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【摘 要】湖南省是我国地质灾害比较严重的省份之一,属地质灾害高易发区。灾害类型繁多,分布广泛,灾情严重。本文根据调查资料,分析主要地质灾害的现状、特征、控制因素及防治对策,对今后地质灾害的研究和防灾工作具有重要的指导意义。
【关键词】 灾害损失;地质灾害;因素;资源;环境;遭受;高易发区
Geology disaster present condition, characteristic in Hunan province, control factor and prevention and cure counterplan research
Liu Wen-feng
(Hunan Province national territoryresources programming hospital Changsha Hunan 410007)
【Abstract】Hunan province is the our country geology disaster more serious of province one of china, belong area of the geology disaster.The disaster type is numerous and distribute extensive, extent of disaster severity.This text according to investigate data, analysis main geology the present condition, characteristic of the disaster,control factor and prevention and cure counterplan, to aftertime geology disaster of research and disaster prevention work have importance of instruction meaning.
【Key words】Disaster loss;Geology disaster;Factor;Resources;Environment;Suffer;Easy occurrence area
1. 地质灾害的类型概况
地质灾害是指由于自然地质作用和(或)人为地质作用使地质环境恶化,并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境遭受破坏的灾害事件。湖南省地处地质灾害高易发区,是我国地质灾害较为严重的省份之一。由于复杂的自然地理条件和强烈的人类工程活动,导致地质灾害频发,种类繁多。根据实地调查,湖南地质灾害种类有滑坡、崩塌、泥石流、地面岩溶塌陷、矿山采空区地面塌陷、地裂缝、水土流失、河湖淤积、大堤涌透变形(管涌、渗漏)和压缩变形(沉陷和滑动)、矿坑突泥、矿坑突水等30余种,其中分布广、影响大、易成重灾的,主要是滑坡、崩塌、泥石流、地面岩溶塌陷、采空区地面塌陷、水土流失、河湖淤积,以及大堤渗透变形和压缩变形等10余种。
2. 地质灾害形成的背景条件
2.1 水文气象。
湖南省地处亚热带气候带,属大陆性较浓的亚热带季风湿润气候,四季分明,季节变化大。根据观测结果,全省多年平均降水量为1426.6mm,一般为1200～2000mm,最大可达3089mm(1975年郴县何家站),最小为714.0mm(1976年邵东县佘田桥站),降水时空分布不均,多集中在4～7月,占全年总降水量的52%～58%以上,为湖南雨季;在地域分配上差异也较大,呈四个多雨区和三个少雨区。多雨区之一是湘西北桑植、龙山县的八大公山一带,多年平均降雨量>2000mm;之二是雪峰山北端的安化、桃源一带,多年平均降雨量也达2000mm左右;三是湘东南桂东一带,年平均降雨量>1800mm;四是湘东北的幕阜山、连云山、芷江一带,多年平均降雨量>1600mm。少雨区是湘中的衡邵盆地、湘北滨湖地区及湘西的新晃、芷江一带,多年平均降雨量在1300mm 以下,最低的新晃一带仅1058.6mm,是全省降雨量最少的地区。全省多年平均蒸发量为1050mm,东大于西,南大于北。
多年平均相对湿度为70%～83%。由于降雨丰沛且集中,常出现暴雨,日最大降雨量达423.1mm。湖南多年平均气温为 16°～18 ℃,极端最低气温为-18.1℃,极端最高气温43.7℃,1月份最冷,月平均气温4～7℃,7月最热,月平均气温26.5～30.0℃,总的特征是湘西低于湘东,湘北低于湘南。
2.2 地形地貌。
