宜昌市夷陵区居民集中居住地斜坡地质灾害危险性初步评价

郭 峰, 马 振, 郭 妍, 闫 巍

(1.湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 宜昌 443002; 2.湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034)

宜昌市夷陵区地处鄂西山区,区域面积3 424 km2,是宜昌市面积最大、人口最多的市辖行政区。举世瞩目的长江三峡工程、长江葛洲坝库区坐落在区内。该区总人口54.65万人,其中山区居民占总人口73%。2016年全区精准扶贫建卡贫困户10 582户、24 173人。这些贫困村(户)绝大部分地处边远山区,受地形条件制约,平坦成片的土地少,居住条件普遍较差。如邓村乡常家垭村55%以上的居民集中居住地地形呈45°以上坡度,全村危房占总户数的46.37%。为落实国家精准扶贫、易地搬迁政策,在开展夷陵区地质灾害详细调查时,实施了居民集中居住地斜坡稳定性调查[1]。

1 区域地质背景

1.1 地形地貌

境北属大巴山脉的荆山支脉,山体走向呈NE向,境南属武陵山脉的石门支脉,山体呈EW走向。区内地势由东南向北西逐渐升高,最大高差达1 940.0 m。长江呈东西向流经区内西南部,另有多条深切河谷发育,形成了山地、丘陵、河谷等多种地貌。

根据区内地形地貌特征、地质构造变动性质,尤其是新构造运动性质及外营力地质作用类型,将境域地貌划分为三种类型(图1),其中中山—低山地貌占总面积的77.97%[2]。

1.2 地层岩性

图1 宜昌市夷陵区地貌分区图Fig.1 Geomorphologic zoning map of Yichang Yiling district1.黄陵背斜核部侵蚀剥蚀中山—低山区;2.黄陵背斜南东翼单斜构造侵蚀溶蚀中山—低山区;3.宜昌单斜凹陷侵蚀堆积低山—丘陵区。

区内地层出露比较齐全,除缺失侏罗系、中上三叠统、下泥盆统、下石炭统地层外,自前震旦系至第四系地层均有出露,伴有岩浆岩侵入,其总厚度达2万余米。

1.3 地质构造

夷陵区所处构造体系大部分归属新华夏系一级构造鄂西隆起带东部与淮阳山字型构造西翼反射弧的复合部位。黄陵背斜构造线近于南北,位于夷陵区北西部,背斜轴短,核部地层为前震旦系崆岭群变质杂岩。区内褶皱构造以结晶基底褶皱为主,主要分布于黄陵背斜南部。区内除北北西向雾渡河断裂、板仓河断裂及坦荡河断裂规模较大,为区域性断层外,其它断裂延伸规模多<10 km。

1.4 地质灾害分布特征

图2 夷陵区地质灾害分布图Fig.2 Distribution map of geological disasters in Yiling district1.居民点;2.公路;3.地质灾害点。

截至2016年9月,夷陵区共分布地质灾害824处(图2),其中滑坡204处、崩塌344处、不稳定斜坡209处、地面塌陷47处、泥石流20处。主要分布于人口集中、工程活动强烈的樟村坪磷矿区、三峡库区、312省道及县道沿线。共威胁3 299户19 416人,预测总经济损失94 324.26万元。区内与人类工程活动有关的地质灾害点467处,占地质灾害点总数的56.67%。

2 居民集中居住地斜坡稳定性调查

2.1 居民集中居住地斜坡调查概况

共调查居民集中居住地斜坡1 156处(图3),涉及居民29 596户131 090人,占夷陵区总人口的24%。

居民集中居住地斜坡涉及全区各乡镇政府、村委会、各乡镇中小学、医院所在地及重点调查区居民人数超过20人的集中居住地。共调查乡镇政府斜坡13处,村委会斜坡203处,中、小学斜坡51处(其中中学斜坡18处),医院斜坡14处,居民人数超过20人的居民集中居住地斜坡616处(樟村坪镇居民安置小区40处),收集2010年三峡库区生态屏障区农村居民居住地斜坡点259处。

图3 夷陵区居民集中居住地斜坡分布图Fig.3 Distribution map of concentrated residential area slopes in Yiling district

2.2 居民集中居住地斜坡分布特征

夷陵区居民集中居住地斜坡中土质斜坡488处,岩质斜坡19处,岩土混合斜坡649处;居民人数10人以下斜坡73处,居民人数10～50人斜坡511处,居民人数50～100人斜坡262处,居民人数>100人斜坡310处;现状稳定斜坡917处,基本稳定斜坡219处,不稳定斜坡20处;已产生整体变形的居民居住地斜坡2处,部分变形斜坡28处,局部变形斜坡194处,无变形斜坡783处;受地质灾害威胁的居民点斜坡146处(表1),其中斜坡位于崩滑体上或崩滑体位于斜坡区130处,受周边地灾威胁斜坡18处,其中樟村坪镇阴坡规划安置小区居民点斜坡(XP-2-171)、太平溪镇美人沱村松湾居民点斜坡(XP101)区内既有地质灾害发育,又受周边地灾威胁。

