刘广宁,齐信,黄波林,王世昌

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉　430205)



鄂西归州-泄滩地质灾害时空分布特征及形成条件分析

刘广宁,齐信,黄波林,王世昌

(中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉430205)

鄂西山区历来是地质灾害高发区域，随着近年来重大工程建设的开展，三峡库区175 m蓄水，南方强降雨等极端气候的影响，大量地质灾害发生变形破坏乃至失稳。本文在1∶50 000区域地质灾害调查的基础上，通过成果资料数据统计，梳理出研究区地质灾害数量、类型、规模等发育特征，同时对其时空分布特征和形成条件进行系统分析。分析表明：地质灾害的分布与地貌有密切的关系，地质灾害多发育在高程300～800 m、坡度20°～40°的范围内；70%以上灾害发育在侏罗系蓬莱镇组(J3p)、遂宁组(J3s)和沙溪庙组(J2s)岩性段中， 且顺向结构岸坡中地质灾害最为发育；地质灾害具有沿主要构造断裂两侧呈条带状分布的特征。通过走访、现场调查掌握了诱发地质灾害主要自然因素为降雨和库水波动，人为因素为人类工程活动。依据地质灾害目前现状和发展趋势，提出对策建议，以期为该区域地质灾害防治提供参考。

地质灾害；滑坡；崩塌；时空分布；形成条件

三峡库区地形地貌复杂，岸坡结构类型多样，地质环境脆弱。近年来，长江干流地质灾害频繁发生，尤其是自175 m蓄水以来，发生了多起典型灾害事件[1],人类的生命财产受到了严重的威胁，国民经济、社会发展受到了严重的影响。这些典型的地质灾害事件多发生于长江干流，那么其支流地质灾害同样发育众多，如三峡库区巫山县大宁河支流、巴东县神农溪支流、东瀼河支流等等。并且近些年这些支流的地质灾害呈现出增多、频发的态势。本文选取鄂西西陵峡段秭归县归州-泄滩区域、在1∶50 000地质灾害调查工作的基础上，通过梳理、总结，对其地质灾害时空分布规律进行分析研究。

1　区域地质背景

工作区位于鄂西褶皱山地，地势西南高东北低, 为中低山峡谷地貌，发育高程多在500～1 000 m，山势呈NEE展布，地形切割较深，多发育NW向冲沟，沟内水量受季节性影响强烈，河谷地貌少量发育于归州河近水区域，大于1 500 m高中山区，发育较少，主要分布在泄滩熊家岭一带区域，最大高程1 704.8 m(图1)。该区域地形最大坡度大于70°，多发育在800 m高程以上，坡度集中发育在20°～40°之间，多发育在300～800 m，该区域内斜坡自上而下总体呈陡-缓-陡折线状。研究区大部分是碎屑岩分布区，主要出露地层有：三叠系中统巴东组(T2b)碳酸盐岩夹碎屑岩、碎屑岩，局部出露沙镇溪组(T3s)，出露最为广泛的地层为侏罗系，其包括桐竹园组(J1t)、聂家山组(J1n)、沙溪庙组(J2s)、遂宁组(J3s)、蓬莱镇组(J3p)。碳酸盐岩较少分布，岩性以灰岩、泥灰岩为主，岩性变化不大，碎屑岩分布广泛，岩性以砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩为主，出露面积较大；第四系松散岩类主要分布于江河沟谷两岸、漫滩、各级剥夷面及山间洼地缓坡地带。工作区位于上扬子台坪之秭归台褶束东缘，绝大部分属秭归盆地，东部跨入NNE向的黄陵断穹，北部包括北西南大巴山弧形褶皱带的尾部，南为NE、NEE向恩施弧形褶皱带，居于这3组不同方向构造的交汇部位，属应力作用微弱的地区，因而构造较为简单。

