方山县地质灾害现状及防治对策

张 俊，张 华，杨蝉玉

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

我国是世界上地质灾害的高易发区和受到地质灾害威胁严重的国家之一[1]，地质灾害的涉及地区较广，除上海、天津外，各省市都是地质灾害高危险区，辽宁、北京、山西、河北、陕西、甘肃、四川、重庆、湖北、贵州、云南等地更加严重[2]。

高端产业的发展和科技水平的提高使我国对地质灾害的研究有了较大的推进，与此相关的研究领域也不断地开始扩展其研究方向，如区分层次的地质灾害区研究，主要地质灾害类型易发程度和潜在隐患点评价，在多类滑坡灾害区域评估中引入“3S”技术等。董震选取黄土高原的典型黄土分布区吉县和保德县，针对当地的地质灾害分布、特征及影响因素进行了研究[3]；吕萌对陕西省黄土崩塌地质灾害的现状及水敏感度进行了分析[4]；张雪峰进行了区域性山地环境的地质灾害风险评价研究等[5]。这些学者研究选取的区域均为典型地貌区，研究范围较广，结论为可代表大尺度典型地貌区的宏观表现，但对小区域的具体地质灾害情况描述较少，不能完全代表整个区域内小尺度的地质灾害发生现状。

方山县属于山西省吕梁市地质灾害重灾区，地质灾害频发，对当地造成了直接性的经济损失，并严重危及到人民的生命财产安全，且后期诱发和潜在性的威胁难以估计，对当地的地质灾害发生地点、频率、危险系数、成因等刻不容缓。本文主要采用袭扰系数法对方山县的地质灾害易发程度进行了定量研究，分析其诱发因素，提出了可行性的防治对策，如预防潜在地质灾害的威胁，扭转正在发展中的地质灾害区，尽力恢复地质灾害发生区的原貌等，以期更好地把握方山县地质灾害发生的规律和频率，为当地地质灾害的治理和预防提供科学的依据和数据支持。

1 方山县概况

1.1 方山县自然条件

方山县位于山西省西部、吕梁山中段西侧，介于111°2′50″—111°34′30″E、37°36′58″—38°18′27″N之间，东屏关帝山与娄烦县、交城县接壤，西依汉高山与临县毗邻，北与兴县、岚县交界，南与离石县相连[6]。方山县辖5镇2乡，包括圪洞镇、马坊镇、峪口镇、大武镇、北武当镇、积翠乡、麻地会乡，总面积1434.1km2，人口14.87万人。

方山县地势北高南低，最高点为孝文山主峰，海拔2831m，最低点为大武镇武回庄河滩，海拔为986.7m[7]。方山县东北部为土石山区，西南部为黄土丘陵沟壑区，中部为河谷地带，北川河纵贯南北。方山县属温带大陆性气候，由于季风作用与各季不同气团的影响程度，春夏秋冬四季分明，但因距海较远，季风带来的湿润水汽到达此地时基本已消耗多半，降水集中于夏季7、8月份，冬季较干燥。冬季因山西紧邻内蒙古靠近冷空气来源地，受西北寒冷气团的影响，冰冻、暴雪天气较多，寒潮频繁。县域内地表水属黄河流域三川河、屈产河和留誉河水系，河槽坡度较大，河流侵蚀模数较大。总体上来看，全市中部降水量多，东西两侧较少。根据《山西省水资源公报》(2018年)公布的结果，方山县水资源总量为9.367亿m3，占多年平均径流量的51.61%，其中地表水占40%，地下水占60%；多年平均水资源总量为4.47亿m3，其中河川径流量为3.1亿m3，地下水资源量为1.37m3[8]。

1.2 方山县地质环境

方山县发育的地层齐全，太古界、元古界、古生界、中生界、新生界地层均有出露[9]，县境内大部为吕梁背斜的两翼，褶皱、断裂均很发育。方山县内的山体以寒武纪定型者居多，岩石种类繁多，地质灾害多分布于平川与山区的过渡带。方山县在地质构造上属演化过程中的华北地台的一部分，中生代的燕山运动，形成山西台背斜的轮廓，方山县复背斜在此期间定型。新生代第三纪中新世的喜马拉雅运动影响本区，形成汾河地堑；下更新世，形成现有的二级阶地和梁峁沟壑地貌[10]。

