长江三峡库岸带崩滑灾害的预测与预防

杨达源,李徐生,韩志勇,陈英勇,黄 典

(南京大学地理与海洋学院,江苏 南京 210093)

长江三峡库岸带崩滑灾害的预测与预防

杨达源,李徐生,韩志勇,陈英勇,黄 典

(南京大学地理与海洋学院,江苏 南京 210093)

三峡水库蓄水后,库区水位的大幅度上涨及水位变动带 (消落带)的形成等一系列因素将导致原谷坡地貌过程发生较大的变化。通过长期的野外考察认为,除了原有的几百处大大小小的崩塌滑坡堆积体以外,在今后的库岸再造过程中,必定还会发生大量的崩岸或塌岸事件,对沿岸局部地段的生态安全、工程安全与移民城镇家园的安全将构成较严重的威胁。对三峡水库库岸带各种堆积物的不稳定性及其危害方式和程度进行了评价,并对这些地段的开发利用提出了建议。

三峡库区;滑坡灾害;预测预防;评价

0 引言

在长江干流长期的深切作用下,长江三峡两岸发育了大量的岩壁陡崖与岩块碎屑陡坡,同时还有大大小小几百处崩塌滑坡堆积体 (图 1)。长江三峡水库蓄水后,库区水位将从海拔 66m～160m普遍上升到 170m～175m,并且在 145m～175m之间将成为水库水位的变动带 (消落带)。与此同时,长江三峡库岸总长将超过1 500km。可以预见,今后几十年,在三峡地区这样复杂的地质地貌条件下,水库蓄水及其库岸再造过程对原来的长江河谷谷坡的地貌过程将产生深刻的影响,沿岸局部地段的生态安全也将面临严重威胁。

1 库岸带堆积物不稳定的主要影响因素

1.1 长江深切较快,库岸带岸坡较陡且岸坡岩块被卸荷拉裂

根据长江三峡阶地的分布,估算出近 10多万年以来,长江河谷的深切速率达到 81.1cm/ka,其中,重庆附近 10万年的下切速率为 80.0cm/ka、近几万年来达到 92.4cm/ka;忠县附近为 79.0cm/ka;奉节附近为 75.1cm/ka;三峡大坝坝址附近为74.3cm/ka。这么快的下切速率,导致三峡河段的谷坡普遍偏陡,尤其是坡脚部位,一般情况下坡度都在 30°。

长江的快速深切,不仅导致岸坡坡度较陡,而且导致岸坡岩石产生卸荷拉裂。岩石山丘被拉裂后,有的称“裂口山”,有的称“危岩”(图 2),所示滑坡与危岩的成因及长江快速深切和岸坡的卸荷拉裂有密切关系。

图2 三峡两岸几处岩石滑坡与山体裂口剖面图

1.2 岸坡物质结构的脆弱性

三峡库区岸坡绝大部分由上三叠统和侏罗系碎屑岩构成的陡坡。碎屑岩容易发生张裂。长英质砂岩与中薄层粘土岩或粘土质粉砂岩相间,砂岩层风化破碎多成棱块状,粘土岩层风化为易吸水而性状多变且富塑性的土质层。因此,三峡库区岸坡的基本特点就是岩体破碎,堆积物稳定性差,易发生碎屑物质的蠕动和崩塌滑坡。

1.3 多暴雨冲刷并诱发崩塌滑坡

长江三峡地带多年平均的年降水量普遍超过1 000mm,而且如神农架、巫山及齐岳山等有许多山区是暴雨中心,暴雨是三峡库区泥石流滑坡活动的主要诱发因素。据在云阳县一些地方的监测,连续降水量超过 200mm之后,就会有越来越多的滑坡发生。1981年四川及重庆地区的大暴雨,曾导致几万处滑坡活动。

1.4 水库的蓄水与水位的上升及对岸坡堆积物的浸泡

库岸地带,原本都是粗碎屑堆积,如危岩块、残坡积、崩塌堆积或者滑坡堆积,在水库水位上升与库岸再造情况下,水的浸泡消弱了粗碎屑堆积物颗粒之间的凝聚力,且大大降低了堆积物上下层之间的摩擦阻力,所以就容易诱发坡地上不稳定堆积物发生塌岸或滑坡等。2006年的秭归千江坪滑坡就是在三峡水库水位上升到 140m情况下发生的,主要是由于阻挡古滑坡的岩块被水泡了之后,大大降低了摩擦阻力的缘故。

1.5 较厚的细颗粒堆积物在雨后易发生蠕动

三峡库区岸坡地带,如崩塌滑坡堆积体的前端往往会出现扇形较细颗粒堆积,再如宽缓坡段的坡积往往也有较细颗粒构成,虽然它们的成因类型不同,但在雨水浸泡情况下,一般都会发生顺坡蠕动,由于蠕动速度不均匀会造成地面开裂与局部沉陷等现象,特别是对房屋、河道、公路等会产生严重破坏。

1.6 三峡河谷谷坡自上而下物质运动方式的变化

图3是在笔者关注某些滑坡难以治理情况下所发现的现象,重庆市巴东县长江左岸的大坪附近,谷坡上段为岩壁陡崖,经常发生崩塌而慢慢后退;谷坡中段为崩塌的岩块碎屑物质在下垫的细碎屑残坡积层之上慢慢向坡下蠕动;蠕动物质在谷坡下段的上部不断积累,由此而经常发生向长江江心的滑坡活动。

1.7 盖房、筑路等工程的影响

在三峡库区岸坡上的盖房、筑路等人为活动与工程建设,通常都要切坡和平整地面。人为的切坡会切出又高又陡的临空面,促进崩塌滑坡的发生。2005年在武隆县城发生的滑坡,就与切坡及不规范的护坡工程有关。