湖南省处于云贵高原向江南丘陵和南岭山地向江汉平原的过渡地带,地势变化较大,地貌形态复杂多样。总的看,省区东、西、南三面为高耸的山地环绕,中间为低缓的丘岗起伏,北部为低平的平原湖泊,形似一个向北开口的马蹄形盆地。武陵山和八面山斜列于北西部,海拔大多在800～ 1200m,最高达成谅解2098m;雪峰山斜贯西部,北段海拔多在500～ 1000m,南段多在1000～1500m,最高2021m;幕阜山、连云山、武功山、罗霄山等斜列于东部,主峰海拔多在1000m以上,资兴八面山主峰海拔达2042.1m。山地中河溪发育,切割深,多峪谷、隘谷和嶂谷等,山坡陡峻,山间还常形成一些岭间盆地和谷地。
根据地貌形态特征的区域性差异和分布状况,以及成因类型的不同,全省基本可东分为六个湘西北褶皱侵蚀、溶蚀山原山地区;湘西断褶侵蚀、剥蚀山地区;湘南断褶侵蚀、溶蚀山地丘陵区;湘中褶断剥蚀、溶蚀丘陵区;湘东断褶侵蚀、剥蚀山丘区和湘北洞庭湖拗陷盆地堆积平原区六个地貌区域。湘西北褶皱侵蚀、溶蚀山原山地区位于省境西北部,属云贵高原东北部边缘地带,海拔多在1000～1200m间,最高2098m,山体高大,山势宏伟,山顶显多级剥夷面,并呈丘陵起伏台地,具有原地貌特征,如龙山、凤凰等地。该区由于新构造运动一直在明显上升,因此台地四周峡谷深切,边坡多形成悬崖陡壁,山坡陡峻,河谷幽深,多呈“V”形。湘西断褶侵蚀、剥蚀山地区分布于湘西地区,包括雪峰山山脉及沅麻盆地一带,地貌形态除中低山外,尚有山间盆地的丘陵谷地,海拔一般700～1200m,最高2021m,南高北低,盆地丘陵低山多为红层及部份碳酸盐岩构成,海拔一般为200～600m。湘南断褶侵蚀、溶蚀山地丘陵区位于湘南地区,包括了“五岭”等侵蚀构造中、低山,以及岭间溶蚀侵蚀丘陵谷地。由岩浆岩及浅变质岩为主构成的中、低山,海拔多在700～1500m间,最高达2042m,山岭高峻、切割强烈、坡陡沟深,沟谷多呈“V”形。由碳酸盐岩为主构成的丘陵坡地分布较广,常为岭间盆地谷地地貌,海拔多在200～500m间,并由南向北降低。湘中褶断剥蚀、溶蚀丘陵区位于湘中一带,其西部以碳酸盐岩组成的溶蚀丘陵为主,东部则为碎屑岩等构成的剥蚀丘陵为主,并构成一些红层盆地,海拔一般在100～300m,局部突起的岩浆岩山峰高达1298.8m。湘东断褶侵蚀、剥蚀山丘区位于省境东部,呈雁行排列的岭谷相间地貌特征。由浅变质岩和岩浆岩构成的中、低山岭,海拔一般在1000m以上,山高坡陡,河谷深切。由红层构成的岭间谷地多呈波状起伏、丘谷交错的丘陵地貌,相对高差多在50～100m左右,一般党的纪律拓多在200m以下。湘北洞庭湖拗陷盆地堆积平原区位于湘北,为第四系松散层堆积而成,中央部分分为冲、湖积平原,地势低平,海拔多在50m以下,相对高差小于10m。由于长期围垦,河道曲折密布,沟渠纵横,湖泊棋布。
2.3 地质背景。
湖南地层分布广,层位发育齐全,自中元古界至新生界第四系皆有。湖南地层分为湘中南和湘西北两个差异明显的地层区。前者震旦系和下古生界地层呈活动型地区沉积特征,地层大多经轻变质,成为浅变质的细粒碎屑岩、粘土岩及硅质岩;上古生界地层呈现稳定型地区沉积特征,地层广泛发育,厚度巨大,并以浅海相碳酸盐岩为主;中、新生界断陷和拗陷盆地及红层建造发育。后者震旦系和下古生界地层呈现稳定型地区沉积特征,下古生界地层未经区域变质,并发育厚度巨大的浅海相碳酸盐岩;上古生界地层也呈稳定型地区沉积特征,泥盆系地层不发育,且为石英建造,石炭系仅零星分布,而二迭系及三迭系地层甚为发育,厚度巨大,并以浅海相碳酸盐岩为主。此外,湘北洞庭湖地区,新生代以来,发生了强烈断陷及拗陷,地壳沉降后沉积了厚达300余米的松散砂砾及粘性土层,并形成了广阔的冲、湖积平原。
湖南地下水类型分为松散岩类孔隙水、红层裂隙孔隙-裂隙水、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶水四类,各类地下水的分布受含水岩组的分布制约,其分布具有一定的地域性。松散岩类孔隙水主要分布于洞庭湖地区及一些山间、山前冲、洪积坡地,坡麓残坡积层也常含孔隙水;裂隙孔隙-裂隙水主要分布于沅(陵)麻(阳)、石门、常德、桃源、湘乡、湘潭等红层盆地;岩溶水主要分布于湘西北、湘西、湘中及湘南一带;裂隙水则散布全省各地基岩层中。湖南地下水补给来源主要为大气降水,故地下水位(水头)、水量、水质以至水温的动态都直接随大气降水而变化;但是,不同地下水类型的动态仍有一定差异。孔隙水一般埋藏较浅,季节变化大,动态受降水及地表水影响。裂隙孔隙-裂隙水,由于其渗透性较弱,动态变化一般不大,水位变幅面1.0～6.1m,峰值常滞后于降水。裂隙水与前者基本相似,由于地形等因素,变幅较大,最大达10m左右,构造裂隙水动态则较稳定,多属稳定型。岩溶水的动态显著地受降水控制,三水转化迅速,变化快而大,多属不稳定-极不稳定型。