图1　研究区地形地貌及地质灾害分布图

2　地质灾害类型及规模

研究区地质灾害及其发育，通过野外实地调查，该区域主要发育滑坡、崩塌(危岩)、不稳定斜坡3种地质灾害(图2)。其中滑坡179处、崩塌(危岩)6处、不稳定斜坡21处，灾害点密度0.44个/km2。主要发育分布于人类工程活动强烈、受库水周期性波动影响强烈的区域。地质灾害规模按受灾体体积可分为巨型、特大型、大型、中型及小型。研究区内地质灾害中特大型的共7处，占灾害总数的3.4%；大型的共44处，占灾害总数的21.36%；中型的共94处，占灾害总数的45.63%；小型的共61处，占灾害总数的29.61%(图3)。由此可见区内地质灾害规模以中小为主，大型次之，特大型极少，无巨型地灾发育。

图2　地质灾害类型统计

图3　地质灾害规模统计

3　地质灾害时空分布特征

研究区面积470 km2，共发育地质灾害206处，地质灾害面密度5.53处/100 km2, 由于受到地形地貌、斜坡结构类型、气象水文、地质构造、人类工程活动等多方面因素影响，研究区地质灾害及其发育、分布特征在区域上有明显的差异性[2]。区内涉及到6个乡镇，其中水田坝乡发育地质灾害105处、归州镇41处、泄滩乡37处、沙镇溪镇14处、郭家坝镇1处、高桥乡8处，灾害密度最大为水田坝乡，达到73处/100 km2(表1)。

空间上，地质灾害主要发育在支流库岸段：归州河两岸、香溪河(右岸)、泄滩河流域沿河第一斜坡地带，区内发育滑坡、崩塌(危岩)、不稳定斜坡共123处，以归州河两岸最为发育，共计79处。研究区内长江干流两岸第一斜坡地带，发育滑坡、崩塌(危岩)、不稳定斜坡共37处。此外，地质灾害零星分布于归州-水田坝-泄滩公路交通干线区域。时间上，地质灾害多发生在6～9月份降雨频繁时期。

表1　研究区各乡镇地质灾害统计表

4　地质灾害形成条件及规律

4.1地形地貌

从地形坡度上看，其中有172处地质灾害发育、分布在斜坡坡度20°～40°的斜坡上(图4)，占灾害总数的80%以上。在小于20°或大于40°的斜坡地段，滑坡、不稳定斜坡较少发育，前者由于坡度小，地形平缓，土层不易滑动，而后者由于坡度较大，不利于松散物的堆积[3]。该区域崩塌(危岩)的发育地形坡度均大于55°。

图4　地质灾害与地形坡度关系图

高程是另一个地貌因素[4]，通过高程与地质灾害的关系可以间接反映出不同高程地层岩性特征、地形地貌特征、物质组成特征等，这些特征是地质灾害孕育的重要条件。通过调查、统计(后缘高程值)，高程大于800 m以上多为山顶、近山顶区域，天然灌木林地及其发育，地形相对平缓，地质灾害极少发育。高程小于300 m多在河谷甚至水面之下，地质灾害较少发育，地质灾害集中发育的高程在300～800 m(图5)，其地质灾害总和139处，多为滑坡、不稳定斜坡占地质灾害总数的67.48%，这与该高程段分布大量第四系松散堆积体和人类工程活动频繁密不可分。

图5　地质灾害与高程关系图

4.2地层岩性

通过调查、统计，其中侏罗系蓬莱镇组(J3p)共发育地质灾害84处，占地质灾害总数的40.78%；遂宁组(J3s)共发育地质灾害39处，占比18.93%；沙溪庙组(J2s)共发育地质灾害35处，占比16.99%；聂家山组(J1n)共发育地质灾害16处，占地质灾害总数的7.77%；桐竹园组(J1t)共发育地质灾害14处，占比6.8%；三叠系巴东组(T2b)共发育地质灾害39处，占比8.74%。由此可见，研究区地质灾害主要发育在侏罗系中软硬互层结构的蓬莱镇组(J3p)、遂宁组(J3s)和沙溪庙组(J2s)岩性段中，其数量超过地质灾害总数的75%(图6)。这些岩性段内往往节理、裂隙及其发育，且内部多发育泥质含量较高的软弱夹层，抗风化能力差，遇水极易膨胀，故地质灾害的形成与岩性特征有密切关系。

