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陜西省綏德縣滑坡發(fā)育特征及成災(zāi)因素

2017-01-06 14:15:10袁湘秦趙法鎖祝艷波陳新建
南水北調(diào)與水利科技 2016年6期
關(guān)鍵詞:綏德縣滑坡

袁湘秦++趙法鎖++祝艷波++陳新建

摘要:綏德縣地處陜北黃土高原腹地,屬陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū),地形破碎、梁峁起伏、溝谷深切,地質(zhì)環(huán)境條件較差,滑坡災(zāi)害時(shí)有發(fā)生,目前調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡48處。通過(guò)對(duì)綏德縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查與測(cè)繪,對(duì)滑坡發(fā)育特征及成災(zāi)因素進(jìn)行深入研究,結(jié)果表明:(1)綏德縣滑坡全部為淺層黃土層內(nèi)滑坡,以小型滑坡為主;(2)滑坡分布特征與地形地貌、地域和降雨的關(guān)系密切,主要表現(xiàn)為滑坡空間上分布主要在黃土梁峁區(qū)和河谷階地區(qū)以及人口密度大、人類(lèi)工程活動(dòng)頻繁的鄉(xiāng)鎮(zhèn),滑坡在時(shí)間上分布主要表現(xiàn)為在人類(lèi)工程活動(dòng)集中的時(shí)段和雨季,滑坡發(fā)生頻繁,特別是降雨集中的6月-9月。(3)地形地貌、巖土體類(lèi)型、降雨和人類(lèi)工程是研究區(qū)滑坡形成的主要成災(zāi)因素。

關(guān)鍵詞:綏德縣;滑坡;發(fā)育特征;成災(zāi)因素

中圖分類(lèi)號(hào):P642文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):

16721683(2016)06016506

Characteristics and influencing factors of landslide in Suide county

YUAN Xiangqin,ZHAO Fasuo,ZHU Yanbo,CHEN Xinjian

(School of Geological Engineering and Geomatics,Chang′an University,Xi'an 710054,China)

Abstract:Suide county is located in the hinterland of the Loess plateau.The topography is tattered,the hilly is up and down,the geological environment condition is fragile,and landslides occur frequently.According to the detailed investigation of geological hazards,there were 48 landslides.On the basis of detailed surveying and mapping,the development characteristics,distribution and influencing factors of landslides were studied in depth,and the results showed that:(1)The landslides in Suide county all belonged to shallow loess landslide and were mainly in form of small landslide.(2)There was a close relationship between distribution of landslide and geomorphology,area,rainfall.The spatial distribution characteristics of landslide was all developed in loess ridge and river terrace and mostly developed in the county with more people and more human engineering activity.The temporal distribution characteristics of landslide was mostly developed in time of human engineering activity and in the rainy season,especially in the time between June and September.(3)The main influencing factor of landslide was the geomorphology,the soil,human engineering activity,rainfall.

Key words:Suide county;landslide;development characteristics;disaster forming factor

陜西省是受地質(zhì)災(zāi)害影響嚴(yán)重的省份,劃分為34個(gè)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū),占全省土地面積的90%。有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)13 000多處,直接威脅68萬(wàn)人的生命財(cái)產(chǎn)安全,威脅房屋、窯洞等50余萬(wàn)間,土地10余萬(wàn)畝,100多處公路、[HJ2.05mm]鐵路受到威脅。針對(duì)陜西省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的特點(diǎn),許多學(xué)者對(duì)陜西省各縣市的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及成災(zāi)因素進(jìn)行了研究,強(qiáng)菲[1]對(duì)陜南秦巴山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育及空間分布規(guī)律進(jìn)行了研究;萬(wàn)兆發(fā)[2]對(duì)陜西省寶雞地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進(jìn)行了研究;鄭亞娣[3]對(duì)陜西省漢陰縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進(jìn)行了研究,并給出了危險(xiǎn)性初步評(píng)價(jià);賀衛(wèi)中[4]對(duì)陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及分布規(guī)律進(jìn)行了研究;盧全中[5]總結(jié)了略陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征,并對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行了初步評(píng)價(jià);韓金良[6]研究了秦巴地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律與成因;黃玉華[7]分析了秦嶺山區(qū)南秦河流域崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及主控因素;段釗[89]以吳起縣的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征為例,研究了陜北黃土高原區(qū)滑坡和崩塌的發(fā)育類(lèi)型與時(shí)空分布特征。唐皓[10]以略陽(yáng)縣為例,研究了陜西地震災(zāi)區(qū)的滑坡類(lèi)型及時(shí)空分布特征;石玲[11]對(duì)寶雞市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進(jìn)行了研究;伍躍中[12]針對(duì)神木縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征提出了防治建議;史偉宏[13]則分析了延安市富縣崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征與分布規(guī)律;曾磊[14]以子長(zhǎng)縣為例,研究了黃土高原河谷演變與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征規(guī)律。