湖南区域构造位于东亚大陆新华夏系第二复式沉降带与新华夏系第三复式隆起带的南段,南岭纬向构造带之中段以北。总的看来,湖南发育的构造体系较多,有东西向构造休系、南北向构造体系、各种扭动构造体系、北西向构造体系以及体系归属不明的其它构造。其展布轮廓是:湘南属南岭巨型纬向构造带中段北部,湘中、湘北又有3条区域性东西向构造带横贯全省;大体以石门-安化-武冈一线为界,东西两边分别为新华夏系构造第二沉降带和第三沉降带和第三隆起带,华夏系构造隐显其间;南部和中部发育有南北向构造带及弧顶朝西的山字型构造。这些组成了全省的主要构造骨架,它们相互联合又互相制约,彼此联合、复合、迁就、利用,互存于统一的构造应力场中。就构造形态来看,全省大致可分为两个差异性明显的区,湘西北经宽缓舒展的褶皱为主,断裂较次;湘中南多为箱形紧密褶皱,且断裂构造极为发育。
3. 地质灾害现状
由于湖南地质灾害种类多、规模大、分布广,且连年不断地发生,使国家和人民群众的财产和生命遭受了巨大的损失。据不完全统计,湖南省自1949年至于1998年为止,仅滑坡、崩塌、泥石流三种地质灾害造成的直接经济损失就超过了8亿元,因灾死亡672人,特别是近年来灾情更为严重,仅1991年至1998年的8年间,经过实际调查落实的直接经济损失即达6.84亿元以上,死亡471人,重伤118人,详见下表1。
另据有关方面统计,全省矿山由于地质灾害造成的直接经济损失不下10亿元,仅恩口煤矿等主要矿山自建矿以来因地质灾害造成的直接经济损失即达3.9亿元左右。详见下表2。
根据近年来不完全统计,至1998年底为止,全省共发生较大规模或灾害损失较严重的滑坡地质灾害 764年、崩塌110处、泥石流74条、地面岩溶塌陷184处(区)、矿山采空区地面塌陷65处。另外因经常性的洪灾引发了洞庭湖区大量的管涌、渗漏、大堤开裂、大堤滑动、溃堤等地质灾害险情,仅1998年洪水期间即出现21500余处,其中溃垸性特大灾害险情达100余处。此外,水土流失、土壤潜育化、河湖淤积,以及矿坑突泥突水等其它类型地质灾害也大量发育。
从全国总体情况看,湖南省地质灾害的发育强度属中上等水平,仅次于四川、云南、贵州、湖北,而大大高于我国北部、东部和南部沿海地区。据概略统计,全省(除洞庭湖区外)每100Km2已发生中型以上的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等几类主要地质灾害约0.6处,小型的达数10处,局部地区甚至达100处以上。
4. 地质灾害形成的控制因素
湖南省地质灾害的形成和发展,主要受岩土性质和构造、地形地貌、地下水动力条件,大气降水及人类工程活动的控制。这些因素对不同的地质灾害所起的作用各不相同。
4.1 岩土性质和结构。
岩土性质和结构是地质灾害发生和发展的重要内在因素和物质基础,尤其是水土流失、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、河湖崩岸等地质灾害与岩土性质和结构有着非常密切的关系。岩浆岩、片岩和红色砂岩等易风化,这些岩类分布区的水土流失特别严重;碳酸盐岩分布区,由于岩溶发育,水量丰富,易发生地面塌陷和矿坑突水;变质岩、碎屑岩层理发育,软弱夹层多,易发生滑坡和崩塌;含煤岩层因赋存较高含量的瓦斯,易发生瓦斯爆炸;岩浆岩、碎屑岩及浅变质岩风化生成的残坡积相堆积层,松散,力学强度低,易发生泥石流和滑坡。冲积、冲湖积,松散,在河谷平原易产生管涌和崩岸等。
4.2 地质构造。
地质构造对于地面塌陷、滑坡、崩塌、地震、地裂缝、瓦斯爆炸、矿坑突水等地质灾害的发生和发展起着极重要的控制作用。
一般在断裂构造带和褶皱构造核部、翘起端、倾伏端,岩石破碎,裂隙发育,岩溶较发育,有利于岩溶地面塌陷的形成和地下水的赋存而造成矿坑突水。断裂构造造成的破碎岩带和裂隙发育带,宽度达数十米以至数百米,不但容易为雨水冲蚀运移,而且这些构造软弱岩带易发生滑坡、崩塌,为泥石流形成提供了固体物质来源如永兴县五雷仙大型泥石流,形成区即为一条NE向大断裂带,碎裂岩及附近风化岩成为该泥石流固体物质的主要来源。同时湖南广大的山地区都为新构造运动间歇性较强隆升区,形成的有利于泥石流发生的陡峻的山坡和纵坡大的沟谷,成为泥石形成的有利因素。
构造的复杂性和岩体破碎程度,直接控制岩体软弱结构面的发育和斜坡的稳定性。断裂构造形成的结构面和碎裂结构带,也是较普遍的一种软弱结构面,沿此类破碎带或断裂面易发生滑坡、崩塌灾害,如新化县邓家乡白芦村红岩下大型滑坡和邻近的甲等岭中型滑坡。 另外,在活动断裂带处,易发生地震。
4.3 地形地貌。
