山西省陽城縣地質災害分布特征分析

弓曉飛

(河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450001)

地質災害每年造成損失數十億元，威脅上百萬人的生命安全，防災減災一直以來是政府高度重視的事項[1-2]。陽城縣地處山西省南部，全縣山地面積達全區的90%[3]，其余主要為黃土丘陵和河谷地貌，各種地貌單元都相對易發地質災害；陽城縣煤系地層發育，全縣含煤地層占縣域面積的32%；另外該縣二疊系和石炭系地層分布廣泛，泥巖、砂巖和黏土巖互層的巖土結構和村莊中常見的削坡建房，易導致坡體失穩，以上各條件使陽城縣成為一個地質災害多發的區域。

圍繞地質災害的分布規律、影響因素等已有學者開展了大量的研究工作：趙力行等[4]針對秦巴山區地質災害與地貌、坡度、坡向、斜坡結構等因素的關系做了相關研究；鮑鵬鵬等[5]對日本北海道地區震后滑坡分布與高程、坡度、坡向、地震烈度、地層、震中距等影響因子進行統計分析；呂鎂娜[6]對廣州市崩塌地質災害的影響因素及原因進行了分析研究。

在以往地質工作者的努力下，研究區已有了較為豐富的地質基礎資料，但針對地質災害方面的專項調查和研究還較為匱乏。本文研究依托“陽城縣地質災害詳細調查”項目，通過對相關數據進行統計分析，研究山西省陽城縣地質災害分布特征。

1 研究區基本情況

陽城縣行政區劃屬晉城市。地理位置：東經112°01′～112°37′，北緯35°12′～35°41′。地貌類型分為三大類：山地、黃土丘陵、堆積河谷。出露的地層有元古界震旦系、古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和新生界新近系、第四系，自南到北出露地層逐漸變新。研究區屬暖溫帶大陸性氣候，多年平均氣溫11.7 ℃，年平均降水量559.7 mm，降水集中在7月至9月。

2 地質災害分布特征分析

2.1 地貌與地質災害

從地貌形態來看，研究區崩塌、滑坡地質災害在各個地貌單元內均有分布，低山區發育較多，占比為32.26%，黃土丘陵區和中山區次之，占比分別為29.03%、24.19%，河谷區發育較少，占比為14.52%，地質災害和地貌的關系見表1和圖1。

表1 地質災害與地貌關系統計表

圖1 不同地貌中地質災害點數統計

由表1可以看出：滑坡和崩塌災害在不同地貌單元中的分布有所不同，崩塌在黃土丘陵區分布最多，占比為42.42%，而滑坡則更多分布于低山區，占比為48.28%。這是由于黃土丘陵區黃土分布廣泛，黃土干燥時較堅硬，垂直節理發育，常形成陡壁，遇水易崩解，黃土的特性更易于發生崩塌災害，這也間接反映了地質災害與地層巖性關系密切。

2.2 坡度與地質災害

以10°為一坡度區間將研究區斜坡劃分為9個坡度區間，分別統計每個坡度區間地質災害的分布數量，結果見表2、圖2。

由表2、圖2可以看出：研究區地質災害主要集中于>80°坡度區間，占比為45.16%，其次為20°～30°、10°～20°、30°～40°區間，占比分別為16.13%、14.52%、12.90%。崩塌和滑坡災害發育的地形坡度有較大差距，崩塌發育的地形坡度一般大于80°，占崩塌總數的84.85%，滑坡主要發育在10°～40°之間，占滑坡總數的89.65%，表明斜坡坡度對地質災害發育有重要影響，在地質災害防治工作中要重視10°～40°、>80°坡度區間的斜坡的穩定性。

表2 地質災害與坡度關系統計表

圖2 地質災害點數與坡度的關系

2.3 坡形與地質災害

滑坡、崩塌地質災害與斜坡坡形關系見表3、圖3。由表3、圖3可以看出，形態為直線形和階梯形的斜坡最易發生崩塌、滑坡災害，占比為37.10%和32.26%，其次是凸形坡，占比為22.58%。

表3 地質災害與斜坡坡形關系統計表

圖3 地質災害點數與斜坡坡形的關系

階梯形為滑坡最為發育的斜坡形態，占滑坡總數的65.52%，崩塌災害中直線型斜坡最多，占比為57.58%。這是由于研究區山地分布廣泛，村莊多建于斜坡上，建房及耕種活動常進行削坡和臺階狀整地，削坡提供了有利于滑坡的地形條件，且削坡越陡，滑動力越大[7]；崩塌災害多與修路活動相關，修建道路時削坡而形成的高陡邊坡多為直線形或局部凸起的不規則形。

2.4 地層巖性與地質災害

根據區內出露地層的巖性、結構等將區內巖土體劃分為5類，統計崩塌、滑坡災害在不同巖土體類型中的分布，見表4和圖4。由表4、圖4可知研究區崩塌滑坡災害主要發育于土體中，占比為62.90%，其次為軟硬相間層狀砂泥巖巖組和堅硬層狀碳酸鹽巖巖組，占比分別為16.13%、14.52%。