以上學(xué)者分別對(duì)陜西省不同縣市的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征進(jìn)行了研究,可沒(méi)有涉及到綏德縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征。而綏德縣位于陜北黃土高原中部,區(qū)內(nèi)黃土堆積厚度較大,黃土結(jié)構(gòu)疏松,水土流失嚴(yán)重,溝壑縱橫,地形破碎,人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)烈,滑坡頻發(fā)[15]。區(qū)內(nèi)滑坡常常造成不同程度的人員傷亡、中斷交通、破壞廠礦建筑和居民房屋、破壞良田耕地,給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了較大損失,已經(jīng)成為制約綏德縣經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。本文通過(guò)對(duì)綏德縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查與測(cè)繪,對(duì)綏德縣滑坡發(fā)育特征及成災(zāi)因素進(jìn)行研究,以期為綏德縣的滑坡防治工作提供理論依據(jù)。

1綏德縣地質(zhì)環(huán)境條件

1.1氣象水文

綏德縣屬溫帶大陸性半干旱氣候,季風(fēng)氣候特征顯著。春季多大風(fēng)寒潮,夏季高溫多雨,秋季降溫迅速,冬季干燥寒冷、降雨稀少。據(jù)綏德縣氣象站提供的降雨資料(1953年-2013年),多年平均降雨量為468 mm,年最大降雨量7475 mm(1964年),最[JP2]小降雨量2350 mm(1965年)。降雨多集中于7月-9月,占多年年平均降雨量61%。

綏德縣地處黃河流域,黃河從縣境東側(cè)流過(guò),境內(nèi)主要河流有無(wú)定河、大理河、淮寧河、義水河等河流,其它五級(jí)以下河流共483條,年均流量99086 m3/s。全縣溝壑密度平均為每平方公里5~6 km,地面裂度42%。

1.2地形地貌

[JP+1]綏德縣地處陜北黃土高原腹地,無(wú)定河自西北向東南從縣境內(nèi)流過(guò)??傮w地勢(shì)呈現(xiàn)東北高西南低。境內(nèi)平均海拔920 m,最高點(diǎn)位于薛家河鄉(xiāng)政府東北7 km處主天山,海拔高程1 287 m,最低點(diǎn)為河底鄉(xiāng)黃河河床,海拔高程6078 m,相對(duì)高差6792 m。區(qū)內(nèi)地貌按成因類(lèi)型和形態(tài)特征劃分為河谷階地區(qū)、土石峁區(qū)和黃土梁峁區(qū)三大類(lèi)型。

1.3地層巖性

綏德縣位于陜甘寧盆地中東部,區(qū)內(nèi)出露三疊系、新近系和第四系地層。第四系主要分布在河谷區(qū)和黃土梁峁頂部,三疊系和新近系只有無(wú)定河、大理河及其較大支流的基座階地、基巖平臺(tái)和深切溝谷中有出露。區(qū)內(nèi)巖性有黃土、砂巖、泥巖、紅粘土,以第四系馬蘭黃土和離石黃土為主,馬蘭黃土分布在溝谷兩側(cè)和黃土梁峁頂部、河流二級(jí)階地和沖、洪積平原,以風(fēng)成馬蘭黃土為主,總厚5~40 m,質(zhì)地疏松,多大孔隙,垂直節(jié)理發(fā)育[16]。離石黃土分布在黃土梁峁頂部,上覆馬蘭黃土,夾多層棕紅色古土壤層和灰白色鈣質(zhì)結(jié)核層,總厚14~220 m。

1.4地質(zhì)構(gòu)造

綏德縣位于華北地臺(tái)鄂爾多斯臺(tái)向斜東部陜北斜坡上,早古生代槽臺(tái)對(duì)立,基底形成,自晚古生代槽臺(tái)由對(duì)立趨向統(tǒng)一以來(lái),進(jìn)入內(nèi)陸盆地發(fā)展時(shí)期的中、晚三疊世,以長(zhǎng)期隆起沉降運(yùn)動(dòng)為主,振蕩幅度小,因而構(gòu)造簡(jiǎn)單,無(wú)大型褶皺、斷裂。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育兩條斷層,郝家橋斷層和霍家溝斷層,同呈東西向展布。

