湖北省地质灾害特征及形成条件研究

曾 洋，华 骐，杨 涛*，李 頔，周艳松，平明明

(1.湖北省地质环境总站，湖北 武汉 430034; 2.资源与生态环境地质湖北省重点实验室，湖北 武汉 430034)

湖北省位于中国中部，地跨秦巴山区、湘鄂桂山区、武陵山区、大别山区、幕阜山区及江汉平原区，地质环境条件复杂，是中国地质灾害多发省份之一。对于湖北省地质灾害发育特征，前人做过一定的研究工作，如：徐振坤[1]研究了湖北省地质灾害主要特点及防治对策；张玉等[2]研究了湖北省地质灾害发育环境，并开展了防治区划研究；肖尚德等[3]利用统计分析，开展了湖北省清江流域地质灾害的分布规律的研究，但上述研究数据来源有限，未能全面、系统地分析湖北省地质灾害发育特征及规律。自2006年以来，湖北省全面开展县、市(区)地质灾害详细调查工作[4]，其主要分为三个阶段：2007—2011年，完成恩施地区及宜昌地区主要县市的调查工作；2013—2015年，完成十堰地区调查工作；2016—2020年，完成其他山区丘陵地区的调查工作。截至2020年已经全面完成湖北省65个县、市(区)1∶5万地质灾害详细调查工作，历时14年，实现山区丘陵县地质灾害详细调查百分之百全覆盖，基本查明地质灾害发育类型和基本特征，并全面更新地质灾害信息系统。本文以全省65个县、市(区)的地质灾害详细调查资料为根本，在前人研究的基础上[5-14]，运用统计学方法，全面分析地质灾害发育特征、分布规律及其影响地质灾害发生的主控因素，为地质灾害综合防治提供相关的技术支撑，有利于整体提升综合防治能力与水平，实现地质环境全面、协调和可持续发展。

1 主要地质灾害类型

1.1 地质灾害类型

截至2020年9月，据湖北省65个县、市(区)1∶5万地质灾害详细调查数据统计，全省共发育地质灾害点19 270处，发育地质灾害类型主要为滑坡和崩塌，泥石流、地面塌陷相对不发育。其中滑坡灾害点15 637处，占全省地质灾害总数的81.15%；崩塌灾害点2 613处，占总数的13.56%；地面塌陷灾害点787处，占总数的4.08%；泥石流灾害点233处，占总数的1.21%。

1.2 地质灾害险情

根据地质灾害险情分级标准，湖北省19 270处地质灾害点中，险情特大型有135处，大型有1 511处，中型有5 188处，小型有12 436处；潜在威胁人口649 543人，潜在经济损失310.824 3亿元。统计资料表明，全省地质灾害险情中主要以小型为主，占总数的64.54%；其次为中型，占总数的26.92%；大型和特大型较少，分别占总数的7.84%和0.70%。

1.3 地质灾害规模

湖北省地质灾害按规模类划分(表1)，特大型有141处，占地质灾害总数的0.74%；大型有1 382处，占总数的7.17%；中型有4 762处，占总数的24.71%；小型有12 985处，占总数的67.38%。全省地质灾害规模总体以小型为主，其次为中型，大型与特大型较少。

表1 湖北省地质灾害规模分类统计表

2 地质灾害分布特征

2.1 地质灾害空间分布特征

2.1.1行政单元分布特征

湖北省下辖17个市(州)、直管县，总体而言，地质灾害发生数量最多的为十堰市和宜昌市(表2，图1)，分别占全省地质灾害总数的26.89%和21.14%，其地质灾害点密度分别达到了21.88处/100 km2和19.40处/100 km2；地质灾害发生数量较少的地区主要是随州市、荆州市、武汉市和鄂州市，分别占全省地质灾害总数的0.87%、0.83%、0.65%和0.53%；此外，仙桃市、潜江市、天门市地质灾害发生数量为0。

图1 湖北省地质灾害分布图

表2 湖北省地质灾害行政区分布情况统计表

从地质灾害类型分布上看，滑坡主要分布于十堰市、宜昌市、恩施州、襄阳市及黄冈市，有13 457处，占全省滑坡总数的86.06%；崩塌主要分布于宜昌市、襄阳市、恩施市、十堰市、黄冈市，有2 118处，占全省崩塌总数的81.06%。泥石流主要分布于黄冈市、恩施州、宜昌市、十堰市、襄阳市，有188处，占全省泥石流总数的80.69%。地面塌陷主要分布于宜昌市、黄石市、恩施州、荆门市，有548处，占全省地面塌陷总数的69.63%。

