青海省滑坡崩塌泥石流灾害时空分布特征

2022-01-07魏正发曹小岩张俊才应忠敏严慧珺魏赛拉加

中国地质灾害与防治学报 2021年6期

魏正发，曹小岩，张俊才，应忠敏，严慧珺，魏赛拉加

（1.青海省地质环境监测总站，青海西宁 810008；2.青海省尖扎县气象局，青海尖扎 811200）

0 引言

青海省位于中国西部、青藏高原东北部。是长江、黄河、澜沧江的发源地，被誉为“三江源”、“江河源头”、“中华水塔”。地势具有西南高、北东低与南北高、中部低和山地多、平原少的组合特征。其内有构成全球海拔最高、隆起时代最新、地壳厚度最大，作为青藏高原基础构架并保存较为完整的世界最高高原面和构造山系。区内地质环境条件复杂、生态脆弱、气候多样、地震频发。地貌以山地丘陵为主，占全省面积的72%。强烈的高原隆升和河流下蚀，导致区内地势高差悬殊、沟壑广布、谷坡陡峻，在山地、丘陵、台地与河谷平原的过渡带，地质灾害呈相对集中和条带状分布，具有范围广、数量多、群发突发、灾情严重、治理难度大等特点。

青海省是我国地质灾害高发、频发的主要省份之一，崩塌、滑坡、泥石流是最主要的地质灾害类型。近年来受极端天气和城市扩张、工程建设增加等因素影响，地质灾害频发；其中2017年是近十年来全省地质灾害造成人员伤亡最多的一年，共造成12 人死亡，3 人受伤；2018年是有记录以来发生次数最多、经济损失较为严重的年份，共发生地质灾害207 起[1]，是1990—2019年多年平均值的6.6 倍，因灾死亡人数4 人，直接经济损失达5 100 余万元；2019年发生地质灾害92 起[2]，发生起数仅次于2018年。严峻的地质灾害形势已然成为制约青海省城市建设和社会经济发展的重要因素，对人民群众生命财产安全及各类基础设施造成了极大的损害和威胁。

基于地质灾害的发育特征与分布规律研判地质灾害发展变化趋势，是多年来各级自然资源部门分析地质灾害趋势的重要组成部分[3]。为此，文中在收集学习前人研究成果[4-9]的基础上，通过整理研究1990年以来青海省历年滑坡崩塌泥石流灾害发生情况，总结分析其规律，摸清发育特征、引发因素、分布规律及发展趋势；对于今后青海省地质灾害防范工作具有指导和借鉴意义，为各级自然资源部门地质灾害趋势研判提供技术支持和参考依据。

1 突发性地质灾害概况

1990—2019 年青海省共发生地质灾害948 起。其中滑坡656 起、崩塌172 起、泥石流120 起，造成181人死亡、123 人受伤，直接经济损失达6.18 亿元。参照《地质灾害防治条例》划分，灾情等级以小型为主，共发生875 起，占比92.3%，造成58 人死亡、49 人受伤，直接经济损失约0.46 亿元，灾情等级中型及以上73 起，占比7.7%，造成123 人死亡、74 人受伤，直接经济损失约5.72 亿元（表1）。2007年7月20日贵德县拉西瓦水电站发生崩塌，造成19 人伤亡，直接经济损失3 500 万元，是青海省有记录以来造成伤亡人数最多的地质灾害事件（表2）。

表1 青海省滑坡崩塌泥石流灾害灾情统计表（1990—2019）Table 1 Statistical table of landslide,rockfall and debris flow disasters in Qinghai Province（1990—2019）

表2 死亡3 人及以上重大滑坡崩塌泥石流灾害事件Table 2 Catastrophic landslide,rockfall and debris flow disasters events with more than 3 death

