金沙江中游巴塘县地质灾害发育特征及成灾规律分析

白永健，李明辉，王东辉，高延超

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都 610081;2.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都 610059)

0 引言

金沙江流域地处青藏高原东南缘，是长江上游左岸的最大支流，地跨我国地势一、二阶梯过渡带，区内地质环境差异大，地形变化急剧，山高坡陡，谷深流急，新构造运动强烈，生态环境脆弱，地质灾害频发。金沙江流域是我国重要的地质灾害防治区、生态保障区、少数民族区，开展金沙江流域地质灾害调查及成灾规律研究，对提高该区地质灾害调查研究程度和综合防治能力、促进该区地质环境保护、流域开发与经济持续发展、人民群众生活水平提高以及和谐社会构建等都将起到积极的科技支撑作用［1-3］。

巴塘县位于金沙江中游川、滇、藏三省区结合部，四川省甘孜州西部。地理坐标:东经98°57'～99°44'，北纬 29°02'～30°37'。县境南北长 176.89km，东西宽72.48km，面积7852 km2。境内地形切割强烈，地层岩性多样，地质构造复杂，新构造运动强烈，地震活动频繁，伴随人类工程活动的不断增强，水土流失加剧、水资源减少等问题日趋严重、工程建设弃渣沿沟顺坡堆放日渐增多、库岸边坡再造以及泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害频发。地质灾害对工程经济建设和人民生产生活的破坏和威胁已成为区内的主要环境地质问题。展开对巴塘县地质灾害调查与成灾规律研究对金沙江中游沿岸地区地质灾害的防灾减灾是迫切需要的。

1 巴塘县地质环境条件

1.1 气象水文

巴塘县属青藏高原亚湿润气候区，气候干燥，垂直变化显著，山原气候寒冷，谷地气候温和。境内雨量充沛，据1984～2012年资料，多年平均降雨量为503.69mm，年最大降雨量 828.8mm，最小降雨量291.5mm。降雨多集中于5～9月，占多年年平均降雨量90%。

区内水系发育，高山湖泊众多，高山峡谷区主要河流有金沙江及其支流莫曲、巴曲、定曲;高山高原区分布有众多冰蚀湖泊、沼泽，为水系源头［4］。

1.2 地形地貌

巴塘县地处横断山脉北端，金沙江中游纵谷地带，地形随金沙江走向由北西向东南倾斜，并呈东北高西南低。沟谷地形坡度一般在25°～60°，局部地段地形坡度＞75°。区内最高点海拔高程6060m;最低点海拔高程为2240m，相对高差达3820m。区内地貌按其特征分为:北东部极高山区、西部高山峡谷区和南东部高山、平原区。按成因类型可划分为侵蚀堆积、构造侵蚀、构造剥蚀、构造溶蚀和冰川地貌五大类型。

1.3 地层岩性

巴塘县属巴颜喀拉地层区，玉树-中甸地层分区，地层岩性复杂，自前寒武系到第四系地层均有出露。总体上以变质岩和岩浆岩为主，变质岩主要由浅变质砂岩、板岩、千枚岩、灰岩、变质杂岩等组成;岩浆岩主要玄武岩、花岗岩、闪长岩、流纹岩、辉长岩、辉绿岩、变基性火山岩为主。区内第四系成因类型复杂，主要有冲洪积、残坡积、崩坡积、滑坡堆积、泥石流堆积、冰碛和冰水堆积等，各种不同成因类型的松散堆积物沿河谷及谷坡分布。冲洪积主要分布于沟口、河床及两岸阶地;残坡积、崩坡积分布于缓坡平台和斜坡坡脚地带;海拔4000m以上，由冰川作用形成的冰碛，冻融风化、重力作用形成的岩屑坡积裙、石海等。