2.1.2流域单元分布特征

省内水系主要有长江水系(干流)、汉江流域、清江流域。统计分析表明省内不同水系流域地质灾害发育程度具有明显差异，具体表现在长江水系(干流)与汉江流域地质灾害密集发育(表3)，其中长江水系(干流)发育地质灾害7 362处，占全省地质灾害总数的38.20%，地质灾害点密度为7.43处/100 km2；汉江流域发育地质灾害6 707处，占总数的34.81%，地质灾害点密度为11.46处/100 km2；清江流域发育地质灾害1 849处，占总数的9.60%，地质灾害点密度为11.42处/100 km2。

表3 湖北省“三江水系”地质灾害分布情况统计表

通过统计分析[4]，长江水系(干流)、汉江流域、清江流域省内上、中、下游区段地质灾害发育密度总体分布不均，具有明显的差异。长江水系(干流)上游多处于中低山地貌，地形切割较大，而中、下游多位于丘陵和平原，因此其上游地质灾害点密度远大于中、下游。汉江流域上游为中低山地貌，地形切割较大，向东地形逐渐变缓，其地质灾害点密度远大于中、下游。清江流域大部分地区为鄂西中低山地貌，地形切割较大，故其地质灾害点密度整体上高于其他水系。

表3统计数据中包含三峡、丹江口、清江三个库区。据统计资料表明，上述三个库区地质灾害密集发育，共发育地质灾害1 846处，占全省地质灾害总数的9.58%；三峡库区发生地质灾害数量最多，共787处，为三个库区之首，占库区地质灾害总数的42.63%；丹江口库区和清江库区次之，分别占库区地质灾害总数的38.14%和19.23%。

2.2 地质灾害时间分布特征

2.2.1年度分布特征

由于地质灾害发生时间多通过调查访问形式获得，其发生时间越久远，准确性相对越低[15-18]。本次研究选取1990—2020年间有年度记录的地质灾害数量(6 380处)进行统计(表4)，可以看出，年度地质灾害分布不均衡。以1995年为时间节点，在此之前，地质灾害每年发生数量相对较少；在此之后，地质灾害发生数量不断增加，1998、2003、2005、2008、2012、2016年等年份地质灾害发生数量相对较多(图2)。受到极端气象因素的影响，湖北省地质灾害发生数量大约每隔4～5年会出现一个高发状态，时间有时会持续1～2年。

图2 湖北省地质灾害发育数量年度统计折线图

表4 湖北省1990—2020年地质灾害发生数量情况统计表

近年来，特别是2016年之后，湖北省先后开展地质灾害网格化“四位一体”管理及地质灾害综合防治体系建设，特别是开展地质灾害基础调查评价、专业监测、工程治理、搬迁避让等工作后，全省地质灾害发生数量呈明显下降趋势。

2.2.2月度分布特征

省内地质灾害的时间分布主要与降雨周期密切相关。据对5 636处有准确发生时间的地质灾害点的统计分析(图3)，地质灾害一般集中发生在6月，其次为7月。其中发生于6月份的有2 658处，占有准确发生时间地质灾害点数的47.16%；7月份的有1 662处，占29.48%；其他10个月共计发生地质灾害1 316处，仅占23.36%。由此可见，地质灾害在月份上分布不均，且多发生于汛期6—7月份。

图3 湖北省地质灾害历年各月发育程度柱状图

3 地质灾害形成条件及诱发因素

3.1 地质灾害形成条件

3.1.1地形地貌

湖北省处于中国地势由第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，地势呈三面高起、中间低平、向南敞开、北有缺口的不完整盆地。地貌类型多样，可分为平原、岗地、丘陵和中低山地貌类型。地形地貌是崩塌、滑坡、泥石流地质灾害的主要控制因素。

(1)地貌类型。地貌为地质灾害发育提供了孕育条件[7]。省内地质灾害主要发育于低山区及低中山区，从湖北省地质灾害按地貌单元分布统计表(表5)分析可知，低山区、低中山区灾害点密度最大，平原区最小；地形复杂地质灾害越发育，地质灾害发育数量越多。造成省内低山区及低中山区地质灾害发育密度高于中山区的原因主要是省内中山区面积远小于低中山区和低山区，且在低中山区和低山区内人类工程活动远高于中山区。

表5 湖北省地质灾害按地貌单元分布统计表

根据统计资料[4]，省内地质灾害主要发育在海拔1 000～2 000 m范围内，有8 235处，占全省地质灾害总数的42.74%；其他依次是在海拔500～1 000 m、200～500 m、50～200 m、2 000～3 000 m、<50 m范围内，其分别占总数的34.09%、13.70%、4.9%、4.10%、0.47%。