图6　地质灾害与地层岩性关系

4.3斜坡结构类型

研究区内顺向、斜向、横向、逆向结构斜坡均有发育[5]，由于其处于秭归向斜近核部区域，且刚好沿着归州河通过，故该区域顺向结构斜坡及其发育，主要发育在该支流两岸。其中发育在顺向结构斜坡中的地质灾害高达117处，占比56.8%；斜向结构中31处，占比15.05%；横向结构中11处，占比5.34%；逆向结构中47处，占比22.82%(图7)。顺向斜坡下伏顺向基岩面为滑坡的形成和运动提供了有利条件，该区域逆向斜坡中发育大量切层节理裂隙，在风化、水体、自身重力作用下极易形成灾害体。

图7　地质灾害与岸坡结构类型关系图

4.4地质构造

研究区褶皱构造简单，主要为近南北向呈弧状发育的秭归向斜(图8中①)。另外在工作区西部还发育一系列东西向的小型宽缓褶皱：笔架山向斜(②)、九龙滩背斜(③)、 红岩湾向斜(④)。由图8可以看出，有大部分地质灾害发育在秭归向斜两侧、红岩湾向斜附近共122处，呈带状分布，其余两褶皱附近调查中未见地质灾害发育。向斜尤其是秭归向斜近核部区域两侧均为顺向斜坡，由于其多发育为劣质岩组，易发生顺层滑坡。

研究区断裂发育也比较简单，主要发育北北东、北北西向断裂，通过调查发现，地质灾害的发育程度受断裂构造影响明显[6]。区内断裂较发育，其中大型的主要有水田坝断层、黄荆树断层、张家河断层等。区内滑坡、崩塌(危岩)、不稳定斜坡灾害点90处，占地质灾害总数的44.12%。其中以水田坝、张家河断层附近最为突出，共56处，地质灾害主要沿构造断裂带附近呈条带状发育(表2、图8)。在断裂附近区域，其岩体及其破碎，多为松散堆积物，当其所处特定的地貌特征(坡度、高程、岸坡结构)在外界因素影响下极易发生变形破坏。

4.5降雨

降雨，历来是地质灾害最为重要的诱发因素。通过野外实地调查、搜集当地防灾减灾部门记录资料以及对当地群测群防相关人员的走访，针对每个灾害点的变形、破坏、失稳时间进行了梳理统计，结合近年来月平均降雨量数据，对地质灾害与降雨关系进行了分析。分析表明地质灾害的频发期与降雨强度、累积降雨量有显著的关系[7]。降雨量越大，地质灾害发生的数量和频率越高。研究区降雨主要集中在6～9月份的汛期，期间发生的地质灾害高达149处，占地质灾害总数的70%以上(图9)。由此可见，该区域雨季期间要特别注重对地质灾害的防范。

表2　主要断裂构造发育地质灾害统计表

1．褶皱及标号；2.向斜及编号；3.断层及编号；4.滑坡；5.崩塌(危岩体)；6.不稳定斜坡；7.地名图8　地质灾害与褶皱及断裂关系分布图

4.6库水波动

自三峡库区蓄水以来，库水位周期性在145～175 m间波动，归州河作为长江的支流，水位同样周期性升降。岩体在库水浸泡过程中，由于水压力的变化，孔隙、微裂隙中入渗的水体会在裂隙尖端处产生的应力集中极易导致裂隙的拓展和延伸[8]。研究区受三峡库区回水范围内，发育涉水地质灾害共有113处，占总数的54.85%，这些地质灾害前缘均受库水回水的升降变化影响，如果长期在干湿循环条件作用下，将导致涉水地质灾害体的前缘强烈变形破坏，最终导致整体发生失稳[9](图10)。

4.7人类工程活动

人类工程活动不仅仅是毁林开荒、引发水土流失，其同样是地质灾害的重要诱因[10]。研究区地质灾害的形成受人类工程活动影响也极其明显。主要表现为城镇迁建、公路建设、矿产资源开发、居民建房等。区内主要因人类工程活动诱发的地质灾害点46处，占地质灾害点总数的22.33%(表3)。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。近两年秭归县大力推进乡村、县级公路建设，形成了大量的高切坡，大多都未进行锚固、坡面防护等可靠、有效的工程治理措施。调查过程中发现：坡体开挖过程中产生应力释放，临空面自内向外发生卸荷作用，节理、裂隙发生延伸、贯通，岩体及其破碎，缓倾角的坡体易形成滑坡、不稳定斜坡；而陡倾角的坡体易形成危岩或崩塌。在降雨等因素促发下，发生破坏失稳的可能性很大。