1.4 地质构造

巴塘县位于青藏高原东缘弧形构造带的转折部位，属三江构造区，横跨金沙江结合带和德格-中甸陆块两个二级构造单元，区内地质构造复杂，主要构造形迹为褶皱和断裂。对区内影响最大主要褶皱有将巴地-乐玉共背斜、茶树山-竹巴笼背斜、加尔-亚莫措根背斜、昌波复背斜。断层有莫西-巴塘断层带，桑隆西-古巴断层带、巴巴-拉玛多结断层、金沙江断裂，主要呈北北西向和南北向展布。

1.5 新构造运动

第三纪以来，区内新构造活动强烈，主要表现为地壳区域性间歇上升，并伴有强烈的水平挤压，局部地区有较大幅度沉降，断裂活动频繁，地热活动强烈。区内地震活动较为频繁，1870～1991年发生3次≥6.0级地震;1991年以来1～4.9级地震350次，其中4～4.9级中型地震2次。据2001年《中国地震动峰值加速度图》，巴塘县的动峰值加速度为0.10～0.15g，对应地震基本烈度为Ⅷ度区。

2 地质灾害发育分布特征

2.1 地质灾害类型及分布

巴塘县的地质灾害主要为滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡，共486处(表1)，具有点多面广，分布不均、局部集中等特点(图1)。以泥石流最多，共计151处，占31.07%;滑坡93处，占19.14%;崩塌109处，占22.43%;不稳定斜坡133处，占27.37%。

表1 地质灾害点统计表Table 1 Statistical table of geology disaster

图1 地质灾害分布图Fig.1 Distribution diagram of geohazards

(1)从地貌分布上看地质灾害主要分布于西部高山、中高山峡谷区，高山、极高山的深切河谷区，金沙江沿岸地形陡降带密集发育;南部莫曲中游、巴曲上游地形宽缓的河流阶地上较少，且多沿公路沿线分布。

(2)在空间上地质灾害密集沿巴塘—莫西活动断裂带、金沙江构造带呈带状或线状分布;在深切河谷区则是呈现出成群、成片的密集分布特征;在南部受金沙江断裂和昌波复背斜的共同作用，在构造复合部位地质灾害密集发育。

2.2 地质灾害发育特征

(1)泥石流发育特征

泥石流主要分布于金沙江下游、及其支流巴曲、莫曲两岸，主要为暴雨型泥石流，以粘性泥石流为主。流体密度大多介于1.8～2.3t/m3，土体的体积比含量高于水体的体积比含量，大致为0.5～0.7，具有较强的整体运动性、运动速度快、搬运力强和大冲大淤等特征。

泥石流可分为沟谷型和山坡型两种类型。①沟谷型泥石流较为发育118条，约占68.15%。其特点为流域面积大，支沟多，支沟口多发育有残缺的泥石流堆积扇或残留有泥石流堆积物，如滑雪村泥石流(图2);②山坡型泥石流33处，占31.85%。主要发育在有一定沟谷形态的沟槽山坡凹地中，流域面积小。规模以小型为主，以一场泥石流所搬运出的物质总量来分，大型4处、中型34处、小型113处，分别占泥石流总数的2.65%、22.52%、74.83%。沟谷型泥石流进行易发程度判定，易发综合指数在61～114之间，多属中等、低易发，共发育125条，占82.57%;坡面泥石流受暴雨激发影响较大，每年夏天均会发生，多属高易发泥石流。

图2 滑雪村泥石流Fig.2 Huaxuecun debris flow

(2)不稳定斜坡发育特征

不稳定斜坡主要分布于巴曲、金沙江主干河段(国道318线)和竹巴笼以南巴得公路沿线。多与切坡和坡脚开挖等人类工程活动有关，可见不合理工程建设等活动是不稳定斜坡形成的主要因素。规模以中小型为主，小型77处、中型41处、大型15处，分别占57.89%、30.83%、11.28%。多属松散土体斜坡，发育 121处，少量岩质斜坡发育 12处、分别占90.97%、9.03%。斜坡坡形多为凸型或直线状;平面以弧形、长条形为主，地形坡度一般30°～60°;变形迹象岩质表现为卸荷拉裂、剥坠落;土质表现为后缘拉张裂缝、剥坠落、前缘局部鼓胀、房屋开裂、地面沉降等。