1.5新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

[JP+1]新生代第四紀(jì)以來(lái),本區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以振蕩性間歇性緩慢上升為主,外營(yíng)力作用較強(qiáng)烈,以剝蝕、侵蝕為主,堆積為輔。區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)較弱,公元1621年5月在府谷、1448年9月3日和1472年8月在榆林及其后在橫山發(fā)生過(guò)的五級(jí)地震均對(duì)本縣影響不大。據(jù)2001年《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度圖》,綏德縣動(dòng)峰值加速度為010 g,對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。[HJ]

2滑坡發(fā)育特征

2.1滑坡類(lèi)型

野外實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì),綏德縣現(xiàn)狀發(fā)育有滑坡48處,其中屬于隱患點(diǎn)的為26處,分別根據(jù)滑體的物質(zhì)組成、滑體厚度、運(yùn)動(dòng)形式、[JP2]發(fā)生原因、現(xiàn)今穩(wěn)定程度、發(fā)生年代、滑坡體積和剪出口位置等進(jìn)一步對(duì)區(qū)內(nèi)滑坡進(jìn)行分類(lèi),如表1所示。通過(guò)對(duì)滑坡厚壁長(zhǎng)度以及滑坡斜長(zhǎng)的量測(cè),并結(jié)合滑坡剪出口的位置,估算出滑坡的厚度,該48處滑坡全部為淺層土質(zhì)滑坡,滑動(dòng)面全部位于黃土層內(nèi),滑坡體物質(zhì)為Q3馬蘭黃土和Q4del黃土,滑體厚度均小于10 m?;乱?guī)模以小型滑坡為主,小型滑坡46處,占958%,中型滑坡2處,占42%,尚未發(fā)現(xiàn)有大型和特大型滑坡?;逻\(yùn)動(dòng)形式以推移式為主、穩(wěn)定性以較穩(wěn)定為主。根據(jù)走訪(fǎng)滑坡附近的居民和對(duì)滑坡形態(tài)與周邊環(huán)境的關(guān)系,判斷滑坡發(fā)生年代以現(xiàn)今活動(dòng)的新滑坡為主?;掳l(fā)生原因主要為人類(lèi)工程活動(dòng)和自然因素。

2.2滑坡形態(tài)特征

滑坡的形態(tài)特征受地形和滑體巖性的控制, Q3馬蘭黃土節(jié)理發(fā)育,在重力和雨水作用下,節(jié)理往往發(fā)育成拉裂縫,發(fā)育在黃土梁側(cè)面斜坡上的滑坡后壁往往平行于山梁方向,研究區(qū)滑坡平面形態(tài)明顯,容易識(shí)別,主要呈半圓形、矩形、舌行、不規(guī)則形,在實(shí)際調(diào)查中,由于受地形條件的限制,還發(fā)現(xiàn)有半橢圓形、在地形上窄下寬的地方,發(fā)現(xiàn)有銳角三角形、在地形上部較寬下部窄的地方,發(fā)現(xiàn)有鈍角三角形的平面形態(tài),見(jiàn)圖1。

2.3邊界特征

研究區(qū)內(nèi)滑坡全部為淺層黃土層內(nèi)滑坡,滑坡邊界形態(tài)較明顯,多呈半圓形,滑坡后緣陡坎直立,高約4 m,后壁擦痕可見(jiàn),見(jiàn)圖6。

2.4滑體、滑動(dòng)面及滑床特征

滑體:研究區(qū)內(nèi)滑坡全部為淺層黃土層內(nèi)滑坡,滑體物質(zhì)主要為Q3馬蘭黃土和Q4del黃土。

滑動(dòng)面:滑動(dòng)面主要位于Q3馬蘭黃土層與Q2離石黃土的接觸面,埋深較淺,形態(tài)以圓弧形為主。

滑床:滑床主要為Q2離石黃土的古土壤層和鈣質(zhì)結(jié)核層,該層結(jié)構(gòu)密實(shí)、透水性差、硬度大。

2.5變形特征

滑坡坡體陷坑、落水洞、沖溝發(fā)育,后緣張拉裂縫受降雨的影響,強(qiáng)降雨時(shí),裂縫寬度逐漸變寬,滑坡的滑動(dòng)方向多與斜坡坡向一致,滑動(dòng)距離常常較短,以下坐式滑動(dòng)為主。[HJ1.9mm]

