浙江省永嘉县地质灾害发育特征及形成条件研究

2020-05-30郭山峰何伟民

矿产与地质 2020年1期

郭山峰，何伟民

(1.河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南郑州 450001；2.河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，河南郑州 450018)

0 引言

永嘉县位于浙江东南沿海，区域内山势高陡，地形起伏较大，地质环境比较复杂，是温州市地质灾害的易发县(市、区)之一。前人对区内地质环境条件、地质灾害现状类型、分布规律、形成条件、影响因素、稳定性和危害性[1-5]均进行过较为深入的分析与研究，取得了较为丰富成果。本次研究主要是依据“永嘉县农村山区地质灾害调查评价项目”中的调查成果数据进行综合整理分析[6]，从空间上(地形地貌、地质条件、人类工程活动等)和时间上(气候气象)对区内崩塌、滑坡、泥石流及不稳定斜坡等地质灾害的发育特征及形成条件进行了研究分析，认为人类工程活动和降雨是区内地质灾害发生的主导因素。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

永嘉县县域范围80%以上为山地地貌，楠溪江以西属括苍山脉，约占县域面积的60%，楠溪江以东属雁荡山脉，约占县域面积的20%，整体地势北高南低。根据成因及海拔高度，又可将其地貌细分为构造侵蚀高、中、低山和河谷平原。构造侵蚀中山分布于县域北部括苍山脉及雁荡山脉一线，绝对高程为1000～1270.8 m，相对高程为500～800 m，山体坡度一般大于25°，局部陡峭处超过65°，占全县面积的7.49%；构造侵蚀低山主要分布于县域北部、中东部、中西部一带，绝对高程为500～1000 m，相对高程为200～500 m，山体坡度一般为15°～35°，占全县面积的42.06%；构造侵蚀丘陵主要分布于县域中部、南部一带，绝对高程为200～500 m，相对高程小于200 m，山体坡度一般为15°～25°，占全县面积的40.18%；河谷平原分布于楠溪江、瓯江沿线，绝对高程小于200 m，相对高程小于50 m，山体坡度小于15°，占全县面积的10.27%。

1.2 气象水文

永嘉县属亚热带季风气候区，全县多年平均降水量1718.3 mm，北部、东北部地区较多，东南部、南部地区较少。暴雨和台风是当地时常发生的气象灾害，据统计从1949—2011年，永嘉县共遭受台风袭扰69次，年均1.1次。全县各主要雨量站记录的多年平均暴雨次数(日降雨量≥50 mm)为8～14次/年，主要集中在5—9月份，占全年降雨的59%～72%。其中尤以8月最多，6、7、9月次之。从县域上看，暴雨主要集中在东部地区，西部相对少些。多年平均蒸发量为1442.4 mm(C20)，年平均降水量多于年平均蒸发量262.4 mm。每次台风过后，就会引发滑坡、崩塌和泥石流灾害的发生。

县境内主要有瓯江、楠溪江、西溪、茹溪、永乐河等河流。其中，楠溪江干流全长145 km，流域总面积2489.97 km2，境内流域面积2277.67 km2，占全县总面积的85.2%，平均年径流量28.6亿m3；菇溪(流域面积153.29 km2，含境外)、西溪(166.05 km2)、楠溪江(2489.97 km2)、乌牛溪(87.63 km2)及三江、江北、梅岙、朱涂4个微型水系(总面积99.63 km2，)均属山溪性河流。沿河及水库段，因河水冲蚀河岸，再加上降雨作用，易发生滑坡和泥石流地质灾害，引发山洪。

1.3 地层与构造

前第四纪地层主要分布于东部和西部基岩山区，地层主要为上侏罗统陆相火山岩系和下白垩统火山-沉积岩系，出露地层由老至新依次为上古生界变质杂岩(AnMz)、上侏罗统高坞组(J3g)、西山头组(J3x)、茶湾组(J3c)、九里坪组(J3j)，下白垩统馆头组(K1g)、朝川组(K1c)、小平田组(K1x)，以及第四系(Q)。