(2)坡度。坡度对斜坡类地质灾害的影响比较大[19]。省内地质灾害发育数量最多的坡度区间为20°～30°，占全省地质灾害点总数的71.88%；其次为30°～40°，占总数的22.60%，两者合计占总数的94.48%。地质灾害发育最少的坡度区间为>65°，占0.91%。25°以上的陡坡地形区是松散堆积体滑动的有利区域，40°以上坡度地形区松散堆积体很薄，多为基岩出露区，地质灾害类型多为崩塌，地质灾害数量逐渐减少。

3.1.2岩土体类型

根据统计资料[4]，湖北省的地质灾害发育与工程地质岩组有着十分密切的联系。从湖北省地质灾害按工程地质岩组分布统计表(表6)分析可知，地质灾害点密度最大是变质岩(以变沉积岩和变火山岩为主)，其地质灾害点密度为17.74处/100 km2，地质灾害点数量占全省地质灾害点总数的21.58%；其次是碎屑岩，其地质灾害点密度为17.19处/100 km2，地质灾害点数量占总数的27.06%；碳酸盐岩地质灾害点密度为15.22处/100 km2，地质灾害点数量占总数的36.97%；岩浆岩地质灾害点密度为13.00处/100 km2，地质灾害点数量占总数的10.18%。从各岩类地质灾害分布数量上统计(图4)，碳酸盐岩地质灾害点数量最多，为7 124处，这与此前开展的湖北省特大型滑坡调查与风险评价工作指出的特大型滑坡主要分布在碳酸盐岩夹碎屑岩区(岩溶石山区)与陆相红色碎屑岩区(红层山区)的特征基本一致。

表6 湖北省地质灾害按工程地质岩组分布统计表

图4 地质灾害按工程地质岩组分区饼状图

软弱岩组、风化岩及残坡积土广泛分布，是省内崩塌、滑坡、泥石流广泛发生的内在原因。

崩塌主要分布于碳酸盐岩区域，达1 334处，占崩塌总数的51.05%，其岩性主要为灰岩，且主要发生于坚硬—较坚硬中—厚层状强—中等岩溶化灰岩、泥质灰岩夹软质页岩岩性组和坚硬厚层状强岩溶化岩性组地层中。

泥石流是一种山地自然灾害，滑坡、崩塌是泥石流的物质来源[20]，因此湖北省泥石流与岩土体关系的统计结果与崩塌、滑坡基本一致。泥石流在碳酸盐岩分布区最多，有93处，占泥石流灾害点总数的39.91%；其次为岩浆岩、碎屑岩和变质岩分布区，分别占泥石流灾害点总数的30.04%、17.60%和1.00%。

地面塌陷从类型上主要分为采空型、岩溶型，主要分布于碳酸盐岩地区，其中采空型地面塌陷主要分布在采矿活动强烈区域，以灰岩、砂岩、页岩地区分布最为广泛；岩溶型地面塌陷主要发生在三叠系下统大冶组、二叠系下统栖霞组灰岩中，岩溶发育程度是影响区内岩溶地面塌陷的基本条件。

3.1.3地质构造

湖北省地质构造形迹复杂，新构造活动强烈。在构造运动中形成沟谷深切、临空面发育的地貌类型，同时构造运动改变了岩土体的结构、物理性质和力学强度。在断裂带区域，其岩石结构破碎程度高，节理裂隙发育强烈。此外各种软弱结构面控制了沟谷发育的方向、滑动面的空间展布特征、地质灾害发育的范围及规模。

对省内断裂带两侧2 km范围内地质灾害分布情况进行统计发现，约56.33%的地质灾害位于断裂带两侧1 km范围，26.75%位于断裂带两侧1～1.5 km范围,16.92%位于断裂带两侧1.5～2 km范围。地质灾害发育强度与断裂带距离呈负相关的关系，距断裂构造带距离不断增加，地质灾害发育数量不断减少。同时断裂构造作用对滑坡发育的影响最为强烈，其次是泥石流及崩塌。