3滑坡分布規(guī)律

(1)從地形地貌上看,研究區(qū)滑坡在空間上的分布受地形地貌的控制,主要分布在黃土梁峁區(qū)和河谷階地區(qū),一部分沿?zé)o定河、大理河、義水河河谷階地呈帶狀或線(xiàn)狀分布,其余零散分布于全縣的黃土梁峁區(qū)。26個(gè)滑坡隱患點(diǎn)全部分布于黃土梁峁區(qū)和河谷階地區(qū),18個(gè)分布在黃土梁峁區(qū),8個(gè)分布在河谷階地區(qū),見(jiàn)圖7。

(2)從地域分布來(lái)看,滑坡分布不均勻,多分布于地勢(shì)陡峻、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且人口多、人口密度較大、人類(lèi)工程活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈的鄉(xiāng)鎮(zhèn),例如名州鎮(zhèn)、張家砭鄉(xiāng)和義合鎮(zhèn)等。而地勢(shì)平坦、人口密度低、人類(lèi)工程活動(dòng)較弱的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布的較少,見(jiàn)表2。

(3)從時(shí)間節(jié)點(diǎn)分布來(lái)看,滑坡發(fā)生具有一定的規(guī)律性。在雨季或雨季后期,滑坡往往發(fā)生頻繁,主要表現(xiàn)在大暴雨和連陰雨的年份,滑坡發(fā)生數(shù)量較多,在年內(nèi)降雨集中的7月、8月、9月,往往也是滑坡發(fā)生的高頻期[17]。當(dāng)人類(lèi)工程活動(dòng)集中頻繁的時(shí)候,往往也是滑坡發(fā)生的高發(fā)期,尤其是人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)坡體改造,特別是開(kāi)挖老滑坡的前緣時(shí),往往是滑坡發(fā)生的高發(fā)期。

4滑坡成災(zāi)因素分析

滑坡成災(zāi)因素主要為地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體類(lèi)型、地震活動(dòng)、降雨以及人類(lèi)工程活動(dòng),由于綏德縣地質(zhì)構(gòu)造不強(qiáng)烈、地震活動(dòng)較弱,因此,本文從地形地貌、巖土體類(lèi)型、降雨以及人類(lèi)工程4個(gè)因素來(lái)分析綏德縣滑坡的成因。

4.1地形地貌致災(zāi)成因

研究區(qū)內(nèi)26個(gè)滑坡隱患點(diǎn)全部分布于黃土梁峁地貌單元和河谷階地地貌單元內(nèi)。

研究區(qū)黃土梁峁地貌分布在縣境大部分地區(qū),面積1 58305 km2,占全縣總面積的8430%,地形起伏較大,梁峁主體為第四系黃土,主溝多呈“U”型,支溝多呈“V”字型,切割深度100~200 m,溝谷坡角20°~50°,零散分布有18處滑坡隱患點(diǎn)。[JP2]該地貌單元為滑坡的形成提供了良好的臨空面和雨水的地表徑流區(qū)域。

研究區(qū)河谷階地主要分布于無(wú)定河、大理河、淮寧河及東南部黃河河谷,面積23602 km2,占全縣總面積的1257%,滑坡呈帶狀或線(xiàn)狀分布,分布有8處滑坡隱患點(diǎn)。主要因?yàn)樵诤庸入A地演變的過(guò)程中,河流侵蝕和側(cè)蝕作用改變了斜坡的形態(tài),引起了坡體的應(yīng)力狀態(tài)的改變,降低了原有斜坡的穩(wěn)定性[18]。

