云南石屏县地质灾害特征及成灾规律研究

2020-05-03宋国虎

云南地质 2020年1期

宋国虎，李强，王灿，向波

(四川省地质工程勘察院，四川成都 610072)

云南石屏县位于云南省南部、红河州西北部，隶属红河州所辖，国土面积3040.84km2，山区面积2878.16km2，占总面积的94.65%，平坝区面积162.64km2，占总面积的5.35%。境内地形陡竣，地质构造复杂，地质环境条件脆弱，地质灾害较为发育。矿山采掘、工程建设、陡坡耕种、毁林开荒的不合理的人类工程活动不断增强，改变和破坏了地质环境和生态环境，诱发了一系列地质灾害。因此，开展区内地质灾害发育特征和成灾规律分析对提升该区域地质灾害防治和促进地区经济持续发展具有积极的科技支撑作用。

1 石屏县地质环境条件

1.1 气象水文

石屏县属亚热带潮湿气候，不同区段因受地理位置、地形条件影响，气候水平和垂直分带差异明显。县内多年平均气温18.1℃，月气温最高为4月～9月，月平均气温21.6℃。多年平均年降水量962.3mm，最大年降水量1146.9mm(1999)，最小年降水量723.1mm。5月～10月为雨季，降水量769.2mm，占全年降水量的79.9%，最大月降水量323.1mm(2001年6月)，最大日降水量238.1mm。

县域内地表水系较发育，地表水系分属红河水系和珠江水系。属红河水系的主要河流有红河、小河底河及异龙湖。小河底河自北向南流经县域西部边缘，为红河在县域内最大一级支流，河谷狭窄，岸陡谷深，水流湍急。属珠江水系主要河流有县域北部的练庄河、小路南河，为曲江河一级支流。

1.2 地形地貌

石屏县地处云南高原南缘，县域总体地势北高南低，倾向红河河谷，一般标高在1400～2000m。红河与珠江水系之分水岭东西两部截然不同的地貌景观。分水岭以西总的地貌为深切割高中山地貌，相对高差1000m～1500m，多为深切割脊状山岭，斜坡陡峻，河谷狭窄，山坡坡度40°～50°，部分可达60°～70°；河溪发育，河流溯源侵蚀强烈，水流湍急，河溪汇入小河底河。分水岭以东总的地貌为中山、低中山地貌，地形波状起伏，山顶平缓，沟谷多呈“U”字型，山坡坡度10°～40°；河溪不发育，水流缓慢，河溪汇入泸江河、曲江河。

1.3 地层岩性

研究区内地层出露比较齐全，除白垩系缺失外，自元古界到第四系均有分布，其中元古界、上古生界分布最广。县域基底由元古界构成，元古界昆阳群出露分布于坝心～马鞍山、龙朋～宝秀电站，为厚逾万米之板岩、粉砂质板岩、粉砂岩、片岩及碳酸盐岩浅变质岩系。自晋宁运动以后，区内沉积了厚达20000余米的碎屑岩和碳酸盐岩建造，尤以上古生界和三叠系厚度最大，出露最广。

1.4 地质构造

县域位于云南山字型构造前弧与青、藏、滇、缅、印尼歹字型构造体系东支中段复合部位，构造方向以北西向为主，北东、东西向次之。北西向构造主要包括；小河底河断裂、大桥-石屏断裂、五郎沟断裂、裴尼～西期底向斜和木卡里背斜。

1.5 新构造运动

县域内新构造运动强烈，其迹象明显，并具有继承性和新生性。新构造运动强烈，且主要表现为上升运动，明显表现出构造运动的继承性，差异性和间歇性。区内大桥-石屏活动断裂为发震断裂，该断裂北西延至通海，南东延至建水，在该断裂带上有文字记载以来共发生7.0级以上地震6次，6.0级～6.9级地震10次。1986年至今，县境内共发生2级以上地震389次，其中有感地震56次，有破坏性地震3次。

