甘肅省地質災害發(fā)育特征

李松, 劉晉文, 竇曉東

(1.甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院, 蘭州 730020; 2.甘肅水文地質工程地質勘察院有限責任公司, 蘭州 730020; 3.甘肅省地質環(huán)境監(jiān)測院, 蘭州 730050)

甘肅省位于中國西部地區(qū),地處黃河中上游,處于黃土高原、青藏高原和內蒙古高原三大高原交匯處,是黃河、長江上游的重要水源涵養(yǎng)區(qū),在保障國家生態(tài)安全中具有舉足輕重的地位[1-2]。境內地貌類型多樣,易崩易滑巖組發(fā)育、地質構造復雜;氣象條件差異較大,降水集中、局部性暴雨及地震頻繁;加之植被相對稀疏、生態(tài)環(huán)境脆弱,人類工程活動強烈,是中國地質災害最為嚴重的省份之一,地質災害發(fā)育數(shù)量位于全國第四[3-10]。地質災害類型以崩塌、滑坡和泥石流為主,呈相對集中和條帶狀分布于主要河谷兩岸、黃土丘陵及中高山區(qū),具有分布范圍廣、數(shù)量多、發(fā)育頻率高、災情嚴重、治理難度大的基本特點[11-12]。

近年來,受中國降雨帶北移、地震頻發(fā)、人類活動加劇等因素影響,降雨量和短時強降雨增多[13],周邊地震和構造活動強烈,工程建設及切坡建房引發(fā)邊坡失穩(wěn)問題凸顯,自然因素和人為因素引發(fā)的地質災害對人民生命財產構成更大威脅,防災形勢嚴峻,已成為制約甘肅省經濟社會發(fā)展的一個重要因素,對人民群眾生命財產安全及各類基礎設施造成了極大的損害和威脅[14-19]。

2000年以來,甘肅省自然資源系統(tǒng)根據(jù)中央及省級各類專項資金的安排部署,利用二十多年的時間,相繼完成了甘肅省1∶100 000縣市地質災害調查與區(qū)劃、1∶50 000縣市地質災害詳細調查、1∶10 000重要城鎮(zhèn)風險區(qū)劃和1∶50 000地質災害風險調查等4類不同精度、不同尺度的調查評價任務,摸清了全省地質災害數(shù)量和發(fā)育特征。趙成等[4]于2003年在甘肅省1∶100 000縣市地質災害調查與區(qū)劃基礎上分析了全省地質災害發(fā)育的基本規(guī)律和特征,并針對性地提出了有效的防治措施建議;文獻[5-16]基于甘肅省1∶50 000地質災害詳細調查資料,分別針對黃河流域甘肅段、岷漳地震區(qū)、祁連山區(qū)及白龍江流域等發(fā)育的各類地質災害進行了分析,總結了特定流域或地區(qū)內地質災害的發(fā)育特征和致災因素;文獻[17-19]總結了埡豁口老滑坡、羅峪溝古滑坡、秦州區(qū)北山群發(fā)地質災害等的成因及發(fā)育特征,對于在甘肅省內造成重大影響的單體地質災害提出了針對性的防治措施。

通過整理分析上述研究成果發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的系統(tǒng)性總結時間相對久遠(停留在2003年),并缺乏全面性,大多局限在特定流域、具體縣域或特定單體災種范圍內,總體研究成果對全省地質災害發(fā)育特征和分布規(guī)律的系統(tǒng)分析還顯不足,不能全面反映新形勢下甘肅省地質災害總體發(fā)育特征,且難以支撐現(xiàn)階段防災減災工作的需求?，F(xiàn)依托最新的甘肅省1∶50 000地質災害風險調查數(shù)據(jù),系統(tǒng)總結了全省地質災害災情險情、分布規(guī)律和致災特征,研究成果可為全省地質災害防治和應急管理提供一定的技術依據(jù)和參考。

1 甘肅省地質環(huán)境概況

甘肅地處中緯度歐亞大陸腹地,受地形及水汽來源控制影響,各地氣候變化具有很大的差異性和復雜性。全省各地年降水量在36.6～734.9 mm,大致從東南向西北遞減,烏鞘嶺以西降水明顯減少,隴南山區(qū)和祁連山東段降水偏多。受季風影響,降水多集中在6—8月,占全年降水量的50%～70%。歷時短、強度大的暴雨是引發(fā)區(qū)內崩塌、滑坡、泥石流的重要原因。