地形的切割强度和密度,斜坡的高度、坡度和形态,是斜坡稳定性的重要因素。武陵山、雪峰山、罗霄山及南岭等山脉,受构造运动影响,间歇性地抬升,使湖南湘西北、湘西、湘西南及湘东南形成高耸的山地及山原,地形切割强度和密度都很大,因而造成众多高大临空面和陡峻斜坡,使边坡发生破坏的机率大为增加,因而滑坡、崩塌大量发生。
山高坡陡,比高大、沟床纵坡大,汇流区地形有利于大量水流汇集,极易形成泥石流,据统计,湖南泥石流形成区的周边山坡坡度最小为26°,最大为 60 °左右,大多数为30～45°,沟床坡降多为 200‰～350‰,最大达560‰左右,陡峻的斜坡和沟床坡度大是泥石流发生的有利条件。目前已知的泥石流,特别是一些巨型泥石流,主要分布于湘西北、湘西、湘西南、湘东南及湘东北的中低山地区。
地形地貌也是水土流失发生的重要控制因素之一,主要是坡度、坡长、坡型及高程等因素的影响,山高坡陡,流水冲刷力强,径流线长,汇流时间短,坡面面积比例大,易发生水土流。据统计,湖南除洞庭湖平原区的安乡、南县、沅江、华容及津市外,其它县市皆有分布,全省发生水土流失的坡面面积为128145.9Km2,占山坡面积的确良30.8%。
4.4 降雨。
水土流失、泥石流、滑坡、崩塌、矿坑突水和岩溶地面塌陷等地质灾害均与气降雨有关。
水土流失不仅与降雨量有关,而且还决定于降雨强度、历时长短,一般降雨量多,降雨强度大,历时长,水土流失越严重,湖南年降雨量多在1200mm以上,且降雨集中及降雨强度大的特点,有日最大降雨量达成谅解423.1mm的记录,特别是一些多雨区,其水土流失程度往往较高,如湘西桑植、龙山,湘中安化、衡南等县。
降雨入渗,使岩土体含水量增加,软化岩土,降低岩土体的抗剪强度并产生动水压力和潜蚀岩土,增大岩土容重,从而导致滑坡、崩塌和泥石流的发生。据调查统计,湖南已发生的滑坡、崩塌,绝大多数都是在强降雨过程中或稍后发生,滑坡、崩塌与降雨之间存在着显著的因果关系,大-暴雨是湖南滑坡、崩塌发生的最主要诱发因素,如1990年6月中旬一次暴雨,使湘西、湘中一带发生了大量滑坡和崩塌。另外湖南气候条件也有利于泥石流的发生,泥石流与降雨量及前期降雨的关系密切,已知湖南发生的泥石流的降雨量为 133.7～560.1mm,降雨强度为 20.0～129.3mm/h,一般为50mm/h,大型以上泥石流的降雨量最小为230.0mm。实际情况表明,具有相当大的降水量和降雨强度才能发生泥石流,降雨量和雨强越大,形成泥石流的机率就越高,规模也越大如吉首市已略阿婆山泥石流,降雨量达420mm,雨强达105mm/h。
4.5 植被覆盖率。
地质灾害与植被覆盖率有密切关系的主要是水土流失和泥石流。植被以减少表层岩土被降雨直接冲刷的面积,减少表流对岩土的侵蚀强度的重要因素,植被对防止水土流失和泥石流的效果极为明显,如石门县九斗峪泥石流,50年代末期,当地材民有组织地在泥石流形成区一带大量滥砍滥伐山林,一次砍伐70余公顷,并进行开荒造田等不合理的开发利用,仅形成区三个村民组即开荒造地达20余公顶,因而导致了严重的水土流失,据测算,年侵蚀最大厚度达22mm,同时为滑坡、崩塌及侵蚀的发生,为泥石流固体物质来源创造了条件。1980年7月底在暴雨下发生了固体物质输移量达171万m3的巨型粘性泥石流。
4.6 地下水动力条件。
地下水的活动状况对于地面塌陷、滑坡、崩塌、管涌、矿坑突水、突泥的发生有直接关系,尤其是与岩溶地面塌陷、地面沉降落的形成关系密切。
岩溶地面塌陷,主要是地下水在运动过程中,通过溶洞、溶蚀裂隙等通道,潜蚀、搬运溶洞充填植物及其上覆第四系土层与碳酸盐岩接触面的土体形成土洞,一旦土体底部形成临空面,其负压强度和土体自重压力超过土体抗剪强度或者负压强度和土体自重压力及振动力大于土体的抗剪强度,就会使地面发生开裂与塌陷,如和平小学1992年2月发生的塌陷,洞口6m×4.6m,可见深5.6m;1996年7月15日建设路电业局处也发生塌陷,洞口直径1.5m,腰径4.7m,可见深度6.0m,不但造成经济损失,社会不良影响也很大。这些塌陷都是溶洞上覆土层由于大量抽取地下岩溶水及湘江水位变化使地下水动力条件发生变化而形成。
地面沉降,主要是地下水被抽排后,水位下降,土层孔隙里的水大量流失,土层产生压缩作用,反映在地表就是地面沉降,如资江煤矿于1958年正式建矿,1969年矿建成年产15万t的矿井,目前开采最低水平为-300m,自该矿建井以来,由于采空区面积较大,地面不断发生沉降变形,大量建筑物受到破坏,河东区仅1977年前后拆迁和原地重建的建筑物达3500m2,地表形成的岩移盆地导致煤矿俱乐部、办公大楼、商店、食堂等大量建筑受到破坏。
4.7 人类工程活动。
地质灾害与人类活动也有极为密切的关系。毁林开荒,树木的过量采伐,矿产资源乱挖乱采导致了严重的水土流失和泥石流灾害。在岩溶发育地区,进行地下水抽排、放水时,易导致岩溶地面塌陷的发生发展。采矿形成的地下采空区会引发采空塌陷。过量开采地下水易引发地面沉降;在修建道路、水利工程、矿采开采过程中,人为的开挖边坡,使边坡坡度变陡,从而导致崩塌和滑坡地质灾害的发生。
