天水市_7_25_群发性山洪地质灾害发育特征及成因分析.docx

第 卷 第 期 年（总 期）（）天水市“”群发性山洪地质灾害发育特征及成因分析于国强， 张茂省， 胡炜（国 土 资 源 部 黄 土 地 质 灾害重 点 实 验 室 ，中 国 地 质 调 查 局 西 安 地 质 调 查 中 心 ，陕 西 西 安）摘 要 ： 通 过 对 天 水 市“”群发性山洪地质灾害的现场调查 ，系 统 查 明了此次地质灾害的灾情 、致 灾 因 素 、灾 害特 征 、致灾范围以及分布规律 ，分析了此次山洪地质灾害发育特征及成因 。 结 果 表 明 ：本次由强降雨引发并加剧的 地质灾害类型主要以黄土 泥岩及黄土滑坡为主 ，中 小 型 沟 谷 泥 石 流 、土质崩塌和土质不稳定斜坡次之 。 “”山 洪 地质灾害具有普遍性 、群 发 性 、局地爆发性等特征 ，其 隐 蔽 性 强 ，潜 在 危 害 大 ，灾害链模式显著 。 灾害发生期间降 雨 具 有 强 度 大 、范 围 广 等 特 点 ，使区内山体岩土体饱 和 ，显著降低了岩土体抗剪强度 ，加之与地震的叠加效应明显 加剧了此次群发性山洪地质灾害 。关 键 词 ： 天 水 市 ；地 质 灾 害 ；发 育 特 征 ；叠 加 效 应中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ：文 章 编 号 ：（） ， ， （，）： ， ， ， ， ： ， ， ， ：；收 稿 日 期 ：； 修 回 日 期 ：基 金 项 目 ： 国家自然科学基金项目 （），陕西省自然科学基 础研究计划项目 （，），国 家 地 质 找 矿 专 项“西北地区典型重大突发地质灾害调查 ”（）作 者 简 介 ： 于 国 强（），男 ，博 士 后 ，从事地质灾害等方面的研究 。：西 北 地 质年 近 年 来 ，地 质 灾 害 频 发 、群 发 、突发现象非常凸 显 ，国 内 外 关 于 对 地质灾害问题的 研究越来越受到 重 视 ，特 别 是 对 滑 坡 、泥石流 等 重大突发地质灾害的 研 究 成 为 人 们 研 究 焦 点 。 在地质灾害监测预警 、风 险 区 划 、防 治措施和应急 救灾方面进展明显（周 必 凡等 ，；刘 希 林 等 ，）。 但 对于地质灾害的发育 特 征 以 及 成 因 研 究 较 匮 乏 ，笔 者 结 合 天 水 市 “”群 发 性 山 洪 地 质 灾 害 特 征 ，进一步 研究该地区地质 灾 害 的 发 育 特 征 及 成 因 。天 水 市 “”群 发 性 山 洪 地 质 灾 害 是 年 较 为 典 型 的 重 大 突 发 地 质 灾 害 ，其 造成严重的人员 伤 亡 和 巨 大 的 经 济 财 产 损 失 。 本研究在现场调查的 基 础 上 ，全 面 了 解此次地质灾害的灾情 、致 灾 因 素 、灾 害 特 征 、致 灾 范 围 、分布规律以 及灾害损失情况 ， 并 对 此 次 山 洪 地 质灾害 发育特征 及成因进行分析 ， 提 出 防 治 建 议 ，以 期为此类重大突 发性地质灾害的 防 治 提 供 一 定 的 参 考 。灾情概况年 月 日 ，甘 肃 省 天 水 市 秦 州 区 、麦 积区 、武 山 县 、甘 谷 县 、秦 安 县 、清 水 县 、张 家 川 回 族 自治 县 县（区）出 现 大范围强降雨天气 ，造 成 区 内 爆 发 大 面 积 、群 发 性 地 质 灾 害 ，给 全 市 人 民 生 命 财 产 造 成 巨 大 损 失 。 截 至 月 日 ，因 灾 害 死 亡 人 数 为 人 ，失 踪 人 ，倒 塌 房 屋 间 ，受 损 房 屋 间 。 