河北保定阜平县城地质灾害分布及影响因素

任磊，李春波，于蒙，薛宝林

（华北地质勘查局五一九大队，河北 保定 071051）

0 引言

当前，中国社会经济快速发展，城镇化水平日益提高，城市范围急剧扩展，人类工程活动引发的各类地质灾害日趋严重，严重威胁人民群众生命财产安全，制约着城市发展与规划建设（冯克印等，2007；赵忠海，2011；倪化勇等，2015）。研究城市建设区或规划区地质灾害分布规律及影响因素，为地方政府决策提供地质依据，对于城市未来规划建设具有十分重要的意义（蔡宽余和劳燕凭，2006；魏小佳等，2017；刘胜，2020）。

阜平县位于河北省保定市西部，太行山东麓，为全县山区（李俊龙，2014），境内地形复杂，山峦绵亘、沟壑纵横，地质灾害时有发生，严重制约着当地社会经济的发展（吴波和杨伟河，2015；刘贺军等，2018）。该文通过资料分析与实地调查，对阜平县城及周边区域地质灾害类型、发育特征、分布规律及影响因素进行研究，以期为阜平县城规划建设提供依据。

1 研究区地质环境背景

1.1 气象水文

阜平县气候类型属暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候，四季分明，年平均气温12.6℃，最冷月为1 月，平均气温-3.4℃，最热月为7 月，平均气温26.0℃；年降水量631 mm，主要集中在6 月～9 月，受地形影响，各地降水量变化较大。

阜平县城及周边主要河流是大沙河和鹞子河。大沙河发源于太行山，上游穿深山峡谷，水流湍急，在研究区西部法华村坡度变缓，河道宽200～500 m，横断面呈U 型，河床以砂砾石为主，大沙河在阜平县境内总长约80 km，流域面积2330 km2，河道纵坡4.26‰。鹞子河发源于阜平县北部口子头，于方太口汇入大沙河，全长约42 km，流域面积268 km2，河道平均纵坡8.1‰。

1.2 地形地貌

研究区位于阜平县城及周边，西至法华村，东至董家沟口，北至土岭村，南至大石坊村，面积约60 km2。研究区整体地势西高东低，地形变化较大。地形平坦区主要位于大沙河及鹞子河的阶地和县城，基岩裸露区由于风化、切割等因素，地形较陡，局部切割强烈地段坡度大60°以上（任磊等，2016）。研究区地貌可分为构造剥蚀地貌和河谷平原地貌两大类。其中构造剥蚀地貌可细分为构造剥蚀低山地貌和丘陵地貌，河谷平原地貌可分为现代河床及河漫滩、一级阶地、二级阶地等次一级地貌单元。

1.3 地层构造

研究区地处中朝准地台中部的燕山沉降带和山西中台隆的结合部位，大地构造位置属华北地台（Ⅰ级）、山西中台垄（Ⅱ级）、五台台拱（Ⅲ级）、阜平穹褶束（Ⅳ级），受多期次构造运动影响，区内断裂、褶皱较为发育。

研究区地层主要由太古宙阜平表壳岩、坊里片麻岩、中元古代长城系高于庄组及第四系组成，第四系松散沉积物主要分布在大沙河及鹞子河流域两侧，基岩主要出露在研究区中部小派山一带。研究区内侵入岩主要是以花岗质岩石为主的长英质片麻岩，为受变质变形改造的深成侵入岩，主要由坊里片麻岩和河角片麻状钾长花岗岩组成。

1.4 水文地质

研究区地下水分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙岩溶水3 种类型。第四系松散岩类孔隙水主要分布在大沙河和鹞子河两岸的松散沉积层，富水性较差；基岩裂隙水广泛分布于基岩裂隙中，主要依靠大气降水补给，地下水位埋深随地形起伏变化较大，水量丰富；岩溶水主要分布研究区小派山一带，面积较小，含水层岩性为长城系高于庄组白云岩，水量中等。

1.5 工程地质

研究区岩土体类型划分为5 类，主要包括粉质粘土及砂土（Ⅰ1）、卵砾石（Ⅰ2）、坚硬层状变质岩体（Ⅱ1）、坚硬层状碳酸盐岩体（Ⅱ2）和坚硬块状侵入岩体（Ⅱ3）。粉质粘土及砂土主要分布在大沙河和鹞子河的阶地上，厚度较小，呈灰褐色，工程地质条件较差。卵砾石主要分布在大沙河和鹞子河河漫滩处，厚度5～15 m，呈灰黄色，成分以花岗片麻岩、斜长片麻岩为主，多呈圆形及亚圆形、次棱角状，磨圆度较好，工程地质条件较好。坚硬层状变质岩体分布较为广泛，主要由阜平表壳岩和坊里片麻岩组成，岩体内裂隙发育，局部地段表层风化强烈，岩石较破碎，承载力较高，工程地质性质良好。坚硬层状碳酸盐岩体主要分布于小派山一带，岩性以白云岩为主，工程地质性质良好。坚硬块状侵入岩体主要分布在河流两岸，岩性以片麻状钾长花岗岩为主，岩体表层风化较为严重。