(3)滑坡发育特征

滑坡发育与地形地貌、地层岩性和地质构造密切联系。主要分布于金沙江沿岸的高山、中高山峡谷区的地形宽缓的斜坡地带，巴曲、莫曲两岸密集发育;在地形平缓的亚日贡乡和波密乡无滑坡发育。

滑坡规模以中小型为主。特大型滑坡3处，占1.1%;大型滑坡25处，占22.58%;中型滑坡33处，占38.71%;小型滑坡51处，占37.63%。主要为土质和岩质滑坡，土质滑坡发育88处，滑坡体物质主要为第四系崩坡积、残坡积和冰川、冰水堆积体块石土、碎块石土和冲洪积卵石土，如茶树山滑坡(图3);岩质滑坡发育5处，多为层状的砂岩、板岩滑坡。大多处于基本稳定为36处，不稳定49处。

滑坡多呈半圆形和舌形，发育68处，不规则形和矩形相对较少，发育25处。滑坡地形坡度一般为25°～45°，占滑坡总数的94.62%。滑坡区下伏基岩岩性以片岩、千枚岩、变质砂岩夹炭质千枚岩、薄层结晶灰岩、大理岩和板岩为主。发育滑坡的斜坡结构以逆向坡居多，31处，占33.33%;斜向坡22处，占23.65%;顺向坡21处，占22.58%、横向坡20处，占21.51%、平缓层状和块状结构斜坡发育较少。

图3 茶树山滑坡遥感影像图Fig.3 Remote sensing image of Chashushan landslide

(4)崩塌发育特征

崩塌要分布于背斜、向斜轴部、断裂带附近及河流沟谷峡谷段两岸陡峻斜坡上。巴曲沿线G318国道列衣至竹巴笼沿线，金沙江主干河流及其支流莫曲，地貌上为深切峡谷地貌，受地貌、地层岩性的控制明显。在巴曲峡谷段列衣至莫多，金沙江却弄隆至王大龙，莫曲河雪波至昌波段集中发育。规模以中小型为主，特大型1处，大型6处、中型37处、小型65处，分别占崩塌总数的 0.92%、5.50%、33.94%、59.63%。按形成机理分为倾倒式、滑移式、鼓胀式、拉裂式、错断式五种类型，以滑移式发育的最多，约占35.78%，依次为错断式、拉裂式和倾倒式。崩塌形成区地形坡度主要为40°～80°，地形坡度越陡，崩塌越发育。

3 地质灾害成灾因素及规律研究

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。如崩塌、滑坡、泥石流地形地貌、地质构造、岩土体结构等是地质灾害成因的基础条件和控制因素，河流侵蚀、降雨、地震、人类活动等是地质灾害形成的诱发因素［5-6］。

3.1 地形地貌致灾成因

地形地貌条件是地质灾害发生的主要控制因素之一，巴塘县地处横断山脉北端，金沙江中游纵谷地带，其地形随金沙江走向由北西向东南倾斜，并呈北高南低，东高西低之状。地质灾害多发生在河谷地区，高山、高原地区分布较少，而泥石流，尤其是沟谷型泥石流则往往跨多个地貌单元，堆积区一般位于河谷地带，形成区则往往高出堆积区数百米，位于高山甚至极高山区。滑坡、崩塌、不稳定斜坡则主要分布于河谷两侧及半山缓坡冰水堆积台地上。

滑坡多发育于地形坡度30°～50°，以40°～50°为主;不稳定斜坡在本区主要演化趋势是坡面泥石流及滑坡，演化为滑坡的不稳定斜坡坡度多为30°～40°，而演化为坡面泥石流的不稳定斜坡坡度多为40°～50°，部分岩质不稳定斜坡演化趋势为崩塌，坡度多大于50°;崩塌发育的地形坡度绝大多数大于60°，甚至出现反倾斜坡。

