万山区地质灾害时空分布规律和孕灾环境研究*

邹凤钗，陶小郎，吕 东，尹彦迪

(贵州省地质环境监测院，贵州 贵阳 550081)

0 引言

地质灾害是多因素综合作用的复杂物理过程，不仅导致地质环境恶化和破坏，而且给人类生命和财产安全造成巨大威胁[1-4]。万山区地质构造复杂、地层岩性多变、地貌类型多样化、河流密度较大。特殊的自然地理环境和地质构造背景，导致万山区发育独特的环境地质问题，地质灾害发生频率较高，是全省地质灾害易发区之一。万山区地质灾害历史上共造成11人死亡、4人失踪，损毁房屋1150间，直接经济损失621万元。本文基于2021 年贵州省万山区地质灾害详细调查及风险评价工作，结合近年的排查和详查工作资料，对区内地质灾害时空分布规律和孕灾环境进行深入研究，为实现减少灾害损失向减轻灾害风险转变、最大限度降低风险隐患、防灾减灾、监测预警等提供科学依据[5-10]。

1 地质环境条件

1.1 气象水文

万山区位于贵州省东缘，与湖南怀化市相接。万山区地处中亚热带中纬度地区，属中亚热带季风湿润气候区，具有明显的季风气候特点，因地形、地势复杂，造成“一山有四季，十里不同天”的小气候，具有中西温凉、东南温热，垂直差异大、立体气温明显，冬温低、春温不稳、秋温下降快的特点。整体具有四季分明、冬暖夏凉、冬长秋短、雨充沛、无霜期较长；年极端最高温度33.5 ℃(1978年)，极端最低温度-10.4 ℃(1957年)，年均气温13.30 ℃。常见有倒春寒、暴雨、冰雹、洪涝、秋季绵雨、霜冻和凝冻等灾害性天气。万山区多年平均降水1430.9 mm，降水主要集中在4月至10月，约占全年降水量的79%，其中以5月至7月最为集中且降水强度大，是暴雨的多发季节。

区域属长江流域沅江水系之一级支流锦江及舞阳河汇水范围，锦江、舞阳河分水岭位于万山区南部，大致于大坪乡-万山镇一带呈近东西向横穿全境。其北部地区地表水系大都呈北东向径流汇入锦江，南部地区地表水系大都向南径流汇入舞阳河。区内主要河流有谢桥河、石竹河、下溪河、敖寨河、黄道河、高楼坪河，呈树枝状展布，主要靠源区降水补给，雨源特征明显，具有河道狭窄、河床较陡、洪枯变化剧烈的特点。

1.2 地形地貌

该区地处云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，境内主要为碳酸盐岩溶蚀形成的溶蚀地貌区和碎屑岩、浅变质岩形成的侵蚀地貌区，一般海拔270.0～1149.2 m，最高点下溪乡米公山，海拔1149.2 m，最低点为下溪河出境处(长田湾)，海拔270.0 m，相对高差879.2 m。

区内总体地势东部低、西部高、中部隆起，自中部向北东南三面倾斜构成区内地形格架。万山区整体中部溶蚀地貌区地势较为平缓，北东部及西部侵蚀地貌区地势较陡峭。区内地貌类型主要有中山、低山侵蚀地貌、中低山、低山溶蚀地貌4类。

1.3 地层岩性

万山区境内出露地层从老到新为青白口系、南华系、震旦系、寒武系、奥陶系和第四系，其中以寒武系碳酸盐岩地层出露面积最大，次为青白口系、南华系地层。区内主要岩组为东部清水江组变余粉砂岩、板岩，西部杷榔组粘土页岩或泥岩以及中部敖溪组的白云岩、车夫组灰岩及泥灰岩。

1.4 地质构造

万山区经历过多次构造运动，形成了以北东向褶皱、断裂构造为主的基本构造格架。主要褶皱有核桃寨向斜、下溪背斜。主要断层有铜仁断层、茶店断层、民和断层、敖寨断层、高楼坪断层、铺前断层、石竹断层、槐花断层。褶皱受断层构造控制，其展布特征与构造线方向一致。