2 地质灾害类型及分布规律

2.1 地质灾害类型

阜平县处于山区，地质灾害情况比较严重。根据以往资料及本次调查，研究区内共有各类地质灾害点16 处（表1），其中泥石流4 处，滑坡5 处，崩塌7 处，发育规模以小型为主，现状条件下大部分处于稳定状态。

表1 阜平县研究区内地质灾害统计表

2.2 地质灾害分布规律

图1 阜平县地貌类型及地质灾害点分布图

（1）研究区崩塌、滑坡呈条带状分布，主要分布在构造剥蚀地貌区与河谷平原地貌区接触部位，特别是研究区南部203 省道南侧，地质灾害点分布较为集中（图1）。203 省道南侧为山区，地形起伏变化较大海拔一般在280～320 m 之间；北侧较为平坦，海拔一般在240～250 m 左右。受地形地貌影响，加之该处由于修路、建房进行坡角开挖，形成高角度的陡坡，为地质灾害发育提供了有利条件。

（2）研究区崩塌、滑坡等灾害主要发育在坚硬层状变质岩体中（图2），岩性以黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩为主，岩层北倾且风化严重，局部地段全风化厚度大达15 m。由于风化严重，致使原岩结构破坏，岩体物理力学性质发生明显改变，为地质灾害的发育提供了有利的物质来源。

（3）研究区崩塌、滑坡等灾害集中分布于人类工程活动强烈地段，地质灾害与人类活动密切相关。研究区大面积的低山丘陵地带，人口分布较少，人类活动整体不明显。局部地段如城乡结合部位，人类活动强烈，如削坡建房、修路等进行坡角开挖，易形成高陡边坡，导致滑坡和崩塌等地质灾害较为发育。2014 年，阜平镇照旺台利民小区后山滑坡变形明显，主要原因是在坡角处削坡建房，形成了明显的陡坡，为滑坡的发生提供了有利条件，对附近居民生命财产造成严重威胁。目前该处滑坡经过治理，得到了明显的改善。

（4）研究区泥石流共4 处，主要分布在矿山地段，规模均为小型，易发程度较低，危险等级为中等。由于矿山大面积露天开采，在矿山周边沟谷、斜坡等位置堆积了大量的废矿渣，形成高陡边坡，且废渣堆较松散、压实性较差，在暴雨等情况下容易产生滑塌，个别汇水面积较大的矿山形成泥石流隐患。

3 地质灾害形成条件及影响因素

地质灾害的空间分布特征，与地质灾害的形成条件和影响因素之间的关系十分密切，地质灾害的形成是由多种因素共同决定的（王瑞霞等，2015）。影响地质灾害形成的因素主要包括地形地貌、岩土体类型及工程地质特征、降雨、人类工程活动等（褚洪斌等，2003；朱小龙等，2015），其中，地形地貌、岩土体类型及工程地质特征和降雨等自然因素为地质灾害的发生提供了基本条件，人类工程活动则加剧了地质灾害的发生（何冬晓等，2007；李迎新，2009）。

图2 阜平县岩土体类型及地质灾害点分布图

3.1 滑坡的形成条件和影响因素

滑坡的形成是由多种环境因素长期相互作用的结果，其中主要有组成斜坡的岩土体类型及特征、地形地貌等基本条件和降雨、人类工程活动等影响因素。

（1）地形地貌

地形地貌是研究区地质灾害发育的基本条件之一，构造剥蚀丘陵地带由于局部的剧烈切割，加之该区人类工程活动的影响，在人类活动强烈地段多发育堆积层滑坡，部分地区不排除有发生大型滑坡的风险。河谷平原地带地形较平坦，并且有河道发育，排水条件较好，因此基本无滑坡形成。

（2）岩土体类型

研究区层状变质岩体分布广泛，其表层有不同程度的风化。其中黑云母片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩风化程度相对较高，表层土体与风化岩体的接触面往往构成结构面。风化形成的碎石土，有利于降雨入渗，下部较硬的岩层为相对隔水层，容易积水，从而引起地下水位的上升，上部的滑体遇水易软化，从而降低了接触面的抗剪强度。

