泾河下游台塬区黄土滑坡类型与时空分布规律*

段钊，李文可，王启耀

(1.西安科技大学地质与环境学院，陕西西安710054;2.长安大学建筑工程学院，陕西西安710054)

泾河下游台塬区黄土滑坡类型与时空分布规律*

段钊1，李文可1，王启耀2

(1.西安科技大学地质与环境学院，陕西西安710054;2.长安大学建筑工程学院，陕西西安710054)

∶泾河下游台塬区黄土滑坡频繁发生，曾造成严重的人员伤亡和经济财产损失。以“泾河南岸泾阳段黄土滑坡调查评价”项目为依托，对区内滑坡的类型及分布情况进行了较为详细的野外调查。根据调查结果将黄土滑坡按诱发因素及运动特征划分为灌溉流滑型黄土滑坡、灌溉滑动型黄土滑坡、侵蚀滑动型黄土滑坡、侵蚀滑塌型黄土滑坡及开挖垮塌型黄土崩塌5个类型。在此基础上对黄土滑坡的时空分布规律进行了研究，结果表明∶区内黄土滑坡的时间分布特征表现为黄土滑坡日趋频繁和春季多发，空间特征表现为黄土滑坡多塬段群发和区域破坏模式差异，这些特征系人类工程活动与其它地质环境条件耦合作用的结果。灌溉诱发型黄土滑坡具有典型的多序次破坏特征，从一定程度上体现了滑坡在时间与空间上的相互关系。

∶黄土滑坡;滑坡类型;分布特征;泾河下游台塬区

0 引言

泾河下游台源区地处咸阳凸起北缘，泾河出张家山经礼泉-泾阳的南岸阶地及台塬边斜坡地带，为我国西部地区经济基础好、自然条件优越、人文历史深厚、发展潜力较大的地区，也系陕西省新兴经济区和重点水利项目的核心腹地。自1984年至今，区内约33 km塬边斜坡带有63处发生破坏，先后形成黄土滑坡83起，其中15处发生多起滑动，曾造成严重的人员伤亡以及无法估量的土地资源和经济财产损失。泾阳地区的黄土滑坡灾害已成为关中地区最具代表性的地质灾害问题之一［1-3］。

目前相关研究多涉及研究区东段泾阳南塬黄土滑坡的破坏模式、发育特征及形成机理等问题。雷祥义［4］早期研究表明，人类不合理的引用地表水灌溉，改变了地下水文条件，从而降低了土体的抗剪强度，是导致该区黄土滑坡形成的主因;王德耀［5］、范立民［6］进一步探讨了泾阳南塬黄土滑坡的类型及发育规律，分析了滑坡形成的内外影响因素，此外，王德耀还首次注意到了该区黄土滑坡破坏模式差异及多期次特点;金艳丽［7-8］以泾阳南塬灌溉型黄土滑坡为研究对象，按照成因机制及发育特点对该类黄土滑坡进行了划分，在总结发育特点的基础上分析了滑坡影响因素，并通过应力路径试验进一步揭示了该类滑坡的诱发机理;许领［9-14］在前者的研究基础上通过野外实地调查及室内试验对泾阳南塬滑坡的类型、发育特征、成因机制等问题进行了较为系统的研究。

可见，对于泾阳南塬黄土滑坡的研究方面，前人已做了大量工作。文中以中国地质调查局项目“泾河南岸泾阳段黄土滑坡调查评价”为依托，在参考前人研究成果的基础上，放大时间与空间维度，以较为宏观的视角，就泾河下游台塬区滑坡类型及时空分布规律进行较为深入的研究，以期为区域滑坡成灾机制研究提供绵薄的理论借鉴。

