山地丘陵区水对地质灾害的影响时空分析

陈祚伟

江西省地质局第三地质大队 江西 九江 332000

根据泰和县1/5万地质灾害调查数据显示，区内共发生608处地质灾害，包括崩塌355处、滑坡208处、泥石流1处、地面塌陷44处[1]，根据地质灾害点成因分析，区内水对地质灾害的影响主要表现在大气降雨、地表水及地下水对地质灾害影响，下面分别就大气降水、地表水和地下水对地质灾害影响采用时空分析进行总结，为区内地质灾害防灾减灾提出时空防治建议。

1 大气降水对地质灾害的影响

县内大气降雨对地质灾害影响主要是滑坡、崩塌。降雨影响主要有：一是雨水浸入坡体内从而造成坡体孔隙水压力加大，增加了坡体自重，加大了土体下滑力；二是雨水浸入坡体造成土体水饱和后，地下水对土体产生向上浮托力，从而降低不良结构面的抗滑力；三是雨水渗入坡体后，使岩土体软化，岩土体之间凝聚力降低、内摩擦角减小，软弱结构面得到一定润滑，促使坡体变形，发生崩塌滑坡灾害。通过对县内地质灾害的发生时间与对应的降雨参数分析，可知降雨与地质灾害的发生具较为明显的一致性，日降雨量及降雨集中程度为诱发地质灾害的关键性要素[2]。

1.1 地质灾害与降雨时间关系

从全县近10年时间里发生的608处地质灾害点发育特征、分布规律分析，地质灾害发生的次数与降雨量有着较好的对应关系，丰水年地质灾害点数一般高于枯水年，县内根据年平均降雨量数据分析，丰水年主要为2013、2014、2015年，并且该三年地质灾害点较多。从地质灾害月分布特征看，绝大多数地质灾害发生在本区的主汛期内（3-7月份），汛期多年月均降雨量均在200mm以上，其中5、6月份最高达225.9mm[1]。多年月均降雨量与地质灾害发生频率相吻合，特别是5月份地质灾害点峰值极为明显。（见图1）

图1 月平均降雨量与崩滑灾害发生频数相关折线图

1.2 地质灾害与降水集中区关系

总体上泰和县年平均降水量东西两侧高中间低。两侧乡镇年平均降水量在1300m以上。

从降水量与地质灾害分布关系图（图2）可以看出，地质灾害频次基本与年均降水量呈正相关的态势分布。年平均降雨量小于1300mm地区，有145处灾害点，灾害点密度0.12处/km2，占总灾点23.85%；年平均降雨量1300～1400mm地区，有160处灾害点，灾害点密度0.18处/km2，占总灾点26.32%；年平均降雨量1400～1500mm地区，有147处灾害点，灾害点密度0.50处/km2，占总灾点24.18%；年平均降雨量1500～1600mm地区，有151处灾害点，灾害点密度0.65处/km2，占总灾点24.84%。[1]降水是地质灾害发生的主要诱发因素，地质灾害的发生还受到地层岩性、地形地貌、人类工程活动等多种因素综合作用[3]。

图2 降水量与地质灾害分布关系图

2 地表水对地质灾害的影响

泰和县区内水系十分发育，河流密布，溪沟纵横，境内河流属赣江水系，主要河流有赣江及其4条一级支流（禾水、蜀水、仙槎河、珠林江）具体位置见图3。赣江由南往北纵贯全区，境内流程59.1km。一级河流又分割出多条小流域，因河流的水文动态变化、底质变化以及岸坡、堤防失稳变形等作用引起的灾害，河湖岸崩塌河流改道等。河湖灾害与地质灾害具有十分密切的相互关系，本次调查受河流水影响的地灾点113处，均为河岸崩塌，其中珠林江、45处、占总点数39.82%，禾水、29处、占总点数25.66%，仙槎河、22处、占总点数19.47%，赣江、10处、占总点数8.85%，蜀水、7处、占总点数6.19%。

图3 河流及河岸崩塌位置关系

3 地下水对地质灾害的影响

3.1 表现形式

工作区内地下水对地质灾害的影响，主要表现在：1.由于斜坡中上层滞水的存在，致使土体中粘性物质发生膨胀、土体的力学性质降低，土体强度降低，土体重量增加，斜坡变形失稳概率加大。此外上层滞水局部间具有一定水头差，有流动补给趋势，当雨水渗入土层或隔水层后，有一定润滑作用。2.在连续降雨、强降雨后，雨水在隔水层中入渗受阻，使相对隔水层以上的岩土体含水量增大，土体强度降低，从而诱发斜坡变形而失稳发生地质灾害。3.部分隐患点坡脚常年有地下水溢水点使坡脚残坡积层呈软塑状，土体极易沿土岩界面向下滑动。4.可溶岩地区，地下水位波动而产生的散解作用，也就是地下水位岩溶洞隙中发生波动使其上部盖层土体处于频繁的干湿交替状态，土体易发生崩解或剥落现象，促进土洞的形成和向上扩展。地下水位在大幅度下降的情况下可在较封闭的岩溶洞隙空间中产生一定负压作用，将在盖层土体上产生吸附力从而使土体遭到吸蚀而向下剥落，随地下水迁移[4-5]。

