三峡库区秭归县童庄河流域地质灾害分布特征分析

朱文彩，何钰铭，陈 松

(湖北省水文地质工程地质勘察院,湖北 宜昌 443002)

童庄河位于长江右岸,为三峡库区的长江支流之一,地理坐标为东经110°33′23″～110°48′44″,北纬30°43′09″～30°57′51″。童庄河发源于秭归县云台荒北麓,源头庙槽一带最高点高程1 920.7 m。自南向北,上游仓坪河,中游平睦河,下游童庄河,经文化—郭家坝注入长江,干流全长37.0 km。河口高程250 m,河道长14.5 km,中上游切割深度500～700 m,河床狭窄,下游切割深度200～400 m,河床宽100～200 m,总落差1 810 m,平均河道坡降48.9‰,流域面积约239 km2,流域总体上为南北向展布的长条状地块。

童庄河流域地处川鄂褶皱碳酸盐岩、碎屑岩中低山区,主要岩性为碳酸盐岩、碎屑岩、碳酸盐岩夹碎屑岩和第四系松散堆积；复杂的地质构造、多样的岩土体条件和河流的侵蚀作用,为地质灾害的发生创造了有利条件。童庄河流域岸坡长期变形破坏的类型及数量均较多,残留下来的主要是滑坡。近期发生的部分大中型滑坡主要是老滑坡体的复活。变形体正在发展,而又有可能失稳破坏的只是少数地段。据调查,流域内发育各类地质灾害76处,其中滑坡57处、崩塌4处,泥石流4处、不稳定斜坡(潜在滑坡)11处。

童庄河作为长江一级支流,自2003年6月三峡工程正式蓄水发电后,流域内自童庄河河口到孔岭一带成为三峡库区,受蓄水影响面积约30.9 km2,受库水影响岸坡段共发育各类地质灾害共计36处,占流域灾害点总数的47.4%,但其面积仅占整个流域面积的11%,灾害点发育密集,面密度1.16个/km2,远高于流域平均发育密度0.27个/km2。

1 研究区概况

1.1 气象条件

童庄河流域属亚热带大陆性季风气候区,流域内降雨量受高程控制,雨量充沛。流域年降雨量由北向南逐渐增多,下游河谷地带1 000 mm左右,向南随高程递增明显,源头一带达1 500 mm。流域上游为秭归县暴雨中心,最大日降雨可达300 mm以上,流域内降雨具时段和频度相对集中的特点,主要集中在4—10月份,且多暴雨,特别是6—8月份出现暴雨的频率最大,如1975年8月9日最大日降雨量358 mm；1996年7月4日最大日降雨量260 mm。

1.2 地理地质

童庄河地处川鄂褶皱山地近南北向展布的秭归盆地南东缘三峡中低山峡谷区,河谷宽、窄交替；峡谷段沟谷深切,岸坡陡峻；宽谷段岸坡宽缓,漫滩发育,为主要居住、耕作区。

童庄河流域内沉积地层出露齐全,以二叠系(P)—侏罗系(J)为主,上游背斜核部出露寒武系(∈)—志留系(S),常有泥质软岩或煤系夹层等不良工程地质岩组,为滑坡、崩塌灾害的发生创造了有利条件。此外流域内还可见第四系更新统松散堆积层,成因复杂,可分为：冲洪积漂石及砂砾卵石分布在河床；积块石层多分布在基岩斜坡；崩塌块石分布在陡坡下斜坡地带；滑坡堆积体多分布在谷坡中下部地带。

童庄河流域地处扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区秭归台褶束东部与八面山褶皱带恩施台褶束复合部位。主要经历了地台发展及陆缘活化两大阶段,褶皱和断裂构造均较发育,形成总体以东西向、北北东向构造为主体,北北东向构造叠加改造东西向构造的复合构造格架,多次的构造活动,形成了S—D、J—T两层不整合面以及层间顺层剪切破坏的泥化夹层,为地质灾害形成的主要内因。

2 地质灾害的分布特征

2.1 降雨决定地质灾害的时间分布

降雨,尤其是大暴雨,是诱发老滑坡复活及发生新滑坡的重要动力因素。暴雨诱发滑坡模式主要是降雨饱和岩土体,增大容重；滑带(或潜在滑动面)饱水、力学强度大幅降低；降雨入渗补给地下水,使地下水位急骤抬高和流动,产生巨大的动、静水压力和托浮力；冲沟壁和坡面被冲刷,破坏坡体完整性,甚至破坏保持平衡的关键部位。据不完全统计,流域内发生或复活的崩塌和滑坡,也几乎都发生在大暴雨过程中。流域内地质灾害的时间分布主要与降雨周期紧密相关,且地质灾害活动时间多具滞后性。