据调查分析,夷陵区14处区、乡镇政府所在地斜坡及14处乡镇卫生院斜坡现状均稳定,无明显变形,未遭受地质灾害威胁;203处村委会中受地质灾害潜在威胁的有9处,趋势不稳定2处,基本稳定7处;51处中小学中受地质灾害潜在威胁的有3处,趋势基本稳定2处,稳定1处;40处樟村坪镇规划居民安置小区受地质灾害潜在威胁的有6处,趋势基本稳定1处,不稳定5处。

表1 夷陵区居民集中居住地斜坡调查统计表Table 1 Statistics table of the slopes of concentrated residential areas in Yiling District

3 居民集中居住地斜坡地质灾害危险性分区评价

3.1 评价原则与量化指标的确定

依据各居民集中居住地斜坡地质灾害发育分布现状,充分考虑各区的地质环境条件的差异和潜在的地质灾害隐患点的分布、危险程度,确定判别区段危险性的量化指标,根据“区内相似、区际相异”的原则,采用定性、半定量分析法,进行居民集中居住地斜坡地质灾害危险性等级分区(段)。

3.1.1 定性分析

重点是各居民集中居住地及周边区域是否存在不稳定的地质灾害体,是否危害居住地及其辅助设施,建筑场地和建筑物岩土体的完好状况或变形破坏迹象及严重程度,结合地理、地质环境及工程建设特点,分析其变形破坏的成因和性质,并预测判断可能形成的地质灾害种类、危及范围及危害程度,最终综合环境地质条件、人类活动强度、地质灾害特征及治理情况,对居民集中居住区斜坡地质灾害危险性进行定性分区评价。

3.1.2 定量分析

结合地质环境条件,地质灾害点的分布、稳定性、危害程度及居民点布局,综合确定危险性评估指标,见表2。

采用地质灾害危险性指数法,计算公式如下:

A=Σaibi

式中:A为地质灾害危险性指数;ai为评价因子权重,用专家打分法确定;bi为评价因子强度指数。

根据地质灾害危险性判别指标计算结果进行地质灾害危险性分区:危险性大的区段A>2.2,危险性中等的区段2.2≥A≥1.2,危险性小的区段A<1.2,计算结果详见表3。

3.2 地质灾害危险性综合分区评价

根据上述分区原则与量化指标,综合考虑各居民点地质环境条件、现有地质灾害发育情况等因素进行评价,将调查区划分为2个危险性大区、3个危险性中等区和1个危险性小区,各区性状特征分述如下(图4)。

3.2.1 地质灾害危险性大区(Ⅰ区)

调查区危险性大区总面积150.18 km2,占调查区总面积的4.39%。根据危险性大区的分布位置、地质环境条件以及灾种的差异、灾害体的规模、稳定性的不同,划分为两个亚区。

表2 地质灾害危险性综合评估判别指标Table 2 Comprehensive evaluation and discrimination index of geological disasters

表3 地质灾害危险性综合指数计算成果表Table 3 List of calculation results of comprehensive index of geological disasters

(1) 三峡库区太平溪镇生态屏障区地质灾害危险性大区(Ⅰ1区)。分布于三峡库区太平溪镇生态屏障区,主要涉及太平溪镇林家溪村、美人沱村、小溪口村、韩家湾村、古村坪村及太平溪村的沿江地段,该区地质灾害危险性指数为2.6。该区面积66.94 km2,占调查区总面积的1.96%;该区人口多集中分布于长江及其支流百岁溪、太平溪、靖江溪两岸及库周公路、宜大公路沿线,多为三峡库区就地后靠安置移民,人类工程活动强烈。该区岩性以全、强风化结晶岩类为主,本亚区已存在的地质灾害类型主要为滑坡及不稳定斜坡,共39处,其中有18处对居民点构成威胁,现状基本稳定—不稳定;受地形条件限制,移民居民点屋后多为2～15 m高的全、强风化或土质高切坡,且多未支护,产生小规模滑坡及泥石流的可能性较大,对该区居民点构成威胁,一旦成灾,潜在危险性大。该区多年降雨量为1 192～1 369 mm,年暴雨频数为2次。受极端天气影响,2010年7月10日、7月23日在该区范围内曾两次产生大面积山洪泥石流灾害,损失惨重;据本次现场调查,“7·23”灾后重建以原址重建和就地后靠安置为主,重建后屋后切坡实施支挡,护坡的住户极少,一旦再遇极端天气,重复受灾的可能性极大。

