湖北省保康县地质灾害分布特征及发育规律研究

周艳松， 曾 洋*， 杨 涛， 杨 颖

(1.湖北省地质环境总站,湖北 武汉 430034; 2.资源与生态环境地质湖北省重点实验室，湖北 武汉 430034；3.湖北交投智能检测股份有限公司，湖北 武汉 430051)

湖北省保康县地处鄂西北山区，区内地质环境复杂，属地质灾害高易发区。近年来，随着城镇化进程的加快，大量的居民区、工业园区、高速公路及高铁的建设等人类工程活动进一步加剧了地质灾害的发生，给当地人民的生产、生活及生命财产安全造成了极大的危害，同时也严重阻碍了地方经济的发展。

许多学者利用地质灾害调查成果开展了县域地质灾害发育规律的相关研究，如张秦华等[1]在调查资料统计分析的基础上开展泾阳县地质灾害时空分布与形成条件的研究；袁玉华等[2]、张明磊等[3]、刘翠然等[4]根据当地的地质环境条件，分析地质灾害的发育特征及分布规律，为当地地质灾害的防治提供科学依据。自2015年开始，保康县先后开展了地质灾害详细调查(1∶5万)、“四位一体”网格化地质灾害隐患点核查及数据更新地质灾害风险调查评价(1∶5万)等工作。本文在相关研究成果[5-22]的基础上，以保康县开展的历次地质灾害调查工作资料为基础，通过综合研究，对调查数据进一步统计分析，总结地质灾害的分布特征与成因机制，提升保康县地质灾害基础研究水平，为该县防灾减灾和制定区域防灾规划提供基础地质依据。

1 区域地质环境概况

保康县位于湖北省西北部、襄阳市西南部，地理坐标东经110°45′～111°31′，北纬31°21′～32°06′，国土面积为3 225 km2。该县属长江中游亚热带大陆季风气候，多年平均气温为6.7～14.6℃，多年(1957—2020年)平均降雨量为916.7 mm。地表水系发育，境内有73条河沟，其从属于沮河、南河及蛮河三大水系。

保康县境内山峦重叠，沟壑纵横，地势起伏多变，荆山主脉呈EW走向，横贯中部，将保康县分成南北两部：南部山势平缓，河谷较宽；北部山势高突，河谷较窄。区内地层出露面较广的为奥陶系和震旦系，第四系、白垩系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、寒武系皆有分布。保康县地处扬子准地台北缘，处于鄂西山地强烈上升区，四周分布有挽近期活动性断裂，北部为近EW向的青峰断裂，西部为NNE向的新华断裂，南部为NNW向的通城河断裂，中部为EW向的阳日湾断裂。

2 地质灾害主要类型

保康县地质灾害发育强烈，主要有滑坡、不稳定斜坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等五种地质灾害类型(图1)，有各类地质灾害点494处[23]。区内地质灾害类型以滑坡为主，发育264处，占比为53.44%；其次为不稳定斜坡，发育204处，占比为41.30%；崩塌发育16处，占比为3.24%；地面塌陷6处，占比为1.21%；泥石流4处，占比为0.81%(表1)。

表1 保康县地质灾害规模分类统计表Table 1 Classification statistics of the scale of geological disasters in Baokang County

图1 保康县地质灾害分布图Fig.1 Distribution map of geological disasters in Baokang County

2.1 滑坡

区内有滑坡264处，通过统计分析发现，滑坡规模以小型为主，占全县地质灾害总数的64.02%；其物质成分以土质滑坡为主，占总数的93.56%；从坡体厚度来看，以浅层滑坡为主，占总数的86.36%；从诱发因素来看，以自然因素引起的居多；从运动形式统计，以牵引式为主；从稳定性统计上，大部分滑坡处于不稳定状态；从滑坡形成时间方面，以新滑坡为主。

2.2 不稳定斜坡

区内不稳性斜坡发育有204处，其规模以小型为主，占全县地质灾害总数的92.16%；依据不稳定斜坡物质成分组成特点，以土质不稳定斜坡为主，共156处，占总数的76.47%；根据诱发因素来看，以自然斜坡为主，占总数的80.39%；根据潜在破坏模式来看，以潜在滑坡为主，占总数的98.53%。

2.3 崩塌

保康县崩塌不甚发育，仅有16处(总规模15.08×104m3)。其中，小型崩塌11处，中型崩塌5处；有8处为较稳定状态，8处为不稳定状态。从崩塌形成机理上统计，错落式崩塌8处、滑移式崩塌4处、倾倒式崩塌4处。