图9　历年各月降雨量与滑坡灾害发育程度直方图

图10受库水波动诱发的地质灾害实例

表3　地质灾害主要诱发因素统计

5　结语

通过调查，研究区主要发育地质灾害类型为滑坡、崩塌(危岩)和不稳定斜坡，其中滑坡179处，占比86.89%，崩塌(危岩)6处，占比2.91%，不稳定斜坡21处，占比10.20%，其规模以中小型为主，占地灾总数的75%。区域分布上，研究区地质灾害面密度5.53处/100 km2, 灾害密度最大为水田坝乡，达到73处/100 km2。空间上，主要集中分布在归州河支流两岸及公路交通干线区域。从时空分布特征和形成条件可知：地质灾害80%以上集中发育在坡度20°～40°的斜坡上；65%以上集中发育在300～800 m高程段；数量超过总数75%的地质灾害发育在侏罗系中蓬莱镇组(J3p)、遂宁组(J3s)和沙溪庙组(J2s)劣质岩性段中；其50%以上发育在顺向结构岸坡中，逆向岸坡次之；构造上，地质灾害主要沿秭归向斜近核部区域和主要断裂构造两侧呈条带状分布。该区域地质灾害的主要诱发因素为自然能因素，其次为人为因素，自然因素以降雨和库水波动为主，通过调查统计，70%以上的地质灾害发生在降雨频繁的6～9月份；50%以上的地质灾害受到三峡库区回水周期波动影响而发生变形破坏；人为因素主要为城镇迁建、公路建设、矿产资源开发、居民建房等人类工程活动。针对该区域地质灾害发育分布现状，建议进一步加强群测群防力度，做好定期巡视，对于变形破坏强烈的地质灾害建议进行监测，对于危害性巨大的隐患点建议进行工程治理。

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ANALYSIS ON TEMPORAL-SPATIAL DISTRIBUTION AND FORMATION CONDITIONS OF GEOHAZARDS IN WESTERN OF HUBEI PROVINCE

LIU Guang-ning, QI Xin,HUANG Bo-lin, WANG Shi-chang

(Wuhan Centre of China Geological Survey,Wuhan430205,China)

It is always has been a high incidence area of geological disasters in Western hubei mountainous area, with the development of major projects in recent years, 175 m water storage in Three Gorges Reservoir area and Influence of extreme climate such as heavy rainfall in South china, a large number of geohazards deformation damage and instability. Based on the investigation of geological hazards in the 1∶50 000 area, through the results of data statistics, to sort out the development characteristics of the quantity, type and scale of geohazards in the study area, At the same time, the spatial and temporal distribution characteristics and the formation conditions of the system were analyzed. Analysis shows: the distribution of geohazards has close relationship with landform, geohazards more development in elevation 300～800 m, 20 °～ 40 ° slope range; more than 70% of the geohazards are in the Jurassic (J3p), (J3s) and (J2s), and the consequent slope in geoazards structure is the most important; geohazards have the characteristics of strip distribution along the main structural faults. The main natural factors of the geological hazards are the rainfall and the fluctuation of reservoir water through the visit and the field investigation, Human factors for human engineering activities.According to the current situation and development trend of geohazards, put forward countermeasures and suggestions, In order to provide reference for the prevention and control of geological disasters in the region.

Geohazards; Landslide; Rock fall; Formation conditions; Temporal-spatial distribution

1006-4362(2016)03-0049-06

2016-04-17改回日期：2016-05-30

国家自然科学基金(41372321)；中国地质调查局灾害预警项目(12120114079301)、水工环调查项目(DD20160257)

P694；X141

A

刘广宁(1980-)，男，河北大城人，高级工程师，硕士研究生，主要从事水工环、地质灾害调查研究。

E-mail：guangning1123@163.com