鄒鳳釵，陶小郎，呂 東，尹彥迪

(貴州省地質環(huán)境監(jiān)測院，貴州 貴陽 550081)

0 引言

地質災害是多因素綜合作用的復雜物理過程，不僅導致地質環(huán)境惡化和破壞，而且給人類生命和財產(chǎn)安全造成巨大威脅[1-4]。萬山區(qū)地質構造復雜、地層巖性多變、地貌類型多樣化、河流密度較大。特殊的自然地理環(huán)境和地質構造背景，導致萬山區(qū)發(fā)育獨特的環(huán)境地質問題，地質災害發(fā)生頻率較高，是全省地質災害易發(fā)區(qū)之一。萬山區(qū)地質災害歷史上共造成11人死亡、4人失蹤，損毀房屋1150間，直接經(jīng)濟損失621萬元。本文基于2021 年貴州省萬山區(qū)地質災害詳細調查及風險評價工作，結合近年的排查和詳查工作資料，對區(qū)內地質災害時空分布規(guī)律和孕災環(huán)境進行深入研究，為實現(xiàn)減少災害損失向減輕災害風險轉變、最大限度降低風險隱患、防災減災、監(jiān)測預警等提供科學依據(jù)[5-10]。

1 地質環(huán)境條件

1.1 氣象水文

萬山區(qū)位于貴州省東緣，與湖南懷化市相接。萬山區(qū)地處中亞熱帶中緯度地區(qū)，屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，具有明顯的季風氣候特點，因地形、地勢復雜，造成“一山有四季，十里不同天”的小氣候，具有中西溫涼、東南溫熱，垂直差異大、立體氣溫明顯，冬溫低、春溫不穩(wěn)、秋溫下降快的特點。整體具有四季分明、冬暖夏涼、冬長秋短、雨充沛、無霜期較長；年極端最高溫度33.5 ℃(1978年)，極端最低溫度-10.4 ℃(1957年)，年均氣溫13.30 ℃。常見有倒春寒、暴雨、冰雹、洪澇、秋季綿雨、霜凍和凝凍等災害性天氣。萬山區(qū)多年平均降水1430.9 mm，降水主要集中在4月至10月，約占全年降水量的79%，其中以5月至7月最為集中且降水強度大，是暴雨的多發(fā)季節(jié)。

區(qū)域屬長江流域沅江水系之一級支流錦江及舞陽河匯水范圍，錦江、舞陽河分水嶺位于萬山區(qū)南部，大致于大坪鄉(xiāng)-萬山鎮(zhèn)一帶呈近東西向橫穿全境。其北部地區(qū)地表水系大都呈北東向徑流匯入錦江，南部地區(qū)地表水系大都向南徑流匯入舞陽河。區(qū)內主要河流有謝橋河、石竹河、下溪河、敖寨河、黃道河、高樓坪河，呈樹枝狀展布，主要靠源區(qū)降水補給，雨源特征明顯，具有河道狹窄、河床較陡、洪枯變化劇烈的特點。

1.2 地形地貌

該區(qū)地處云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡地帶，境內主要為碳酸鹽巖溶蝕形成的溶蝕地貌區(qū)和碎屑巖、淺變質巖形成的侵蝕地貌區(qū)，一般海拔270.0～1149.2 m，最高點下溪鄉(xiāng)米公山，海拔1149.2 m，最低點為下溪河出境處(長田灣)，海拔270.0 m，相對高差879.2 m。

區(qū)內總體地勢東部低、西部高、中部隆起，自中部向北東南三面傾斜構成區(qū)內地形格架。萬山區(qū)整體中部溶蝕地貌區(qū)地勢較為平緩，北東部及西部侵蝕地貌區(qū)地勢較陡峭。區(qū)內地貌類型主要有中山、低山侵蝕地貌、中低山、低山溶蝕地貌4類。

1.3 地層巖性

萬山區(qū)境內出露地層從老到新為青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系和第四系，其中以寒武系碳酸鹽巖地層出露面積最大，次為青白口系、南華系地層。區(qū)內主要巖組為東部清水江組變余粉砂巖、板巖，西部杷榔組粘土頁巖或泥巖以及中部敖溪組的白云巖、車夫組灰?guī)r及泥灰?guī)r。

1.4 地質構造

萬山區(qū)經(jīng)歷過多次構造運動，形成了以北東向褶皺、斷裂構造為主的基本構造格架。主要褶皺有核桃寨向斜、下溪背斜。主要斷層有銅仁斷層、茶店斷層、民和斷層、敖寨斷層、高樓坪斷層、鋪前斷層、石竹斷層、槐花斷層。褶皺受斷層構造控制，其展布特征與構造線方向一致。

