 mm)的老城区—常坑村一带，分布的地质灾害点最多；反之，夏道镇东南方向过程降雨量相对较小(200 mm以下) ，分布的地质灾害点相对较少。但值得注意的是，雨量最为集中的西侧地区，地质灾害反而较少发生。产生这种现象的原因主要为西侧为高海拔地区，人类活动较少，开发区及房前屋后高陡边坡少，即使过程降雨量大(440～500 mm)，地质灾害点分布也很少。

表5 2010年6月14～19日延平城区各水文站过程降雨量与地质灾害发育数量

Table 5 Process rainfall and geological hazards development in Yanping city,14-19 June 2010

水文站点延福门十里庵夏道镇大风沙溪口茂地过程降雨量值(mm)384.0419.5185.5395.0450.5503.5地质灾害点数(处)38107区外未统计32人类工程活动强烈较强烈较强烈较弱较弱较弱

图4 2010年6月14～19日过程降雨量与地质灾害点分布关系图

综上所述，区内房前屋后人类工程活动引发的地质灾害与年降雨量有极强的相关性，年降雨量越多，发生灾害的可能性越大，灾害数量越多；日降雨量大，发生的灾害数量多。人类工程活动引发的地质灾害发育程度与过程降雨量总体呈正比关系。

2.4 植被因素

植被根系能够固持土体，增大土体抗剪强度，提高斜坡稳定性。植被根型、根的物理性质(如抗拉强度)、根表面积等不相同，对土体改良作用存在差异。高覆盖率的植被对于水文效应和土体性质有着改良作用，树冠截留降雨，减少斜坡地表水和地下水流速，减少地质灾害的发生。植被自重对斜坡表面存在附加荷载，对斜坡稳定性不利。不同的植被类型对地质灾害的抑制作用也不同。根据历年40处地质灾害数据，区内地质灾害范围内主要植被类型为竹林、松杉树和灌草，竹林区发生地质灾害最多，占总数的54.8%，松树、杉树林区发生灾害的数量相对较少。

竹林：此类植被属水平根型植被，根系分布浅，集中分布于50 cm以上的土层，树木根系往往处于滑动面以上，对斜坡稳定性贡献较小。而竹子本身上部植株重量较大，在一定程度上加大了坡面上部荷载，对于斜坡稳定性不利。另外，每年冬、春两季挖采竹笋及增加产量的需要翻松土层，对坡面的破坏尤其严重，使降雨渗入量增加，因此，此类植物区浅层地质灾害容易发生，灾害数量多。

灌草：灌草往往生长茂盛，能够有效减小地表径流，降低坡面冲刷，发育的根系能对表层土体起着固持作用，在一定程度上提高了土体抗剪强度。但灌草根系很浅，仅在10～30 cm，处于滑动面以上，不能抑制30 cm以下的土体滑动，因此，该植被区地质灾害较容易发生。

松杉树：松杉木种植相对茂密，此类植被根系分布深度大，在绝大多数条件下，树种根系可及深度在1～3 m，主直根常常可以穿透表土下面的夹层或黏质土层，使得松散表层中的下渗水更深层入渗，避免了由于不透水层表面多余水分的聚集而导致松散层下滑的发生。

2.5 人类工程活动因素

人类工程活动是诱发地质灾害的一个外部因素，开挖边坡后产生较大的临空面，岩土体内部应力重新分布，并在坡脚部位形成一个较为明显的最大剪应力集中带，造成斜坡土体剪切破坏；在斜坡上耕种，使地表土体结构松散，在降雨冲刷下极易使边坡失稳而形成滑坡、崩塌等地质灾害[6]；大量砍伐林木和改造山体的行为，致使土体松散和坡体固土能力下降，工程建设形成的大量弃土堆填于沟谷上游，且未采取有效的支挡和截排水措施，极易引发滑坡、崩塌、泥石流灾害。

3 结论

(1)延平区内主要地质灾害类型以滑坡为主，其次是崩塌和泥石流，规模以小型为主。

(2)边坡的坡高、坡角是影响高陡边坡稳定性的重要内因，当边坡过高、坡角过大时，稳定性降低，容易引发崩塌、滑坡等地质灾害；自然斜坡坡度增加，边坡的稳定性降低，危险性随之增大。地质灾害与不同母岩单位面积占比没有明显规律性；变质岩类残积土可塑性较好，而侵入岩和沉积岩类残积土可塑性较差，在相同的地质环境条件下侵入岩和沉积岩类残积土较易引发土体滑动，应采取切实有效的边坡支护和截排水措施。

(3)不同植被区地质灾害发生数量明显不同。竹林区地质灾害数量最多，灾害数量最少的植被区为松杉区，高覆盖率的植被对于水文效应和土体性质有着改良作用，增大土体抗剪强度，提高斜坡稳定性，有效减少地质灾害的发生。

(4)人类工程活动引发的地质灾害发育程度与过程降雨量、年降雨量、月降雨量、日降雨量总体呈正比关系，过程降雨量、年降雨量、月降雨量、日降雨量相对较大的区域地质灾害点多，反之地质灾害点相对较少。同时，地质灾害发育程度与人类工程活动密切相关，人类工程活动强烈的丘陵区地质灾害点多。

本文是在延平城市地质调查工作的基础上，根据延平城市地质调查斜边坡地质调查专题报告资料总结归纳编撰而成，感谢项目组同仁大力支持。在成文过程中感谢陈爱孙高级工程师的热情指导，同时感谢审稿专家对文章提供的宝贵修改意见！