受鄂爾多斯臺地、阿拉善-北山臺地、祁連山褶皺和西秦嶺褶皺的控制,全省地域狹長,地勢西南高、東北低,除隴南部分谷地和疏勒河下游谷地地勢較低外,大部分海拔都在1 000 m以上,屬山地型高原,其中隴中黃土高原丘陵和隴南中高山是區(qū)內的地質災害高易發(fā)地貌類型。

甘肅省內各時代地層均較發(fā)育,地層序列比較完整,出露地層自前長城系至第四系共有16 個系,以古生界和中生界地層最為發(fā)育,構成了區(qū)內地層的主體,志留系、泥盆系的板巖、千枚巖、頁巖巖組、白堊系、新近系泥巖夾砂巖巖組及第四系馬蘭黃土等特殊土體是區(qū)內的易崩易滑巖土體。受青藏高原強烈隆起的影響,甘肅省地質構造發(fā)育,地殼上升是區(qū)內新構造運動的主要表現(xiàn)形式。上升區(qū)的風化剝蝕作用為沉降區(qū)的堆積作用提供了豐富的物質來源,在上升區(qū)與沉降區(qū)的過渡地帶,往往產生一系列褶皺和斷裂,許多斷裂具有繼承性,同時伴有地震發(fā)生。從公元前193 年臨洮地震至2019 年的夏河地震的近2 000 年,共發(fā)生4.7級以上地震180 余次。其中6 級及以上地震37 次,7 級及以上的大地震15 次,8 級及以上特大地震4 次[20-21],強烈多次的地震對省內地質環(huán)境條件影響較大,引發(fā)和加劇了大量崩塌、滑坡災害。

2 甘肅省地質災害發(fā)育現(xiàn)狀

2.1 地質災害類型與數(shù)量

根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計[22]表明,甘肅省內主要發(fā)育崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫5類地質災害(表1、圖1)。截至2022 年底,共發(fā)育地質災害點21 012 處,其中崩塌4 812 處,占比22.90%;滑坡11 960 處,占比56.92%;泥石流4 145 處,占比19.73%;地面塌陷65 處,占比0.31%;地裂縫30 處,占比0.14%,統(tǒng)計可知,崩塌、滑坡、泥石流是甘肅省內的主要災害類型,占比99.55%。

表1 甘肅省地質災害規(guī)模統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of geological hazard scale in Gansu province

2.2 地質災害規(guī)模

依據(jù)《地質災害分類分級標準(試行)》(T/CAGHP 001—2018),按地質災害規(guī)模等級劃分,甘肅省內發(fā)育特大型地質災害323 處,大型地質災害1 789 處,中型地質災害5 560 處,小型地質災害13 340 處,規(guī)模以小型和中型為主,共計18 900 處,占總數(shù)的89.95%(表1)。

2.3 地質災害物質組成

甘肅省地質災害類型按物質組成主要劃分為土質和巖質2大類。根據(jù)統(tǒng)計,全省11 960 處滑坡中土質滑坡10 673 處,占比89.24%,巖質滑坡1 287處,占比10.76%。4 812 處崩塌中土質崩塌3 748 處,占比77.89%;基巖崩塌1 064 處,占比22.11%。4 145 處泥石流中主要發(fā)育于土質地區(qū)的為1 559 處,占比37.61%;主要發(fā)育于巖質地區(qū)的為2 586 處,占比的62.39%。