据已建的流域灾害点空间数据库(调查截至2018年),流域内共计96灾害点中,有具体时间记载的灾害点62处,其中有具体月份记载的灾害点49处,区内大面积发生地质灾害的时间,主要集中在1985—1987年、1990—1992年及1998—2008年,最为突出的2008年形成灾害点共9处。流域内5—8月发生的地质灾害为最多,共发生地质灾害41处,这几个月份恰为流域内降雨集中分布的时段,说明流域内地质灾害的时间分布规律受降雨周期及降雨量影响明显。

2.2 沿水系呈带状分布

河流侵蚀作用是岸坡破坏、演变的主要外动力之一,是影响岸坡稳定的基本地质因素,也是地质灾害形成的重要影响因素[1]。自新构造时期以来,本区地壳处于不均衡的间歇性急剧上升状态。随着河流深切,谷坡加高变陡,滑坡、崩塌亦随之伴生。流域内滑坡、崩塌的分布状况,可见如下特点：大中型滑坡在现有库水的水位变动附近带集中发育,随着高程的增加,大中型滑坡罕见。这是由于剪出口高程处于水位变动带的滑坡形成较晚,滑坡残体保存较好,而形成年代久远的古滑坡,在岸坡演变过程中已被剥蚀的缘故。河流的侵蚀作用,除与流速、流量、坡降和是否冲刷岸坡等有关外,还与库岸岩性、岩体结构、节理裂隙发育程度、方向,以及岩层产状等有关。流水冲刷河床,使河床逐渐加深,软弱岩石段被淘蚀成深槽；河流的侧向侵蚀作用,主要发生在河岸的外弯部位(凹岸),侧向侵蚀冲刷和破坏坡脚,使库岸坡脚变陡,在顺向层状岸坡段造成临空,上部岩体失去足够的支撑,容易导致剪断破坏；特别是当软弱夹层(或潜在滑面)因冲刷在坡脚暴露后,易发生滑坡。

童庄河流域地质灾害具沿区水系呈带状分布的特征,且以水系为中心线向两侧呈现由密集向分散过度的特点。从整个流域的分布上看,地质灾害多发育于水系两岸300 m范围的河流一级岸坡之上。该范围内地质灾害以滑坡为主,共36处(直接受库水位影响31处),具有群集性的特点,其它地段分布少且零散。

2.3 密集发育于斜顺向陡坡之上

地质灾害是地球外动力地质作用的一种表现形式,所有的地质灾害均发育于一定的斜坡之上,斜坡形态及其结构类型决定了斜坡的应力分布及受力情况,同样也决定了地质灾害的发生、发展[2]。按地貌学的观点,可以将斜坡按的坡度划分为：缓斜坡(0°～5°)、斜坡(5°～15°)、陡坡(15°～35°)、峭坡(35°～55°)、垂直壁(>55°)。加入地质的观点,可分为以下几类：顺向坡(岩层倾向与坡向交角<30°),其中顺向坡包括地形坡度小于地层倾角(顺向伏倾)和大于等于地层倾角(顺向飘倾)两类；斜向坡(岩层倾向与坡向交角在30°～60°或120°～150°)、横向坡(岩层倾向与坡向交角在60°～120°),反向坡(岩层倾向与坡向交角在>150°)。

童庄河流域地质灾害在不同类型斜坡的分布情况见表1。由表可知,童庄河地质灾害多发育于斜顺向陡坡(坡度15°～35°)之上,较平缓斜坡地质灾害不发育,直立的飘倾、反向陡崖发育少量崩塌以及崩塌堆积体滑坡。同时,斜坡坡度较斜坡结构类型对地质灾害的影响更为显著,同时亦受各类不同斜坡的分布面积大小相关。

表1 地质灾害按斜坡结构分类统计表(单位：处)Table 1 Statistical table of geological hazards classified by slope structure

