浙江省永嘉縣地質(zhì)災害發(fā)育特征及形成條件研究

郭山峰，何偉民

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450018)

0 引言

永嘉縣位于浙江東南沿海，區(qū)域內(nèi)山勢高陡，地形起伏較大，地質(zhì)環(huán)境比較復雜，是溫州市地質(zhì)災害的易發(fā)縣(市、區(qū))之一。前人對區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災害現(xiàn)狀類型、分布規(guī)律、形成條件、影響因素、穩(wěn)定性和危害性[1-5]均進行過較為深入的分析與研究，取得了較為豐富成果。本次研究主要是依據(jù)“永嘉縣農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災害調(diào)查評價項目”中的調(diào)查成果數(shù)據(jù)進行綜合整理分析[6]，從空間上(地形地貌、地質(zhì)條件、人類工程活動等)和時間上(氣候氣象)對區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡、泥石流及不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災害的發(fā)育特征及形成條件進行了研究分析，認為人類工程活動和降雨是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生的主導因素。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

永嘉縣縣域范圍80%以上為山地地貌，楠溪江以西屬括蒼山脈，約占縣域面積的60%，楠溪江以東屬雁蕩山脈，約占縣域面積的20%，整體地勢北高南低。根據(jù)成因及海拔高度，又可將其地貌細分為構造侵蝕高、中、低山和河谷平原。構造侵蝕中山分布于縣域北部括蒼山脈及雁蕩山脈一線，絕對高程為1000～1270.8 m，相對高程為500～800 m，山體坡度一般大于25°，局部陡峭處超過65°，占全縣面積的7.49%；構造侵蝕低山主要分布于縣域北部、中東部、中西部一帶，絕對高程為500～1000 m，相對高程為200～500 m，山體坡度一般為15°～35°，占全縣面積的42.06%；構造侵蝕丘陵主要分布于縣域中部、南部一帶，絕對高程為200～500 m，相對高程小于200 m，山體坡度一般為15°～25°，占全縣面積的40.18%；河谷平原分布于楠溪江、甌江沿線，絕對高程小于200 m，相對高程小于50 m，山體坡度小于15°，占全縣面積的10.27%。

1.2 氣象水文

永嘉縣屬亞熱帶季風氣候區(qū)，全縣多年平均降水量1718.3 mm，北部、東北部地區(qū)較多，東南部、南部地區(qū)較少。暴雨和臺風是當?shù)貢r常發(fā)生的氣象災害，據(jù)統(tǒng)計從1949—2011年，永嘉縣共遭受臺風襲擾69次，年均1.1次。全縣各主要雨量站記錄的多年平均暴雨次數(shù)(日降雨量≥50 mm)為8～14次/年，主要集中在5—9月份，占全年降雨的59%～72%。其中尤以8月最多，6、7、9月次之。從縣域上看，暴雨主要集中在東部地區(qū)，西部相對少些。多年平均蒸發(fā)量為1442.4 mm(C20)，年平均降水量多于年平均蒸發(fā)量262.4 mm。每次臺風過后，就會引發(fā)滑坡、崩塌和泥石流災害的發(fā)生。

縣境內(nèi)主要有甌江、楠溪江、西溪、茹溪、永樂河等河流。其中，楠溪江干流全長145 km，流域總面積2489.97 km2，境內(nèi)流域面積2277.67 km2，占全縣總面積的85.2%，平均年徑流量28.6億m3；菇溪(流域面積153.29 km2，含境外)、西溪(166.05 km2)、楠溪江(2489.97 km2)、烏牛溪(87.63 km2)及三江、江北、梅岙、朱涂4個微型水系(總面積99.63 km2，)均屬山溪性河流。沿河及水庫段，因河水沖蝕河岸，再加上降雨作用，易發(fā)生滑坡和泥石流地質(zhì)災害，引發(fā)山洪。

1.3 地層與構造

前第四紀地層主要分布于東部和西部基巖山區(qū)，地層主要為上侏羅統(tǒng)陸相火山巖系和下白堊統(tǒng)火山-沉積巖系，出露地層由老至新依次為上古生界變質(zhì)雜巖(AnMz)、上侏羅統(tǒng)高塢組(J3g)、西山頭組(J3x)、茶灣組(J3c)、九里坪組(J3j)，下白堊統(tǒng)館頭組(K1g)、朝川組(K1c)、小平田組(K1x)，以及第四系(Q)。