1 地质环境概况

区内黄土滑坡受“泾河长期侧蚀、黄土水敏性强、人工活动剧烈”等区域地质环境因素作用影响显著，主要表现为∶①渭北斜揭式隆起，泾河长期侧蚀南岸，致使南岸高阶地逐渐消失，不仅造就了塬边高陡的斜坡，而且在坡前形成了开阔的一级阶地与漫滩，为滑坡的形成提供了良好的地形条件;②区内主要出露第四系地层，从老到新分别为∶上更新统上部离石黄土，中更新统离石黄土及洪、冲积砂砾石层、下更新统马兰黄土、全新统冲积砂砾石层、残坡积层及滑坡堆积层。其中，中更新统离石黄土为构成斜坡的主要地层，包括第2～8层黄土，厚度约40～60 m.该层黄土呈灰黄色，较密实，垂直节理发育，钙质结核较多，除具有特殊的微结构外，还具有较强的水敏特性，在溶滤体系中结构强度会显著劣化，为滑坡的发生提供了良好的物质基础;③自1976年至今，受人工灌溉补给影响，塬区东段(泾阳县)潜水位持续上升，造成斜坡土体动、静水压力不断变化，使得斜坡稳定性显著降低。在塬区西段(泾阳县-礼泉县)人类工程活动还表现为不合理的开挖坡脚，造成斜坡形态改变，使得坡脚应力集中，变形不断加剧。已有研究表明人类工程活动已成为研究区诱发滑坡的主导因素［15-18］。

2 黄土滑坡类型

因区域地质环境条件差异，黄土滑坡的诱发因素表现出多样性。本文以诱发因素作为黄土滑坡的分类依据，并在此基础上考虑与致灾后果密切相关的滑坡运动特征作为进一步划分条件，将研究区黄土滑坡分为以下5类，如图1所示。

2.1 灌溉流滑型黄土滑坡

灌溉流滑型黄土滑坡多发生在坡脚地下水丰富的斜坡地带，受塬区灌溉影响显著，是区内的主要滑坡类型之一，共发现27起(图7)。该类滑坡多从坡脚Q2黄土层内剪出，因斜坡坡脚及阶地粉土(或砂砾石)层含水量较大，在运动过程中滑动面附近土体可产生很高的孔隙水压力，使得滑带土充分液化，即使阶地滑床平缓，滑坡仍可形成显著的高速远程运动特征。滑体平面形态多呈半圆-圆形，滑距一般为200～300 m，最大可达419 m，体积多在几十万方至一百万方之间。是研究区危险性最大，威胁范围最广，致灾后果最为严重的滑坡类型。著名的东风村滑坡为其典例(图2)。

图2 东风村滑坡Fig.2 Dongfengcun loess landslide

2.2 灌溉滑动型黄土滑坡

灌溉滑动型与灌溉流滑型黄土滑坡的孕育条件基本相同，但因体积及破坏序次等因素影响，该类滑坡在运动过程中滑带土液化程度低，滑坡运动距离短，主滑体往往依附于斜坡滑床。此外，该类滑坡还表现出潜伏期短、规模相对较小、整体滑动等特点，是研究区发育最多的滑坡类型，本次调查共发现32起，其中杏园滑坡发育特征较为典型(图3)。

图3 杏园滑坡Fig.3 Xingyuan loess landslide

2.3 侵蚀滑动型黄土滑坡

共发现5起侵蚀滑动型黄土滑坡(图4)，均发育于塬区东段。因该段近期遭受泾河侧蚀改造，塬边斜坡陡倾，坡脚应力集中，同时受河水的侵润作用，坡脚土体饱水强度降低，滑坡从坡脚深部旋转剪出，形成滑动。因破坏方式特殊，该类滑坡厚度一般较大，使其在一定时期内处于超稳定状态。该类滑坡的发生可能会造成泾河堵塞，影响泾河上游水利水电项目的建设与正常运营。

图4 侵蚀滑动型黄土滑坡Fig.4 Erosion-slide loess landslides

2.4 侵蚀滑塌型黄土滑坡

侧蚀滑塌型黄土滑坡主要发育于塬区西段，共发现5起。与侧蚀滑动型黄土滑坡不同的是，该类型黄土滑坡发育斜坡段地下水位埋藏较深，且斜坡底部为早期洪冲积卵砾石层。斜坡受泾河侧蚀影响，坡脚砾石层逐渐缺失，在后缘黄土竖向节理、裂隙控制下，沿优势结构面发生滑动，形成的滑体厚度往往较薄。滑坡滑动后堆积于坡脚，受泾河侧蚀不断发生垮塌，在短期内即被侧蚀殆尽。此后泾河会继续侧蚀斜坡坡脚，并造成再次滑动(图5)。此类黄土滑坡一般不会造成人员伤亡，但是由于滑坡具有潜伏期短、发生频繁等特点，将会持续造成土地资源损失。