2 地質災害時空分布規(guī)律

萬山區(qū)現(xiàn)有的地質災害隱患點68處，其中滑坡隱患點為最多，共51處，占地質災害隱患點總數(shù)的75.00%；崩塌8處、地面塌陷8處，各占地質災害隱患點總數(shù)的11.76%，泥石流1處。區(qū)域地質災害以小型為主。隱患點共威脅555戶3289人、房屋886處等，潛在經(jīng)濟損失23029萬元。

2.1 時間分布特征

地質災害發(fā)生時段與降雨有十分密切的關系，在枯水期相對穩(wěn)定，發(fā)生災情頻率相對較小甚至無災情發(fā)生，在豐水期穩(wěn)定性相對差，發(fā)生災情頻率相對集中甚至造成災情頻發(fā)。根據(jù)本次收集資料綜合分析，萬山區(qū)境內地質災害多出現(xiàn)在4月至8月，萬山區(qū)境內每年降雨量多集中在4月至10月(表1)。

表1 萬山區(qū)地質災害與發(fā)生時間關系表

2.2 空間分布特征

2.2.1 地域分布呈現(xiàn)分散性和聚集性

萬山區(qū)地質災害具有總體分散局部集中的特點。區(qū)境內地質災害集中分布于西部的大坪鄉(xiāng)—魚塘鄉(xiāng)一帶；東北部的謝橋辦事處—熬寨鄉(xiāng)—下溪鄉(xiāng)一帶，東南面萬山鎮(zhèn)—黃道鄉(xiāng)一帶，茶店辦事處也相對較密集。

按鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計，現(xiàn)萬山區(qū)9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有地質災害隱患點分布。其中黃道鄉(xiāng)、下溪鄉(xiāng)、敖寨鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)地質災害隱患數(shù)量較多，共47個，占地質災害總數(shù)的69.12%；高樓坪鄉(xiāng)分布數(shù)量最少(表2)。

表2 萬山區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質災害隱患點統(tǒng)計表

2.2.2 地質災害多發(fā)于清水江組和杷榔組

萬山區(qū)地質災害主要分布于東部清水江組變余粉砂巖及西部杷榔組粘土巖中，其中清水江組共分布有滑坡地質災害點23處，占比33.82%；崩塌則主要分布于敖溪組白云巖中，共有4處，占比50%(表3)。

表3 萬山區(qū)各地層地質災害隱患點統(tǒng)計表

3 地質災害孕災環(huán)境研究

3.1 地質災害主要孕災因子

3.1.1 地形地貌

1)地形坡度

坡度是影響巖土體應力分布和地質災害啟動的動力條件。坡度的大小決定了地表松散物質發(fā)生位移并形成地質災害的可能性，很大程度上確定了斜坡變形破壞的形式和機制。

萬山區(qū)主要地質災害隱患點分布在坡度為25°～30°、30°～38°區(qū)間范圍內。其中25°～30°斜坡主要分布在大坪鄉(xiāng)、下溪鄉(xiāng)、熬寨鄉(xiāng)，其分布面積占全區(qū)總面積的11.6%，控制了36.96%的地災隱患點。30°～38°斜坡面積占全區(qū)總面積的16.2%，共有23.91%的地災隱患點分布在該坡度范圍內。而50°以上斜坡分布面積占比只有3.53%，主要分布在熬寨鄉(xiāng)和萬山鎮(zhèn)一帶，以控制崩塌隱患為主。

2)地貌

區(qū)內各類地質災害及隱患點在不同地貌類型區(qū)下呈現(xiàn)不同的空間分布特征。

其中滑坡地質災害在侵蝕地貌區(qū)最為發(fā)育，有44處，占比86.2%。溶蝕地貌區(qū)及構造侵蝕、溶蝕地貌區(qū)均發(fā)育較少，占比較低。崩塌地質災害在構造侵蝕、溶蝕地貌區(qū)較為發(fā)育，有5處，占比62.5%。其次為溶蝕地貌區(qū)，發(fā)育有2處，占比25%。

3.1.2 易滑易崩地層

杷榔組地層在萬山區(qū)分布較廣，其黃綠色粘土巖受流水侵蝕、風化剝蝕及節(jié)理裂隙控制，易在斜坡中下部形成松散堆積層，這些堆積層多為碎石土，其碎石含量大于50%，呈鱗片狀，結構松散粘性差、力學強度低。在強降雨條件下，堆積層中上部巖土體達到飽和，且中上部坡度較陡，斜坡往往從中上部開始向下滑動；中下部覆蓋層在后緣滑體的沖擊下，向下形成碎屑流滑動。主要分布于大坪鄉(xiāng)、魚塘鄉(xiāng)北部一帶。