區(qū)域地質(zhì)單元屬于華南褶皺系的“溫州—臨海坳陷”中段，其大部屬于黃巖—象山斷坳四級構造的南端。區(qū)內(nèi)以NW向、NE向斷裂最為發(fā)育，如NE向的永嘉—黃巖大斷裂和溫州—鎮(zhèn)海大斷裂，NW向淳安—溫州斷裂。斷裂構造對區(qū)內(nèi)的河流、溝谷等的形成和發(fā)展起著重要的控制作用。另外，區(qū)內(nèi)部分地段巖脈發(fā)育，巖石整體較破碎。

1.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水介質(zhì)、地下水賦存條件，可將縣內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和紅層(K1g)孔隙裂隙水三大類。松散巖類孔隙水分布于山間河谷盆地及沖海積平原；基巖裂隙分為風化層網(wǎng)狀和構造裂隙水兩個亞類，前一類賦存于風化層厚度較大地帶的準夷平地段，后一類分布于各類基巖的構造帶及節(jié)理裂隙帶內(nèi)；紅層孔隙裂隙水主要分布于館頭組。地下水具有軟化巖土體潤滑節(jié)理面和裂隙面的作用，增加了巖土體自重，降低了巖體結構面的抗滑能力，易發(fā)生滑坡地質(zhì)災害。

1.5 工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖石(地層)的工程地質(zhì)特征，地層巖性組合特征，全縣共劃分為12個工程地質(zhì)巖組。分別為松散沖海積淤泥質(zhì)黏性土混砂礫石巖組(NT)、松散粉細砂土、含礫石砂土為主的巖組(ST)、松散砂砂礫石、砂卵石為主的巖組(LT)、堅硬塊狀晶、玻屑熔結凝灰?guī)r巖組(Ht)、堅硬塊狀晶、玻屑酸性熔結凝灰?guī)r夾沉積巖巖組(Hi)、火山碎屑巖夾熔巖、砂巖、砂礫巖巖組(Hs)、軟硬相間紅色砂礫巖、砂巖、粉砂巖巖組(SRf)、淺變質(zhì)巖巖組(Bg)、花崗巖為主的酸性侵入巖巖組(Qg)、閃長巖為主的中性侵入巖巖組(Qd)、流紋巖為主的酸性巖巖組(Rr)及堅硬塊狀輝綠(玢)巖等基性巖巖組(Rb)。

2 地質(zhì)災害發(fā)育類型

通過本次工作調(diào)查，永嘉縣現(xiàn)有地質(zhì)災害隱患點318處(圖1、表1)，其中滑坡隱患80處，占總數(shù)的25.16%，崩塌隱患48處，占總數(shù)的15.09%，泥石流隱患85處，占總數(shù)的26.73%，不穩(wěn)定斜坡105處，占總數(shù)的33.02%[7]。

3 地質(zhì)災害發(fā)育特征

3.1 滑坡隱患特征

滑體物質(zhì)組成主要是殘坡積粉砂質(zhì)黏土夾碎石和碎石土，厚度一般小于6.0 m；發(fā)育地層以下白堊統(tǒng)朝川組(K1c)、小平田組(K1x)、館頭組(K1g)及上侏羅統(tǒng)西山頭組(J3x)主，調(diào)查發(fā)現(xiàn)這些巖組地層極易風化為松散層，構成不穩(wěn)定斜坡的物質(zhì)基礎；規(guī)模多為小型，方量一般為100～5000 m3；滑坡隱患以人類工程活動引發(fā)為主，大量的分布在村民房前屋后，可能造成較大損失，危害程度一般為較大級；滑坡以暴雨引發(fā)的巨大滑坡為主，形態(tài)多呈圈椅狀、舌狀、勺型等，滑坡一般沿土巖接觸面或?qū)娱g軟弱面滑動。