2.5 开挖垮塌型黄土崩塌

区内共发现有开挖垮塌型黄土崩塌14起，主要发育于研究区西段黄土残塬区塬边斜坡地带。黄土崩塌的形成，多因当地居民开挖窑洞、削坡造成斜坡结构破坏所致。该类黄土崩塌具有潜伏期长、规模大、发生突然等特点，在发生后往往造成严重的人员伤亡和经济财产损失，是典型的“伤亡性”崩塌类型。图6为礼泉县烽火镇兴隆村崩塌，该崩塌于2009年10月陆续出现掉块现象，同年11月3日在坡脚发生一起小型崩塌，直到11月29日边坡整体失稳，此次崩塌约2×104m3.因当地国土部门预报及时，幸未造成人员伤亡，但部分居民房屋、牲畜及其它财产被黄土掩埋。

图5 侵蚀滑塌型黄土滑坡Fig.5 Erosion-slump loess landslides

图6 兴隆村崩塌Fig.6 Xinglongcun collapse

3 黄土滑时空分布规律

3.1 时间分布规律

3.1.1 年际变化规律

自20世纪80年代至今，区内有准确年份记录的黄土滑坡42起，其中最早一起滑坡发生在1983年。以年代为周期进行统计，发现近30 a来黄土滑坡数量增长显著，尤其是本世纪头10 a较20世纪90年代滑坡发育数量增长了将近1倍，而且仅近4 a就已发生黄土滑坡9起(图8)。结合区域地质背景发现，日趋频繁的人类工程活动致使区内工程地质环境严重恶化，是造成研究区滑坡灾害频繁发生的直接原因。

图7 滑坡类型分布Fig.7 Type statistics of loess landslides

图8 滑坡灾害年际变化Fig.8 Interannual statistics of loess landslides

3.1.2 年内变化规律

通过对有详细月份记录的40起滑坡总结发现，区内滑坡活动具有较强的季节性(图9)。春季是黄土滑坡的高发季节，尤其在3，4月滑坡十分发育，共发生15起，占年内滑坡总数的37.5%，结合历史降水数据［15］可以看出，滑坡受降水量影响并不显著。区内有春灌、夏灌、冬灌3次灌溉，每次灌溉量基本接近(夏、冬季略大)，考虑到蒸发量的影响(区内蒸发量远高于降水量)，春、冬季两次灌期可能对塬区地下水位抬升影响相对显著。而在初春，“滞水冻融”及春季灌期的耦合作用，坡体内部水力坡度会显著增高，致使地下水向塬边排泄的同时形成较大的动、静水压力，最终导致斜坡发生静态液化现象，发生滑坡。此外，春季气温温和、少雨、日照强度低，是研究区内人类工程活动的黄金期，这也是造成区内滑坡季节性发育的一个重要因素［16-17］。

图9 滑坡灾害年内变化Fig.9 Monthly statistics of loess landslides

可以看出，研究区人类工程活动在近期内影响突出，显著降低了其他因素对滑坡的时效性影响。总结滑坡时间分布特征，正确认识对区域地质灾害突出作用的诱发因素，可为区域地质灾害防治工作提供决策依据。

3.2 空间分布规律

3.2.1 群集性

研究区黄土滑坡呈带状连续分布，在蒋刘、舒唐王、寨头-庙店以及兴隆一带形成了多个滑坡群(图10)。这些滑坡群发育集中程度显著高于周边地区∶如蒋刘-庙店一带，受长期灌溉、泾河侧蚀等因素影响，近8 km的塬边发育有34处黄土滑坡，仅寨头-庙店一带约2 km的塬边就发育有14处黄土滑坡，密度之大，发育之集中，较为罕见;兴隆一带，受坡脚开挖、泾河侧蚀等因素影响，斜坡结构破坏严重，黄土滑坡时有发生，目前稍完整的塬边都已不同程度的发育有黄土滑坡。可见，研究区黄土滑坡的这种群集分布特征受其诱发因素影响显著，是一种或少数几种诱发因素突出作用造成，尤其表现为人类工程活动。