2 地质灾害发育分布特征

2.1 地质灾害类型及分布特征

石屏县地质灾害类型主要为滑坡、泥石流和崩塌，共点107处(表1)，具有灾害点多、分布范围广、整体分布不均匀，局部集中等特点(图1)。

表1 石屏县地质灾害类型统计表

(1)灾害类型中以滑坡分布最多，共71处，占66.4%；泥石流31处，占29.0%；崩塌5处，占4.6%。

(2)按规模来看，石屏县地质灾害以中、小型灾害为主，占78.50%，中型占20.56%，大型占0.93%。各乡镇中地质灾害最发育的为异龙镇(图2)，共发育地质灾害占19.63%；其次为牛街镇和新城乡，分别占的15.89%和14.95%；哨冲镇和龙鹏展地质灾害发育较弱。

(3)从不同类型灾害的空间分布特征分析，滑坡在石屏县9个乡镇均有分布；崩塌除分布于异龙镇、坝心镇、新城乡，其他5个乡镇均没有分布；泥石流除龙朋镇没有分布外，其他8个乡镇均有分布。

(4)从空间上看地质灾害主要在分水岭以西的切割高中山地貌区，受小河底河断裂、大桥—石屏断裂、五郎沟断裂等构造作用，在构造复合部位附近分布较为集中。

图1 石屏县地质灾害分布图

图2 石屏县地质灾害乡镇分布统计图

2.2 地质灾害发育特征

(1)滑坡发育特征：滑坡为石屏县主要地质灾害类型，滑坡发育与地形地貌、地层岩性、降雨、地质构造及人类工程活动关系紧密。

区内滑坡主要为土质滑坡，发育67处，占滑坡总数的94.75%；岩质滑坡处4处，占5.63%。按滑坡规模等级划分，区内滑坡以中小型滑坡居多，其中小型55处，占77.46%；中型15处，占21.13%；大型滑坡1处，占滑坡地质灾害总数的1.41%。根据滑体厚度划分，区内滑坡以浅层为主，其中浅层滑坡69处，占97.18%；中层滑坡2处，占2.82%。按滑坡滑动的力学机制划分，区内滑坡以牵引式为主，共66处，占92.96%；复合式滑坡有5处，占7.04%。

(2)泥石流发育特征：按规模划分，区内泥石流以小型泥石流居多，共26处，占83.87%；中型泥石流5处，占16.13%。根据对泥石流形成的水源条件分析，区内的泥石流均为暴雨型泥石流。按集水区地貌特征划分，区内泥石流主要为沟谷型泥石流，有26处，占总数的84%；山坡型泥石流5条，占16%。按发育阶段划分，形成期泥石流共4条，占12.90%；发展期泥石流16处，占51.61%；衰退期泥石流9处，占29.03%；发展期泥石流2处，占6.45%。

(3)区内崩塌灾害分布较少，共5处，占全部地质灾害点总数的4.67%，其规模均为小型。

3 地质灾害成因及规律研究

3.1 地形地貌成灾因素

地形地貌条件是地质灾害发生的主要控制因素之一[1]，石屏县地处云南高原南缘，县域总体地势北高南低，倾向红河河谷。石屏县地质灾害主要发生在地质灾害多发生在构造侵蚀地貌等的河谷、坡地区域，共有地质灾害93 处，占86.91%；在岩溶地貌与岩溶凹丘、谷地地貌中，分别发育地质灾害共计14处，占13.09%。

除岩溶低中山地貌外，滑坡在其他各地貌区中均有发育，主要集中分布在构造侵蚀剥蚀高中山、中山地貌区微地貌为8°～50°的斜坡地带，共53 处，占全县滑坡总数的 74.6%；泥石流，特别是沟谷型泥石流往往跨越多个地貌单元，形成流通区一般位于构造侵蚀剥蚀高中山地貌区，堆积区则位于沟谷宽缓地带，共23 条，占全县泥石流总数的74.2%；崩塌 5 处分别发育在构造侵蚀剥蚀高中山地貌区微地貌60°以上的陡崖地带中，其他地貌类型中较少发育。

3.2 岩土体类型成灾因素

不同地层岩性，其物理力学指标不同，岩体抗破坏能力不同[4]。岩体结构、岩性这些内因对斜坡稳定性影响最大[5]。通过对滑坡发育地段岩土体的工程地质特征进行统计，发育于第四系残坡积层中滑坡数量最多，共有62个，占87.32%；其次为发育于较硬岩中的滑坡，共有8个，占滑坡地质灾害总数的11.27%；发育于坚硬岩中的滑坡数量为1个，占滑坡地质灾害总数的1.14%。崩塌多发于在软硬相间岩体之中。