2.4 地質災害災情

根據(jù)1978—2022年歷史災害數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料表明[23-24],甘肅省近45 年期間共計發(fā)生地質災害6 377 處,造成3 491 人死亡,44.13 億元財產損失(表2),其中2020 年發(fā)生災害數(shù)量最多,共計1 818 起。各類地質災害中以泥石流造成的人員傷亡和財產損失最為嚴重,2010 年舟曲“8·8”泥石流一次災害事件就造成了1 765 人死亡,直接經濟損失約12.62 億元[25]。近十來年又相繼發(fā)生了2011 年東鄉(xiāng)縣城“3·2”特大滑坡、2012 年岷縣“5·10”雹洪泥石流、2013 年岷漳6.6 級地震引發(fā)的群發(fā)性滑坡災害和天水“7·25”群發(fā)性滑坡泥石流、2017 年隴南“8·7”暴洪泥石流、2016 年“8·22”夏河縣群發(fā)性崩塌泥石流災害、2017 年文縣“8·7”暴洪泥石流、2018 年舟曲“7·12”江頂崖滑坡堵江事件和臨夏“7·18”群發(fā)性地質災害、2019 年舟曲“7·19”牙豁口滑坡堵江事件、2020 年隴東南“8·17”群發(fā)性地質災害、2021 年舟曲“1·18”立節(jié)鎮(zhèn)北山滑坡和2022 年高臺“8·13”天城北溝泥石流,這些重大災害事件均造成了重大的人員傷亡和財產損失。

表2 甘肅省歷史災情統(tǒng)計表(1978—2022)Table 2 Statistical table of historical hazard in Gansu province(1978—2022)

2.5 地質災害險情

截止2022 年底,甘肅省發(fā)育的21 012 處地質災害共計威脅192.23 萬人,威脅財產29 920.50 億元[19](表3),險情等級以小型為主,共15 819 處,占75.29%。按照災害類型,滑坡險情等級特大型的90 處、大型186 處,中型2 583 處、小型9 101 處;崩塌險情等級特大型的12 處、大型39 處、中型444 處、小型4 317 處;泥石流險情等級特大型的132 處、大型213 處、中型1 463 處、小型2 337處;地面塌陷險情等級為特大型的2 處大型2 處、中型21 處、小型40 處;地裂縫險情等級中型6 處,小型24 處。

表3 甘肅省地質災害險情統(tǒng)計表Table 3 Statistical table of geological hazard dangerous situation in Gansu Province

3 甘肅省地質災害時空發(fā)育特征

3.1 空間分布特征

3.1.1 不同流域地質災害分布特征

甘肅省主要流域為黃河流域、長江流域和內陸河流域(表4)。黃河流域可分為黃河干流水系、渭河水系、涇河水系、洮河水系、湟水河水系、北洛河水系,省內大部分災害發(fā)育于黃河流域內,共計發(fā)育地質災害點13 433 處,占全省災害總數(shù)量的63.93%,其中崩塌3 053 處,滑坡7 986 處、泥石流2 326 處、地面塌陷43 處、地裂縫26 處,以渭河流域地質災害造成損失最為嚴重,區(qū)內地質災害具有小災巨損、群發(fā)巨損和鏈式巨損的基本致災特征[3],黃河流域內極為發(fā)育的地質災害制約著省內黃河流域的社會經濟發(fā)展;長江流域次之,地質災害主要發(fā)育于白龍江水系、白水江水系[26],涉及隴南市全域及甘南州舟曲縣、迭部縣,災害密度為約1.3 處/km2,地質災害主要分布在白龍江流域、白水江流域和西漢水流域中下游,多沿南北向大斷裂呈條帶狀展布,共計地質災害點7 120 處,占全省災害總數(shù)量的33.89%,其中崩塌1 633 處,滑坡3 912 處、泥石流1 564 處、地面塌陷8 處、地裂縫3 處;內陸河流域占甘肅省地域面的一半以上,主要發(fā)育石羊河水系、黑河水系、疏勒河水系、蘇干湖水系,地質災害發(fā)育相對較少,共計459 處,占全省災害總數(shù)量的2.18%以發(fā)育在南北山地的山前走廊地帶的泥石流為主。

表4 甘肅省不同流域地質災害分布統(tǒng)計表Table 4 Statistical table of geological hazards distribution in different river basins of Gansu Province