2 地质灾害时空分布规律

万山区现有的地质灾害隐患点68处，其中滑坡隐患点为最多，共51处，占地质灾害隐患点总数的75.00%；崩塌8处、地面塌陷8处，各占地质灾害隐患点总数的11.76%，泥石流1处。区域地质灾害以小型为主。隐患点共威胁555户3289人、房屋886处等，潜在经济损失23029万元。

2.1 时间分布特征

地质灾害发生时段与降雨有十分密切的关系，在枯水期相对稳定，发生灾情频率相对较小甚至无灾情发生，在丰水期稳定性相对差，发生灾情频率相对集中甚至造成灾情频发。根据本次收集资料综合分析，万山区境内地质灾害多出现在4月至8月，万山区境内每年降雨量多集中在4月至10月(表1)。

表1 万山区地质灾害与发生时间关系表

2.2 空间分布特征

2.2.1 地域分布呈现分散性和聚集性

万山区地质灾害具有总体分散局部集中的特点。区境内地质灾害集中分布于西部的大坪乡—鱼塘乡一带；东北部的谢桥办事处—熬寨乡—下溪乡一带，东南面万山镇—黄道乡一带，茶店办事处也相对较密集。

按乡镇统计，现万山区9个乡镇均有地质灾害隐患点分布。其中黄道乡、下溪乡、敖寨乡、大坪乡地质灾害隐患数量较多，共47个，占地质灾害总数的69.12%；高楼坪乡分布数量最少(表2)。

表2 万山区各乡镇地质灾害隐患点统计表

2.2.2 地质灾害多发于清水江组和杷榔组

万山区地质灾害主要分布于东部清水江组变余粉砂岩及西部杷榔组粘土岩中，其中清水江组共分布有滑坡地质灾害点23处，占比33.82%；崩塌则主要分布于敖溪组白云岩中，共有4处，占比50%(表3)。

表3 万山区各地层地质灾害隐患点统计表

3 地质灾害孕灾环境研究

3.1 地质灾害主要孕灾因子

3.1.1 地形地貌

1)地形坡度

坡度是影响岩土体应力分布和地质灾害启动的动力条件。坡度的大小决定了地表松散物质发生位移并形成地质灾害的可能性，很大程度上确定了斜坡变形破坏的形式和机制。

万山区主要地质灾害隐患点分布在坡度为25°～30°、30°～38°区间范围内。其中25°～30°斜坡主要分布在大坪乡、下溪乡、熬寨乡，其分布面积占全区总面积的11.6%，控制了36.96%的地灾隐患点。30°～38°斜坡面积占全区总面积的16.2%，共有23.91%的地灾隐患点分布在该坡度范围内。而50°以上斜坡分布面积占比只有3.53%，主要分布在熬寨乡和万山镇一带，以控制崩塌隐患为主。

2)地貌

区内各类地质灾害及隐患点在不同地貌类型区下呈现不同的空间分布特征。

其中滑坡地质灾害在侵蚀地貌区最为发育，有44处，占比86.2%。溶蚀地貌区及构造侵蚀、溶蚀地貌区均发育较少，占比较低。崩塌地质灾害在构造侵蚀、溶蚀地貌区较为发育，有5处，占比62.5%。其次为溶蚀地貌区，发育有2处，占比25%。

3.1.2 易滑易崩地层

杷榔组地层在万山区分布较广，其黄绿色粘土岩受流水侵蚀、风化剥蚀及节理裂隙控制，易在斜坡中下部形成松散堆积层，这些堆积层多为碎石土，其碎石含量大于50%，呈鳞片状，结构松散粘性差、力学强度低。在强降雨条件下，堆积层中上部岩土体达到饱和，且中上部坡度较陡，斜坡往往从中上部开始向下滑动；中下部覆盖层在后缘滑体的冲击下，向下形成碎屑流滑动。主要分布于大坪乡、鱼塘乡北部一带。