5. 地质灾害的分布规律
经调查结果表明,湖南省地质灾害的发生和发展,具有明显的时空分布规律。现分述如下:
5.1 地质灾害的空间分布规律。
据调查统计,滑坡除洞庭湖平原外,全省广泛分布,其中尤以怀化、张家界、湘西自治州、常德、株洲、邵阳及郴州等市(州)发育强度最高;崩塌主要发生在湘西北、湘西、湘东南,以及湘中部份地段;泥石流主要分布在湘西北、湘西、湘南山地地区,此外,湘中一些低山-高丘陵区也多有发育;地面岩溶塌陷广泛分布于可溶岩大量出露、地表为土层覆盖的湘中、湘西及湘南地区;矿山采空区地面沉陷广泛分布于各类矿山地区,可以认为每个矿山都曾发生此类地质灾害,仅程度不同而已,不少矿山的沉陷规模都很大,如宜章县杨梅山煤矿区,采空区地表裂带长2000m,宽1000m左右。泥沙淤积以洞庭湖为最,每年有0.437亿～ 2.081亿m3、年平均0.986亿m3的泥沙淤泥积在湖中,湖底平均每年可淤高3.3cm,成为我国淤积灾害最严重的湖泊;堤基渗透变形的管涌,分布在洞庭湖地区及“四水”尾闾堤垸,每年洪水期都大量发生,涉及堤长250Km,有的地段密集出现,如常德市善卷垸大堤内,1991年,在堤脚下约30m部位的5000m2范围内,大小管眼“ 数以千计” ,鼓出细沙数百m3,倒塌房屋2栋。土壤潜育化也广泛分布,尤以洞庭湖区为甚,其次为长沙、邵阳、怀化等地区,全省潜育化面积达4938Km2,占全省耕地面积的15.2%,洞庭湖区占36.8%。
5.2 地质灾害的时间分布规律。
除地震、瓦斯爆炸的发生无时间分布规律和土壤潜育化常年存在外,其它地质灾害的发生与大气降水关系密切,它们在时间分布上具有与大气降水规律的高度一致性,尤其是崩塌、滑坡、泥石流、水土流失的发生时间性极强。
崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、江湖崩岸、水土流失主要发生在5～9月,尤其是6～7月更为严重。据调查资料表明,降雨量越大,地质灾害点越多。当连续降雨量达50mm时,地质灾害的发生率明显增加,当日降雨量达到100mm以上时,是地质灾害发生频率最高时段。地面塌陷和矿坑突水各季节都有发生,但以6～7月为最多。
6. 地质灾害的基本特点
6.1 区域性。
地质灾害的发育和分布在宏观上有着明显的区域性。地质灾害的形成是受区域性自然地理、地质条件的制约,不同的环境蕴育着不同类型的地质灾害。如前4节述,泥石流主要分布在湘西北、湘西、湘南山地地区,而崩塌主要发生在湘西北、湘西、湘东南等。
6.2 关联性。
各种地质灾害从形成机制上具有明显的关联性,是自然地质环境与人类工程活动相互影响和相互作用的结果。一种主要的地质灾害发生可以引发一系列与其相关的其它地质灾害。如冷水江市锡矿山锑矿,自1965年至1980年,采空区地表发生4次变形破坏,大量建筑物被破坏,搬迁和赔偿费达200余万元,并引发一个体积达315万m3的大型滑坡。
6.3 重复性与复活性。
湖南省湘北、湘西、湘西北地区许多滑坡具有重复活动的特点,在同一地点往往重复发生,且规模有递次增大的趋势。据调查资料分析,复活滑坡的原因一是滑坡点具有再次形成滑坡的基本条件,如高陡边坡、顺坡向层理、多层软弱面等;二是强烈的自然或人为诱发因素反复作用。较典型的有湖南最大的滑坡-鹰咀山巨型滑坡,1949年发生大滑坡后,1971年初又再次发生大滑坡,后缘陡壁高达55m。人为因素引发复活的滑坡有江华雾江古滑坡,体积达1370万m3,由涔天河水库蓄水而引发复活。
6.4 动态性。
人类工程活动与自然地质作用在无休止地相互影响和作用,使湖南省地质灾害又具有动态性。如湖南省资江煤矿由于多年开采,造成1969年地面不断发生变形破坏,裂缝和陷坑大量发生,大量建筑物破坏,河东区仅1977年前后拆迁和原地重建的建筑物达3500m2。1978年至1982年七采2121、2131、2141、2221、2231、2241六个工作面(采区),地表形成了岩移盆地,并在下山方向地表产生了大量扒缝(张口裂缝)和陷坑,煤矿俱乐部大楼、办公大楼等大量建筑物受到破坏,而且随着开采的进行,破坏范围不断扩大。河西区自1987年开始开采以来至1993年,引发了浪石滩斜坡上大量的裂缝和陷坑,裂缝-陷坑带走向延伸长达2000多m。1995年冬开始,资江煤矿在河西区东部开采-20m 水平以下煤层,使河西区东部自欺欺人1996年开始又发生严重沉裂,新沉裂带长达300余米。
6.5 周期性。
据统计分析表明,崩塌、滑坡、泥石流和岩溶地面塌陷等突发性地质灾害的周期性特点比较明显。灾害的发生主要受降雨的影响,与水灾、旱灾的周期性规律相似,在体上有着22或11年的周期性。每年汛期(5～8月)突发性地质灾害的发生次数占全年的总次数的70～90%。