3.2 崩塌隱患特征

崩塌隱患主要是以巖質(zhì)崩塌為主，占調(diào)查發(fā)現(xiàn)災害總量的75%；人類工程活動對崩塌隱患的產(chǎn)生起著主導作用。為公路、廠房、民房等工程活動開挖形成的高陡邊坡上發(fā)生的崩塌，坡面上巖體較破碎，存在順坡節(jié)理、卸荷裂隙等不利結構面，對坡腳建筑物構成威脅，占總量的68%；一類為自然陡坡或陡崖發(fā)生的崩塌，一般坡度大于40°，構造節(jié)理、原生柱狀節(jié)理發(fā)育，巖體較破碎或受到不利結構面控制，或陡坡上發(fā)育有突出的巖體；規(guī)模等級均為小型，潛在崩塌體積一般為100～2000 m3，危害程度一般較小。

3.3 泥石流隱患特征

區(qū)內(nèi)泥石流多是以暴雨性、溝谷型的小型稀疏性的水石流為主，低頻發(fā)育。多發(fā)生在地形切割強烈、相對高差較大的山區(qū)地貌單元，相對高差一般為100～700 m，溝床平均縱比降一般為83‰～595‰；溝谷泥石流流域面積一般為0.01～3.0 km2，最大面積達3.12 km2。區(qū)內(nèi)泥石流的驅(qū)動力多來自于暴雨，發(fā)育位置遠離人居，受人類工程活動的影響較弱，多為自然性泥石流，其啟動形式主要表現(xiàn)為高位滑坡、崩塌或坡面侵蝕引發(fā)；泥石流沖出山谷溝口時，對下游村莊居民的安全生產(chǎn)生活帶來巨大破壞，通常危害程度多為較大級；泥石流隱患以溝谷型泥石流為主，坡面型泥石流占比小。

圖1 永嘉縣地質(zhì)災害隱患分布示意圖

類型總數(shù)量/處規(guī)模中型/處小型/處威脅人數(shù)/人威脅財產(chǎn)/萬元危害程度一般級/處較大級/處重大級/處滑坡8017913436046.550282崩塌480484161402.338100泥石流8508529136172.036436不穩(wěn)定斜坡105410118859773.050532合計3185313655723393.817413410

3.4 不穩(wěn)定斜坡發(fā)育特征

不穩(wěn)定斜坡主要受人類工程活動強度控制，多發(fā)育于工業(yè)區(qū)建設、切坡建房、采礦(含非法采礦)、坡改梯田及修建道路等人類活動較強的地區(qū)，而人為活動弱的地區(qū)不穩(wěn)定斜坡較稀疏；從行政區(qū)劃上看，不穩(wěn)定斜坡分布在南城街道、三江街道、橋下鎮(zhèn)人類活動強烈的區(qū)段及巖坦鎮(zhèn)、碧蓮鎮(zhèn)、巽宅鎮(zhèn)自然斜坡較陡的地段；不穩(wěn)定斜坡主要分布于50～500 m的丘陵區(qū)；不穩(wěn)定斜坡分布于上侏羅統(tǒng)西山頭組(J3x)、下白堊統(tǒng)小平田組(K1x)和侵入巖地層中；不穩(wěn)定斜坡主要是沿斷裂構造帶溝谷兩側(cè)分布，如西溪兩側(cè)。

4 地質(zhì)災害形成條件

4.1 地形地貌

4.1.1 滑坡、崩塌和不穩(wěn)定斜坡

坡形從坡面形態(tài)的角度來看，各個形態(tài)的坡形(凸型、直線型、階梯型、凹型和復合型)均存在，通過對全縣調(diào)查發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災害進行統(tǒng)計分析(表2)，凸形斜(邊)坡確實更容易失穩(wěn)，約有30.47%的滑坡、崩塌地質(zhì)災害的形成是這類坡形；其次，階梯形斜(邊)坡的穩(wěn)定性也較差，約26.18%的地質(zhì)災害在這類坡形中產(chǎn)生；而階梯形狀坡面多是由人工切坡形成；凹形斜坡不利于應力的集中，且相較其他坡形斜坡，自重荷載較小，坡體下部位置處的穩(wěn)定程度有一定提高，崩塌、滑坡的發(fā)生率降低，約為19.74%；直線形(邊)坡體內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生的概率略低于凹形斜坡，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，直線型(邊)坡的高差相對較小，一般小于10 m，坡體整體較為完整，所以發(fā)生地質(zhì)災害的概率較低。