2 发育特征

2.1 按类型划分

青海省地质灾害以滑坡为主，崩塌和泥石流相对较少；发生滑坡656 起，占总数的69.2%，造成81 人死亡、45 人受伤，直接经济损失约1.27 亿元；崩塌172 起，占总数的18.14%，造成44 人死亡、42 人受伤，直接经济损失约0.87 亿元；泥石流120 起，占总数的12.66%，造成56 人死亡、36 人受伤，直接经济损失约4.04 亿元。可见，虽然泥石流发生起数少，但是占比仅13%的泥石流却造成了约30%的人员伤亡和65%的经济损失，而占比近70%的滑坡仅造成了20.6%的经济损失（图1）。

图1 崩滑流发生起数与伤亡人数和经济损失对比图Fig.1 Comparison of the number of landslide,rockfall with debris flow disasters casualties economic losses

2.2 按规模划分

就发生规模而言，小型、中型、大型及巨型崩塌、滑坡灾害均有发生，巨型泥石流尚未发生过。按灾种细分，90%的崩塌为小型，中型及以上仅占10%；73%的滑坡为小型，中型及以上占27%；65%的泥石流为小型，中型及以上占35%。可见省内滑坡崩塌泥石流灾害以小型为主，中型次之，大型较少，巨型基本不发育，占比依次为75.7%、14.7%、7.5%、2.1%（表3）。

表3 滑坡崩塌泥石流灾害按规模统计表（1990—2019）Table 3 Statistical table of landslide,rockfall and debris flow disasters by scale（1990—2019）

2.3 按物质组成划分

青海省地层发育较全，从元古界至第四系均有广泛分布。从分布情况看，基岩主要出露在山地地区，第三系地层出露于丘陵地带，第四系地层广布于河谷盆地、山麓、台地及丘陵之上，依据岩性、岩石强度和结构类型及特殊工程地质性质，岩体可分为岩浆岩、变质岩、碳酸盐岩和碎屑岩建造，土体可分为卵砾类土、砂类土、一般黏性土、软弱黏性土、黄土类土、盐渍土和冻土。

因岩土体类型对于泥石流的发生影响不明显，开展灾害体物质组成分析时仅针对崩塌、滑坡灾害。按岩土体类型划分，2003—2019年间672 起崩塌、滑坡灾害有518 起发生于松散的土体中，占比77.1%，154 起发生于岩体中，占比22.9%。其中黄土类土地质灾害最为发育，约占61%，碎屑岩和卵砾类土次之，占比分别为19.3%、16.1%，变质岩、岩浆岩、碳酸盐岩基本不发育，这是由于岩石的坚硬程度代表着力学强度，由坚硬至较坚硬至软弱，岩体的稳定性逐渐降低，由坚硬岩体至松散的土体，岩土体力学强度骤降，可以发现除碎屑岩外其他岩体基本不发育地质灾害，且灾害规模以小型为主。发生在黄土类土、碎屑岩和卵砾类土中的崩塌基本以小型为主，很少发生大规模崩塌；发生在黄土类土和卵砾类土中的滑坡以小型为主，而在碎屑岩中则以中型以上为主（表4）；这是由于黄土类土和卵砾类土结构杂乱、松散破碎，极易局部失稳解体发生崩塌、滑坡灾害，而发生于碎屑岩中的滑坡多追索岩体结构面，极易整体失稳形成滑坡，且上部大多披覆有松散土体，致使发生于碎屑岩中的滑坡规模较大。

表4 岩土体类型与滑坡崩塌灾害发育（2003—2019）Table 4 Relationship between soil and rock type and landslide,rockfall and debris flow disasters development（2003—2019）

3 分布规律

3.1 空间分布规律

（1）按行政区域

青海省下辖西宁市、海东市、海北州、黄南州、果洛州、海南州、海西州及玉树州2 市6 州。就滑坡崩塌泥石流灾害整体分布而言，主要分布于西宁市和海东市，占比分别为37.4%、34.4%，两个市占全省崩地质灾害的近72%，灾害密度分别达到4.62 起/100 km2和2.47 起/100 km2，其次是海南州、黄南州和海北州，占比分别为8.8%、8.5%、5%，海西州发生最少，仅发生13 起，年均发生仅0.4 起，灾害分布密度更是不及西宁市的千分之一。就不同灾种而言，各市（州）也有分布上的差异，除海西州多发生泥石流外，其它市（州）以滑坡为主；除滑坡外西宁市、海东市、海北州、果洛州多发生崩塌，泥石流相对较少，而黄南州、海南州、海西州及玉树州则多发生泥石流，崩塌相对较少，尤其以海南州和海西州最为明显（表5）。