6.6 阶段性。
湖南地质灾害大都有孕育、发展、暴发、平稳等阶段,表明地质灾害有阶段性特点。如湖南一般的滑坡、崩塌皆具有蠕动变形(缓变)、滑动(坠落)及渐趋稳定压密三个阶段,只是每个阶段持续时间长短不一而已。大中型滑坡、崩塌的阶段分期性较为显著,早期的蠕动变形阶段时间多较长,有的长达数年至数十年,并呈间歇性活动,以致一些大中型滑坡、崩塌有着较长的潜伏期,经较长时期的蠕变后最终发生滑动、崩塌。如耒阳市龙形镇龙形村廖家冲滑坡,1995年后缘即已发生拉张裂缝,经两年多蠕变后至1977年9月才发生大滑动,造成15人死亡的惨剧。
7. 防治对策
根据湖南省地质灾害分布、发育情况,结合当地实际条件,为避免滑坡灾害的发生和人类生命财产免受损失,要因地制宜地采取有效的防治措施,现分述如下:
7.1 宣传和普及地质灾害防治知识,提高全民防灾意识,实现群测群防。
如前所述,地质灾害的发生、发展需要一定的时间和条件,这些条件既有自然因素,也有人为因素,只要掌握了地质灾害发生的有关知识,认识到这些因素对地质灾害的形成、发生、发展的内在影响,使广大群众掌握滑坡地质灾害的预防、治理、避险、救护等有关知识和技能,提高全民防灾意识,实现群测群防,就能够采取相应措施防止其发生或避免其给人们造成重大财产损失。
7.2 规范人类工程活动,避免人为因素诱发地质灾害。
地质灾害的发生除自然因素外,人类不规范的工程活动也是重要的诱了因素之一。因此规范人类工程活动也是减少和防止地质灾发生的重要一环,同时在规范人类工程活动的同时,还应坚持做好退耕还林、封山植树、保护植被等环境保护工作。
7.3 加强滑坡地制质灾害监测、预报工作。
目前,湖南省地质灾害分布广泛,政府现有的财力不可能对所有的地质灾害体都进行治理,对大部份地质灾害体,只能坚持“以防为主,防治结合”的指导思想,通过加强对危险区和易发区的监测,预测预报,避免因滑坡地质灾害造成人员伤亡,减轻灾害损失。因此建立地质灾害监测体系和预报系统是防治灾害发生的重要前提。
7.4 各级政府要重视滑坡地质灾害防治理工作。
地质灾害严重危害国家财产和广大人民生命、财产安全,是一种严重的自然灾害,因此,也应当像防震、防洪和防治其它自然灾害一样将其纳入各级政府部门的议事日程中来。
参考文献
[1] 《专门工程地质学》1986年7月 中国地质大学出版社,主篇:张咸恭、李智毅、郑达辉等;
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[文章编号]1619-2737(2010)04-23-090
[作者简介]刘文锋(1983.11-),男,水工环助理工程师,籍贯湖南新邵;工作单位:湖南省国土资源规划院;研究方向:地质灾害勘察、设计与监理,以及矿山地质环境影响评估及建设用地地质灾害危险性评估等工作。
【关键词】 灾害损失;地质灾害;因素;资源;环境;遭受;高易发区
Geology disaster present condition, characteristic in Hunan province, control factor and prevention and cure counterplan research
Liu Wen-feng
(Hunan Province national territoryresources programming hospital Changsha Hunan 410007)
【Abstract】Hunan province is the our country geology disaster more serious of province one of china, belong area of the geology disaster.The disaster type is numerous and distribute extensive, extent of disaster severity.This text according to investigate data, analysis main geology the present condition, characteristic of the disaster,control factor and prevention and cure counterplan, to aftertime geology disaster of research and disaster prevention work have importance of instruction meaning.