清水江组地层斜坡中上部覆盖层相对较薄，覆盖层多数小于3 m，为含碎石粉土，斜坡坡度较陡，下伏变质粉砂岩夹灰绿色沉凝灰岩软弱夹层，往往呈单斜构造。在强降雨条件下，上部土体饱和，雨水继续下渗至基覆界面，从而形成软弱面，在自重条件下，上覆强风化层顺层滑动。而在逆向坡一侧，受敖溪断层及次级断层影响，清水江组地层则以“X”型节理裂隙控制的小型崩塌灾害为主，分布于黄道乡、下溪乡、敖寨乡东部。

敖溪组出露地层主要为薄层白云岩，底部夹有粘土岩、粘土质粉砂岩，易差异风化，是崩塌和地面塌陷主要产出层位，分布于敖寨乡西部、万山镇一带。清虚洞组主要为灰岩，底部为杷榔组软质岩组，为崩塌主要产出层位，主要分布于敖寨乡中部、大坪和鱼塘乡北部。

3.1.3 地质构造

万山区滑坡地质灾害与地质构造的关系较为密切。从区内滑坡地质灾害分布特征来看，其主要分布于万山区西部民和断层的南北两盘及东部下溪背斜东西两翼(表4，图1)。

表4 区内主要构造带上地质灾害分布数量

图1 地质构造与地质灾害关系图

下溪背斜东翼分布灾害较多，滑坡灾害24处。其东翼斜坡多倾SE向，相对高差大，坡度多在25°以上，出露地层为清水江组粉砂质板岩夹变质沉凝灰岩，其灾害主要以强风化层顺向产生的滑坡为主。而在背斜顶部及西翼，受熬寨断层及次级断层影响，斜坡结构以斜向坡、横向坡或以松散堆积为主，岩层结构面发育，易风化成碎裂状，形成的覆盖层多为含碎石粉土，较疏松，多发生浅表层小型土质滑坡。

在万山区西部，民和断层下盘分布滑坡14处。该区正断层对岩土体的改造，加速了杷榔组泥岩及页岩的风化，为土质滑坡的形成提供了物质基础。同时，区域构造运动应力场的作用使岩体节理裂隙发育，岩性破碎，结构面发育，从而使岩体力学性质大大降低，为滑坡等地质灾害的形成发育提供了条件。

3.1.4 斜坡结构

据统计，万山区地质灾害主要以土质斜坡为主，在粘性土类斜坡、碎石土斜坡、粉土斜坡三种斜坡结构中，碎石土斜坡结构累计发生数量较多，此范围内地灾隐患点密度较高。在岩质斜坡中，顺向坡和顺斜向坡滑坡较为发育，而崩塌主要发育于横向及逆斜向坡，说明岩体结构面不利组合，亦为岩质滑坡和崩塌的主要形成条件。

表5 区内地质灾害斜坡结构分布数量

3.1.5 降雨与水文地质条件

万山区年平均降雨量1430.9 mm，年最大降雨量1817.4 mm(2016年)。降雨集中在4月至10月，约占全年降雨量的79%。

据调查统计，2004年—2021年万山区滑坡出现加剧变形的现象多发生在5月至10月，根据收集的资料显示，在降雨中和降雨后发生变形的地质灾害有共计33处，说明地质灾害的发生与降雨关系密切，多属降雨诱发型，主要发生在汛期。

1)地表水系

地表水对地质灾害的影响主要表现为河流的侵蚀作用。万山区属长江流域沅江水系之一级支流锦江及舞阳河汇水范围，境内河流均属山区雨源型，由降水补给河川径流。夏秋季节多暴雨和大雨而且时间集中，由于区内地形切割较深，降雨在短时间内汇集，使河水形成洪峰，形成具有较强侵蚀能力的地表水流，不断地冲蚀或淘蚀斜坡坡脚，使斜坡前部不断变陡，临空面增大，导致斜坡失稳，产生滑坡、崩塌等地质灾害。