全 市 共 有地质灾害隐患 点 处 （表 ），其 中为 新 增 地 质 灾 害 隐 患 点 ，其 由 降 雨 引 发 ，其 余处 属已有地质灾害 隐 患 。 因降雨和岷县漳县 级 地 震 加 剧 了 其 破 坏 变 形 。 处 地 质 灾 害 隐 患 中 ，直 接 威 胁 村 庄 及 居 民 地 点 的 有 处 ，其 中 ， 威 胁 居 民户 ，涉 及 人 数人 ，涉 及 财 产万 元 ；威胁道路及其他 设施 处 。表 天 水 市 各 县（区）地质灾害隐患点一览表 崩 塌（处）滑 坡（处）不 稳 定 斜 坡（处）泥 石 流（处）地 裂 缝（处）地 面 塌 陷（处）序 号乡（镇）小 计（处）麦 积 区张 家 川 县 清 水 县 秦 州 区 秦 安 县 武 山 县 甘 谷 县 合 计山洪地质灾害发育特征及成因分析山 洪 地 质 灾 害 类 型本次由强降 雨 引发并加 剧 的地质灾害类型主要 有 滑 坡 、崩 塌 、不 稳 定 斜 坡 、泥 石 流 、地面塌陷及地裂 缝 灾 害 。 本 次 灾 区 内 地 质 灾 害 隐 患 共 计 处 ，其 中 ，滑 坡 处 ，崩 塌 处 ，不 稳 定 斜 坡 处 ，泥 石 流 处 ，地 裂 缝 处 ，地 面 塌 陷 处（图 ）。（）滑 坡 。 灾 区 内 滑 坡 以 黄 土 泥岩及黄土滑坡 为 主 ，堆积层滑坡次之 ，附 带 少 量 基 岩 滑 坡 。 黄 土 泥 岩 滑 坡 主 要 发 育 在 沟 谷 两 侧 的 陡 坡 地 带 ，滑 体 是 由黄 土 和 新 近 系 红 层 共 同 组 成 的 滑 坡 ，包 括 黄 土 泥图 天水市地质灾害类型及数量 第 期于 国 强 等 ：天 水 市“”群发性山洪地质灾害发育特征及成因分析 岩 顺 层 滑 坡 和 黄 土 泥 岩 切 层 滑 坡 。 顺 层 滑 坡 是 主体 沿 泥 岩 层 面 滑 动 的 滑 坡 ，发育在上覆黄土 ，及 下 伏泥 岩 倾 向 与 坡 向 一 致 的 斜 坡 地 段 ；切层滑坡一般发 育 于 河 谷 两 岸 及 大型沟谷的 中下游地形较陡 、临 空 面较 好且下伏泥 岩 层向坡内 倾 斜或近水平状的高陡 斜 坡 地 段 。 滑 坡 轮 廓 形 态 特 征 明 显 ，各 滑 坡 要 素 较 清 晰 。黄 土 滑 坡 主 要 分 布 黄 土 覆 盖 区 ，发 育 在 沟 谷 两 侧 的 陡 坡 地 带 。 包 括黄土无 层 滑坡和黄土接触面滑 坡 两 种 类 型 。 黄 土 无层滑坡 主 要分布于黄土层较厚 的 黄 土 丘 陵 前 缘 较 陡 地 带 ，滑面多 沿黄土中的垂直 节 理 、裂 隙 发 育 ，滑 动 面 倾 角 较 陡 ，一 般 在 以 上 ，受 控 于 黄 土 中 的 垂 直 节 理 及 构 造 裂 隙 。 黄 土 层 内 滑坡 发 育 在 较 厚 黄 土 层 组 成 的 陡 坡 部 位 ，平 面 形 态 较 规 则 。 一 般 主 滑 面发育在相 对均匀的黄土层内 ，近 似 于 圆 形 ，滑 坡 后 壁 受 垂 直 节 理 控 制 ，较 陡 直 、光 滑 ， 坡度 可 达 ，多 呈 圈 椅 状 ，新 滑 坡 后 壁 以 上 多 见 不 连 续 圈 椅 状 卸 荷 裂 缝 ，其滑移 机制多为滑移拉 裂 或 塑 流 性 裂 型 。研 究 区 内 还 发 育 堆 积 层 滑 坡 ，滑 体 由 堆 积 于 斜 坡 上 的 各 种 松 散 堆 积 物 组 成 。 滑坡体物质主要由残 坡 积 物 砂 碎 石 、碎 石 土 等 组 成 ，结 构 松 散 ，遇 水 易 软 化 滑 动 。 该 类 滑 坡主要分布 于河流岸坡较陡 、汇 水 条 件 较 好 的 凹 形 且 易 汇 水 地 段 。 滑体遇暴雨或连阴 雨 时 饱 水 ，突 然 发 生 ，基 本 无 前 兆 。 