(2) 乐天溪镇、三斗坪镇葛洲坝库区地质灾害危险性大区(Ⅰ2区)。该区分布于乐天溪镇、三斗坪镇葛洲坝库区,主要涉及三斗坪镇高家村、东岳庙村、黄陵庙村、棋盘山村及乐天溪镇的下岸溪村、乐天溪村、唐家坝村的沿江地段,该区地质灾害危险性指数为2.6。该区面积83.24 km2,占调查区总面积的2.43%。该区人口多集中分布于长江及其支流高家溪、下岸溪、磨刀溪、乐天溪两岸,多为三峡库区移民,人类工程活动强烈。本亚区已存在的地质灾害类型主要为滑坡、不稳定斜坡及泥石流,共80处,其中有38处对居民点构成威胁,现状基本稳定—不稳定。该区岩性以全、强风化结晶岩类为主,切坡坡面存在大量交线外倾,倾角小于坡角的组合结构面,可能诱发小规模坍滑;因人类工程活动强烈,地表分布大量松散风化砂土,全、强风化结晶岩抗冲蚀能力弱,区内产生泥石流的可能性大。对该区居民点构成威胁,一旦成灾,潜在危险性大。该区段多年降雨量为1 192～1 246 mm,年暴雨频数为2～3次。如2016年7月9日暴雨后,该区下岸溪及磨刀溪范围内产生大面积山洪泥石流灾害,造成重大人员伤亡及财产损失。

图4 夷陵区居民集中居住地斜坡危险性分区图Fig.4 Danger zoning map of concentrated residential area slopes in Yiling district1.地质灾害危险性大区;2.地质灾害危险性中等区;3.地质灾害危险性小区;4.年降雨量等值线;5.暴雨频次等值线;6.居民点斜坡调查点。

3.2.2 地质灾害危险性中等区(Ⅱ区)

评估区危险性中等区总面积232.58 km2,占评估区总面积的6.79%。根据危险性中等区的分布位置、地质环境条件以及灾种的差异、灾害体的规模、稳定性的不同,划分为三个亚区。

(1) 宜兴公路雾渡河—黄花段地质灾害危险性中等区(Ⅱ1区)。分布于宜兴公路雾渡河—黄花段沿线斜坡地带,该区地质灾害危险性指数为2.2。本区面积76.84 km2,占评估区总面积的2.24%。该区岩性以全、强风化结晶岩及碳酸盐岩为主,存在上硬下软地层组合,因毗邻雾渡河断裂,岩体较破碎。人口多集中居住于宜巴高速公路及宜兴公路沿线,受地形条件限制,房屋后山多分布自然陡坡及高陡切坡。该区段多年降雨量为1 050～1 400 mm,年暴雨频数为2次,2012年6月29日19:40—30日10:00,该区普降暴雨,15 h降雨量达253 mm,特大暴雨形成的山洪造成3人死亡。本亚区已存在的地质灾害类型为崩塌及不稳定斜坡,共73个灾害点,其中有20处对居民点构成威胁,现状基本稳定—稳定性差;一旦成灾,潜在危险性中等。

(2) 樟村坪磷矿区地质灾害危险性中等区(Ⅱ2区)。分布于樟村坪磷矿区居民点所处斜坡地带,地质灾害危险性指数为2.0。本区面积117.61 km2,占评估区总面积的3.43%。该区岩性主要以震旦系灯影组与陡山沱组碳酸盐岩为主,存在上硬下软地层组合,岩体较破碎。人口多分布于樟村坪集镇及丁家河、桃坪河、董家河、肖家河等河流两岸坡脚地带,毗邻采矿活动对居民居住地斜坡稳定不利。该区段多年降雨量为1 246～1 434 mm,年暴雨频数为3次。该区采矿活动强烈,本亚区已存在的地质灾害类型主要为崩塌、地面塌陷,共192个灾害点,其中有26处对居民点构成威胁,现状基本稳定—稳定性差;一旦成灾,潜在危险性中等。

(3) 分乡镇百里荒地质灾害危险性中等区(Ⅱ3区)。分布于分乡镇高场村—百里荒村—中洲山村斜坡地带,该区地质灾害危险性指数为1.7。本区面积38.13 km2,占评估区总面积的1.11%。该区岩性主要为二叠系、石炭系、泥盆系及志留系碳酸盐岩、碎屑岩,雾渡河断裂从本区南部通过,岩体较破碎。人口多分布于普溪河两岸及普百公路沿线。该区段多年降雨量为1 050 mm,年暴雨频数为2次。本亚区已存在的地质灾害类型为崩塌及滑坡,共21个灾害点,其中有6处对居民点构成威胁,现状基本稳定—稳定性差;一旦成灾,潜在危险性中等。

3.2.3 地质灾害危险性小区(Ⅲ区)