由万山区地质灾害发育与主要地表水系的距离关系表(表6)可知，地表水系200 m范围内全区面积占比仅为12.6%，但发育了37.25%的滑坡地质灾害；25%的崩塌地质灾害。区内地表水系发育与构造、裂隙带成谷作用有较为密切的联系，往往地表水体两岸的基岩因构造的影响易风化堆积，在短时间强降雨内河谷汇集冲刷作用下易发生地质灾害。

表6 地表水系与地质灾害关系统计表

2)地下渗流

区内与地质灾害密切相关的地下水类型有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类型。松散岩类孔隙水主要分布于坡残积、冲洪积粘土、粘土、泥砾岩及第四系松散堆积物中，在基覆界面处下渗遇阻，沿基覆界面径流软化形成潜在软弱面，从而诱发滑坡灾害。基岩裂隙水对斜坡稳定性的影响主要表现在粘土岩阻水软弱层分布区域，基岩裂隙水遇粘土岩、泥岩等软弱岩阻水后，沿层面径流，进一步降低了软弱层的抗滑阻力，易诱发基岩层内滑动。

3.1.6 人类工程活动

区内城镇化发展速度较快，农村、乡镇工程建设活动较为强烈，主要为农村宅基地及农村公路建设。主要表现在：一是村民的住房建设选址不当，选在陡坎或陡崖的下方、选在不稳定斜坡地段或潜在性滑坡体上；二是工程建设中的工程措施不当，住房大都半挖半填式修建，部分房后开挖后，边坡过高过陡，且未做支护措施，房前填方区挡墙失效造成边坡滑塌；三是万山区已实现村村通、组组通工程。大量的切坡开挖支护措施不及时，其部分危险路段无有效治理措施。区域内地质灾害主要以人工切坡开挖未支护引起。

3.2 主要孕灾因子权重分析

结合前述区内7个主要孕灾因子，利用层次分析法(AHP)计算各孕灾因子间的权重。其主要步骤有：建立模型、构造判断矩阵、层次单排序及一致性检验、层次总排序及一致性检验、权重向量计算[11]。对7项指标进行两两重要度判断，得到矩阵W为：

(1)

求解矩阵W的特征值，得出最大特征值λmax=7.064，λmax>n，为保证判定矩阵W的准确性，需要检验“一致性”[12]。

一致性指标CI：

(2)

一致性率CR：

(3)

对矩阵W的准确性进行判定，一致性指标CI=0.008<0.1，于是判别矩阵W通过了一致性检验。

通过几何平均法算出各孕灾因子间的权重向量Wi。

(4)

其中地层岩性的权重最大，为0.32；其次为地形地貌和斜坡结构，权重为0.19；降雨权重为0.12；地质构造和人类工程活动权重一致，为0.07，水文地质条件影响最小，权重值0.04。

4 结论

1)万山区现有地质灾害隐患点68处，滑坡51处，占灾害总数的75.00%；崩塌8处、地面塌陷8处，分别占11.76%，泥石流1处。区内地质灾害整体上具有总体分散局部集中、危害性较大等特点。

2)万山区地质灾害的时间分布受降雨的影响，主要分布在5月至8月。

3)区域地质灾害主要分布在东、西部地区，西部分布于大坪乡及鱼塘乡北部，主要出露以杷榔组为主的软质岩类碎屑岩地层，而东部主要分布于敖寨乡至黄道乡一线，主要出露清水江组变质岩地层及南华系至寒武系中下部以碎屑岩为主的地层。中部灾害点较分散。

4)万山区境内地质灾害的发育分布受多因素综合影响。通过层次分析法对地质灾害的主要孕灾因子进行权重分析，从大到小分别为：地层岩性、地形地貌、斜坡结构、降雨、地质构造、人类工程活动及水文地质条件。

5)区内地质灾害隐患点主要分布在坡度为25°～30°、30°～38°区间范围内、西部民和断层的南北两盘及东部下溪背斜东西两翼、杷榔组和清水江组地层内。而降雨和人工切坡是诱发地质灾害发生的主要因素。