【Key words】Disaster loss;Geology disaster;Factor;Resources;Environment;Suffer;Easy occurrence area
1. 地质灾害的类型概况
地质灾害是指由于自然地质作用和(或)人为地质作用使地质环境恶化,并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境遭受破坏的灾害事件。湖南省地处地质灾害高易发区,是我国地质灾害较为严重的省份之一。由于复杂的自然地理条件和强烈的人类工程活动,导致地质灾害频发,种类繁多。根据实地调查,湖南地质灾害种类有滑坡、崩塌、泥石流、地面岩溶塌陷、矿山采空区地面塌陷、地裂缝、水土流失、河湖淤积、大堤涌透变形(管涌、渗漏)和压缩变形(沉陷和滑动)、矿坑突泥、矿坑突水等30余种,其中分布广、影响大、易成重灾的,主要是滑坡、崩塌、泥石流、地面岩溶塌陷、采空区地面塌陷、水土流失、河湖淤积,以及大堤渗透变形和压缩变形等10余种。
2. 地质灾害形成的背景条件
2.1 水文气象。
湖南省地处亚热带气候带,属大陆性较浓的亚热带季风湿润气候,四季分明,季节变化大。根据观测结果,全省多年平均降水量为1426.6mm,一般为1200～2000mm,最大可达3089mm(1975年郴县何家站),最小为714.0mm(1976年邵东县佘田桥站),降水时空分布不均,多集中在4～7月,占全年总降水量的52%～58%以上,为湖南雨季;在地域分配上差异也较大,呈四个多雨区和三个少雨区。多雨区之一是湘西北桑植、龙山县的八大公山一带,多年平均降雨量>2000mm;之二是雪峰山北端的安化、桃源一带,多年平均降雨量也达2000mm左右;三是湘东南桂东一带,年平均降雨量>1800mm;四是湘东北的幕阜山、连云山、芷江一带,多年平均降雨量>1600mm。少雨区是湘中的衡邵盆地、湘北滨湖地区及湘西的新晃、芷江一带,多年平均降雨量在1300mm 以下,最低的新晃一带仅1058.6mm,是全省降雨量最少的地区。全省多年平均蒸发量为1050mm,东大于西,南大于北。
多年平均相对湿度为70%～83%。由于降雨丰沛且集中,常出现暴雨,日最大降雨量达423.1mm。湖南多年平均气温为 16°～18 ℃,极端最低气温为-18.1℃,极端最高气温43.7℃,1月份最冷,月平均气温4～7℃,7月最热,月平均气温26.5～30.0℃,总的特征是湘西低于湘东,湘北低于湘南。
2.2 地形地貌。
湖南省处于云贵高原向江南丘陵和南岭山地向江汉平原的过渡地带,地势变化较大,地貌形态复杂多样。总的看,省区东、西、南三面为高耸的山地环绕,中间为低缓的丘岗起伏,北部为低平的平原湖泊,形似一个向北开口的马蹄形盆地。武陵山和八面山斜列于北西部,海拔大多在800～ 1200m,最高达成谅解2098m;雪峰山斜贯西部,北段海拔多在500～ 1000m,南段多在1000～1500m,最高2021m;幕阜山、连云山、武功山、罗霄山等斜列于东部,主峰海拔多在1000m以上,资兴八面山主峰海拔达2042.1m。山地中河溪发育,切割深,多峪谷、隘谷和嶂谷等,山坡陡峻,山间还常形成一些岭间盆地和谷地。
根据地貌形态特征的区域性差异和分布状况,以及成因类型的不同,全省基本可东分为六个湘西北褶皱侵蚀、溶蚀山原山地区;湘西断褶侵蚀、剥蚀山地区;湘南断褶侵蚀、溶蚀山地丘陵区;湘中褶断剥蚀、溶蚀丘陵区;湘东断褶侵蚀、剥蚀山丘区和湘北洞庭湖拗陷盆地堆积平原区六个地貌区域。湘西北褶皱侵蚀、溶蚀山原山地区位于省境西北部,属云贵高原东北部边缘地带,海拔多在1000～1200m间,最高2098m,山体高大,山势宏伟,山顶显多级剥夷面,并呈丘陵起伏台地,具有原地貌特征,如龙山、凤凰等地。该区由于新构造运动一直在明显上升,因此台地四周峡谷深切,边坡多形成悬崖陡壁,山坡陡峻,河谷幽深,多呈“V”形。湘西断褶侵蚀、剥蚀山地区分布于湘西地区,包括雪峰山山脉及沅麻盆地一带,地貌形态除中低山外,尚有山间盆地的丘陵谷地,海拔一般700～1200m,最高2021m,南高北低,盆地丘陵低山多为红层及部份碳酸盐岩构成,海拔一般为200～600m。湘南断褶侵蚀、溶蚀山地丘陵区位于湘南地区,包括了“五岭”等侵蚀构造中、低山,以及岭间溶蚀侵蚀丘陵谷地。由岩浆岩及浅变质岩为主构成的中、低山,海拔多在700～1500m间,最高达2042m,山岭高峻、切割强烈、坡陡沟深,沟谷多呈“V”形。由碳酸盐岩为主构成的丘陵坡地分布较广,常为岭间盆地谷地地貌,海拔多在200～500m间,并由南向北降低。湘中褶断剥蚀、溶蚀丘陵区位于湘中一带,其西部以碳酸盐岩组成的溶蚀丘陵为主,东部则为碎屑岩等构成的剥蚀丘陵为主,并构成一些红层盆地,海拔一般在100～300m,局部突起的岩浆岩山峰高达1298.8m。湘东断褶侵蚀、剥蚀山丘区位于省境东部,呈雁行排列的岭谷相间地貌特征。由浅变质岩和岩浆岩构成的中、低山岭,海拔一般在1000m以上,山高坡陡,河谷深切。由红层构成的岭间谷地多呈波状起伏、丘谷交错的丘陵地貌,相对高差多在50～100m左右,一般党的纪律拓多在200m以下。湘北洞庭湖拗陷盆地堆积平原区位于湘北,为第四系松散层堆积而成,中央部分分为冲、湖积平原,地势低平,海拔多在50m以下,相对高差小于10m。由于长期围垦,河道曲折密布,沟渠纵横,湖泊棋布。