（3）降雨

降雨是滑坡发生的主要诱发因素（张江伟等，2015）。降雨的作用主要表现在以下的两个方面：一是降雨通过岩土体节理裂隙面渗入斜坡体，加大了斜坡体自重并软化了岩土体，降低了岩土体的力学强度指标，使斜坡失稳导致滑坡的产生；二是降雨形成的洪水冲刷、淘蚀斜坡坡脚，消弱斜坡体的支撑部分，促发滑坡的产生。

（4）人类工程活动

研究区人类工程活动密集，包括大面积采矿、削坡建房，加之在坡角下筑路，使得区内存在较多的人为削坡，而其中的不合理的人为削坡极易引发滑坡的形成。

3.2 崩塌的形成条件和影响因素

崩塌的形成主要由风化作用、降雨、地震等因素相互作用形成。

（1）风化作用

风化作用是研究区崩塌发育的主要因素，表现在以下2 个方面：一是不同程度的风化作用促进了岩体临空面的形成，而临空面的形成对崩塌的形成起到了关键而决定性的作用。二是风化作用通过岩石裂隙中水的冻结与融化加剧了岩体裂隙的发育程度，从而促进了崩塌体的形成。

在本实验教学中，教师先创设情境，展示过氧化氢溶液，提出问题：“在哪些条件下可以加快过氧化氢分解？”以问题引导学生回忆其分解过程，调动已有知识基础，思考、分析并得出结论：过氧化氢在加热、加入催化剂FeCl3溶液和过氧化酶时均能加快分解，且不同条件下分解速率不同。由此明确实验课题——比较过氧化氢在不同条件下的分解速率。

（2）降雨

降雨是研究区崩塌形成的重要因素。降雨形成的洪水对坡脚的冲刷、淘蚀在一定程度上促进和扩大了临空面的形成。此外崩塌体中雨水的渗入加剧了裂隙的扩张，加速了崩塌体的形成。

（3）地震

地震的影响下极易破坏母岩对潜在崩塌体支撑作用，导致其失稳形成崩塌破坏。

3.3 泥石流的形成条件和影响因素

泥石流形成主要受地形地貌、地质构造、岩性、降雨等自然因素和人类活动的影响（徐建芳等，2003）。

（1）地形地貌

研究区大部分地区为中低山区，山高坡陡，为泥石流的发生提供了有利的地势条件。沟谷的流域面积、沟床纵坡降、流域内山坡平均坡度以及植被覆盖情况等都对泥石流的形成和发展具有重要的作用，泥石流的发生、发展和分布无不受到山地地貌特征的影响。

（2）地质构造与岩土体类型

地层岩性的差异，是影响斜坡稳定性最重要的条件之一，不同的岩性特征，常见的地质灾害类型也有所不同；斜坡地段的褶皱形态、地层产状、断层和节理裂隙的发育特征以及区域新构造运动特征等，对斜坡（特别是岩质斜坡）稳定性的影响是十分显著的。

（3）降雨

降雨是泥石流发生最重要的诱发因素之一，一般而言，连续阴雨加暴雨、大面积降雨过程是泥石流活动的主要时间段（魏凤华等，2003）。降雨强度对于暴雨型泥石流的发生有着决定性意义，在各种地质环境下，降雨强度都要达到相应的临界才会导致泥石流暴发，如王林口乡辛庄村泥石流是1985 年强降雨之后产生的。总之，降雨与泥石流的关系极其密切。

（4）物源

泥石流的形成离不开物源条件（柴艳和祁颖辉，2011），松散堆积物是引发泥石流的主要物源。阜平县矿产资源丰富，矿山开采产生了大量的矿渣堆积在沟谷或沟谷附近的山坡和坡脚地带，为泥石流的形成提供了必要的物质基础（李婧和薛丁炜，2011），在遇到强降雨或连续降雨的天气条件下发生泥石流的可能性较大。

4 结论

通过资料分析与实地调查，查明了研究区主要地质灾害类型及分布规律。研究区崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害共16 处，发育规模以小型为主。崩塌、滑坡主要分布在构造剥蚀地貌与河谷平原地貌接触部位、风化强烈的坚硬层状变质岩体中，大量的人类工程活动如修路、建房等加剧了崩塌、滑坡等灾害的发育；研究区泥石流主要分布在矿山地段，矿山开采、矿渣随意堆积形成高陡边坡的同时也为泥石流的形成提供了物源，在降雨等其他条件诱发下发生泥石流可能性大。研究区地质灾害的形成的基本条件是地形地貌、岩土体类型及风化程度等，降雨、地震和人类工程活动是地质灾害形成的重要影响因素。