区域地质单元属于华南褶皱系的“温州—临海坳陷”中段，其大部属于黄岩—象山断坳四级构造的南端。区内以NW向、NE向断裂最为发育，如NE向的永嘉—黄岩大断裂和温州—镇海大断裂，NW向淳安—温州断裂。断裂构造对区内的河流、沟谷等的形成和发展起着重要的控制作用。另外，区内部分地段岩脉发育，岩石整体较破碎。

1.4 水文地质条件

根据含水介质、地下水赋存条件，可将县内地下水划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和红层(K1g)孔隙裂隙水三大类。松散岩类孔隙水分布于山间河谷盆地及冲海积平原；基岩裂隙分为风化层网状和构造裂隙水两个亚类，前一类赋存于风化层厚度较大地带的准夷平地段，后一类分布于各类基岩的构造带及节理裂隙带内；红层孔隙裂隙水主要分布于馆头组。地下水具有软化岩土体润滑节理面和裂隙面的作用，增加了岩土体自重，降低了岩体结构面的抗滑能力，易发生滑坡地质灾害。

1.5 工程地质条件

根据岩石(地层)的工程地质特征，地层岩性组合特征，全县共划分为12个工程地质岩组。分别为松散冲海积淤泥质黏性土混砂砾石岩组(NT)、松散粉细砂土、含砾石砂土为主的岩组(ST)、松散砂砂砾石、砂卵石为主的岩组(LT)、坚硬块状晶、玻屑熔结凝灰岩岩组(Ht)、坚硬块状晶、玻屑酸性熔结凝灰岩夹沉积岩岩组(Hi)、火山碎屑岩夹熔岩、砂岩、砂砾岩岩组(Hs)、软硬相间红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩岩组(SRf)、浅变质岩岩组(Bg)、花岗岩为主的酸性侵入岩岩组(Qg)、闪长岩为主的中性侵入岩岩组(Qd)、流纹岩为主的酸性岩岩组(Rr)及坚硬块状辉绿(玢)岩等基性岩岩组(Rb)。

2 地质灾害发育类型

通过本次工作调查，永嘉县现有地质灾害隐患点318处(图1、表1)，其中滑坡隐患80处，占总数的25.16%，崩塌隐患48处，占总数的15.09%，泥石流隐患85处，占总数的26.73%，不稳定斜坡105处，占总数的33.02%[7]。

3 地质灾害发育特征

3.1 滑坡隐患特征

滑体物质组成主要是残坡积粉砂质黏土夹碎石和碎石土，厚度一般小于6.0 m；发育地层以下白垩统朝川组(K1c)、小平田组(K1x)、馆头组(K1g)及上侏罗统西山头组(J3x)主，调查发现这些岩组地层极易风化为松散层，构成不稳定斜坡的物质基础；规模多为小型，方量一般为100～5000 m3；滑坡隐患以人类工程活动引发为主，大量的分布在村民房前屋后，可能造成较大损失，危害程度一般为较大级；滑坡以暴雨引发的巨大滑坡为主，形态多呈圈椅状、舌状、勺型等，滑坡一般沿土岩接触面或层间软弱面滑动。

3.2 崩塌隐患特征

崩塌隐患主要是以岩质崩塌为主，占调查发现灾害总量的75%；人类工程活动对崩塌隐患的产生起着主导作用。为公路、厂房、民房等工程活动开挖形成的高陡边坡上发生的崩塌，坡面上岩体较破碎，存在顺坡节理、卸荷裂隙等不利结构面，对坡脚建筑物构成威胁，占总量的68%；一类为自然陡坡或陡崖发生的崩塌，一般坡度大于40°，构造节理、原生柱状节理发育，岩体较破碎或受到不利结构面控制，或陡坡上发育有突出的岩体；规模等级均为小型，潜在崩塌体积一般为100～2000 m3，危害程度一般较小。