图10 研究区黄土滑坡分布图Fig.10 Spatial distribution of loess landslides

3.2.2 分异性

研究区内黄土滑坡的分异性主要体现受微地貌差异影响，东、西塬段滑坡发育类型具有显著差异。从图10可以看出，以太平东为界，东段(泾阳县大堡子村-庙店村)基本以灌溉型黄土滑坡为主，而西段(泾阳县庙店村-礼泉县兴隆村)则以开挖型黄土崩塌为主，仅局部泾河侵蚀塬段有滑坡发育。通过对比发现，塬区东、西段灌溉条件相同，区域地质背景基本一致，斜坡形态及物质组成相近，唯独地形地貌存在明显差异。表现为东段塬面较为完整，而西段塬面破碎、冲沟极其发育。这样西段单位塬边长度(按完整塬面计算)内地表水及地下水的相对排泄边界就要比东段完整塬面要大许多，而且日照范围及蒸发面积也相对较大，因此长年灌溉对西段塬边斜坡带地下水位的影响较小，从而使得突出诱发因素发生转化，在一定区域内滑坡发育类型形成分异现象。

3.3 多序次破坏特征

研究区灌溉诱发型黄土滑坡具有典型的多序次破坏特征，即受灌溉影响同一后缘滑坡发生多起滑动，如此塬边土体不断滑落，使得塬面持续萎缩，土地资源损失严重。多序次发育特征从一定程度上体现了滑坡在时间与空间上的相互关系(图11)。

区内黄土滑坡多序次破坏主要因塬边斜坡带潜水水位长期持续上升所致。随着水位的上升，斜坡坡脚土体遇水湿陷，孔压逐渐上升、有效应力降低，从而斜坡稳定性持续降低。当前期依附在坡脚的滑体不足以提供有效的支撑时，斜坡就会再次破坏发生滑动，并进入一个新的发育周期，如此，滑坡后缘不断倒退。随着斜坡发生多序次破坏，坡脚前堆积体厚度逐渐增大，斜坡很难从深部剪出，因此一般后期形成的滑坡剪出口相对较高，且表现出规模较小、滑距短等特点。

图11 典型多序次黄土滑坡破坏特征Fig.11 Repeatedly failure characteristics of the typical loess landslides

4 结论

1)研究区共发育黄土滑坡63处，先后形成83起滑动，其中15处发生多起滑动。按照诱发因素及运动特征将区内黄土滑坡划分为∶灌溉流滑型黄土滑坡、灌溉滑动型黄土滑坡、侵蚀滑动型黄土滑坡、侵蚀滑塌型黄土滑坡及开挖垮塌型黄土崩塌，其中灌溉流滑型黄土滑坡是区内危险性最大，威胁范围最广，致灾后果最为严重的类型。

2)研究区黄土滑坡分布具有一定的时间和空间特征，时间特征表现为黄土滑坡日趋频繁和春季多发，空间特征表现为黄土滑坡多塬段群发和区域破坏模式差异，这些特征受人类工程活动影响强烈，系人类工程活动与其它地质环境条件耦合作用的结果。

3)区内灌溉诱发型黄土滑坡具有典型的多序次破坏特征，造成台塬面持续萎缩，土地资源损失严重。多序次破坏特征从一定程度上体现了滑坡在时间与空间上的相互关系。

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Types and spatial-tem poral distribution of loess landslides in the south p lateau of lower Jing river

DUAN Zhao1，LIWen-ke1，WANG Qi-yao2

(1.College of Geology and Environment，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China; 2.College of Geology Engineering and Geomatics，Chang’an University，Xi’an 710054，China)

∶Loess landslides have occurred frequently in the south plateau of lower Jing River，resulting in severe property loss and casualty.This study is based on detailed investigations and evaluation of geological disasters in Jingyang and intensive field investigationswere carried out on the classification of landslides and the spatial distribution.According to the geological disaster investigation results，the following types of loess landslideswere classified irrigation-flowslide type，irrigation-slide type，erosion-slide type，erosion-slump type and excavation collapse type.On the basis of the analysis，the conclusion is as follows.Loess landslides in this area show the temporal characteristics of a growing number and high risk in spring，the spatial characteristics of clustering and variation.Irrigation triggered type also shows the spatial and temporal characteristics of repeatedly failure.

∶loess landslides;landslide types;distribution characteristics;south plateau of lower Jing River

∶P 642

∶A

00/j.cnki.xakjdxxb.2015.0316

∶1672-9315(2015)03-0369-07

∶2014-12-05责任编辑∶李克永

∶中国地质调查局项目(12120114036001);国家自然科学基金重点项目(41130753);西安科技大学博士启动金(2014QDJ029)

∶段钊(1985-)，男，陕西西安人，博士，讲师，E-mail∶landsliders@126.com