甘肃省麦积区地质灾害发育特征及其成灾模式研究

张治家

（甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020）

麦积区位于秦岭西端北麓，是天水市的“东大门”，地处陕、甘、川之要冲。前期地矿、铁道、交通、水保等部门和有关科研院所开展了不同精度的区域地质、水文地质、工程地质、环境地质和灾害地质等工作，为本次工作的开展奠定了坚实的基础[1-2]。但工作目的、工作方法和工作程度各不相同，地质灾害调查程度尚不够全面、隐患识别率不高、理论认识不足[3]，与第一次全国自然灾害综合风险普查存在一定差距，有待进一步开展工作。

1 区域地质环境概况

1.1 水文与地形地貌

麦积区属温带半湿润半干旱气候，夏季凉爽、冬无大雪，春温高于秋温，四季分明、季风气候明显的特征。降水量在年内分布很不均匀，6～9月份降水量占全年降水量的64%，且多以暴雨形式出现；降水量的分布趋势呈现由东南向西北逐渐减少，年际变化比较显著，丰水年降水量为枯水年的2.35倍。地跨长江、黄河两大流域，水文网发育，主要有渭河及其支流藉河、牛头河、东柯河和颍川河等，多年平均径流量3.60×108m3，平均径流深167.82mm。地势上属西秦岭山地与陇西黄土丘陵的过渡带，形成渭河流域和嘉陵江流域的分水岭，自分水岭向南北两侧逐渐降低的变化趋势；最高点是火炎山，海拔2559.7m，最低处是渭河的胡店，海拔800m；丘陵区地形坡度为15°～40°，相对高差200～400m；基岩山地坡度多在35°以上，相对高差500～800m，主要地貌类型为侵蚀构造中低山区、剥蚀构造丘陵区、侵蚀堆积河谷区和重力地貌。

1.2 地层岩性

区内主要出露第四系黄土、冲洪积物和崩滑堆积物；新近系河湖相泥岩和砂质泥岩；古近系河流相含砾砂岩；东南部和中部局部出露白垩系砾岩、含砾粗砂岩、砂质泥岩；上泥盆统大草滩群洪积扇裙或山前磨拉石砂砾岩、砂岩、粉砂岩，中泥盆统舒家坝群石英砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩和板岩夹泥砂质灰岩；下古生界牛头河群黑云母二长片麻岩、角闪片岩夹大理岩及角闪岩。

区内侵入岩出露广泛，多呈岩基及岩枝状产出，主要为印支期、燕山期黑云母斑状花岗岩、中粗—中细粒花岗岩等。

1.3 地质构造

区内属祁连—北秦岭造山带结合部位，可细分为5个构造带，自北而南为陇山—固川中元古构造带、葫芦河—望家坡加里东构造带、牛头河—花庙河古元古构造带、关子镇—李子园加里东构造带、李坝—舒家坝华力西期构造带，它们之间均以区域性边界断裂或韧性剪切变形带所分隔，经多次裂解、裂陷与多样式造山作用形成的，中生代以来的构造活动对先期构造又进行了改造和叠加。

1.4 新构造运动与地震

区内位于青藏高原东北缘地貌阶梯带，新构造运动十分活跃，以大面积不均匀间歇性升降为主，表现为河谷多形成深切峡谷以及渭河高阶地形成。区内位于天水—兰州地震带，构造活动强烈，发生过多次强震和古地震记录，目前正处于地震活跃期（第五个）的能量释放阶段，预计未来百年内有发生6 级地震以上的可能。地震烈度为Ⅷ度区，设计基本加速度为0.3g。

1.5 水文地质特征与人类活动

区内地下水分布于黄土丘陵、基岩山地及河（沟）谷平原中，细分为基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水三大地下水类型，其中以松散岩类孔隙水利用程度较高，其它两种地下水利用程度偏低，处于原始天然利用状态。一般情况下，地下水径流为0.1～0.5L/(s·km2)，局部地区可达3～6L/(s·km2)。区内人类活动主要有乱砍滥伐，破坏植被；开山取石，建筑垃圾、生活垃圾随意堆放，直接破坏地质环境；开挖坡体、修房建路、道路，引发地质灾害。

2 地质灾害发育特征

本次工作共确定地质灾害隐患点475处。其中，滑坡灾害隐患点226处，占总数的47.6%，崩塌灾害隐患点146处，占总数的30.7%，泥石流灾害隐患点100处，占总数的21.1%，地面塌陷灾害隐患点3处，占总数的0.6%。

2.1 地质灾害类型

（1）滑坡：区内发育的主要地质灾害类型之一，分布广，数量多，规模大，部分地段成群发育。按岩土体性质划分为黄土滑坡130个、黄土—泥岩滑坡73个（图1A）和堆积层滑坡23个（图1B）；按滑体厚度划分为浅层滑坡152个、中层滑坡52个、深层滑坡21个和超深层滑坡1个；按滑坡规模划分为特大型滑坡24个、大型滑坡20个、中型滑坡80个和小型滑坡102个。