3.2 地质构造致灾成因

地质构造既控制地形地貌，又控制岩体结构及其组合模式，对地质灾害的发育起控制影响作用，地质灾害作为一种地貌过程，是地貌对地质构造作用的响应。地质灾害发育的强度直接反映了构造作用的强度与方式。境内经历了多期次构造运动，同时伴以岩浆活动与变质作用［7］。地质构造效应主要表现为:①断裂带附近岩体在多期构造运动的作用下，节理裂隙发育，岩体破碎，降低了岩土体的力学强度;②构造抬升作用加速了河流的下切，造成河谷两岸地形高陡，为滑坡、崩塌、泥石流发生提供了势能条件和应力释放环境。地质灾害沿构造迹线密集发育，如巴塘-莫西断层带发育地质灾害114处，占总数的38.26%(图4);在西南部，由于岩体侵入以及金沙江切割，使沿断裂带崩塌、滑坡和不稳定斜坡成线状分布;而在南部由于受近南北向构造金沙江断裂和昌波复背斜的共同作用，复合部位地质灾害较为发育。

图4 巴塘－莫西断层带地质灾害密集发育Fig.4 Geohazards Intensive development along Batang-Moxi fault zone

3.3 岩土体类型致灾成因

岩土体是地质灾害形成的物质基础，不同岩土体具有不同的物理、力学性质，故其与不同地质灾害的关系亦各不相同。

(1)区内滑坡、崩塌、不稳定斜坡主要发生在第四系残坡积、崩坡积、泥石流堆积、冰水堆积碎石土松散土类。致灾机理主要表现为:①该类土体多顺斜坡发育，前缘坡脚多遭受河流或沟道水流的侵蚀，易形成高陡临空面;②斜坡内部常夹有粘土及粉砂质粘土等相对隔水层，地下水易在夹层表面集聚，粘土吸水后膨胀，同时润滑接触面，易形成易滑层面;③斜坡上部多发育危岩体，危岩体崩塌为斜坡后缘加载，导致斜坡失稳;④斜坡体植被不发育，土体松散，利于地表水下渗，软化坡体，有利滑坡发生。

(2)区内以下岩组:①片状软石英片岩、绢云片岩、绿片岩为主的岩组;②板状较硬的板岩、板岩夹石英砂岩为主的岩组;③片状较软千枚岩、变质砂岩夹千枚岩为主的岩组。④薄层较软-较硬灰岩夹泥灰岩、泥质灰岩夹千枚岩为主的岩组在强风强卸荷，和斜坡演变过程中应力释放等作用下，岩体结构较为破碎，为滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害的形成提供物质基础。

(3)岩土体主要通过给泥石流提供物源而影响泥石流的发育，①片状软的石英片岩、绢云片岩、绿片岩为主的岩组;区内构造发育，岩石破碎，节理裂隙发育，风化强烈，同时区内植被差，沟道内堆积较多崩坡积、残坡积堆积体，为泥石流提供物源;②中风化碎裂状软的板岩夹薄层粉砂岩为主的岩组，该岩组上覆残坡积土及冰水堆积台地，土层较厚，斜坡坡度较大，降雨条件下易发生坡面泥石流。

3.4 地震活动致灾成因

地震对崩塌、滑坡、不稳定斜坡等地质灾害的发生具有较强的诱发作用。地震对滑坡、崩塌、不稳定斜坡的影响主要表现在两个方面，①地震惯性力作用于岩土体上，会造成过大的附加荷载而使其沿倾斜的软弱结构面滑动;②地震影响会导致软弱地层的强度进一步降低，引起滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害的发生。

3.5 降雨致灾成因

降雨是地质灾害发生的主要诱发因素。

(1)降雨对滑坡、崩塌、不稳定斜坡等地质灾害的致灾作用主要表现为:①降雨形成斜坡地表洪流，对坡体进行冲刷、侵蚀、淘蚀，形成良好的临空面和凹岩腔，降低斜坡岩土体稳定性;②降雨转为地下水增加斜坡岩土体自重，增大斜坡岩土体的下滑力。地下水侵入斜坡内软弱结构面或破碎带，产生孔隙水压力、渗透力、扬压力，软化、泥化软弱结构面或破碎带，降低斜坡岩土体的抗滑力［8-9］。