2.4 泥石流

泥石流多形成于降雨充沛、汇水面积较大且具有较多松散物源的山间沟谷地形。保康县泥石流仅发育4处，其特点为山体沟谷汇水面积大，沟谷两侧斜坡高差大，坡体表层有松散堆积体物源，堆积体总规模为5.08×104m3。其中，规模为小型和中型各2处；状态为较稳定状态和不稳定各2处。

2.5 地面塌陷

区内地面塌陷有6处，陷坑总面积22.1×104m2，分布于碳酸(盐)岩地层区，规模均为小型。因采空引发的冒落型塌陷3处，陷坑平面形态均为不规则形，剖面形态2处为漏斗形、1处为矩形，四周一般参差不齐，局部沿裂隙拉张陷落；岩溶塌陷3处，平面形态均为不规则形，剖面形态2处为漏斗形，1处呈矩形。

3 地质灾害分布特征

3.1 空间区域分布特征

保康县地质灾害分布遍及境内11个乡镇。各乡镇地质灾害数量及密度分布情况见图2。保康县地质灾害数量最多的3个乡镇依次为马桥镇、城关镇和寺坪镇，这3个乡镇的地质灾害数量占全县地质灾害点总数的63.21%；而龙坪镇、后坪镇等乡镇地质灾害相对不发育，分别仅占全县地质灾害点总数的0.87%、2.81%。保康县地质灾害点密度为15.28处/100 km2，密度较大的乡镇为城关镇、马桥镇和寺坪镇，密度较小的乡镇依次为龙坪镇、后坪镇和歇马镇。

图2 各乡镇地质灾害点分布数量及密度示意图Fig.2 Schematic diagram of the distribution number and density of geological disaster points in each township

3.2 高程分布特征

根据调查的资料统计分析，保康县滑坡、不稳定斜坡、崩塌、泥石流及地面塌陷分布于不同高程段上(表2)。其中在高程200～500 m发育有地质灾害点174处，占地质灾害总数的35.23%；高程500～1 000 m发育有265处，占地质灾害总数的53.64%；高程>1 000 m发育有55处，占地质灾害总数的11.13%。由表2可知，区内地质灾害主要集中分布于高程500～1 000 m的中低山区以及200～500 m的低山区。

表2 地质灾害发育高程关系统计表Table 2 Statistical table of the relationship of geological disaster development elevation

3.3 坡度分布特征

根据遥感解译并利用ASTER DEM数据提取出地形坡度，可分为5个类别：≤10°为平台或微坡；10°～25°为缓坡(或较陡坡)；25°～40°为陡坡；40°～60°为急陡坡；>60°为陡崖。由表3可以看出，区内地质灾害在不同坡度下分布的数量不同，分布的地质灾害类型也不尽相同。陡坡地形(坡度为25°～40°)分布地质灾害数量最多，达342处；在急陡坡地形(坡度为40°～60°)分布的数量次之，达71处；在缓坡地形(坡度为10°～25°)分布57处；在陡崖地形分布地质灾害19处；在微坡地形分布地质灾害5处，且均为地面塌陷。在地形坡度25°～40°的陡坡地段分布的地质灾害类型以滑坡和不稳定斜坡为主；地形坡度>60°的陡崖地段，以崩塌为主；≤10°的微坡地段，地质灾害以地面塌陷为主。

表3 地质灾害类型按地形坡度分布统计表Table 3 Statistical table of distribution of geological disasters types by terrain slope

3.4 工程地质岩类分布特征

区内地质灾害按工程地质岩类的分布特征统计见图3。分布于第四系松散岩类的地质灾害点有12处，占全县地质灾害总数的2.43%；分布于碎屑岩类的地质灾害点有327处，占全县地质灾害总数的66.19%；分布于碳酸盐岩类的有148处，占全县地质灾害总数的29.96%；分布于变质岩类的有6处，占全县地质灾害总数的1.22%；侵入岩类的分布于较少仅1处，占全县地质灾害总数的0.20%。区内地质灾害点主要集中分布于碎屑岩类及碳酸盐岩类地层。

图3 地质灾害点按工程地质岩类分布直方图Fig.3 Histogram of the distribution of geological disasters points according to engineering geological rock types

3.5 构造单元分布特征

区内地质灾害具有与主构造线展布方向一致的特征，具体表现在沿断裂构造带两侧密集发育(图4)，共发育有地质灾害点258处，占总数的52.23%。新华断裂(F4)两侧各1 km影响范围内分布有地质灾害点55处；与其相切的阳日断裂(F10)及附近岩层强烈挤压变形，岩石强烈破碎，地质灾害发育，分布有地质灾害点23处；簸裕山断裂(F14)两侧1 km影响范围内分布有地质灾害点41处，梅花寨背斜(①)影响范围内分布有地质灾害点7处，主要集中于其核部；寺坪—牛头山倒转向斜(②)两侧分布有地质灾害点15处，其核部出露地层多为页岩类，岩体较破碎，风化程度较高，地质灾害密集发育。