3.1.2 不同地貌單元地質災害分布特征

按甘肅省地貌分區(qū),基本可劃分為4個區(qū)域:黃土高原區(qū)、隴南山地區(qū)、甘南高原區(qū)和河西地區(qū)。就災害整體分布而言,黃土高原區(qū)是地質災害最為發(fā)育的區(qū)域,發(fā)育地質災害點12 922 處,占比61.5%,區(qū)域屬隴西、隴東黃土高原,區(qū)內地形切割強烈,溝壑縱橫,新構造運動強烈,黃土、紅層等易滑地層廣泛分布,生態(tài)脆弱,地震多發(fā),降水集中,人類工程活動強烈。其次為隴南山地,發(fā)育地質災害點6 207 處,占比29.54%,區(qū)域屬西秦嶺山地,地貌復雜,地形破碎,地處中國南北活動構造帶與東西祁秦構造帶的交叉部位,地質構造復雜,地震活動性強,千枚巖、板巖等易滑巖土廣泛分布,降水集中、強度大,人類工程活動強烈。再次為甘南高原,發(fā)育地質災害點1 417 處,占比6.74%,區(qū)域屬青藏高原東延部分,地形波狀起伏,相對高差較小,新構造運動較為強烈,灰?guī)r、千枚巖、板巖等軟硬相間巖體集中分布,降水相對集中,人類工程活動一般。河西地區(qū)地質災害發(fā)育相對較少,共計466處,占比2.21%,區(qū)域屬河西走廊、祁連山山地及北山地區(qū),新構造運動強烈,活斷層發(fā)育,局地降水集中,區(qū)內地質災害類型以山前泥石流為主(表5)。

表5 甘肅省不同地貌地質災害分布統(tǒng)計表Table 5 Statistical table of geological hazards distribution in different landforms in Gansu province

3.1.3 各行政區(qū)地質災害分布特征

甘肅省下轄蘭州市、嘉峪關市、金昌市等14個市州(表6)。地質災害主要集中分布于中部和東南部的9 個市州(圖1),其中隴南市地質災害最為發(fā)育,共計6 207 處,其次為臨夏州的2 651 處,再則為天水市的2 536 處、蘭州市2 349 處、慶陽市1 976 處,酒泉、嘉峪關、金昌、武威、張掖等河西走廊地區(qū)的地質災害發(fā)育程度較低(圖2)。針對單災種而言,崩塌發(fā)育前五位的市州為隴南市、慶陽市、蘭州市、天水市、平涼市,滑坡發(fā)育前五位的市州為隴南市、臨夏州、天水市、蘭州市和定西市,泥石流發(fā)育前五位的市州為隴南市、甘南州、定西市、臨夏州、天水市。

表6 甘肅省地質災害地域分布統(tǒng)計表Table 6 Statistical table of geological hazards in different cities of Gansu Province

圖2 甘肅省地質災害地域分布數(shù)量圖Fig.2 Distribution map of geological hazards in different cities of Gansu Province

3.2 密度分布特征

甘肅省地質災害空間分布明顯不均,主要分布在甘肅省中部、東部及東南部,河西走廊一帶分布甚少,且具有流域集中、成帶成群分布特征(圖1)。統(tǒng)計各市州的地質災害點密度(表7)表明,地質災害密度最大的為臨夏州,其崩滑類災害密度為28.38 處/100 km2,泥石流災害密度為4.76 處/100 km2,總的災害點密度為33.14 處/100 km2;其次為隴南市,其崩滑類災害密度為17.84 處/100 km2,泥石流災害密度為4.38 處 /100 km2,總的災害點密度為33.14 處/100 km2;再次為蘭州市,其崩滑類災害密度為15.55 處/100 km2,泥石流災害密度為2.02 處/100 km2,總的災害點密度為17.66 處/100 km2;嘉峪關市、武威市、張掖市、酒泉市等河西地區(qū)災害點密度均不足0.5 處/100 km2。

表7 甘肅省各市州地質災害發(fā)育密度統(tǒng)計表Table 7 Statistical table of geological hazard density in different cities of Gansu Province

3.3 時間分布規(guī)律

3.3.1 月際分布規(guī)律

通過1978—2022年崩塌、滑坡和泥石流災害發(fā)生月份數(shù)量統(tǒng)計表明,甘肅省全年12月內均有地質災害發(fā)生(表8),其發(fā)災數(shù)量基本與每年的汛期時長保持一致,即5—9月主汛期是地質災害的高發(fā)期,共發(fā)生5 999處,占比95.54%,以7月下旬和8月上旬最為嚴重(圖3);其次為1—4月的凍融期,共發(fā)生地質災害164處,10—12月地質災害發(fā)育相對較少,共發(fā)生地質災害136處,以崩塌、滑坡為主。