（2）崩塌：区内主要发育于黄土丘陵区和基岩山区。按物质组成分为土质崩塌135个（图1C）和岩质崩塌11个（图1D）；按规模分为大型12个，中型71个和小型63个。

（3）泥石流：是区内主要地质灾害类型之一，发育密度2.9 条/100km2。按物质组成分为泥流37 条、泥石流55条和水石流8条；按易发程度分为高易发5条、中易发76 条和低易发19 条；按规模分为大型15 条、中型61条和小型24条。泥石流集中发生于每年7～9月份，这3 个月平均降水量282.76mm，占年平均降水量的52.63%，且多以大雨、暴雨形式出现。

（4）地面塌陷：区内地面塌陷有3 处。渭南镇渭西村和道北办吕家村变电所东面地面塌陷为历史遗留防空洞口塌陷造成，规模小，现状条件下已夯填、硬化；另一处位于五龙镇安家山村文化广场，为黄土湿陷造成，硬化路面发生不同程度变形，危害性较大。

2.2 地质灾害发育特征

受水文气象、植被、地质环境条件的制约和人类工程活动的影响，区内的地质灾害发育呈普遍性和不均匀性、多发性及突发性特征。

（1）普遍性和不均匀性：区内的地质灾害隐患点较为发育，其中以滑坡、崩塌、泥石流为主，尤以滑坡在全区的乡镇及街道办事处均有分布。渭河及其支流河谷区下游段地质灾害点相对密集，东南部相对较少；各个乡镇的灾害密集程度和灾害类型存在较大的差异，主要分布于马跑泉镇、花牛镇、社棠镇、伯阳镇、甘泉镇、麦积镇、东岔镇7个城镇，地质灾害点达到了307处，占全区总数量的的64.6%；此外，地形条件控制、地层岩性、地质构造和人类工程活动等也存在地质灾害分布的不均匀性。

（2）多发性：在时间上的反复性及空间上的群发性。滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害均不同程度表现出多发性特征，尤以泥石流表现最为明显。泥石流活动周期与雨季周期和强降雨保持较为一致的关系；区内较大的泥石流沟均发生多次泥石流事件，存在着较大的多发性和反复性；滑坡集中发育区也是泥石流高发育区。

（3）突发性：滑坡多属低速间歇型，一般不会直接造成人员伤亡，而泥石流、崩塌灾害突发性强，难以预防，往往人员或财产来不及撤离，危害相当严重。

3 孕灾地质条件分析

3.1 地形地貌与地质灾害

地形和地貌控制着地质灾害的发育特征和分布规律。

（1）对泥石流的影响：对区内泥石流的沟谷的沟床比降、沟坡坡度和流域形态统计发现，沟谷平均沟床比降在30‰～400‰对泥石流的形成和运动最为有利；泥石流谷坡坡度优势区间为20°～50°，易发性与相对高差呈正比关系；树叶状流域形态易发生泥石流。

（2）对滑坡、崩塌的影响：斜坡地形是滑坡、崩塌产生的基础条件，其主要受坡型、坡度、坡高和坡向等四个方面影响地质灾害的发生[4]。

①坡型：区内阶梯型斜坡发育的滑坡最多，为96处，凸形为45处、直线型为31处、凹型为54处，多分布于天然坡度较大以及人类工程活动较强烈的公路沿线和沟谷地带，沟谷常呈“V”型谷，切割深度大，较陡、斜坡高，临空条件较好。崩塌多发育于公路沿线或河流两岸高阶地前缘陡坎处或人为削坡建房形成的陡坎处，崩塌灾害多发育在直线型斜坡中。

②坡度：区内滑坡多发生于坡度在20°～40°之间，大于60°的陡崖多发育崩塌而不表现为滑坡破坏形式。

③坡高：区内滑坡主要集中坡高30～50m段，之后随着坡高的增大，发生滑坡的比率变化不大，但坡高达到300m以后趋于减小，说明滑坡多发生在人类工程活动强烈地带。崩塌常发生于50m 以下的斜坡，表明历经长期风化，斜坡高差越大越趋于稳定；人类工程活动和水流冲蚀对斜坡高差较低的斜坡产生影响，往往造成形成陡坡，增加发生崩塌的概率。

3.2 地质构造与地质灾害

区内构造复杂，断裂和褶皱十分发育，大型滑坡群（带）等主要位于强震中分布区，且北西西和北东向的褶皱轴和压扭性走滑断裂带的复合部位最为发育。

（1）断裂：特别是深大断裂和活动断裂构造能使岩体破碎、地应力集中、地形突变、地下水作用活跃，给滑坡、崩塌的发育创造良好的背景条件，极易形成高陡边坡，且岩土体松散。