表2 坡形與地質(zhì)災害和不穩(wěn)定斜坡數(shù)量關系統(tǒng)計

坡度通過對永嘉縣境內(nèi)已發(fā)生或者有發(fā)展跡象的滑坡和崩塌災害或隱患數(shù)量進行統(tǒng)計，繪制出了地質(zhì)災害形成的坡度與頻數(shù)的關系曲線圖(圖2)。由圖2可見，滑坡多形成于地面坡度范圍在15°～55°的地段，尤其是自然坡度在25°～35°區(qū)間滑坡災害或隱患居多，當坡度大于45°時數(shù)量開始減少。坡度小于15°的自然斜坡一般自穩(wěn)能力較好，很少有滑坡災害的發(fā)生。崩塌多發(fā)生在坡度大于45°的自然陡坡或人工邊坡上，區(qū)內(nèi)崩塌的形成多是由于人類的切坡、筑路等工程活動誘發(fā)的。

圖2 滑坡、崩塌的坡度與頻數(shù)關系曲線

分布高程據(jù)統(tǒng)計分析，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害或隱患點在垂向上的分布具有不均性(表3)。高程小于500 m地段發(fā)育地質(zhì)災害和不穩(wěn)定斜坡共計197處，占總比的85%；高程大于500 m地段地質(zhì)災害和不穩(wěn)定斜坡共36處，僅占總數(shù)的15%；換言之，500 m高程以上地段地質(zhì)災害和不穩(wěn)定斜坡發(fā)育密度低，隨著高程的增加有減少的趨勢。這與近年來低海拔地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展有著密切的關系，在人口密集的地區(qū)通常也是地質(zhì)災害和不穩(wěn)定斜坡較為發(fā)育的地區(qū)，因此，地質(zhì)災害或隱患在高程上的分布體現(xiàn)出的是人類工程活動的重要影響程度。

表3 分布高程與地質(zhì)災害隱患和不穩(wěn)定斜坡統(tǒng)計

4.1.2 泥石流

區(qū)內(nèi)泥石流多以暴雨性、溝谷型的小型稀疏性的水石流為主[8-9]，發(fā)育頻率低，長時間強降水是泥石流形成的驅(qū)動力。溝谷型泥石流共計77處，匯水面積都不算大(表4)，面積多在0.01～3.0 km2之間，最大匯水面積僅3.12 km2，多分布位于海拔200～1200 m之間，相對高差100～700 m的中低山區(qū)，溝床平均比降在83‰～595‰之間，主要集中在100‰～450‰之間，溝床比降大約在400‰的溝谷最有利于泥石流的發(fā)育。其他8處為坡面泥石流，發(fā)育坡度一般在30°～45°之間，這與滑坡形成的地形條件類似。

表4 溝谷型泥石流匯水面積統(tǒng)計

4.2 地質(zhì)條件

4.2.1 地層巖性及巖土體類型

調(diào)查發(fā)現(xiàn)縣域內(nèi)已發(fā)生的地質(zhì)災害或隱患及不穩(wěn)定斜坡主要形成發(fā)生在朝川組(K1c)、西山頭組(J3x)、小平田組(K1x)及館頭組(K1g)中。原因在于這些地層為火山碎屑巖含沉積夾層或沉凝灰質(zhì)火山碎屑巖，節(jié)理裂隙普遍發(fā)育，在雨水的浸潤下，巖石的抗風化能力變差，逐漸在坡體上形成厚的松散堆積體，如遇強降水，坡體極易失穩(wěn)，形成滑坡、崩塌地質(zhì)災害。同樣，在巖質(zhì)較為堅硬的侵入巖和變質(zhì)雜巖地層中，由于組成自身的礦物抗風化能力較弱，普遍在坡腳位置處有一定厚度的風化殘坡積物，根據(jù)所處的環(huán)境不同，在誘發(fā)因素下，形成不同類型的地質(zhì)災害(表5)。