该区包括地质灾害危险性大及危险性中等区以外的其它区域。该区地质灾害危险性指数为1.1。本区面积3 041.24 km2,占评估区总面积的88.83%。区内现有地质灾害类型主要为滑坡、崩塌及不稳定斜坡,共419个灾害点,其中有38处对居民点构成威胁,现状以稳定—基本稳定为主,可能诱发小规模变形,易于防治,对主体工程的危害较小,潜在危险性小。综合确定本区为地质灾害危险性小区。

4 居民集中居住地场址选择建议

山区建房过程中在斜坡地带进行挖方及填方,多未作(或部分实施)边坡支挡和排水工程,挖方无序堆积,一旦遭遇高强度的集中或连续降雨,极易产生工程型滑坡、泥石流地质灾害[3]。如太平溪镇库区2010年“7·23”山洪灾害[4]及乐天溪镇、三斗坪镇2016年“7·9”山洪灾害均属此类情况。此类灾害一般规模较小,大者500～2 000 m3,小者5～100 m3,分布零散,不易预防,但造成的后果极其严重。故在开展新农村建设及散户建房选址前,应重视地质灾害易发区场址区及周边区域斜坡工程地质勘察选址工作。

居民集中居住地场址选择需避免山洪泥石流及地质灾害,应当贯彻“早期发现、以防为主、防治结合”的原则,主要预防措施为:

(1) 居民集中居住地及分散农户场址尽量选择在地形平坦开阔、地基土较均匀的区域。存在工程地质条件制约因素时,如软基础、膨胀土、溶洞、后山斜坡存在软弱夹层、倾向坡外且倾角小于坡角的不利结构面、处于区域性断裂破碎带或深厚全、强风化层内等,应实施相应的处置措施。

(2) 在斜坡地带进行房屋建设前,必须首先做好工程勘察工作,查明场址及周边历史上有无地质灾害存在。场址不能选在已有滑坡的主滑方向,后山陡坡有危岩体、松动危石的坡脚下;场址不应选在泥石流可能影响到的沟道范围及冲沟沟口,如弃渣场、废石场、尾矿库(矿区)的下方,或沟源及沟道两侧有大量松散堆积物的冲沟出口处;避开不稳定斜坡和高陡边坡;不宜紧邻江、河(水库)的岸边;矿区应避开地下采空区诱发的地表移动范围。确实无法避让时,也应查明已有滑坡、崩塌等各类地质灾害的发育阶段。

(3) 对于已查明为大型滑坡,或后山存在崩塌、危岩体,一般情况下居民集中居住地建设均宜加以避让。当必须进行建设时,应制订详细的防治对策,经技术经济论证对比后,慎重取舍建设场址。

(4) 开展场址区河流、溪沟洪水调查,通过访问了解场址区的历史最高洪水位及淹没状况。如就近设有水文站,应搜集相关水文资料,分析20年一遇(分散农户安置区)和50年、100年一遇(集中安置区)的洪水位;山洪调查则应结合泥石流调查进行。

(5) 在斜坡地带进行挖方或填方时,必须事先查明坡体岩土条件,地表水和地下水情况,做好边坡治理和排水设计,避免造成工程类地质灾害。

5 结语

(1) 夷陵区受地质灾害威胁的居民集中居住地斜坡146处,其中斜坡位于崩滑体上或崩滑体位于斜坡区130处,受周边地灾威胁斜坡18处,受地质灾害潜在威胁的村委会有9处,受地质灾害潜在威胁的中小学有3处。

(2) 三峡库区、宜兴公路雾渡河—黄花段、宜大公路沿线人类工程活动强烈,库区移民及居民建房场址多就地后靠安置或挖填形成,该区段居民集中居住地斜坡地质灾害危险性较大。

(3) 夷陵区居民集中居住地斜坡区地质灾害一般规模较小、分布零散、不易防治,故应重视新农村建设及散户建房选址工作。

(4) 2010年以来,夷陵区极端天气增多,北部、北西部山区特别是三峡库区发生特大暴雨的频率逐渐增高。近年来造成巨大损失的特大暴雨中心区均位于三峡库区库首、坝址区。引发山洪泥石流灾害重灾区的地表岩性主要为黑云母石英闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩等。该类结晶岩分布区滑坡、泥石流的形成受极端降雨影响极为敏感,全、强风化岩体抗侵蚀、剥蚀、冲蚀能力低,遇水易软化,易产生小规模坍滑、泥石流地质灾害。建议下阶段积极开展三峡库区结晶岩类分布区居民点房前屋后斜坡地质灾害风险评价工作。

(5) 开展居民集中居住地斜坡危险性评价,为夷陵区山区精准扶贫、易地搬迁工作提供地质依据,对下一步划分重点区域、因区施策具有指导意义。