表4 地質災害與地層巖性關系統計表

圖4 地質災害與地層巖性

由圖4可以看出：崩塌和滑坡災害在不同地層巖性中的分布差異較大，研究區崩塌多發生在寒武系(∈)、奧陶系(O)灰巖、白云巖、泥質灰巖，二疊系(P)、石炭系(C)、震旦系(Z)泥砂巖及第四系(Q)黃土地層中。碳酸鹽巖質地堅硬，具有良好的抗風化性能[8]，使其位居坡體上部，而脆性使其裂隙發育，有利于地下水活動，經過長期風化侵蝕，可形成深長的貫通裂隙，影響巖體穩定性。二疊、石炭系泥巖、砂巖多呈軟硬互層狀分布，上下巖體理化性質不同使差異風化明顯，上部巖體堅硬抗風化能力強，下部泥巖軟弱易風化，易形成局部的反坡和下部懸空的不利穩定的坡體形態。第四系黃土在干燥時較堅硬，直立性好，黃土地區坡體表面垂直節理發育非常普遍，分割土體呈柱狀、板狀，遇水后軟化，物理力學性能急劇下降[9]，土體下部支撐力不足導致土體發生傾倒式的崩塌。

研究區滑坡多為土質滑坡，滑坡體的巖性以第四系(Q)碎石土、粉土、粉質黏土、填土為主，主要與其結構松散、固結程度弱的特性相關[10]，滑動面一般為巖土分界面；巖質滑坡發育于石炭系(C)和二疊系(P)泥巖、頁巖、黏土巖、薄層狀砂巖中，研究區石炭系(C)、二疊系(P)巖體具有軟硬互層結構，巖體垂直于層面方向的力學性質差異較大，泥巖和黏土巖遇水后軟化，抗剪強度顯著降低，薄層狀的軟巖易成為軟弱結構面[11]，這類巖體易發生滑坡災害。

圖5 地質災害與降雨量時間關系圖

2.5 降雨與地質災害

野外調查中發現，研究區90%以上的崩塌滑坡地質災害是在降雨期間或降雨后不久發生的，降雨是研究區崩塌、滑坡地質災害的主要誘發因素。對可獲得確切發生時間的災點進行統計，并與研究區月平均降雨量進行疊加分析，見圖5。由圖5可以看出研究區地質災害發生時間多集中在每年7月至9月份，地質災害發生頻率與降雨在時間上的變化趨勢基本一致。

根據降雨量大小將研究區分為5個區域，統計每個區域的災害點分布數量，見表5。由表5可以看出：空間上地質災害集中于年降雨量620～660 mm的區域，隨著降雨量增加，地質災害數量及面密度呈現出先上升后下降的趨勢，地質災害數量與降雨量在空間分布上不具有一致性。這是由于地質災害形成受地形地貌、地層巖性、人類工程活動等其他因素影響更大，降雨并非研究區地質災害形成的主要因素。結合以上分析可知：降雨是研究區地質災害的主要誘發因素，但并非主要致災因素。

2.6 人類工程活動與地質災害

地質災害的發生常與人類工程活動有關。研究區內與災害的發生關系密切的人類活動主要有：削坡建窯、建房，礦山開采，修路和人工堆積等，而人類活動的增多帶來的水土流失、植被破壞也間接增加了地質災害的發生[12]。研究區崩塌、滑坡災害中人為因素為主要致災因素的有45處，占總數的72.58%，自然因素為主要致災因素的有17處，占總數的27.42%。

表5 地質災害與降雨量空間關系統計表

地質災害與人類工程活動關系統計表見表6。由表6可知：人為因素中建房和修路活動最易引發崩塌、滑坡災害，占比分別為40.00%、31.11%，建房活動與滑坡災害的相關性最強，修路活動與崩塌災害的相關性最強。

表6 地質災害與人類工程活動關系統計表

3 結論

本文通過對研究區崩塌、滑坡地質災害的相關數據進行分析研究，得出以下結論：

(1)從地形地貌來看，研究區崩塌滑坡地質災害主要分布在低山和黃土丘陵區，斜坡坡度在10°～40°、>80°時，坡形為凸形，階梯形和直線形的斜坡較易發生地質災害。

(2)崩塌滑坡災害主要發育于第四系土體中，其中崩塌在黃土中最為發育，滑坡在第四系松散堆積物中最為發育。

(3)在時間上，研究區地質災害發生頻率與降雨的變化趨勢基本一致，發生時間多集中在每年7月至9月，在空間上地質災害數量與降雨量并非正相關。

(4)研究區地質災害與人類工程活動關系密切，建房活動與滑坡災害的相關性最強，修路活動與崩塌災害的相關性最強。

(5)對陽城縣防災減災工作的建議：①加強對以下災害集中區的防控：坡度10°～40°，坡體上建設有村莊，地表土層覆蓋厚度不大的低山斜坡區域；交通干線沿線；黃土丘陵區；②加強汛前、汛期地質災害隱患點的排查監測。