表8 甘肅省多年平均月地質災害數(shù)量統(tǒng)計(1978—2022年)Table 8 Statistical of geological hazards in different months of Gansu Province(1978—2022)

圖3 甘肅省多年月地質災害數(shù)量分布規(guī)律圖Fig.3 Distribution map of geological hazards in different months of Gansu Province

3.3.2 年際分布規(guī)律

甘肅省突發(fā)地質災害多因降水或強震引發(fā)和加劇,由于降水過程存在一定的周期性,所以地質災害發(fā)生時間與年降水量成對應關系,豐水年崩塌、滑坡、泥石流災害暴發(fā)多,枯水年災害發(fā)生少,且具有8～10年的長周期和2～3年的短周期的特征(圖4)。例如,自1978 年以來,省內發(fā)生比較嚴重泥石流災害的年份出現(xiàn)在1983—1985年、1990—1993年、1998—2000年、2008—2013年、2019—2021年。

圖4 甘肅省多年地質災害特征圖(1978—2022年)Fig.4 Characteristic map of geological hazards in Gansu Province from 1978 to 2022

當強震發(fā)生時,其引發(fā)和加劇的地質災害數(shù)量突增多,且發(fā)生數(shù)量與震級和烈度呈正比關系(表9)。例如,2008 年5·12 汶川地震,地震造成災區(qū)大面積山體及黃土臺塬、梁峁開裂,大量巖(土)坡松動,植被被壓埋、破壞,據(jù)省自然資源廳的排查統(tǒng)計資料,此次地震誘發(fā)災害性崩塌、滑坡共2 000余處,致103 人死亡,270 人受傷,9 人失蹤[20]。

表9 甘肅省強震引發(fā)和加劇地質災害數(shù)量表Table 9 Geological hazard quantities caused by strong earthquake of the Gansu Province

4 甘肅省地質災害致災特征

4.1 群發(fā)致災

受強降雨或強震影響,甘肅省地質災害群發(fā)致災特征明顯,一次大暴雨或強震就能引發(fā)大量地質災害的暴發(fā),并造成巨大的生命,財產損失[27]。2020年8月,隴南市于8 月1 日、6 日、10—12 日、14—17 日連續(xù)出現(xiàn)暴雨、大暴雨天氣,短期內暴雨場次多、強度大、范圍廣、持續(xù)時間長、累計降水量大,均突破隴南市氣象歷史極值。在強降雨的影響下,隴南市八縣一區(qū)均爆發(fā)了大量的地質災害,引發(fā)及加劇地質災害1 551 處,造成4 人死亡,緊急轉移安置受災群眾4.6 萬人,造成直接經濟損失達10.12 億元。2013 年7 月22 日,甘肅省定西市岷縣、漳縣交界處發(fā)生6.6 級地震,受地震及持續(xù)強降雨影響,共引發(fā)289 處滑坡、崩塌,因災死亡15 人,造成直接經濟損失達3.9 億元[7]。

4.2 隱蔽致災

甘肅省地質環(huán)境條件復雜,受調查精度及技術方法限制,許多地質災害隱患目前未能發(fā)現(xiàn),或者發(fā)現(xiàn)了地質災害隱患,但受局部暴雨或地震等因素影響,很難準確預測什么時候發(fā)生,發(fā)生規(guī)模有多大[28]。通過分析2022 年甘肅省發(fā)生致災的65 起地質災害發(fā)現(xiàn),43 起為不在冊(庫)隱患點,22 處為在冊(庫)隱患點[24],接近70%的隱患點不是在庫隱患點,尤其針對一些高位遠程地質災害早期識別難度更大。再如,在永靖黑方臺地區(qū),受降雨及灌溉影響,截至2021 年9 月,該區(qū)域共發(fā)生滑坡154 次,多具隱蔽和突發(fā)性,成功提前預警或預報次數(shù)屈指可數(shù),已造成38 人死亡,100 余人受傷,450 戶群眾、1 所中學、2 所小學和1 處加油站被迫搬遷,近2.0×106m2耕地棄耕,33×104m2農田被毀,直接經濟損失超過4 億元[29-31]。