滑体厚度多为浅 层 ，规 模 多 以 小 型 为 主 。 同时灾区内还发育少量基 岩 滑 坡 ，该 滑 体 由 较 坚 硬 、坚 硬 层 状或块状岩组成 ， 基 岩 表 面 受 流 水 侵 蚀 作 用 强 烈 ，多发育小型冲沟 ，切割深 度 达 数 ，其 灾 害 形 式 以 崩 塌 为 主 。 基 岩 滑 坡 的 形 成 多 与 岩 层 的 软 弱 结 构 面 相 关 ，如 软 弱 夹 层 、断 裂 、节 理 及 卸 荷 裂 隙 等 ，变 形 破坏方式为滑移拉裂 型 或 崩 滑 形（图 、图 ）。（）泥 石 流 。 灾区泥流主要发 育在区内黄土地 区 ，为 以 细粒泥砂为主要 固 体 成 分 的 泥 石 流 类 型（ 等 ，）。 灾区主要发育于耤 河 及 西 汉 水 流 域 中 下 游 、渭 河 北 岸 等 地 区 。 其 物 质 来 源 主 要 是 沟 谷 中 的 滑 坡 、崩塌堆积物及坡积物 ，河 谷 型 泥 石 流 则 是 由 各 支 沟 冲 积 物 汇 合 而 成 。 泥 石 流 搬 运 能 力 较 大 ，堆积物分选不明显 ，巨 型 漂 砾 多 见 ，往 往 携 带 巨 型 漂 石 ，在沟口多形成 规模巨大的堆积 扇 。 区 内 泥 流 一 般 以 中 小 型 沟 谷 型 为 主 ，偶 有 山 坡 型 。 按 流 体 性 质 ，本 区 泥 流 多 为 黏 性 ，稀 性 少 见 。 水图 榆 树 坡 滑 坡 图 漆 湾 滑 坡 石 流主要发育在西汉水支流基 岩 山 区及 灾区 内南部 山 区 植 被 条 件 较 好 的 地 段 ，以 沟 谷 型 为 主 ，为 稀 性 ， 水 石流堆积物分选较好 ，搬 运 能 力 较 差 ，固 体 物 质 来 源 主 要 为 风 化 堆 积 物 、坡 积 物 。 此次灾区内由于岷 县 、漳 县 级 地 震造成部分泥石流流域内山体松 动 ，并引发或加剧崩塌 、滑 坡 。 因 固 体 松 散 物 质 的 大 量 增 加 ，遇到强降雨天气 ，会 加 剧 泥 石 流 灾 害 的 发 生（图 ）。（）崩 塌 。 主 要 为 土 质 崩 塌 ，岩 质 崩 塌 次 之 。 黄 土 崩塌主要分布于阶地前缘及 黄 土 丘陵 的高 陡斜坡 以及 人 类 居 住 地 ，其 规 模 较 小 ，多 属 小 型 ，一 般 破 坏 方 式 为 倾 倒 式 。 岩质崩塌主要分布于秦岭山地 ，多 见 小 型 ，破坏方式一般为 拉 裂式 。 多 见 于 新 近 系 、古 近 系 及 更 为 古 老 的 基 岩 地 层 中 ，自然边坡和人工边 坡 上 均 有 发 育 ，在 基岩山区修路等所形成的高陡危 险 边 坡 分 布 较 多 ，小 型 崩 塌 及 危 岩 体 时 有 所 见 ，对 公 路 、行人造成了一定的威 胁 。（）不 稳 定 斜 坡 。 多为土 质 不 稳 定 斜 坡 （坡 体 多西 北 地 质年 图 甘谷小砂沟泥石流 由黄土构成，部分为碎石土），分布在灾区内高斜坡地带，主要特点是坡体中上部发育裂缝，有变形迹象。（）地 裂 缝 。 该灾 害 总 是 在 暴 雨 时 发 生，形 成 机 制与黄土的垂直节理发育和其土体湿陷性有关，大量 雨水沿垂直节理面入渗而改变黄土的物理性状，节理 面被潜蚀，土体湿陷，裂缝扩展延伸而形成地裂缝。（）地 面 塌 陷 。 灾区 发育的均为黄土地面塌陷 ， 湿性 黄土在干燥 状 态下可以 承 受一定荷重而变形不 大 。 当 浸 水 后 ，土 粒 间 水 膜 增 厚 ，水 溶 盐 被 溶 解 ，土 粒 联 结 力 显 著 减 弱 ，引起 土体结构破坏并产生湿陷 。黄 润 秋 等 ，）。（）隐 蔽 性 强 。 天水灾区地处黄河流域与长江 流 域 的 过 渡 地 带 ，植 被 覆 盖 率 高 ，地 质 灾 害 的 隐 蔽 性非 常 强 。 