清水江組地層斜坡中上部覆蓋層相對較薄，覆蓋層多數(shù)小于3 m，為含碎石粉土，斜坡坡度較陡，下伏變質粉砂巖夾灰綠色沉凝灰?guī)r軟弱夾層，往往呈單斜構造。在強降雨條件下，上部土體飽和，雨水繼續(xù)下滲至基覆界面，從而形成軟弱面，在自重條件下，上覆強風化層順層滑動。而在逆向坡一側，受敖溪斷層及次級斷層影響，清水江組地層則以“X”型節(jié)理裂隙控制的小型崩塌災害為主，分布于黃道鄉(xiāng)、下溪鄉(xiāng)、敖寨鄉(xiāng)東部。

敖溪組出露地層主要為薄層白云巖，底部夾有粘土巖、粘土質粉砂巖，易差異風化，是崩塌和地面塌陷主要產(chǎn)出層位，分布于敖寨鄉(xiāng)西部、萬山鎮(zhèn)一帶。清虛洞組主要為灰?guī)r，底部為杷榔組軟質巖組，為崩塌主要產(chǎn)出層位，主要分布于敖寨鄉(xiāng)中部、大坪和魚塘鄉(xiāng)北部。

3.1.3 地質構造

萬山區(qū)滑坡地質災害與地質構造的關系較為密切。從區(qū)內滑坡地質災害分布特征來看，其主要分布于萬山區(qū)西部民和斷層的南北兩盤及東部下溪背斜東西兩翼(表4，圖1)。

表4 區(qū)內主要構造帶上地質災害分布數(shù)量

圖1 地質構造與地質災害關系圖

下溪背斜東翼分布災害較多，滑坡災害24處。其東翼斜坡多傾SE向，相對高差大，坡度多在25°以上，出露地層為清水江組粉砂質板巖夾變質沉凝灰?guī)r，其災害主要以強風化層順向產(chǎn)生的滑坡為主。而在背斜頂部及西翼，受熬寨斷層及次級斷層影響，斜坡結構以斜向坡、橫向坡或以松散堆積為主，巖層結構面發(fā)育，易風化成碎裂狀，形成的覆蓋層多為含碎石粉土，較疏松，多發(fā)生淺表層小型土質滑坡。

在萬山區(qū)西部，民和斷層下盤分布滑坡14處。該區(qū)正斷層對巖土體的改造，加速了杷榔組泥巖及頁巖的風化，為土質滑坡的形成提供了物質基礎。同時，區(qū)域構造運動應力場的作用使巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖性破碎，結構面發(fā)育，從而使巖體力學性質大大降低，為滑坡等地質災害的形成發(fā)育提供了條件。

3.1.4 斜坡結構

據(jù)統(tǒng)計，萬山區(qū)地質災害主要以土質斜坡為主，在粘性土類斜坡、碎石土斜坡、粉土斜坡三種斜坡結構中，碎石土斜坡結構累計發(fā)生數(shù)量較多，此范圍內地災隱患點密度較高。在巖質斜坡中，順向坡和順斜向坡滑坡較為發(fā)育，而崩塌主要發(fā)育于橫向及逆斜向坡，說明巖體結構面不利組合，亦為巖質滑坡和崩塌的主要形成條件。

表5 區(qū)內地質災害斜坡結構分布數(shù)量

3.1.5 降雨與水文地質條件

萬山區(qū)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，約占全年降雨量的79%。

據(jù)調查統(tǒng)計，2004年—2021年萬山區(qū)滑坡出現(xiàn)加劇變形的現(xiàn)象多發(fā)生在5月至10月，根據(jù)收集的資料顯示，在降雨中和降雨后發(fā)生變形的地質災害有共計33處，說明地質災害的發(fā)生與降雨關系密切，多屬降雨誘發(fā)型，主要發(fā)生在汛期。

1)地表水系

地表水對地質災害的影響主要表現(xiàn)為河流的侵蝕作用。萬山區(qū)屬長江流域沅江水系之一級支流錦江及舞陽河匯水范圍，境內河流均屬山區(qū)雨源型，由降水補給河川徑流。夏秋季節(jié)多暴雨和大雨而且時間集中，由于區(qū)內地形切割較深，降雨在短時間內匯集，使河水形成洪峰，形成具有較強侵蝕能力的地表水流，不斷地沖蝕或淘蝕斜坡坡腳，使斜坡前部不斷變陡，臨空面增大，導致斜坡失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡、崩塌等地質災害。