表5 滑坡崩塌泥石流灾害的地域分布统计（1990—2019）Table 5 Geographical distributiong statistic of landslide,rockfall and debris flow disasters（1990—2019）

（2）按地形地貌

依据不同的地貌类型，将青海省划分为四个地貌单元，分别为青东丘陵谷地、柴达木盆地、青北高原山区、青南高原山区[10]。就滑坡崩塌泥石流灾害整体而言，集中分布在青东丘陵谷地，占比82.8%，灾害分布密度2.673 9 起/100 km2，其次依次为青南高原山区、青北高原山区、柴达木盆地，占比依次为10.9%、5.2%、1.1%，柴达木盆地基本不发育。不同灾种在各地貌分区的分布也存在差异性，如青东丘陵谷地、青北高原山区、青南高原山区以滑坡为主，而柴达木盆地则以泥石流为主，除滑坡外青东丘陵谷地以崩塌为主，泥石流相对较少，其它地貌分区崩塌和泥石流灾害发生相差不多（表6）。

（3）按农牧业分区

以日月山为天然分界，东部湟水流域和黄河上游下段为黄土高原西段，为主要的农业区，其余地区为牧业区，青海省农业区主要分布在青东丘陵谷地区，牧业区主要分布在青北高原山区、青南高原山区和柴达木盆地区，农业区人口集中，地形破碎，主要开展开挖平整土地、农业灌溉等活动，牧业区人口稀疏，地形较为平整，以自然放牧为主，相比较农业区对自然环境的影响较大，致使农业区较牧业区滑坡崩塌泥石流灾害严重，约83%的滑坡崩塌泥石流灾害发生在农业区（表6）。

表6 滑坡崩塌泥石流灾害按地形地貌分区统计（1990—2019）Table 6 Statistics of landslide,rockfall and debris flow disasters according to topography and physiognomy（1990—2019）

（4）按工程活动强度分区

青东丘陵谷地区占地面积29 358 km2，分布着我省16 个县（市、区），4 043 884 人[11]，仅全省9%的土地上分布着36%的县（市、区）和69%的人口，人口密度137.74 人/km2（表6），是其它区域的几十倍甚至百倍，省府西宁市也在其中，是连接祖国内陆和新疆、西藏等地区的重要枢纽。重要的地理位置和密集的人口分布，致使区内社会经济发展迅速，基础设施建设等工程活动强烈，滑坡崩塌泥石流灾害多发频发，灾害发生密度达到了其他区域的几十倍甚至几百倍，造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失，因灾伤亡人数占全省的86%，经济损失占全省的68%。

（5）按流域分区

青海省水系可分为外流水系和内陆水系，因黄河和其一级支流湟水河不在青海省汇流，湟水河和其一级支流大通河在甘青交接处汇流，因此在分析滑坡崩塌泥石流灾害分布时将湟水河和大通河单独列出。可以发现省内滑坡崩塌泥石流灾害主要分布于湟水河流域，共发生596 起，占比63%，造成138 人死亡、75 人受伤，直接经济损失约2.95 亿元，其次为黄河流域，共发生264 起，占比36.5%，造成35 人死亡、29 人受伤，直接经济损失约2.28 亿元，其他流域分布相对较少。

就灾害类型及规模各流域相差不多但略有差异，如大通河流域崩滑流三种灾害发生数量基本相同；内陆水系除黑河流域外主要以泥石流为主；其它流域以滑坡为主，崩塌和泥石流均有发生，且发生数量近一致。中型及以上规模崩滑流灾害基本发生在湟水河和黄河流域，且在各自流域相同灾种中所占比重，黄河流域略高于湟水河流域，如中型及以上规模滑坡，在黄河流域发生62 起，占黄河流域滑坡总数的37%，在湟水流域发生80 起，占湟水流域滑坡总数的19%(表7)。