2 方山县地质灾害现状

2.1 方山县地质灾害类型

目前，方山县共有地质灾害点142处，主要类型有滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流，其中崩塌和泥石流所占比例较大。①滑坡。截至2018年，方山县境内共发生31起滑坡，其中以积翠乡积翠村的滑坡规模最大，造成经济损失370万元[11]。危险区涉及的人口达1723人。中型滑坡主要集中在圪洞镇、峪口镇等地，圪洞镇属于黄土滑坡。②崩塌。方山县境内的崩塌多为土质崩塌，主要发生在高陡边坡处，坡形多呈线型和弧形。较大崩塌发生在麻地会乡的郝家庄村、大西沟及积翠乡等地，尤其是积翠乡的山坡边缘一带，崩塌常有发生，塌方体积约为2.5万m3，经济损失约259万元，麻地会乡的经济损失约210万元。中小型崩塌主要发生于圪洞镇圪洞村、凤凰沟村、北武当镇和大武镇。③地面塌陷和地裂缝。地面塌陷是指位于地面的土体或岩体，受到自然条件诱发或人类工程活动作用时，发生向下的塌陷，于地表上产生坍塌坑、洞形式的地质灾害过程[12]。方山县境内的地面塌陷发育较多，主要分布在煤炭资源集中的区域，如马坊镇、积翠乡、圪洞镇等地。2012年，方山县大武镇则山村瓦窑地面塌陷损毁农田，造成直接经济损失375万元。2005年，方山县峪口镇韩家山村发生的地裂缝，造成3人死亡，900间房屋和600眼窑洞损坏，13眼水井干枯，直接经济损失达530.6万元。④泥石流。形成泥石流必须具备3个条件：固体松散物质储备丰富；坡面坡度与沟谷纵比降较大,纵比降较大且具有土质沟床的沟谷，最有利于泥石流形成；具有高强度的降水或冰雪融水带来的的水源补给[13]。方山县的泥石流发育以中小型为主，灾害点比较少，境内麻地会乡的韩家沟村一带发生频率较高。

2.2 方山县地质灾害分布

方山县地质灾害具有种类全、灾情重、隐患点多、分布较广等特点，遍布方山县各个乡镇，但是不同乡镇的灾害数量各不相同(表1)。从表1可看出，积翠乡的地质灾害数量最多，麻地会乡的地质灾害点最少。

表1 2018年方山县各乡镇地质灾害分布统计结果(处)

注：数据来自方山县统计局。

按照地质灾害发生的规模大小可以将其分为巨型、大型、中型、小型4个类型(表2)。方山县现有地质灾害点142个，其中巨型11个、大型24个、中型31个、小型76个[14]。一般来说，地质灾害发生的规模级别越大，危害性及后发的潜在性危害就越大；灾害发生的规模级别越小，危害性及后发的潜在性危害就越小。

表2 方山县境内滑坡、崩塌、泥石流规模级别划分标准(104m3)

注：数据来源于《吕梁市统计年鉴(2017年)》。

2.3 方山县地质灾害区划

研究地质灾害的区划中常用的方法是袭扰系数法[15]，该方法已经被国内外学者大量使用且效果明显。袭扰系数(R)首先通过方山县各个乡镇的灾害点数量、总受灾面积、总受灾体积和各乡镇面积计算出“点密度”、“面积密度”、“体积密度”，然后对应密度系数取值表(表3)得出点密度系数、面积密度系数、体积密度系数，最后求它们的平方和，得出研究区的R值。以R值划分地质灾害易发程度的等级(表4)，反映出研究区域的地质灾害易发程度，计算结果见表5。结果发现，方山县没有高易发区；中易发区主要分布在圪洞镇、马坊镇、北武当镇、积翠乡；低易发区主要分布在大武镇、峪口镇；不易发区分布在麻地会乡。

表3 密度系数的取值标准

表4 易发程度等级

表5 2018年方山县各乡镇袭扰系数

为了更加清晰地表现出方山县各乡镇地质灾害易发程度，本文利用 ArcGIS软件，依据袭扰系数绘制出方山县的地质灾害程度区划图，见图1。

图1 方山县地质灾害易发程度图

3 方山县地质灾害的诱发因素

3.1 自然因素

地形地貌对地质灾害的影响：崩塌是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离、滚动、堆积在坡脚的地质现象[16]。高原、山地区域属于地质灾害发生的大范围区，陡峭的山坡属于地质灾害发生的小区域环境，坡度33°—60°最容易引发崩塌滑坡等地质灾害[17]。方山县境内大武镇、积翠乡的山区坡度达40°，且境内整体的山地面积较大，会形成有利于地质灾害发生的孕灾环境。除此之外，方山县属于黄土覆盖区，黄土性质有垂直节理发育，湿陷性强，部分黄土受到外力的风化作用产生较多的空隙和裂缝，使整个岩体具有不稳定性，从而加速了崩塌的发生。