(2)降雨对泥石流的形成的主要表现为:①水动力作用，降雨通过地表汇流、侵蚀、揭底等途径，导致土体启动形成泥石流;②成为泥石流体的重要组成。巴塘县泥石流灾害暴发同连续降水或短时强降雨具有明显一致性。近40年来，共有准确时间记录的34条泥石流沟，7、8月份发生泥石流的场次占到泥石流发生总场次的95%(图5)，主要集中在7、8月降雨强度较高的季节内。

图5 泥石流发生次数与月均降雨分布图Fig.5 Relational graph of frequency happen of debris flow and average monthly rainfall

3.6 人类活动成因

不合理的人类工程活动诱发、加剧地质灾害的发生。主要表现为以下形式:(1)削坡建房，巴塘县人口居住密度较高，主要集中于县城、乡镇、居民点等宽缓的河谷地带，而分散的农户则主要居住于半山缓坡(图6)。(2)农田耕种，区内土地稀缺，除少数河流阶地及泥石流堆积扇用于开发耕地外，多数居民地位于山坡上残坡积及冰水堆积台地上，水源缺乏，村民多修建简易引水渠道进行农田灌溉，水渠水持续不断的渗入坡体，软化土体，诱发地质灾害。(3)植被破坏，区内自然条件恶劣，过度砍伐后植被恢复能力差，植被的破坏失去了对斜坡表层土体的保护作用，松散浅表层岩土体为地质灾害发生提供物源。(4)矿山开发，境内矿产资源丰富，多位于深山、高山上，不合理的堆砌矿渣为地质灾害形成提供有效物源。(5)公路建设，区内主要交通干线有国道G318线、县道、乡村公路。交通线路多沿河谷坡脚修建，破坏了原始斜坡的自然平衡状态，且多数无支护措施，导致地质灾害的发生［10-12］。

图6 房屋建筑密度过大诱发滑坡Fig.6 Large housing density induces landslide

4 结论

(1)巴塘县地质灾害发育，点多面广，分布不均、主要沿金沙江及其支流沿岸成条状、带状分布，在深切河谷区则是呈现出成群、成片的密集分布特征。境内各类地质灾害486处，其中泥石流151处，潜在不稳定斜坡133处，滑坡109处，崩塌93处，规模以中小型为主。

(2)地质灾害的分布与地形地貌有密切的关系。地貌上主要沿金沙江高山峡谷区及其支沟流域的深切河谷区、丘状高原与峡谷区的地形转折带集中分布。大多数的崩塌滑坡发生在高程2500～3500 m，其中又以2500～3000 m密度最高，3000～3500 m次之，高程3500 m以上地质灾害发育较少;绝大部分的灾害集中在坡度20°～45°的范围，且多在地形坡度由缓变陡的过渡转折部位。

(3)区内地质灾害受地质构造控制明显，时空分布差异性明显。地质灾害隐患点集中沿北北东向巴塘-莫西活动构造带、金沙江近南北向构造带一带分布。在时间上主要发生在雨季，6～9月份集中发生。

(4)不同的岩性决定了地质灾害的类型，区内滑坡、不稳定斜坡主要发生在第四系残坡积、崩坡积、泥石流堆积、冰水堆积碎石土松散土类，主要沿着基覆界面产生滑动;硬岩、较坚硬岩岩组中发生的崩塌远远多于软岩中的崩塌，区内岩浆岩、玄武岩、火山岩、细砂岩等岩体中崩塌较为发育;岩土体主要通过给泥石流提供物源而影响泥石流的发育，区内软的石英片岩、绢云片岩、绿片岩为主的岩组;岩石破碎，节理裂隙发育，风化强烈，为泥石流提供物源。

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