表7 滑坡崩塌泥石流灾害按水系流域统计表（1990—2019）Table 7 Statistical table of landslide,rockfall and debris flow disasters by drainage basin（1990—2019）

3.2 时间分布规律

（1）年度变化规律

表8显示了1990—2019年青海省滑坡崩塌泥石流灾害发生数量及灾情的年度变化情况，可以看出，地质灾害发生数量、造成的死亡失踪人数、直接经济损失年际变化很大。

表8 滑坡崩塌泥石流灾害按年度统计表（1990—2019）Table 8 Annual statistical table of landslide,rockfall and debris flow disasters（1990—2019）

按滑坡崩塌泥石流灾害发生起数，2018年发生地质灾害207 起，为历年最多，是多年平均值的6.6 倍；其次是2019年、2007年、1995年、1994年，分别为92 起、54 起、51 起和47 起；1990年、1991年、1992年、1998年、2000年、2001年发生起数相对较少，灾害数量低于10 起。按死亡、受伤人数，1994年、1995年因地质灾害死亡受伤的人数最多，分别为1994年死亡37 人、受伤12 人，1995年死亡36 人、受伤15 人，其次是2007年、2017年，分别为16 人、16 人和12 人、3 人；1991年、1993年、2002年、2014年未造成人员伤亡。按经济损失，1997年因滑坡崩塌泥石流灾害造成的直接经济损失最重，约为2.27 亿，是多年平均经济损失（2 059 万）的约11 倍，其次依次为1995年、2018年、1994年，直接经济损失分别为7 261.915 万元、5 117.74 万元和4 635.42 万元；2001年、1992年、1991年的直接经济损失较小，不超过10 万元。

从年度滑坡崩塌泥石流灾害发生数量可以看出，以2004年为节点，2004年之前除1994年、1995年特殊年份，其它年份年度发灾起数相对较少，不超过20 起，甚至大多年份只发生几起，2004年后发灾起数均大于20 起。从1994年、1995年、2007年、2018年、2019年等发灾数量较多的年份可以看出，大约每隔10年青海便会出现滑坡崩塌泥石流灾害多发年份，时间持续1～3年，并会造成了大量的人员伤亡和经济损失(表8)。

（2）季节性变化规律

滑坡崩塌泥石流灾害的季节差异性在青海省表现较为明显，主要表现在冻融期和汛期。据1996—2019年有明确引发因素的崩滑流灾害数据，14 起冻融滑坡均发生于3—5月的冻土消融期；470 起由降雨引发的崩滑流灾害中有402 起发生于汛期6—9月，占总数的86%，68 起发生于非汛期，其中99%的泥石流发生于汛期。由图2可知，1996—2019年由降雨引发的崩滑流灾害多发于汛期，且汛期发灾占比明显大于非汛期（2009年除外），24年中有22年汛期发灾占比达75%以上；此外，从整体变化趋势而言，汛期发灾占比有微弱减小的趋势，表明发灾时间有汛期向全年发展的倾向（图2）。

图2 各年汛期与非汛期滑坡崩塌泥石流灾害数量占比图（1990—2019）Fig.2 Map of landslide,rockfall and debris flow disasters in flood season and non-flood season in each year（1990—2019）

（3）月变化规律

以月为单位对滑坡崩塌泥石流灾害进行了统计分析，从发灾数量看，主要发生在5—10月，灾害数量占总数的89%；而且集中发生在7—9月，灾害数量占总数的59%（表9），其中以8月份最多，共发生249 起，年均8.3 起，占总数的26.3%，其次依次为7月、9月、6月、5月，分别为166 起、145 起、96 起，1月、2月和12月份最不发育（图3）。

表9 多年月平均滑坡崩塌泥石流灾害统计表（1990—2019）Table 9 Statistical table of average annual landslide,rockfall and debris flow disasters（1990—2019）