图4 地质灾害点按构造单元分布统计图Fig.4 Statistical map of distribution of geological disasters points by tectonic units

3.6 时间分布特征

据对保康县263处有准确发生时间的灾害点统计分析，区内地质灾害一般集中发生在7、8月，其中发生于7月份的有56处，占全县地质灾害总数的21.3%；发生于8月份的有101处，占总数的38.4%，其他10个月共计发生地质灾害106处，占总数的40.3%。由此可见，全县发生地质灾害在月份上分布不均，且主要分布于汛期7—8月份(图5)。

图5 地质灾害按月份分布直方图Fig.5 Histogram of the distribution of geological disasters by month

4 地质灾害成因机制分析

4.1 内在因素

4.1.1地形地貌

地形地貌是影响地质灾害发育的重要因素，地貌单元、地形坡度、相对高差、斜坡坡向等因素对地质灾害的发育影响强烈[10]。研究区内地质灾害主要集中在构造剥蚀、侵蚀中低山区，占全县面积的50.81%。该地域海拔高程在600～1 500 m，坡形多呈凹状，其上段多为陡坡，中下段以中—缓坡为主，河流河谷在剖面上多呈“U”字型，切割深度一般在180～650 m。在坡度25°～40°的区间内，岩石表层覆盖物及风化物易于堆积，在降雨条件下，雨水汇集形成坡面径流进入岩土体，产生较高的动、静水压力，导致斜坡失稳。当坡度≤25°时，坡体提供的滑体物质移动的下滑力较小，坡面径流速度较缓，不易滑动；当坡度>40°时，残坡积层堆积难度大，且地表水体不易下渗，不具备滑坡形成的物质条件。当坡度相同时，斜坡相对高差的不同会影响其应力状态，随着坡高的增加，坡体的势能也随着增加，斜坡的安全性进一步降低。斜坡高度在20～100 m区间内，人类活动频繁，切坡建房等人类工程活动造成坡脚临空面，为斜坡变形提供了地形条件。此外，广义的阴坡，日照时间较短，气温较低，蒸发较慢，地表降雨入渗进入岩土体赋存时间更长，易沿岩土界面或强弱风化带形成潜在滑移面。

4.1.2地层岩性

地层岩性和岩土体结构是影响地质灾害形成的物质基础[11]。区内大面积出露志留系罗惹坪组、新滩组碎屑岩，多为粉砂质页岩、砂质页岩，出露面积较广，主要分布于歇马镇及寺坪镇—黄堡镇一带，分布面积约814.32 km2，占全县面积的25.2%。岩体物质在构造作用和物理风化等因素影响下，一旦受到降雨入渗影响，易形成软弱结构面，成为潜在滑动面或滑动带，进而为滑坡的滑动创造条件；同时其抗风化能力差，结构较为破碎，易形成松散堆积层，为滑坡发生提供物质来源。相反，区内其他硬质岩类，抗风化能力强，结构较完整，不易形成潜在滑动带和堆积层物质。区内崩塌岩性主要为灰岩、白云岩和页岩。碳酸盐岩在溶蚀、风化作用等因素影响下，岩溶裂隙较为发育，在受到构造裂隙和卸荷裂隙切割后岩体破碎程度加剧，从而因构造裂隙开裂变形成为危岩体；页岩岩层受力学强度低的影响，其裂隙较为细密，岩体稳定性差，受到外力作用影响，易发生失稳形成崩塌。

4.1.3地质构造

区内褶皱轴向与主构造线方向基本一致，主要沿龙坪—黄堡—城关—过渡湾一线发育，形成一系列NWW-EW向背斜与向斜，呈雁列式分布，两翼岩层多陡倾，轴面多倾向N-NNE。区内山体走向与主构造线方向基本一致，NNE向冲沟发育，地质灾害边界多受冲沟控制，主滑方向多与褶皱轴面倾向一致，走向上多沿褶皱轴线发育，说明褶皱一定程度上控制着地质灾害的发育[16]。区内断裂构造运动不但为滑坡的产生提供物质基础，而且对滑坡的规模、空间分布具有控制作用。保康县境内主要发育有新华断裂和阳日断裂两大区域性断裂，沿两大断裂南北和东西方向发育各类小型断裂。这些断裂带附近发生的滑坡类灾害往往成群成带连续分布，滑坡的走向、滑动方向明显受断裂构造线控制，说明滑坡的形成受断裂构造的控制和影响[17-20]。如新华断裂带影响范围内发育的滑坡地质灾害有22处，占区内地质灾害总数的4.45%。该断裂带为一条较宽的、呈雁行排列的断裂带，早期近EW向构造线被切割成若干块体；断裂呈NNE向延伸，走向25°～35°，倾角陡倾；由于强烈挤压形成构造角砾岩、碎裂岩，形成几十米宽的破碎带，破碎带岩石破碎，结构面较多，局部存在软弱面或软弱带，岩体强度较低，易风化剥蚀，形成松散岩类堆积；在降雨、风化、侵蚀、人类工程活动等因素作用下，易形成地质灾害。