降水多寡对地质灾害的影响：方山县年均降水量较多，相比吕梁市其他县市，其降水量仅低于交口县，且多集中于7、8月份。这种降水量大且相对集中的特点，使岩石的脆性减弱，岩体的结合力加强，进而使其发生整体崩塌的可能性加大(表6)。降水较多会在低洼处汇集致使低洼地土壤过于疏松，再加上水土流失严重，植被稀疏，对土壤的固定能力减弱，很容易出现泥石流等灾害。

表6 2018年吕梁市各县市年均降水量(mm)

注：数据来源于方山县气象局。

植被覆盖率对地质灾害的影响：在研究地质灾害的诱发因素中，地质构造条件是一个不容忽略的因素，它在很多情况下决定着不同地区地质灾害发生的频率、波及范围和破坏程度等。各种关于地质灾害的文献显示,地质灾害的发生多数与灾害区的植被覆盖率关系密切。危险点植被覆盖率越高，下垫面受到天然因素和人为因素活动的破损程度就越低，在降水量不多的情况下，地质灾害发生的机制不易形成；某地植被覆盖率越低，下垫面受到的自然因素和人为因素的破损程度越高，地质灾害发生的机率较高。根据统计，2018年方山县的植被覆盖率为36.97%，比上年度提高了3.96%；市区绿化带共栽植树带、草坪6.3万m2，绿化覆盖面积613.0hm2，市区绿化覆盖率达14.7%[18]。总体来看，方山县的植被覆盖率较低，是引发地质灾害的因素之一。如积翠乡滑坡发生地的边缘山坡多乔木和灌木丛，这些植物根系在生长过程中容易吸收过多水分而发生软化现象，加上植物的根劈作用和穴居动物挖掘洞穴造成岩石破碎，这些都导致了崩塌的发生。

地质构造对地质灾害的影响：燕山运动和新生代的喜马拉雅运动使方山县境内的地质环境变得更为复杂，奠定了方山县的地质环境。方山县位于汾渭地堑带，地壳不稳定，山体以寒武纪定型者居多，岩石种类繁多。地质灾害多分布于平川与山区的过渡带，且发育有大量的节理、正断层、褶皱，这些类型多样的构造面实现了对岩石本身的特殊切割和分解，是对岩石的变相破坏，使破碎岩屑更容易离开完整山体。如果此时再受到强降水或人为作用破坏，地质灾害发生的概率将大大增加。方山县境内的圪洞镇、马坊镇多处地层岩石质坚硬，脆性大，节理发育突出受力易发生破裂。

3.2 人为因素

人类经济活动对地质灾害的影响：方山县山区面积比重大，生态环境十分脆弱，加上人类对原生态环境进行无序性的盲目改造，导致生态环境的原始状态遭到严重破坏。人类生活必须的基础设施建设和斜坡的构造形成了滑坡的临空面，各种不合理土地利用行为和无休止的对原始、半原始状态的林木进行毁灭，方山县天然固土的外部条件被改变，地下较浅处的岩石也遭到破坏等，增加了地质灾害发生的风险程度。另外，方山县属于国家级贫困县，整体的受教育程度普遍不高(表7)，其中初中和小学人口所占比例较大，达到53.4%，还有部分文盲，高中及其以上学历人数所占比例较低。人们乱砍滥伐树木用为薪柴，不断开垦荒地，造成了更加严重的水土流失，也更加扩大了地质灾害的波及范围和灾后的潜在危害性。

表7 方山县居民受教育程度(2018年)