图3 多年月均滑坡崩塌泥石流灾害直方图（1990—2019）Fig.3 Monthly average histogram of landslide,rockfall and debris flow disasters over many years（1990—2019）

4 引发因素

滑坡崩塌泥石流灾害的发生往往是多种因素综合作用的结果，但究其成因仍有一种主要引发因素，通过对往年滑坡崩塌泥石流灾害主要引发因素统计分析，主要有工程活动和自然因素两大类，其中工程活动包括边坡开挖、采矿采石、灌溉渗漏、排水排污、水库蓄水、虚方填土，自然因素主要有地震、降雨、坡脚浸润、自然风化、冻融等。由工程活动引发253 起，占1996—2019年总数的31%，以开挖边坡为主；由自然因素引发571起，占1996—2019年总数的69%，以降雨为主（表10）。下面就以开挖边坡和降雨为例，开展深入研究探讨。

表10 滑坡崩塌泥石流灾害按引发因素统计表（1996—2019）Table 10 Statistical table of landslide,rockfall and debris flow disasters by induced factors（1990—2019）

（1）开挖边坡

通过统计往年灾害数据发现，由开挖边坡引发的滑坡崩塌泥石流灾害由1996—2019年呈逐渐增加趋势，表明开挖边坡对灾害的影响日益显著，尤其近年来影响更加明显（图4）。

图4 因开挖斜坡引发滑坡崩塌泥石流灾害数量图（1996—2019）Fig.4 Number of landslide,rockfall and debris flow disasters caused by slope excavation（1996—2019）

（2）降雨

降雨是引发滑坡崩塌泥石流灾害的最主要因素，通过分析1996—2019年由降雨引发470 起，发现年度降雨量和降雨引发的滑坡崩塌泥石流灾害均呈上升趋势。同时发现当年度降雨量增多时当年灾害也基本呈现增加趋势，反之亦然，甚至当年度灾害发生数量样本较多时这种趋势表现的更加明显，如2007年、2016年、2018年、2019年；且在2015年后尤为明显，近乎出现同增同减的变化（图5）。通过多年月均降雨量与月降雨引发灾害对比，降雨对于滑坡崩塌泥石流灾害的影响显得更加突出，降雨和灾害均集中在6—9月份，而降雨少的月份，灾害也发生的较少（图6）。

图5 年均降雨量与降雨引发崩滑流灾害关系图（1996—2019）Fig.5 The relationship between annual rainfall and landslide,rockfall and debris flow disasters caused by rainfall from（1996—2019）

图6 月均降雨量与降雨引发崩滑流灾害关系图（1996—2019）Fig.6 The relationship between the average monthly rainfall over many years and the rockfall,landslide and debris flow disasters caused by monthly rainfall from（1996—2019）

降雨对滑坡崩塌泥石流灾害的影响尤其在2018年表现更为明显，降雨引发崩滑流灾害171 起，占全年总数的82.6%。当年全省出现多次大面积强降雨天气过程。如7月18日17—18 时循化县查汗都斯乡、街子镇、积石镇及清水乡1 h 最大降雨量达41.9 mm[12]，7月18日16—19 时尖扎县昂拉乡为36.9 mm，最大小时雨强27.8 mm[13]；8月2日起海东市大面积遭遇强降雨影响，部分县降雨量甚至达到60年以来的极值，8月2—3日24 h 降雨量乐都区峰堆乡98.4 mm、瞿坛镇50.2 mm、中坝133.4 mm、亲仁86.7 mm 等[14]，8月2—3日的民和县峡门镇24h 降雨量达到90.4 mm[15]，8月3—4日民和县峡门镇12h 降雨量达到90 mm[16]，8月8—9日湟中区甘河滩镇1h 降水量达43.8 mm[17]，8月8日尖扎县措周乡1h 降水34.6 mm，导致民和县、乐都区、西宁市、湟中区、尖扎县、循化县、化隆县、同德县出现灾害群发现象，年内灾害发生起数激增，达到多年平均值的近7 倍。