2 库岸带堆积物质运动的主要方式

库岸带堆积物质运动的主要方式有崩塌或坍塌(Rcol)、滑动 (Rdel)、蠕移 (Rcre)、沉降或沉陷 (Rdep)、碎石流与泥石流 (Rfl)、洪冲 (Rpl)垮塌等 6种方式。

2.1 崩塌或坍塌 (Rcol)

坍塌是边坡上堆积物的前缘部位,在重力作用下发生倒塌、错落或坍塌;人工弃土以及厚层残坡积物结构松散,在坡面流水的侵蚀冲刷下,也容易发生坍塌。岩崖发生崩塌后退,在崖壁的下部形成倒石堆。

2.2 滑动或滑移 (Rdel)

滑动是指边坡上的堆积物在重力作用下发生滑动或滑移。三峡库区岸坡地带有几百处规模比较大的滑坡 (表 1、表 2、图 3)。1985年发生在长江北岸秭归新滩的大滑坡,体积达 6 000×104m3,一时间曾将长江江面堵塞 2/3。

图3 重庆市巴东县长江左岸大坪附近谷坡上下段物质运动的关联性

2.3 蠕移 (Rcre)

蠕移是较厚细颗粒堆积物发生向坡下的蠕动现象,它一般发生在较厚的含有较多细颗粒物质的坡积物或残坡积物之中,并且由于坡度的不同与颗粒物质粗细的不同以及含水量的不同等原因,导致相邻物质的蠕移速率有时会有较大差别,从而导致地面建筑遭受严重破坏。

2.4 沉降或沉陷 (Rdep)

沉降或沉陷一般发生在滑坡堆积体或厚层残坡积堆积上,往往与地下水的潜蚀作用有关。但奉节宝塔坪的几处地面沉陷,主要与地下溶洞有关,地下水将地下溶洞中的物质潜蚀一空,导致地面突然沉陷。

2.5 碎石流与泥石流(Rfl)

较陡山坡上的小沟谷,在暴雨急流冲刷下通常会出现碎石流,在沟口出现冲出锥 (堆积体)。但山间溪沟河谷中,比较多的是泥石流,在谷口常发育溪口滩,如在原来的巫山大宁河口与在秭归九龙镇柳林溪口等长江岸边都有规模较大的溪口滩。

表2 三峡库区滑坡体体积、厚度、坡地物质组成分类统计

表3 三峡库区与部分滑坡活动有关的 TL测年

2.6 洪冲 (Rpl)垮塌

概指缓坡上的小沟谷,在洪水的冲动下发生谷坡的垮塌,甚至也会导致农舍或田园的坍塌。另外,在三峡水库的库岸消落带,在水涨水落之际也会有大量小规模的碎屑物质的垮塌。

3 库岸带堆积物不稳定程度的评价

可以将三峡水库库岸带堆积物的不稳定程度分成四级。

一级 (R1)：稳定,几十年内不会有明显的变化。

二级(R2)：较稳定,几十年内会有较明显的变化。减轻灾害损失的主要办法为保持地表水流和地下渗流的畅通。

三级(R3)：较不稳定,十几年内会有明显的变化,减轻灾害损失的主要办法为采取工程措施,或者选择避让。

四级 (R4)：不稳定,几年内就会有明显的变化,减轻灾害损失的主要办法是避让。

例如,图 4中 Rcre为该地 440m距离内,可能发生蠕动,R2为不稳定程度达到二级。

4 关于库岸带滑坡治理的建议

在三峡库区已投巨资对库岸带不稳定滑坡体进行治理,有的打抗滑桩,有的做护岸工程等。其实,对滑坡体的治理工程,仅是延滞滑坡活动时刻的到来,依然没有能消除滑坡活动的威胁。

所以,笔者的意见,凡是等级定为四、三、二的不稳定地段,一律以“避让”为好,可以做农牧林业开发,但不要建房盖屋选为居住地,也不要安排厂矿建设项目。

[1]沈玉昌.长江上游河谷地貌 [M].北京：科学出版社,1965.

[2]王尚庆.长江三峡滑坡监测预报 [M].北京：地质出版社,1999.

[3]杨达源.长江三峡的起源与演变 [J].南京大学学报：自然科学版,1988(3)：466-474.

[4]杨达源,李徐生.长江三峡库区崩塌滑块的初步研究[J].地质力学学报,2002,8(2)：173-178.

[5]杨达源.长江地貌过程 [M].北京：地质出版社,2006.

Prediction and prevention of collapse-slide hazards occurred in costal zone of three gorges reservoir of Yangtze River

YANG Da-yuan,L I Xu-sheng,HAN Zhi-yong,CHEN Y ing-yong,HUANG D ian

(School of Geographic and Oceanographic Sciences,NanjingUniversity,Nanjing 210093,China)

After the water storage,a serious of environment factors changed the slope landforms in the three gorges reservoir area,including the rise ofwater level and change ofwater level belt(hydro-fluctuation belt).Based on the field investigation,the authors considered that,besides the existing hundreds of landslide massifs,more collapse-slide hazards would occur in the forthcoming several decades during the reservoir bank in the process of reconstruction,and posed a great threat on ecological security,engineering safety and the safety of homestead.Therefore,the authors evaluated the bank sed iments stability and degree of hazards in the reservoir area,and some suggestionswere put for ward on the future development of the area.

Three gorges reservoir area;Landslide hazard;Prediction and prevention;Evaluation

P694;P642.21

A

1674-3636(2010)01-0052-05

2009-10-12;

2009-10-21;编辑：陆李萍

杨达源 (1941—),男,江苏武进人,教授,博士生导师,长期从事自然地理学与地貌学的教学与科研工作.

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.01.52