4.2巖土體類(lèi)型致災(zāi)成因

研究區(qū)滑坡全部為淺層黃土層內(nèi)滑坡,區(qū)內(nèi)巖土體為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ),出露最多的巖土體類(lèi)型主要為Q3馬蘭黃土和Q2離石黃土。其致災(zāi)機(jī)理主要表現(xiàn)為:(1)馬蘭黃土與離石黃土的結(jié)構(gòu)關(guān)系為馬蘭黃土覆蓋與離石黃土之上。(2)馬蘭黃土質(zhì)地疏松,多大孔隙,垂直節(jié)理發(fā)育,具有濕陷性,有利于雨水的下滲。在降雨條件下,垂直節(jié)理往往發(fā)展成為雨水下滲的通道。并且在降雨條件下,土體容易產(chǎn)生濕陷裂縫,成為新的透水通道[19]。(3)離石黃土夾多層棕紅色古土壤層和灰白色鈣質(zhì)結(jié)核層,該層結(jié)構(gòu)致密、硬度大、相對(duì)隔水,雨水下滲到該層時(shí)往往形成飽水帶,易在該帶形成滑面。(4)土體遇水飽和后強(qiáng)度大大降低,因此在強(qiáng)降雨和連陰雨條件下,常常發(fā)生滑坡。

4.3降雨致災(zāi)成因

降雨是誘發(fā)滑坡的主要因素,其致災(zāi)機(jī)理主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:(1)降雨入滲,增加坡體的重量,降低黃土的抗剪強(qiáng)度,增加下滑力,降低抗滑力,促使滑坡的發(fā)生[20]。[JP2](2)大暴雨或連陰雨往往在滑坡后壁形成水壓力,水壓力方向垂直滑坡后壁指向臨空面,增加了滑坡的下滑力。(3)降雨入滲消除了非飽和黃土的基質(zhì)吸力,減弱了黃土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。(4)降雨在斜坡地段形成洪流,對(duì)坡體及坡腳進(jìn)行沖刷、侵蝕,形成良好的臨空面,降低斜坡巖土體穩(wěn)定性。

4.4人類(lèi)工程活動(dòng)

研究區(qū)內(nèi)人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)滑坡的發(fā)展和形成具有促進(jìn)作用,區(qū)內(nèi)主要的人類(lèi)工程活動(dòng)有修建窯洞、削坡建房、磚廠取土、鐵路和公路建設(shè)。其致災(zāi)機(jī)理主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:(1)研究區(qū)內(nèi)居住形式以窯洞居住為主,在修建窯洞的過(guò)程中,不僅要斬坡,而且要從坡腳深入坡體約6~10 m,改變了原有坡體的應(yīng)力狀態(tài),形成了良好的臨空面。(2)由于建設(shè)用地不足,常常要開(kāi)挖坡腳以獲得足夠的建設(shè)用地,往往將老滑坡的前緣抗滑土體挖走,引起了老滑坡的復(fù)活。(3)磚廠用土往往隨意的對(duì)坡體進(jìn)行開(kāi)挖,往往形成高陡的邊坡,在降雨條件的作用下,往往是滑坡的高發(fā)地段。(4)修建包(頭)西(安)鐵路、青(島)銀(川)高速以及榆(林)商(洛)高速、國(guó)道210及307省道時(shí),對(duì)沿線(xiàn)邊坡進(jìn)行了大量的開(kāi)挖,不同程度的改變了原有邊坡的形狀和自然平衡狀態(tài),且多數(shù)沒(méi)有支護(hù)措施,在降雨和行車(chē)荷載的作用下往往形成滑坡。

5結(jié)論

本文在大量野外地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查工作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對(duì)綏德縣滑坡發(fā)育類(lèi)型、規(guī)模、分布特征以及成因進(jìn)行了研究,主要結(jié)論與建議如下。

(1)目前綏德縣共發(fā)育有滑坡48處。按照物質(zhì)組成、滑體厚度劃分,全部為淺層黃土層內(nèi)滑坡。

(2)對(duì)滑坡分布特征進(jìn)行分析總結(jié)可得,綏德縣滑坡分布在時(shí)間上具有雨季多發(fā)特點(diǎn),主要集中在7月-9月的降雨時(shí)節(jié)。滑坡在地域空間分布上,主要集中分布在人口密集,人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)烈的村鎮(zhèn)。

(3)滑坡發(fā)育分布是地形地貌、地層巖型、地域和降雨等因素耦合的結(jié)果。地形地貌和地層巖性是滑坡發(fā)育分布的內(nèi)在因素,降雨和人類(lèi)不合理的工程活動(dòng)是滑坡發(fā)育分布最主要的誘發(fā)因素。建議相關(guān)部門(mén)完善建設(shè)用地的審批管理,加強(qiáng)群眾防災(zāi)意識(shí),規(guī)范人類(lèi)工程活動(dòng),尤其在雨季,加強(qiáng)對(duì)滑坡隱患點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

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