4.2 外部因素

4.2.1降雨

在诸多形成地质灾害的不利因素中，降雨是最重要的诱发因素[21]。降雨对滑坡所起的作用主要表现在：软化、潜蚀岩土，降低软弱结构面的强度，增大孔隙水压力，使处于极限平衡状态的滑坡体产生滑动；同时，多次的干湿状态交替变化使得岩土体开裂，产生大量的裂隙，为地表水的入渗提供了良好的通道，使滑坡变形加速。在滑坡已具备地形地质条件的基础上，降雨就成了重要的诱导和触发因素。

由图6可知，在年降雨量较大的年份，其地质灾害发生数量也相应增加，如2005年、2013年、2014年、2015年。同时，在降雨量较多的汛期4—9月，地质灾害发生频率相应增加。通常，降雨量超过了特定的地质灾害预警阈值，则易引发多处地质灾害，如自2012年8月以来，保康县出现多次持续强降雨过程，特别是2012年8月5—6日，保康县遭遇百年不遇的特大暴雨，日降雨量达207.3 mm，使该县地质灾害发生数量达13处。

图6 保康县年降雨量与地质灾害发生数量对比图Fig.6 Comparison of annual rainfall and the number of geological disasters in Baokang County

4.2.2人类工程活动

区内地质灾害的形成与人类工程活动关系密切[22]，人类工程活动主要包括：切坡建房、道路交通建设、农业耕作及采矿活动，因其诱发的地质灾害数量为237处，占全县地质灾害总数的47.97%。

保康县为山区县，区内地势平缓的建设用地稀少，在房屋建设过程中需要开挖山体、切坡建房。保康县城关镇周边因城镇化建设需要，对多处山体进行开挖，形成高陡临空面，其高度多为8～10 m，坡度为50°～70°。斜坡开挖后打破了原有的应力平衡，在其他外部因素作用下极易发生滑坡灾害，特别是在受到降雨或地表水入渗等因素的影响下，岩土体抗剪强度降低，易导致坡体多次发生坍塌、滑移变形。同时保康县人均可耕作面积少，为了增加耕作面积，区内居民常开挖坡体改造成梯田固土，梯田下部少量建有简易干砌石挡墙，局部塌滑变形的现象时有发生。此外，一些历史上发生的老滑坡，因势能得到释放，地势减缓，土壤相对较肥沃,通常也是当地居民较好的耕地，农业活动对坡体不断地扰动、破坏，在降雨等不利因素影响下，易引发老滑坡复活，造成地质灾害。保康县近年来大力发展基础交通建设，在道路建设和矿业开采过程中对山体开挖，一方面形成大量高陡边坡，改变岩体稳定状态，引发崩塌等地质灾害；另一方面造成大量高填方，其岩土体结构松散，受降雨等因素影响易形成滑坡或泥石流。

5 结论

(1) 保康县发育有滑坡、不稳定斜坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等五种地质灾害类型，其中滑坡所占比例最高，为全县地质灾害总数的53.44%，发育规模上以小型为主，占总数的64.02%。

(2) 保康县地质灾害在地域分布上主要集中于马桥镇、城关镇和寺坪镇；在高程分布上，主要集中于500～1 000 m中低山区以及200～500 m低山区；在坡度分布上，陡坡地形(坡度为25°～40°)分布的地质灾害数量最多；在工程地质岩类分布上，有66.19%的地质灾害集中于碎屑岩类地区；在构造单元分布上，沿断裂构造带两侧密集发育，共发育有地质灾害点258处，占总数的52.23%；在时间分布上，主要集中于汛期7—8月。

(3) 保康县地质灾害发育受地形地貌、地层岩性、地质构造等内在因素控制，在降雨和人类工程活动等外部因素诱发下导致了各类型地质灾害的发生。

(4) 随着社会经济的发展，保康县地质灾害发生频率可能会大幅增加，建议该县相关部门进一步查明地质灾害形成条件，掌握地质灾害基本特征，有针对性地开展地质灾害防治宣传，规范人类工程活动，健全地质灾害防治体系，开展地质灾害专群结合的监测预警，加强地质灾害排查，实施重大地质灾害隐患防治工程，确保该县人民生命财产安全。