会宁县地质灾害发育特征及形成条件分析

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(1.甘肃省地质环境监测院，甘肃 兰州 730050；2.西北综合勘察设计研究院，陕西 西安 710016；3.山东省菏泽市建设工程勘察院，山东 菏泽 274000)

会宁县地处黄土高原和青藏高原交接地带，是我国受新构造运动最为活跃的地区之一。更新世以来沉积的巨厚黄土，经地壳抬升，在地表水流作用下，形成大量的黄土梁峁和侵蚀沟壑。受地质环境限制，不稳定斜坡、泥石流等地质灾害十分发育[1]。

经过调查，整个城区的30%左右处于地质灾害的威胁之中，会宁县现有人口12.5万人，其中受地质灾害威胁的居民有1 500多户6 000余人，威胁企事业单位10个，涉及人员20 000余人，涉及财产35.32亿元，地质灾害已严重威胁着会宁城市的安全[2]。

因此，开展会宁县地质灾害系统调查和综合研究，研究城区内地质灾害主要类型和发育特征，对于减灾防灾、保护革命老区、促进地方经济发展具有重要意义。本文在会宁县地质灾害详细调查基础上，总结分析了会宁县地质灾害主要类型、分布规律和发育特征，为今后城区的地质灾害风险区划、监测预警、城区规划建设提供了可靠的基础资料和信息。

1 会宁县地质环境条件

会宁县位于甘肃省中部，地处内陆，降水较少，降水量年内分布不均。6-9月是区内暴雨出现季节。区内水系属黄河水系，主要河流有祖厉河。区内地形地貌主要有构造侵蚀黄土丘陵和侵蚀堆积河谷谷地2种地貌类型。侵蚀黄土丘陵主要分布在城区的东北部，冲沟发育，沟谷密度在3～5 km/km2，海拔1 600～2 000 m，相对高差200～300 m。侵蚀堆积河谷谷地主要分布于祖厉河河谷区一、二级阶地。本区出露的地层以第四系黄土、黄土状土和第三系红色砂岩、泥岩为主。区内地下水类型主要为赋存于河谷区一、二级阶地上的粗砂质砾卵石层孔隙潜水。本区地处“祁吕贺兰山字型构造体系”西翼“盾地”，同时受“陇西旋卷构造的”的改造；构造活动强，新构造运主要表现为垂直升降运动。按《中国地震烈度区划图》区内属地震活动强烈区，地震烈度Ⅷ[3]。

2 地质灾害类型与分布特征

据本次调查统计，会宁县发育的地质灾害类型主要有不稳定斜坡、泥石流，区内发育的不稳定斜坡、泥石流灾害共有30处[5-8]。其中不稳定斜坡23处，集中分布于祖厉河岸两侧阶地前缘斜坡地带；泥石流沟7条，主要分布于县城周边，分别为县城北侧的鸭掌沟、教场沟、陆家岔沟，县城南侧燕家岔沟、史家岔沟、步龙岔沟和范家大湾沟。

3 地质灾害发育特征

3.1 不稳定斜坡的发育特征

3.1.1 基本特征

据现场调查，会宁县发育的23处不稳定斜坡，均位于县城区祖厉河两岸的三级阶地前缘的斜坡地带，不稳定斜坡宽356～2 633 m，高5～25 m，坡度45°～83°，坡体呈陡崖状，均为黄土斜坡，规模以中型为主，小型次之，其基本特征如下表1。

3.1.2 结构特征

会宁县城区不稳定斜坡主要分布于祖厉河两岸，斜坡自坡脚至坡顶皆由第四系黄土地层构成，属于黄土斜坡，主体为上更新统黄土状土(Q3eol)，结构疏松，多大孔隙，垂直节理发育，透水性好，遇水黄土强度急剧降低。

3.1.3 变形特征

会宁县城区不稳定斜坡斜坡顶部为居民居住区，坡脚为祖河河道。据现场调查，斜坡变形破环迹象明显，坡体发育有不规则小裂缝、落水洞及黄土陷穴等，坡面不平，雨水冲刷及侵蚀作用强烈，局部发育规模较小的崩塌、滑塌等地质灾害，破坏形式多以小型黄土崩塌为主，一般体积数十方至数百方，其破坏方式一般为倾倒式(图1)。

3.2 泥石流的发育特征

会宁县周边共发育泥石流灾害7处，其中教场沟、鸭掌沟、步龙岔沟和范家大湾沟4处泥石流沟为中型，其余为小型，泥石流最大一次冲出量为2.03×104～9.84×104m3。鸭掌沟、教场沟、步龙岔沟穿越城区，陆家岔沟和范家大湾沟穿越城市规划区，对城区造成一定威胁。