3.3 泥石流隐患特征

区内泥石流多是以暴雨性、沟谷型的小型稀疏性的水石流为主，低频发育。多发生在地形切割强烈、相对高差较大的山区地貌单元，相对高差一般为100～700 m，沟床平均纵比降一般为83‰～595‰；沟谷泥石流流域面积一般为0.01～3.0 km2，最大面积达3.12 km2。区内泥石流的驱动力多来自于暴雨，发育位置远离人居，受人类工程活动的影响较弱，多为自然性泥石流，其启动形式主要表现为高位滑坡、崩塌或坡面侵蚀引发；泥石流冲出山谷沟口时，对下游村庄居民的安全生产生活带来巨大破坏，通常危害程度多为较大级；泥石流隐患以沟谷型泥石流为主，坡面型泥石流占比小。

图1 永嘉县地质灾害隐患分布示意图

类型总数量/处规模中型/处小型/处威胁人数/人威胁财产/万元危害程度一般级/处较大级/处重大级/处滑坡8017913436046.550282崩塌480484161402.338100泥石流8508529136172.036436不稳定斜坡105410118859773.050532合计3185313655723393.817413410

3.4 不稳定斜坡发育特征

不稳定斜坡主要受人类工程活动强度控制，多发育于工业区建设、切坡建房、采矿(含非法采矿)、坡改梯田及修建道路等人类活动较强的地区，而人为活动弱的地区不稳定斜坡较稀疏；从行政区划上看，不稳定斜坡分布在南城街道、三江街道、桥下镇人类活动强烈的区段及岩坦镇、碧莲镇、巽宅镇自然斜坡较陡的地段；不稳定斜坡主要分布于50～500 m的丘陵区；不稳定斜坡分布于上侏罗统西山头组(J3x)、下白垩统小平田组(K1x)和侵入岩地层中；不稳定斜坡主要是沿断裂构造带沟谷两侧分布，如西溪两侧。

4 地质灾害形成条件

4.1 地形地貌

4.1.1 滑坡、崩塌和不稳定斜坡

坡形从坡面形态的角度来看，各个形态的坡形(凸型、直线型、阶梯型、凹型和复合型)均存在，通过对全县调查发现的地质灾害进行统计分析(表2)，凸形斜(边)坡确实更容易失稳，约有30.47%的滑坡、崩塌地质灾害的形成是这类坡形；其次，阶梯形斜(边)坡的稳定性也较差，约26.18%的地质灾害在这类坡形中产生；而阶梯形状坡面多是由人工切坡形成；凹形斜坡不利于应力的集中，且相较其他坡形斜坡，自重荷载较小，坡体下部位置处的稳定程度有一定提高，崩塌、滑坡的发生率降低，约为19.74%；直线形(边)坡体内地质灾害发生的概率略低于凹形斜坡，统计发现，直线型(边)坡的高差相对较小，一般小于10 m，坡体整体较为完整，所以发生地质灾害的概率较低。

表2 坡形与地质灾害和不稳定斜坡数量关系统计

坡度通过对永嘉县境内已发生或者有发展迹象的滑坡和崩塌灾害或隐患数量进行统计，绘制出了地质灾害形成的坡度与频数的关系曲线图(图2)。由图2可见，滑坡多形成于地面坡度范围在15°～55°的地段，尤其是自然坡度在25°～35°区间滑坡灾害或隐患居多，当坡度大于45°时数量开始减少。坡度小于15°的自然斜坡一般自稳能力较好，很少有滑坡灾害的发生。崩塌多发生在坡度大于45°的自然陡坡或人工边坡上，区内崩塌的形成多是由于人类的切坡、筑路等工程活动诱发的。