2.4 构造线附近地质灾害密集发育

童庄河流域处于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区秭归台褶束东部与八面山褶皱带恩施台褶束复合部位。区内沉积盖层出露齐全,构造表现为多期的构造相互叠加,互相影响,褶皱、断层均较发育。构造对地质灾害发育的影响主要反映在构造运动过程中,构造线附近岩体因挤压、拉张、剪切等应力变形作用,完整性遭到破坏,以及构造变形过程中岩层滑脱,沉积间断形成的软弱夹层和风化不整合面。分析流域内构造历史,发现燕山期构造活动最为剧烈,形成了大量的脆性断裂和褶皱,岩体完整性遭受的破坏最为严重,从而奠定了流域地质灾害发育。

由图1,从构造方面分析,童庄河流域地质灾害有二处集中分布区,其一为秭归向斜形成的秭归盆地边缘,仙女山断裂—朝阳坪断裂夹持的鸦雀包背斜核部区域；其二为幺棚断裂—金溪—板壁店断裂作用的区域。从距离构造线的远近分析,地质灾害均集中在构造线1 000 m范围内。

图1 童庄河流域河流、构造与地质灾害分布图Fig.1 Distribution map of rivers,structures and geological hazards in Tongzhuang River Basin1.灾害点；2.河流；3.褶皱轴线；4.断层。

2.5 集中分布于人类工程活动强烈影响区

不合理的人类工程经济活动是区内为诱发地质灾害的重要因素。童庄河流域人类工程经济活动较强烈,主要集中在河谷两岸、流域中下游碎屑岩地区,包括修建民居、开垦种植、筑路等。如：旅游景点多分布于河流两岸,道路交通以线状不均匀分布,顺坡耕种于残坡积层厚度较大的斜坡中下部缓坡等。

童庄河流域人类工程经济活动引起斜坡环境的改变,总体趋势是破坏斜坡稳定性：①沿河两岸修筑公路,因开挖坡脚,弃土弃渣和排水等造成斜坡失稳。如狮子包滑坡、柳树沟滑坡等；②不合理开垦种植和水塘渗漏,引起岸坡失稳和老滑坡复活。岸坡地带山高坡陡,人多地少,人们为了生存,在斜坡地带开荒种地、修建水利设施。这不仅破坏了岸坡结构,加快了水土流失,而且造成降雨和地表水大量渗入岩土体,致使软弱地层软化和泥化,促进了坡体变形破坏和老滑坡复活；③采矿地带,爆破震动或采空区卸荷可能诱发斜坡失稳,如卡马石崩塌。

3 近期滑坡变形调查分析

童庄河流域直接受库水位影响的滑坡有31处,具有群集性的特点,其它地段分布少且零散。由于不同童庄河库岸所处地质环境的差异和库区地质灾害的工程治理措施,近期其变形破坏强度也不相同。经过治理的滑坡等灾害体未发现整体变形迹象,偶有局部变形,库岸稳定状况良好；少部分未经治理的中小型滑坡相对密集库段,岸坡变形破坏较严重,库岸稳定性较差。

童庄河流域受库水影响段内多发育侏罗系碎屑岩地层,且多为顺向、斜向斜坡,滑坡极易发生；区内的移民安置工程多依河而建,岸坡上的人类工程活动甚为强烈,加重了滑坡发生的风险；在库水长期浸泡、掏蚀和145～175 m水位变动等因素下,极易诱发新的大规模滑坡。如肖胡子岭滑坡、华新水泥厂2号码头滑坡等均与蓄水密切相关。

4 开发规划建议

童庄河流域开发利用规划应在县市总体规划的基础上进行,规划建议如下：

(1) 规范流域内人类工程经济活动,杜绝不合理的人类工程经济活动,在不破坏地质环境或对地质环境不产生明显影响的前提下,选择科学、适宜的开发利用方式,合理进行社会经济建设。

(2) 对童庄河的两区(居民集中区、三峡库区)附近威胁旅游安全、城镇设施、学校安全、重要交通干线的地质灾害,采取工程治理为主、搬迁避让为辅的防治措施；对其它区域的地质灾害,采取群测群防为主、分计划搬迁避让的措施[3]。

5 结论

本文对童庄河流域地质灾害的分布规律进行了归纳分析,结果显示童庄河流域地质灾害沿着水系、构造发育带呈带状分布,集中分布于顺向及斜顺向斜坡和人类活动强烈区,变形时间与区域内强降雨时间吻合。由于不同库岸所处地质环境的差异和库区开展地质灾害的工程治理措施,近期新发地质灾害和已有灾害体的破坏现象很少[4]。