图1 会宁县典型不稳定斜坡剖面图

位置编号可能的破坏类型基本特征及规模宽/m高/m坡度/°坡向/°规模祖厉河河岸YXP-011崩塌47015～2083.0150中型YXP-012崩塌57810～1556.0140中型 YXP-013崩塌68510～1558.0160中型YXP-014崩塌3561055.0225～270小型YXP-015崩塌1 15010～1561.00～45中型YXP-016崩塌2 57615～2070.0145中型YXP-017崩塌86015～2062.0230中型YXP-018崩塌2 6331045235中型YXP-019崩塌3 92910～1575250中型YXP-020崩塌45015～2083.0135中型YXP-021崩塌57810～1583.0140中型YXP-022崩塌68510～1585.0150中型YXP-023崩塌3561055.0340小型YXP-024崩塌1 15010～1575350中型YXP-025崩塌2 57615～2070.045～70中型YXP-026崩塌86015～2062.080中型YXP-027崩塌2 633104545～135中型YXP-028崩塌3 92910～158045～135中型ZXP-029崩塌71915～208645～90中型ZXP-030崩塌60010～156345～135中型YXP-031崩塌3 92910～155045～135中型YXP-032崩塌47020～2583.0225～315中型YXP-033崩塌53020～2585.0225～315中型

根据现场调查，7条泥石流所含的固体物质主要是残坡积物，黏度大，夹少量块石，从物质组成来看，7条泥石流均为泥流。从流域形态来看，均属沟谷型泥石流，沟坡陡峻，沟道纵比降大，沟程较短；从固体物质提供方式来看，为坡面侵蚀泥石流，固体物质主要由坡面或冲沟侵蚀提供；从流体性质来看， 均为稀性泥石流，破坏力较弱；从发育阶段来看，均属青壮年发展期泥石流，坡面岩土体较为破碎，随着风化作用日益加剧，在暴雨或连续降雨的条件下，泥石流存在进一步扩大的趋势。

4 地质灾害形成条件

4.1 不稳定斜坡形成条件

4.1.1 地形地貌

地形地貌是斜坡发生变形破坏的先决条件[9]。会宁县地处黄土高原的西北部，具备特殊的地质环境背景，主要表现为地形起伏变化大，沟谷切割较强烈，植被覆盖率低、坡面岩土体破碎等特点。全县以祖厉河为主干，分布树枝状支沟，侵蚀切割作用强烈，有利于地质灾害的发生。

(1)坡度

坡度是影响黄土斜坡稳定性的最主要因素[10]，坡度越大，临空的危势和斜坡体内应力也越大，斜坡易产生变形破坏。据调查资料，不稳定斜坡坡度分布，在45°～83°之间。在这一区间内，斜坡均有失稳转化为崩塌的可能。通过对调查资料的统计，78.26%的不稳定稳斜坡坡度主要集中在61°～90°(表2)。

表2 不稳定斜坡坡度分布统计表

(2)坡高

坡高虽然没有改变斜坡内应力的分布状态，但控制着坡体内各处应力的大小，随着坡高的增大，应力值呈线性增加。坡高与斜坡的稳定性也存在明显的相关性。调查数据显示：坡高在10～20 m区间内的不稳定斜坡的较多，占不稳定斜坡总数的73.9%，超过这一高度不稳定斜坡发生的概率减小，原因是斜坡越高，历经黄土风化已趋于稳定，坡度越缓，反之，坡越低, 越易形成陡坡，也易受到河流以及人类工程活动的影响，尚处于平衡调整阶段，发生变形破坏的概率增高(表3)。

表3 不稳定斜坡坡高分布统计表

(3)坡向

斜坡坡向受区内水系走向的控制。斜坡坡向统计结果表明，坡向在45°～135°和225°～315°之间的斜坡在会宁县分布相对较多。这一点与会宁县河流发育的走向有关，会宁县境内主要河流为祖厉河，总体上呈南北走向。河流两岸斜坡为会宁县内不稳定斜坡发育的主要区段，据统计，会宁县不稳定斜坡灾害在45°～135°和225°～315°的坡向区间相对集中。

表4 不稳定斜坡坡向分布统计表

4.1.2 地层结构

根据野外调查，会宁县不稳定斜坡的地层主要由上更新统黄土状粉土组成，土体较为破碎，疏松具大空隙，垂直节理发育，透水性好，易受降水冲蚀破坏，这些特性为斜坡发生变形破坏提供了有利的条件。