根据现有的专业认识 和 监 测程 度很 难判断 地 质灾害的具体发生部位 ，具 有 隐 蔽 性 强 特 征 。（）潜 在 危 害 大 。 通 过对灾前灾后航摄影像对 比 ，局 地 爆 发 区 域 内山体滑坡的面积约占山体坡面 面 积 的 。 经 现 场 调 查 发 现 ，这 些 山 坡 上 未 发 生 滑 动部分也处于饱水状态 ，稳 定 性 很 差 ，若 再 发 生 降雨 ，加剧地质灾害发生的 可 能性 非常大 ，对 居 民 灾 后 回 迁和恢复重建造成巨大的潜 在 危 害 。（）灾 害 链 模 式 显 著 。 灾害突破了传统的单体 地 质 灾 害 的 模 式 ，代之以 广 泛分 布的高密度坡面 流 、碎 屑 流 和 沟 谷 型 泥石流叠加的灾害链模式 ，并 造 成 多 处 堵 江 ，形 成 堰 塞 湖 ，威 胁 灾 后 回 迁 和 重 建 工 作（张 茂 省 等 ，）。山 洪 地 质 灾 害 发 育 特 征受地质环境条件及本次暴雨灾害的影响和制约， 灾区滑坡等斜坡灾害在软弱地层中集中分布，主要分 布于第四系黄 土、第 四 系 坡 残 积 层 及 古、新 近 系 泥 岩 地区，其他地层中滑坡的数量较少。 滑坡大多沿构造 线集中分布，滑 坡 的 滑 向 与 构 造 线 走 向 平 行。 另 外， 崩塌、滑坡及不稳定斜坡沿村庄、交通沿线集中分布。 灾区因山体陡 峻，沟 壑 纵 横，相 对 高 差 大，给 崩 塌、滑 坡等地质灾害 的 形 成 创 造 了 有 利 的 地 形 条 件。 经 分 析，此次灾害区地质灾害呈现以下种特征。（）普 遍 性 、群 发 性 明 显 。 灾害区内泥石流 、滑 坡 、崩 塌 灾 害 普 遍 发 育 ，几乎 每 个乡镇均有地质灾害 分 布 。 由 于 受 强 降 雨 影 响 ，滑 坡 、泥 石 流 、崩 塌 等 地 质灾 害 随 处 可 见 ，连 片 分 布 ，范 围 广 泛 ，在 山 体 斜 坡上 形 成 类 似“猫 抓 脸 ”式 的 坡 面 碎 屑 流 ，群 发 性 特 征十 分 明 显 。（）局 地 爆 发 性 特 征 。 此次群 发性地质灾害发 育 呈 流 域 单 元 集 中 分 布 特 征 ，滑 坡 、泥石流等主要集 中 西 汉 水 流 域 、渭 河流域及以上流 域较大支流河谷 地 区 ，地 质 灾 害 发 育 密 度 相 对 较 高（高 克 昌 等 ，；山洪地质灾害成因 分 析（）降 水 因 素 。 降水是引发和加剧此次地质灾 害 的 主 要 因 素 。月 日 至 月 日 ，天 水 地 区 持 续 不 断 连 续 降 水 。 尤 其 是 月 日 至 月 日 、 月 日 至 月 日 、月 日 至 月 日 、 月 日 至 月 日 ，天 水 市 各 县 区 连 续 经 历 次 强 降 雨 ，降 雨 量 为 （表 、图 、图 ）。 区 域 内的连续降水具有强度大 、范 围 广 等 特 点 ，使 得 区 内 山体岩土体饱和 ，岩 土 体 抗 剪 强 度 显 著 降 低 ，进 一 步 诱发或加剧了崩塌 、滑 坡 、泥 石 流 等 地 质 灾 害 的 发 生 。 灾 区 的 处 地 质 灾 害 隐 患 点 几 乎 都 由 此 次 强 降 雨引发或加剧而产生 。（）地 震 灾 害 叠 加 。 天水市地处六盘山南北地 震 带 中 段 银 川 天 水 武 都 带 和 秦 岭 北 缘 东 西 地 震第 期于 国 强 等 ：天 水 市“”群发性山洪地质灾害发育特征及成因分析 表 天 水 市 各 县（区）汛 期 降 雨 量（）（）日 期 及 时 间秦 州 区麦 积 区武 山 县甘 谷 县秦 安 县清 水 县张 家 川 县月 日 时 至 月 日 时月 日 时 至 月 日 时月 日 时 至 月 日 时月 日 时 至 月 日 时图 天 水 市 月 日 至 月 日降雨量分布图 图 天 水 市 月 日 至 月 日降雨量分布图 西 北 地 质年 带 中 部 天 水 兰 州 带 的 交 汇 复 合 部 位 ，地 震 背 景 条件 复 杂 ，活 动 频 繁 。