（2）地震：地震背景条件复杂，活动频繁，Ⅶ度及Ⅶ度以上区易发生区域性规模较大滑坡灾害；Ⅶ度以下区仅在部分区段发生小规模滑坡。

3.3 工程地质岩组与地质灾害

区内的岩体类型可分为4类岩组，土体可分为3类岩组。发育地质灾害数量最多的地层为黄土、泥岩岩土体广泛分布区，发育的数量多达338处，巨型和大型规模地质灾害也多发育在这两个岩组。造成这种现象的原因是区内这两类岩土体的物理力学性质存在很大的差异，黄土的透水性相对较好，而泥岩的透水性较差，为主要的隔水层，并且泥岩遇水易软化、泥化，其力学性质显著降低，成为形成滑坡的良好地层，使滑坡发育具有良好的物质基础。受构造的影响，这套易滑地层的岩层倾向与斜坡的坡向一致或者交角较小，且岩土体破碎，易于顺层或者切层滑坡，因此，是区内滑坡、崩塌等地质灾害集中多发区，也间接加剧了泥石流灾害的发育。

3.4 水文地质条件与地质灾害

地下水通过物理（润滑、软化和泥化作用）、化学作用（离子交换和溶解作用）改变岩土体的结构，从而改变岩土体的C、φ值；利用孔隙静水压力作用影响岩体的有效应力，从而降低岩土体的强度；通过孔隙动水压力的作用，施加岩土体剪应力，降低岩土体的抗剪强度等。

3.5 人类工程活动与地质灾害

人类工程活动对泥石流的影响作用主要表现在以下方面：滥砍滥伐；陡坡耕种；开矿采石，修路建房弃土垃圾、采矿废石废土乱弃乱堆，某种程度上扩展了泥石流发育。

4 成灾模式

4.1 滑坡、崩塌成灾模式

区内滑坡、崩塌的主要承灾对象主要为居民、道路和农田。居民和道路均位于滑坡、崩塌前缘地带，农田主要在滑坡体的中上部地段。根据滑坡的变形破坏模式和承灾对象相对滑坡体的位置，滑坡、崩塌成灾模式有“滑移变形+掩埋或推倒破坏模式”和“滑移变形+拉裂破坏模式”两类。前者主要由土体内部或土体沿岩土分界面产生滑移变形、岩体沿岩层面或软弱夹层或风化带（面）产生滑移变形所致，使滑坡中前缘的居发或道路等受到掩埋、开裂或毁坏而产生的致灾模式；后者主要为由土体内部或土体沿岩土分界面产生滑移变形致使农田开裂或毁坏的致灾模式[1]。

4.2 泥石流成灾模式

根据区域地质环境背景和泥石流的各类特征将区内泥石流成灾模式分为滑坡—碎屑流—泥石流型模式和支沟群发汇集型模式。

（1）滑坡—碎屑流—泥石流模式：突发性事件（如地震）造成沟域中上部发生滑坡—碎屑流，顺沟堆积了巨厚松散堆积体，造成沟床抬高，沟床变宽，流道变的不明，常在堆积体终端形成陡坎（坡）；堆积物一般以石块和小砾石为主，厚一般十几米到几十米不等，分选性差，磨圆度差，结构疏松；后期强降雨引发洪水，常以揭底侵蚀、侧蚀或溯源侵蚀等方式裹挟松散堆积物物源形成泥石流[2]。

（2）支沟群发汇集型模式：主要由一条主沟和周边多条支沟构成，主沟纵坡降缓，支沟纵坡降大。主沟和支沟沿线常堆积有丰富的松散堆积物，当遇到强降雨天气，支沟先发生泥石流，一起汇聚于主沟，并主沟周边松散堆积体发生泥石流。支沟泥石流一般规模小，但冲击力强，流速快，常为稀性泥石流；在发育期形成V 形谷，纵坡降大，以下切为主，内部发育大量的崩滑堆积体，为大型泥石流启动的重要物源；主沟泥石流规模大、但流速慢，具漫流特征，常为粘性泥石流，形成沟域树枝状沟系，发育成熟时形成U 形谷，纵坡降小，沟底发生坡洪积堆积；随着时间的推移，支沟群物源转为主沟物源，支沟物源逐渐减少，造成支沟发生泥石流的频率和规模减小，主沟发生大规模泥石流。

5 结语

甘肃省麦积区共确定地质灾害隐患点475处，主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷四种类型，以滑坡和崩塌为主，并呈现普遍性和不均匀性、多发性及突发性。地形地貌、工程地质岩组、地质构造、水文地质条件和人类活动对地质灾害产生了不同程度的影响。滑坡、崩塌成灾模式主要为滑移变形+掩埋或推倒破坏模式和滑移变形+拉裂破坏模式；泥石流成灾模式主要为支沟群发汇集型模式和滑坡—碎屑流—泥石流型模式。