3.2 地质灾害诱发因素

3.2.1降雨

地质灾害的发生与降雨有着极其密切的关系，发生地质灾害的主导因素是降雨，一般年降雨量越大，地质灾害越发育。在地形地貌等适宜条件下，湖北省年降雨量强度在800～1 500 mm或>1 500 mm范围内均可导致地质灾害多发。从时间上看，地质灾害发生次数与雨季时间有着很好的对应关系。湖北省雨季往往是3月下旬—4月上旬自南向北先后开始，而地质灾害发生次数也是从3月份开始增多，至降雨最为集中的7月份达到峰值，之后随着降雨量的减小，地质灾害发生数量逐渐减少，至10月汛期结束，其数量降至全年最低。

极端气候天气下，降雨尤其是持续性降雨或短时高强度暴雨是引发地质灾害最主要的因素之一。如2016年气象条件较复杂，受厄尔尼诺现象的影响，湖北省于6月18日—7月21日梅雨期间共经历6次强降雨过程，形成连续性强降雨，全省除鄂西北地区外，其他地区均受到强降雨的反复侵袭，期间发生因降雨或有降雨因素引发的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害1 330处，占全年因降雨或有降雨因素引发地质灾害数量(1 629处)的81.65%。2017年9—10月，受华西秋汛影响，湖北省鄂西地区发生长期持续性强降雨，两个月内全省发生地质灾害609处，其中因降雨或有降雨因素引发的地质灾害有539处，占比为88.51%。

3.2.2人类工程活动

随着经济建设的迅速发展，人类工程活动对地质环境的影响日渐增强，主要表现为公路开挖、建房切坡、矿产资源开发及水利水电开发等。大量的人类工程活动破坏了斜坡原始平衡状态，诱发了地质灾害的发生，受人类工程活动影响的地质灾害点有15 685处，占全省地质灾害点总数的81.40%(表7)。

表7 地质灾害主要影响因素统计表

4 地质灾害风险管控建议

近年来，受到各种因素相互叠加影响，全省地质灾害防治工作依然处于易发、多发、频发的高风险期。“十三五”期间，已发生的地质灾害中仅20%位于已查明的隐患点，80%属于新增地质灾害点，且隐蔽性和突发性强、危害性大。地质灾害调查精度要进一步提高，对于隐患识别和风险管控还需要继续加强。

对地质灾害发育较为集中的鄂西山区及其他地质灾害高、中易发区，持续开展地质灾害隐患核查和巡排查；在丘陵山区，开展建房、修路切坡引发的地质灾害排查；同时扩大地质灾害重点调查区域范围，开展地质灾害重点区域、重点工程地质灾害隐患早期识别和风险控制，实现调查评价精细化；对威胁人口多、工程治理难度大、暂时无法采取避险搬迁措施的地质灾害隐患点开展专业监测预警，通过布设专业监测仪器进行实时自动化监测，最大限度地对可能发生的地质灾害提前预报预警，为避险决策提供支撑；对威胁城镇、学校、风景名胜区和国家重大工程项目建设区，难以实施避险搬迁的地质灾害隐患点，依据轻重缓急，有计划逐步实施治理工程，以根治地质灾害隐患，有效保护人民生命财产安全。

结合三峡、丹江口及清江三个库区地质灾害发育特征，在库区水位波动期，当降雨强度较大时，应做好极端降雨预测和地质灾害预警的联动，加强人工切坡、公路边坡和大型在建工程开挖边坡的监测，重点预防局部强降雨诱发的地质灾害。在蓄水期间，库区水位升高，少量的强降雨会加速滑坡体变形，应加强前缘滑带平缓且滑体厚度较大的涉水滑坡、前缘相对平缓且覆盖层厚度远大于后部的临水土质岸坡及峡谷区消落带岩体劣化严重的区域库岸段的监测。

5 结论

(1)据湖北省65个县、市(区)1∶5万地质灾害详细调查数据统计，截至2020年9月，全省共发育滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地质灾害19 270处，省内地质灾害类型以滑坡为主，占全省地质灾害总数的81.15%；险情以小型为主，占总数的64.54%；规模总体以小型为主，占总数的67.38%。

(2)湖北省地质灾害在十堰市和宜昌市较为发育；长江水系(干流)地质灾害较发育，不同水系省内上、中、下游区段地质灾害发育密度总体分布不均，具有明显的差异；地质灾害发育年度分布不均衡；在时间分布上与降雨周期密切相关，主要集中于6—7月份。

(3)地形地貌是地质灾害的主要控制因素，地质灾害在特定的地形地貌条件下发育；软弱岩组、风化岩及残坡积土广泛分布，是省内地质灾害广泛发育的内在原因；地质灾害发育强度与断裂带距离呈负相关关系；降雨尤其是持续性降雨或短时高强度暴雨是地质灾害发生的最主要诱因，人类工程活动是地质灾害发生的主要诱因。