由萬山區(qū)地質災害發(fā)育與主要地表水系的距離關系表(表6)可知，地表水系200 m范圍內全區(qū)面積占比僅為12.6%，但發(fā)育了37.25%的滑坡地質災害；25%的崩塌地質災害。區(qū)內地表水系發(fā)育與構造、裂隙帶成谷作用有較為密切的聯(lián)系，往往地表水體兩岸的基巖因構造的影響易風化堆積，在短時間強降雨內河谷匯集沖刷作用下易發(fā)生地質災害。

表6 地表水系與地質災害關系統(tǒng)計表

2)地下滲流

區(qū)內與地質災害密切相關的地下水類型有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類型。松散巖類孔隙水主要分布于坡殘積、沖洪積粘土、粘土、泥礫巖及第四系松散堆積物中，在基覆界面處下滲遇阻，沿基覆界面徑流軟化形成潛在軟弱面，從而誘發(fā)滑坡災害?；鶐r裂隙水對斜坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在粘土巖阻水軟弱層分布區(qū)域，基巖裂隙水遇粘土巖、泥巖等軟弱巖阻水后，沿層面徑流，進一步降低了軟弱層的抗滑阻力，易誘發(fā)基巖層內滑動。

3.1.6 人類工程活動

區(qū)內城鎮(zhèn)化發(fā)展速度較快，農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工程建設活動較為強烈，主要為農(nóng)村宅基地及農(nóng)村公路建設。主要表現(xiàn)在：一是村民的住房建設選址不當，選在陡坎或陡崖的下方、選在不穩(wěn)定斜坡地段或潛在性滑坡體上；二是工程建設中的工程措施不當，住房大都半挖半填式修建，部分房后開挖后，邊坡過高過陡，且未做支護措施，房前填方區(qū)擋墻失效造成邊坡滑塌；三是萬山區(qū)已實現(xiàn)村村通、組組通工程。大量的切坡開挖支護措施不及時，其部分危險路段無有效治理措施。區(qū)域內地質災害主要以人工切坡開挖未支護引起。

3.2 主要孕災因子權重分析

結合前述區(qū)內7個主要孕災因子，利用層次分析法(AHP)計算各孕災因子間的權重。其主要步驟有：建立模型、構造判斷矩陣、層次單排序及一致性檢驗、層次總排序及一致性檢驗、權重向量計算[11]。對7項指標進行兩兩重要度判斷，得到矩陣W為：

(1)

求解矩陣W的特征值，得出最大特征值λmax=7.064，λmax>n，為保證判定矩陣W的準確性，需要檢驗“一致性”[12]。

一致性指標CI：

(2)

一致性率CR：

(3)

對矩陣W的準確性進行判定，一致性指標CI=0.008<0.1，于是判別矩陣W通過了一致性檢驗。

通過幾何平均法算出各孕災因子間的權重向量Wi。

(4)

其中地層巖性的權重最大，為0.32；其次為地形地貌和斜坡結構，權重為0.19；降雨權重為0.12；地質構造和人類工程活動權重一致，為0.07，水文地質條件影響最小，權重值0.04。

4 結論

1)萬山區(qū)現(xiàn)有地質災害隱患點68處，滑坡51處，占災害總數(shù)的75.00%；崩塌8處、地面塌陷8處，分別占11.76%，泥石流1處。區(qū)內地質災害整體上具有總體分散局部集中、危害性較大等特點。

2)萬山區(qū)地質災害的時間分布受降雨的影響，主要分布在5月至8月。

3)區(qū)域地質災害主要分布在東、西部地區(qū)，西部分布于大坪鄉(xiāng)及魚塘鄉(xiāng)北部，主要出露以杷榔組為主的軟質巖類碎屑巖地層，而東部主要分布于敖寨鄉(xiāng)至黃道鄉(xiāng)一線，主要出露清水江組變質巖地層及南華系至寒武系中下部以碎屑巖為主的地層。中部災害點較分散。

4)萬山區(qū)境內地質災害的發(fā)育分布受多因素綜合影響。通過層次分析法對地質災害的主要孕災因子進行權重分析，從大到小分別為：地層巖性、地形地貌、斜坡結構、降雨、地質構造、人類工程活動及水文地質條件。

5)區(qū)內地質災害隱患點主要分布在坡度為25°～30°、30°～38°區(qū)間范圍內、西部民和斷層的南北兩盤及東部下溪背斜東西兩翼、杷榔組和清水江組地層內。而降雨和人工切坡是誘發(fā)地質災害發(fā)生的主要因素。