注：数据来源于方山县教育局。

矿产开发对地质灾害的影响：方山县是重要的能源基地，类型多样、储量丰富，矿产主要有煤炭、铁矿、铝土矿等。截止2018年，方山县发现各种成因的矿产68种，其中大型矿产地17处、中型矿产地9处、小型矿产地42处、矿点及矿化点312处，主要煤矿有裕丰煤矿、曹家山煤矿，大型煤矿基本分布在大武镇。方山县境内含煤面积1250km2，保有储量45.13亿t。该区对于矿产资源的开发大多以初加工为主，这些矿产开发在给当地带来巨大的经济利益的同时，也造成了严重的地面塌陷、地裂缝、地下水锐减等严重后果。另外，煤炭等非可再生能源的无限制开采对环境污染巨大，不利于资源的长期科学有效的利用。由此看来，在当地的煤炭资源富集区地质灾害的发生是必然的，只是有时间和地点的不确定性存在。常年累月不加节制地进行矿产开发，且矿区有多年未经修整和填埋处理的旧矿区和开发的新矿区，这些都加大了地质灾害的发生频率以及损失。因此，矿产开发是引起地质灾害发生的较突出的一个因素。

4 方山县地质灾害防治对策

4.1 加强地质灾害监测及预防

随着社会经济的不断发展，人们对于环境保护、创造绿色生存环境的意识越来越淡薄，破坏地表植被和土体岩层的活动接连不断，导致地球环境恶化、地质灾害频发。地质灾害的诱发因素众多，要想确切得出地质灾害高发区的准确经纬度存在较大难度，但在一定程度上可以采取精密仪器对不同地质灾害类型进行检测，以求最大可能地减少损失和破坏。目前对于方山县地质灾害的监测分为常规简易监测和目视监测两种：常规简易监测主要采用先进监测设备检测地层岩性、土体稳定性等细微的人类难以察觉的变动；目视监测主要是监测人类肉眼能观测到的地质灾害发生前的先兆，例如大型崩塌、滑坡发生前岩层出现明显的变形、错动、断裂、动物反应反常等。另外，建立精准的灾害预警系统。根据各地不同的地形、水文、地质构造等条件的数据监测获取的信息进行综合分析，确切的得出各县市地质灾害高发处，对灾害点可能发生的时间和空间进行最大可能的预报，并在第一时间通过天气预报或者新闻广播等媒体向灾害区群众发出预警通知，以便人们能及时进行紧急撤离和做好预防对策。

4.2 生物措施和工程措施相结合

地质灾害发生的因素之一就是植被稀疏，由于水土流失和生态环境破坏严重，进而引发地质灾害。因此，要防治地质灾害首先应大范围的植树种草，与国家“三北防护林”重大森林建设项目相协调，提高方山县的植被覆盖率。同时，积极筹资兴建一批大型森林湿地公园，在提高绿化面积的同时增加旅游效益，提升人民幸福度，打造生态文明城市。工程措施有遮挡拦截、支挡、护坡护墙、削坡、排水等。例如：在一些崩塌灾害中，可以在较易发生崩塌的地方设置障碍物，增加一些石槽和石块用来阻挡下落的碎石。在境内地质灾害多发区修建必要的防护工程，如在泥石流多发区的山麓地带可以建设坚固的防护栅栏，当灾害发生时可以对流速巨大的泥石流具有一定的缓冲力进而减少对附近道路、村舍、牲畜、河流等的破坏程度。许多灾害隐患点的岩体不规则化，在外来因素的影响下风化作用加强，岩体破裂提高了地质灾害发生的频率和破坏程度，因此需要及时对岩体不规则区进行处理。

4.3 提高地质灾害防治的投资力度

在地质灾害预防当中，资金的投入比例对灾害后发潜在性危害的处理结果至关重要。地质灾害的治理应受到政府组织的特别重视，将地质灾害的防治看成是间接减少当地财政支出，增加方山县生产总值的一个重要环节。不同地区发生地质灾害的频率和破坏程度是一个严格性的指标，由高易发区到低易发区依次建立合理的预防和治理的对策并逐一进行治理。社会也应尽力筹集资金用于地质灾害的防治，争取将地质灾害带来的直接损失及后发的潜在危险性降到最低，以期对突发的地质灾害做出及时的应对。

5 讨论

本文通过实地调查、相关数据搜集，利用袭扰系数区划法，对方山县这一特定区域的地质灾害区划进行了分析，并应用 ArcGIS 软件绘图，清楚地表示了该区域各乡镇的灾害易发程度。通过对地质灾害的诱因进行简单分析，提出对策，以期对方山县的经济建设和发展提供支持。近年来方山县诱发地质灾害的因素中，人为因素所占比例逐渐增大，其中，境内矿产开发是一个突出性的诱发因素。对于地质灾害，应预防和治理相结合，把两者看成是同一过程的两个重要环节，资金和技术投入多少是影响地质灾害治理成果的关键因素，只有这样方山县经济社会才可以持续健康发展。