4.3 鏈式致災

甘肅省地質災害不僅具有群發(fā)、隱蔽的致災特征,往往受強降雨等因素影響,還具有因地質災害堵江形成堰塞湖而導致的鏈式致災特征[32]。2010 年8 月 8日,舟曲縣遭遇歷史上罕見的山洪泥石流,縣城北部的三眼峪、羅家峪由北向南沖向縣城,沿河房屋被沖毀,泥石流堵塞白龍江,形成泥石流-堰塞湖鏈式災害。全縣供電、供水、通信網(wǎng)絡全部中斷,造成1 765 人死亡。2018 年7 月12 日,受汛期連續(xù)強降雨影響,舟曲縣南峪鄉(xiāng)江頂崖老滑坡前緣再次發(fā)生復活滑動,滑坡前緣滑坡滑入白龍江內,堵塞河道,致使上游江水水位上升7～8 m,導致南峪鄉(xiāng)135 間房屋及水電站被淹,G345 國道被沖毀,直接經濟損失3 135.76 萬元[33]。而自1985 年以來江頂崖滑坡共發(fā)生過4次較大規(guī)模的復活滑動,均發(fā)生堵江或半堵江,導致廻水淹沒上游造成較大災情,具有滑坡-堰塞湖鏈式災害致災特征。以1991 年6 月13 日發(fā)生的滑坡災情最為嚴重,前緣滑體沖入白龍江河道形成寬約50 m、高約20 m的土壩,堵塞白龍江,致使白龍江上游廻水約2.8 km,將南峪鄉(xiāng)一半淹沒,迫使南峪鄉(xiāng)選址重建,損失巨大[34]。

5 結論與建議

5.1 結論

(1)截至2022 年底,甘肅省共計發(fā)育地質災害點21 012 處,崩塌、滑坡、泥石流是省內的主要災害類型,規(guī)模以中小型為主,物質組成以土質為主,目前共計威脅192.23 萬人,威脅財產29 920.50 億元。

(2)根據(jù)1978—2022 年歷史災害數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料,甘肅省近45 年期間共計發(fā)生地質災害6 377 起,災情以小型為主,共造成3 491 人死亡,44.13 億元財產損失,以泥石流造成的人員傷亡和財產損失最為嚴重。

(3)從空間分布特征來看,甘肅省地質災害主要集中分布于中東南部的9 個市州,災害最為發(fā)育的城市為隴南市;黃河流域和黃土高原區(qū)分布了省內絕大多數(shù)的地質災害。在時間分布規(guī)律上,甘肅省地質災害的發(fā)生具有8—10 年左右的長周期和2—3 年的短周期,5—9 月主汛期是地質災害的高發(fā)期,以7 月下旬和8 月上旬最為嚴重。

(4)受降雨及強震影響,甘肅省地質災害具群發(fā)致災、隱蔽致災和鏈式致災特征,無論那類致災均會造成巨大損失,未來防災減災形勢依然嚴峻。

5.2 建議

(1)基于全省地質環(huán)境條件復雜,地質災害分布廣,防范難度大的基本省情,結合現(xiàn)有地質災害防治成果,應進一步開展大比例尺的地質災害精細調查和風險雙控工作,全面查清風險點和風險區(qū),加強地質災害風險源頭管控,探索適合甘肅省的地質災害風險雙控模式。

(2)甘肅省地質災害點規(guī)模多以中小型為主,未來的工作重點應從特大-大型地質災害防治逐漸向中-小型地質災害的應急治理或排危除險減緩、消除隱患為主,并加大地質災害搬遷避讓力度,進一步保障民生安全。

(3)隨著中國降雨帶北移,全省總體降水量和短時強降水頻次均呈增加之勢,強降雨引發(fā)的災害不僅集中在7 月下旬和8 月上旬關鍵期,甚至延伸到4 月和10 月,強降雨引發(fā)的地質災害仍然是主要防控對象,應加強地質災害發(fā)生與降雨量關系的閾值研究,提升省、市、縣三級中長期和短時臨近地質災害氣象風險預警水平與精度,逐步從災后治理向災前預防轉變。

(4)充分發(fā)揮省內汛期駐守的地勘單位技術隊伍作用,通過加強對群測群防員的培訓,進一步提升“人防+技防”體系下群測群防員的工作能力和業(yè)務水平,夯實群測群防工作。