表5 地質(zhì)災害點在不同類型地層巖性的分布統(tǒng)計

4.2.2 地質(zhì)構造

永嘉縣地質(zhì)災害的分布位置與距斷層的遠近也有著密切的關聯(lián)性。據(jù)統(tǒng)計，縣域內(nèi)有63.52%以上的地質(zhì)災害點分布在斷層帶或者距斷層位置不超1 km的范圍內(nèi)，約有22.96%的地質(zhì)災害點分布在距斷層位置1.5 km以外的范圍，整體呈現(xiàn)的規(guī)律是隨著距離斷層的平面位置越遠，地質(zhì)災害分布的密度逐漸減小(表6)。分析得出，斷裂帶及其附近位置，山巖遭到不同程度的破壞，發(fā)育的結構面破壞了巖體的完整性，弱化了巖體的強度及抗風化能力，容易形成較多的松散物質(zhì)，構成滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害的物質(zhì)基礎。

表6 永嘉縣地質(zhì)災害分布與斷層關系統(tǒng)計

4.3 氣象條件

永嘉縣地質(zhì)災害的發(fā)生幾乎都與降雨有關，從時間上來看，大都發(fā)生在每年的6—9月，在以往發(fā)生的171處地質(zhì)災害點中有158處發(fā)生在6—9月，占總數(shù)的比例高達92.75%。如2005年7月下旬至9月上旬，永嘉縣接連遭受“海棠”、“麥莎”、“泰利”、“卡努”4次強臺風暴雨的襲擊，引發(fā)數(shù)十起山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災害，52處堤防決口，受災人口達104.3萬人，倒塌房屋164戶221間，直接經(jīng)濟損失18.26億元。

4.4 人類工程活動

區(qū)內(nèi)人類工程活動主要表現(xiàn)在修路、建房、修建水庫、采礦等。不合理的邊坡開挖及堆載極易引發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，已形成地質(zhì)災害的171處中，有135處的地質(zhì)災害，是由于當?shù)鼐用癫缓侠淼拈_發(fā)建房、切坡筑路等人類活動誘發(fā)的；調(diào)查發(fā)現(xiàn)的213處地質(zhì)災害隱患點中有118處也是由于人類不合理的開發(fā)利用造成的；調(diào)查的105處不穩(wěn)定斜坡中也有62處是與人類的工程活動密切相關。

5 結論

1)永嘉縣地質(zhì)災害發(fā)育，地質(zhì)災害類型為滑坡、崩塌、泥石流及不穩(wěn)定斜坡等。

2)區(qū)內(nèi)滑坡一般由風化殘坡積土體(常為含碎石黏性土)組成，多為淺層土質(zhì)滑坡，規(guī)模多為小型，滑坡以人類工程活動引發(fā)為主，多受暴雨誘發(fā)形成。

3)崩塌以巖質(zhì)崩塌為主，土質(zhì)崩塌次之，規(guī)模均為小型，不合理的切坡是引發(fā)崩塌的主要因素之一。

4)泥石流隱患是以暴雨性、溝谷型的小型稀疏性的水石流為主，其啟動方式主要是高位滑坡、崩塌等形式的散體物質(zhì)遭受雨水侵蝕產(chǎn)生，與人類工程活動關系不大，但對溝口居民點的威脅很大，危害程度多為較大級別。

5)不穩(wěn)定斜坡多處于坡高大于50 m，坡度大于25°的巖土復合斜坡，且土層厚度大于3 m，坡面有毛竹林、桔園、水渠等分布，曾經(jīng)發(fā)生過地質(zhì)災害或存在負地形的斜坡，在強降雨作用下，易引發(fā)滑坡及坡面泥石流地質(zhì)災害，危害程度多為較大級。

綜上，永嘉縣地質(zhì)災害的發(fā)生主要與當?shù)靥厥獾牡匦蔚孛病⒌刭|(zhì)條件、氣候氣象、人類工程活動等因素有關，雖然不同地質(zhì)災害的主導因素不盡相同，但在該地區(qū)人類工程活動和強降水的作用卻十分凸顯。