3.2 典型区域分析

水槎乡新桥至浪川岩溶洼地地处珠林江水系上游浪川河，为一四周高、中间低，近东西向向斜式岩溶洼地。其核部基岩主要二叠纪、石炭纪灰岩，盖层为第四纪全新世砂土、粘土及砾石土，一般厚度5～15m；两翼出露泥盆纪砂岩、粉砂岩、泥岩。核部灰岩区大部分为覆盖型灰岩区，其岩溶发育。

水文地质条件，该区域为一完整水文地质单元，汇水面积约为54.84km2，地下水类型主要有岩溶水、基岩裂隙水、第四系孔隙水三类。岩溶水主要赋存于灰岩之中，岩溶发育，地下水平均迳流模数4.72L/s.km2，富水性中等；基岩裂隙水主要赋存于砂岩之中，地下水平均迳流模数0.402～0.928L/s.km2，为富水性贫乏，麻山组粉砂岩、泥灰岩及洋湖组泥页岩为相对隔水层，但是断层较为发育，在局部由断层联通；第四纪孔隙水主要赋存于第四纪全新世砂土、砾石土之中，富水性中等。受到四周边界条件控制，该区形成了一个相对封闭的汇水盆地，盆地四周山区接受大气降雨补给后，通过断层、裂隙等渗入补给碎屑岩基岩裂隙水含水层，然后由盆地四周向盆地中央汇集，在东西向、南北向断裂裂隙控制下盆地中央形成岩溶强发育带，地下水汇集后形成北东东向南西的地下水集中径流和排泄带；向斜盆地南北两侧分别有由北向南或由南向北径流，至盆地边缘受地形切割和第四系覆盖层阻隔出露一些分散上升泉，这些泉最后也在盆地中央汇集于浪川河，自东向西流动，于新桥村转向北西排出区外。区内地下水主要接受大气降雨补给，补给面积相对较广，由于降雨补给充分，加之盆地区域补给、径流、排泄条件较好，因此，岩溶较为发育。降雨补给地下水后，能及时汇集集中补给向斜盆地岩溶水系统，循环较为强烈。由此可见，向斜核部地下水资源较为丰富。见图4。

图4 岩溶洼地南东向岩溶地面塌陷机理成因水文地质剖面图

该区已发生岩溶地面塌陷有7处，其中有4处上部覆盖层为具有二元结构的联圩组地层，其上部为细砂层、亚粘土等，下部为砂砾石层、含砾砂层等，其富水性相对丰富，并且这4处塌陷点距离浪川河300m以内农田之中，为地表水地下水联系密切及地下水动态变化大地带。另外3处上部覆盖层为山背组的砂土、亚粘土等，其土体相对密实，富水相对贫乏。

岩溶地面塌陷成因机理实质上是覆盖性可溶岩区上方土体的受力平衡瞬间被打破时，上方土体发生快速变形的破坏。当受力平衡被打破，塌陷力大于支撑力时，就会出现地面塌陷；当塌陷力小于支撑力时，就不发生；当相等时，土体处于临界平衡状态。在天然条件下，降雨汇集入渗地下，地下水流动速度增加，土体颗粒被地下水剥离运移，导致溶洞上方土体流失而掏空，最后土体失稳而发生地面塌陷。或在长期的干旱季节，地下水水位发生快速下降，降至岩溶含水层之下时，由于岩溶裂隙上方土体密封性较好，岩溶裂隙内部气体不能得到及时补给，使空腔由地下水的正压力迅速发生转变，形成真空负压状态，从而产生吸蚀剥落作用，打破土体之间的平衡，导致土体发生向下变形而形成地面塌陷灾害。通过成因机理分析，可以看出地面塌陷的发生，均与地下水的作用密不可分，地下水变动是岩溶地面塌陷的主要诱发因素[6-7]。

4 结论与建议

山地丘陵区，在其他条件一致的情况下，地质灾害发生与大气降水基本成正比，降雨为地质灾害最主要的诱发因素。泰和县降雨集中区主要位于两侧的山地丘陵区，应为地质灾害重点防治区，时间段为3～7月最为重要。

地表水与地质灾害主要在河岸或湖岸在其侵蚀岸处易发生崩塌、滑坡灾害，泰和县河岸地质灾害主要在珠林江、禾水、仙槎河等3条赣江一级支流中，河岸的主要防护区位于河流拐弯或侵蚀岸段，主要时间段为河水涨退中。

地下水与地质灾害关系主要表现为其破坏坡体岩土力学性质与水位变动使塌陷力与支撑力失去原有平衡，而发生灾害，泰和县岩溶洼地地下水水位变化频繁，覆盖性可溶岩区为地面塌陷灾害高易发区，建议采取控制抽排地下水，地面硬化等方法进行预防。