图2 滑坡、崩塌的坡度与频数关系曲线

分布高程据统计分析，区内地质灾害或隐患点在垂向上的分布具有不均性(表3)。高程小于500 m地段发育地质灾害和不稳定斜坡共计197处，占总比的85%；高程大于500 m地段地质灾害和不稳定斜坡共36处，仅占总数的15%；换言之，500 m高程以上地段地质灾害和不稳定斜坡发育密度低，随着高程的增加有减少的趋势。这与近年来低海拔地区经济的高速发展有着密切的关系，在人口密集的地区通常也是地质灾害和不稳定斜坡较为发育的地区，因此，地质灾害或隐患在高程上的分布体现出的是人类工程活动的重要影响程度。

表3 分布高程与地质灾害隐患和不稳定斜坡统计

4.1.2 泥石流

区内泥石流多以暴雨性、沟谷型的小型稀疏性的水石流为主[8-9]，发育频率低，长时间强降水是泥石流形成的驱动力。沟谷型泥石流共计77处，汇水面积都不算大(表4)，面积多在0.01～3.0 km2之间，最大汇水面积仅3.12 km2，多分布位于海拔200～1200 m之间，相对高差100～700 m的中低山区，沟床平均比降在83‰～595‰之间，主要集中在100‰～450‰之间，沟床比降大约在400‰的沟谷最有利于泥石流的发育。其他8处为坡面泥石流，发育坡度一般在30°～45°之间，这与滑坡形成的地形条件类似。

表4 沟谷型泥石流汇水面积统计

4.2 地质条件

4.2.1 地层岩性及岩土体类型

调查发现县域内已发生的地质灾害或隐患及不稳定斜坡主要形成发生在朝川组(K1c)、西山头组(J3x)、小平田组(K1x)及馆头组(K1g)中。原因在于这些地层为火山碎屑岩含沉积夹层或沉凝灰质火山碎屑岩，节理裂隙普遍发育，在雨水的浸润下，岩石的抗风化能力变差，逐渐在坡体上形成厚的松散堆积体，如遇强降水，坡体极易失稳，形成滑坡、崩塌地质灾害。同样，在岩质较为坚硬的侵入岩和变质杂岩地层中，由于组成自身的矿物抗风化能力较弱，普遍在坡脚位置处有一定厚度的风化残坡积物，根据所处的环境不同，在诱发因素下，形成不同类型的地质灾害(表5)。

表5 地质灾害点在不同类型地层岩性的分布统计

4.2.2 地质构造

永嘉县地质灾害的分布位置与距断层的远近也有着密切的关联性。据统计，县域内有63.52%以上的地质灾害点分布在断层带或者距断层位置不超1 km的范围内，约有22.96%的地质灾害点分布在距断层位置1.5 km以外的范围，整体呈现的规律是随着距离断层的平面位置越远，地质灾害分布的密度逐渐减小(表6)。分析得出，断裂带及其附近位置，山岩遭到不同程度的破坏，发育的结构面破坏了岩体的完整性，弱化了岩体的强度及抗风化能力，容易形成较多的松散物质，构成滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的物质基础。

表6 永嘉县地质灾害分布与断层关系统计

4.3 气象条件

永嘉县地质灾害的发生几乎都与降雨有关，从时间上来看，大都发生在每年的6—9月，在以往发生的171处地质灾害点中有158处发生在6—9月，占总数的比例高达92.75%。如2005年7月下旬至9月上旬，永嘉县接连遭受“海棠”、“麦莎”、“泰利”、“卡努”4次强台风暴雨的袭击，引发数十起山体滑坡、泥石流等地质灾害，52处堤防决口，受灾人口达104.3万人，倒塌房屋164户221间，直接经济损失18.26亿元。

4.4 人类工程活动

区内人类工程活动主要表现在修路、建房、修建水库、采矿等。不合理的边坡开挖及堆载极易引发地质灾害的发生。据统计，已形成地质灾害的171处中，有135处的地质灾害，是由于当地居民不合理的开发建房、切坡筑路等人类活动诱发的；调查发现的213处地质灾害隐患点中有118处也是由于人类不合理的开发利用造成的；调查的105处不稳定斜坡中也有62处是与人类的工程活动密切相关。