4.1.3 降雨

降雨是导致会宁县不稳定斜坡发育的主要诱发因素之一。据统计资料表明，年内的不稳定斜坡灾害集中发生于7～9月，7～9月是城区暴雨出现季节，其中7、8月最多，平均暴雨暴发频率为0.1～0.3次/a，约3～5 a遭遇一次。会宁县斜坡均为黄土斜坡，由于黄土自身的工程地质特性, 在黄土构造节理、落水洞、裂缝等发育部位, 降雨可沿空隙下渗甚至灌入，降低土体强度，从而导致斜坡失稳。

4.1.4 人类工程活动

会宁县人类工程活动比较强烈，主要表现为城区排水、城市基础设施建设、河道采砂。其中城区排水对斜坡的影响最大，本区内祖厉河右岸岸坡顶部是会宁县主要的人口居住地，人口密集，其中居民生活产生的污水，部分直接排泄于斜坡之上，斜坡长期受冲刷，不断改变坡体的力学平衡条件，使斜坡抗滑力不断降低，引发小型崩塌及滑坡，这是造成祖厉河右岸边坡的产生变形的主要影响因素。

4.2 泥石流形成条件

4.2.1 地形地貌

会宁县城周边共发育泥流灾害7处，区内沟坡陡峻，沟道纵比降较大，沟程较短，极利于降水在短时间内汇集，形成大规模泥流冲出沟外，而沟口县城城区正位于泥流沟谷堆积扇形地，开阔河谷地带为泥石流提供了成灾条件，各流域沟谷地形特征如下表所示。

表5 泥流沟沟谷地形特征值统计

4.2.2 降雨

降雨是区内泥流形成的唯一水源和激发因素。据会宁县气象站提供的资料，城区降雨具有雨量高度集中，降水强度大的特征，全年降雨大部集中在7-9月份，这三个月的多年平均总降雨量达191.2 mm，占年降雨量的56.4%以上，降雨日数不多，但多以大暴雨的形式出现，量多强度大[4]。由此，城区降水量集中、强度大，具有集中、突发性的特征，使泥流的形成具备了充沛的水源条件。

4.2.3 固体物质补给

区内7条泥流沟沟内地形陡峻，岩性以黄土为主，表层风化严重，面状冲蚀发育，沟床两侧为残坡积碎石土，主沟上游两侧及支沟区残坡积物及沟岸崩塌等地质灾害发育，固体松散物质较丰富，为泥流的形成提供了丰富的松散固体物质来源。根据各泥流沟坡面松散固体物质的厚度、堆积体的位置、密实固结程度、经实际测量估算，各泥流沟可转化的松散固体物质总量约为185.8×104～456.8×104m3，单位面积补给量19.91×104～62.37×104m3/km2。

表6 泥流沟固体松散物质补给量统计表

5 结语

本文通过对会宁县的地质灾害的调查及研究，在分析地质灾害的发育特征和形成条件的基础上，得出以下几点结论：

(1)据本次调查，会宁县发育的地质灾害类型主要有不稳定斜坡、泥石流，共计30处。其中不稳定斜坡23处，集中分布于祖厉河岸两侧阶地前缘斜坡地带；泥石流沟7条，主要分布于县城周边。

(2)县城区内发育的23处不稳定斜坡，属于黄土斜坡，规模以中型为主，小型次之。斜坡顶部为居民居住区，坡脚为祖河河道。斜坡变形破环迹象明显，局部发育规模较小的崩塌、滑塌等地质灾害，破坏形式多以小型黄土崩塌为主，一般体积数十方至数百方，其破坏方式一般为倾倒式。

(3)县城区内发育的7处泥石流灾害中，4处泥石流沟为中型，其余为小型，泥石流最大一次冲出量为2.03×104～9.84×104m3。从物质组成来看，7条泥石流均为泥流；从流域形态来看，均属沟谷型泥石流；从固体物质提供方式来看，为坡面侵蚀泥石流；从流体性质来看，均为稀性泥石流；从发育阶段来看，均属青壮年发展期泥石流。

(4)会宁县不稳定斜坡的形成条件包括地形地貌、地层结构、降雨、人类工程活动。地形地貌是斜坡发生变形破坏的先决条件；上更新统黄土状粉土为坡体的主要地层，土体破碎，结构疏松，透水性好，易受降水冲蚀破坏，为斜坡发生变形破坏提供了有利的条件；降雨是导致不稳定斜坡发育的主要诱发因素；人类工程活动是造成祖厉河右岸边坡的产生变形的主要影响因素。

(5)会宁县泥石流的形成条件包括地形地貌、降雨、固体物质补给。县城周边发育泥石流沟坡陡峻，沟程较短，沟口县城城区为开阔河谷地带为泥流提供了成灾条件；城区降水具有集中、突发性的特征，使泥流的形成具备了充沛的水源条件；沟道上游两侧及支沟区残坡积物及沟岸崩塌等地质灾害发育，固体松散物质较丰富。