岩土体的性质主要通过影响泥石流物源来影响泥石流沟的形成和发育。区内构造发育区域，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩石破碎，斜坡上崩坡积、残坡积堆积体在暴雨条件下堆积于沟道内，为泥石流提供物源。而堆积于陡坡上的堆积体在雨水作用下可形成坡面泥石流。

3.3 河流与地质灾害

区内河流均为山区河流，水位随季节和降雨强度的不同而升降频繁，升、降变化的结果均使岩土体向抗剪强度趋于恶化的方向发展。山区河流不但下切作用强烈，侧蚀作用也甚为严重，二者共同作用的结果便是在地形坡度、岩性组合等的共同作用下，沿河岸、沟岸形成滑坡。

本次对区内五条主要河流的流域面积及河网密度、各河流流域内发育的各类灾害点发育数量及对于各流域面积的发育密度进行统计计算，建立河网密度与各类地质灾害的发育密度的对比图，对河流与地质灾害发育的相关性进行分析研究。

对比各流域内地质灾害的发育密度，小河底河流域地质灾害发育密度最大，其次为异龙湖流域和练庄河流域，地质灾害发育密度最低的是红河流域(图3)。针对不同类型的灾害而言，滑坡灾害在小河底河流域的发育密度最高，其次为练庄河流域和异龙湖流域，滑坡灾害发育密度最低的流域为红河流域。崩塌灾害主要发育在异龙湖流域。而泥石流在小河底河的发育密度最高。

图3 工作区各流域河网密度统计图

图4 河网密度与灾害发育关系

地质灾害分布特征表明，石屏县境内各大河流的河网密度与区内地质灾害的发育呈正相关关系(图4)，在河网密度大的流域范围内，地质灾害的发育密度较高，河网密度小的流域范围内，地质灾害的发育密度较低，尤其是泥石流和滑坡。

3.4 降雨成灾因素

中国70%以上的地质灾害集中发生在6月-9月，65%以上是由强降雨引发的，可见地质灾害与降雨关系密切[2]，强降雨是诱发崩塌、滑坡、泥石流等的最直接因素[3]。根据本次详细调查，区内地质灾害时间分布多受降雨的影响，大多滑坡、崩塌和泥石流发生都集中在每年的5月～9月，其中，每年6月～8月地质灾害发生频率最高(图5)，5月和9月次之。每年6月～8月为降雨集中时段，并多以暴雨形式出现。强降雨成为地质灾害的主要诱发因素。

图5 石屏县地质灾害发育时间特征统计图

图6 石屏县地质灾害发育与降雨关系图

石屏县地质灾害发生时间的分布特征与年降雨量集中产生的时间月份基本一致，每年雨季是地质灾害的易发时期，降雨是地质灾害发育分布的主要引发因素。地质灾害的发生与降雨在时间上具有较好的对应关系(图6)，在强降雨过程中地质灾害与降雨具有同步发生的特点。因此，石屏县地质灾害多发生在4月至10月，地质灾害的发生与降雨在时间上具有一致性。

3.4 人类工程活动成灾因素

由于人口的迅速增加，不合理的工程经济活动不断扩大，诸如毁林开荒、城镇及乡村建设、修筑公路、开矿采石等工程建设和经济活动，促进了工农业经济的发展，同时也改变和破坏了地质环境和生态环境，诱发了众多人为的崩塌、滑坡、泥石流地质灾害(图7)。

区内由人类工程活动诱发地质灾害有59处，占55.14%，矿山采掘过程中的人类工程活动诱发的地质灾害数量最多，且泥石流和滑坡数量相当；其次为坡脚开挖，主要诱发灾害类型以滑坡和崩塌等。陡坡垦殖耕作导致的森林植被破坏诱发及矿山采掘形成的弃渣堆积在沟道，形成泥石流物源，诱发泥石流。其次，山区坡森林植被破坏及耕地在水土流失过程中不仅为泥石流的形成提供了大量的松散固体物源，而且因其坡度大，会在暴雨过程中产生暴涨暴落的径流，这为泥石流的形成提供了水动力条件[6]。