据 有 关 资 料 记 载 ，自 公 元 前 年 以 来 ，该 地 震 带 记 录 到 级 以 上 地 震 次 ，其 中级 地 震 次 ，级 地 震 次 ，大 于 或 等 于 级 的 地 震 次 ，地 震 活 动 的 强 度 大 、频 率 高 ，具 明 显 成 群 分 布 的 特 点 ，具 有 活 跃 平 静相互交替的活 动 态 势 （唐 川 ，；唐 川 等 ，；崔 鹏 ，）。年 月 日 汶 川 级 地 震 波 及 天 水 ，天 水 震 感 强 烈 ，民 房 受 损 严 重 ，并 伴 随 有 地 质 灾 害 活 动 ；年 月 日 岷 县 级 地 震 ，波 及 天 水 ，渗 透 岩 土 体 遭 受 扰 动 ，加剧了天水市群 发性山洪泥石流 灾 害 发 生 ，灾 害 的 叠加效应明显加 剧了天水市群发 性 山 洪 地 质 灾 害 的 发 生（图 ）。裂 缝 灾 害 。 主 要 以 滑 坡 以 黄 土 泥 岩 及 黄 土 滑 坡 为主 ，中小型沟谷泥石流 、土 质 崩 塌 和 土 质 不 稳 定 斜 坡居 中 ，地 裂 缝 、地面塌陷分布较 少 。（）由 于 地 质 环境条件及本次暴雨灾害的影响 和 制 约 ，其 对 崩 塌 、滑 坡 等 地 质 灾 害 的 形 成 创 造 了 有 利 的 地 形 条 件 ，“”山 洪 地质 灾害具有普遍性 、群 发 性 、局地爆发性特征 ，其 隐 蔽 性 强 ，潜 在 危 害 大 ，灾 害 链 模 式 显 著 。（）“”山 洪 地 质 灾 害 发 生 前 期 ，天 水 市 各 县 区 连 续 经 历 次 连 续 强 降 雨 ，其 具 有 强 度 大 、范 围 广 等 特 点 ，使区内山体岩土 体 饱和 ，显 著 降 低 了 岩 土 体 抗 剪 强 度 ，加 之“”岷 县 级 地 震 ，波 及 天 水 ， 渗 透 岩 土 体 遭 受 扰 动 ，其 降雨与地震的叠加效应明 显 加剧了此次群发性山洪地质 灾 害 。建议鉴 于 灾 区 受 灾 面 积 大 ，地 质 灾 害 隐 患 点 多 、面广 ，威 胁 严 重 ，灾 后恢复重建难度大 ，综 合 考 虑 此 次 群 发 性 山 洪地质灾害特点和灾 区 经 济 社 会 发 展 水 平 、地质环境条件等因素 ，提 出 以 下 防 治 建 议 。（）加 强 地 质 灾 害 气 象 预 警 预 报 。 灾 区 处 于 主 汛 期 时 ，地质灾害监测预 警 是预 防的重要措施 ，建 议整 合 气 象 、水 利 、国土等部门监测预警系统 ，建 立 统 一 的 天 水 市 山 洪 地质灾害气象预警综合平台 ，加 快监 测预警设施建设 。（）完 善 和 加 强 群 测 群 防 体 系 建 设 。 依 靠 群 专 结 合 的 监 测 预 警 体 系 ，充 分发挥地质灾害群测群防 的 作 用 ，形成群专结合的 地 质灾 害预防体系 ；提 升 社 会 公 众 对 防 灾 减 灾 的 参 与 程 度 ，增强全民自防自救 和 互 救 能 力 ，健 全 群专结合的地质灾害群测群防网 络 体 系 ，实 行 分 级 管 理 ，推 进 防 灾 减 灾 社 会 化 。（）加 强 汛 期 职 守 ，及 时 掌 握 监 测 数 据 的 变 化 情 况 和 各 方 面 反 馈 的 信 息 ，加强雨量和地质灾害活动 的 监 测 ，结 合 地 质灾害气象预报 ，进 行 综 合 判 断