2.3 地质背景。
湖南地层分布广,层位发育齐全,自中元古界至新生界第四系皆有。湖南地层分为湘中南和湘西北两个差异明显的地层区。前者震旦系和下古生界地层呈活动型地区沉积特征,地层大多经轻变质,成为浅变质的细粒碎屑岩、粘土岩及硅质岩;上古生界地层呈现稳定型地区沉积特征,地层广泛发育,厚度巨大,并以浅海相碳酸盐岩为主;中、新生界断陷和拗陷盆地及红层建造发育。后者震旦系和下古生界地层呈现稳定型地区沉积特征,下古生界地层未经区域变质,并发育厚度巨大的浅海相碳酸盐岩;上古生界地层也呈稳定型地区沉积特征,泥盆系地层不发育,且为石英建造,石炭系仅零星分布,而二迭系及三迭系地层甚为发育,厚度巨大,并以浅海相碳酸盐岩为主。此外,湘北洞庭湖地区,新生代以来,发生了强烈断陷及拗陷,地壳沉降后沉积了厚达300余米的松散砂砾及粘性土层,并形成了广阔的冲、湖积平原。
湖南地下水类型分为松散岩类孔隙水、红层裂隙孔隙-裂隙水、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶水四类,各类地下水的分布受含水岩组的分布制约,其分布具有一定的地域性。松散岩类孔隙水主要分布于洞庭湖地区及一些山间、山前冲、洪积坡地,坡麓残坡积层也常含孔隙水;裂隙孔隙-裂隙水主要分布于沅(陵)麻(阳)、石门、常德、桃源、湘乡、湘潭等红层盆地;岩溶水主要分布于湘西北、湘西、湘中及湘南一带;裂隙水则散布全省各地基岩层中。湖南地下水补给来源主要为大气降水,故地下水位(水头)、水量、水质以至水温的动态都直接随大气降水而变化;但是,不同地下水类型的动态仍有一定差异。孔隙水一般埋藏较浅,季节变化大,动态受降水及地表水影响。裂隙孔隙-裂隙水,由于其渗透性较弱,动态变化一般不大,水位变幅面1.0～6.1m,峰值常滞后于降水。裂隙水与前者基本相似,由于地形等因素,变幅较大,最大达10m左右,构造裂隙水动态则较稳定,多属稳定型。岩溶水的动态显著地受降水控制,三水转化迅速,变化快而大,多属不稳定-极不稳定型。
湖南区域构造位于东亚大陆新华夏系第二复式沉降带与新华夏系第三复式隆起带的南段,南岭纬向构造带之中段以北。总的看来,湖南发育的构造体系较多,有东西向构造休系、南北向构造体系、各种扭动构造体系、北西向构造体系以及体系归属不明的其它构造。其展布轮廓是:湘南属南岭巨型纬向构造带中段北部,湘中、湘北又有3条区域性东西向构造带横贯全省;大体以石门-安化-武冈一线为界,东西两边分别为新华夏系构造第二沉降带和第三沉降带和第三隆起带,华夏系构造隐显其间;南部和中部发育有南北向构造带及弧顶朝西的山字型构造。这些组成了全省的主要构造骨架,它们相互联合又互相制约,彼此联合、复合、迁就、利用,互存于统一的构造应力场中。就构造形态来看,全省大致可分为两个差异性明显的区,湘西北经宽缓舒展的褶皱为主,断裂较次;湘中南多为箱形紧密褶皱,且断裂构造极为发育。
3. 地质灾害现状
由于湖南地质灾害种类多、规模大、分布广,且连年不断地发生,使国家和人民群众的财产和生命遭受了巨大的损失。据不完全统计,湖南省自1949年至于1998年为止,仅滑坡、崩塌、泥石流三种地质灾害造成的直接经济损失就超过了8亿元,因灾死亡672人,特别是近年来灾情更为严重,仅1991年至1998年的8年间,经过实际调查落实的直接经济损失即达6.84亿元以上,死亡471人,重伤118人,详见下表1。
另据有关方面统计,全省矿山由于地质灾害造成的直接经济损失不下10亿元,仅恩口煤矿等主要矿山自建矿以来因地质灾害造成的直接经济损失即达3.9亿元左右。详见下表2。
根据近年来不完全统计,至1998年底为止,全省共发生较大规模或灾害损失较严重的滑坡地质灾害 764年、崩塌110处、泥石流74条、地面岩溶塌陷184处(区)、矿山采空区地面塌陷65处。另外因经常性的洪灾引发了洞庭湖区大量的管涌、渗漏、大堤开裂、大堤滑动、溃堤等地质灾害险情,仅1998年洪水期间即出现21500余处,其中溃垸性特大灾害险情达100余处。此外,水土流失、土壤潜育化、河湖淤积,以及矿坑突泥突水等其它类型地质灾害也大量发育。
从全国总体情况看,湖南省地质灾害的发育强度属中上等水平,仅次于四川、云南、贵州、湖北,而大大高于我国北部、东部和南部沿海地区。据概略统计,全省(除洞庭湖区外)每100Km2已发生中型以上的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等几类主要地质灾害约0.6处,小型的达数10处,局部地区甚至达100处以上。
4. 地质灾害形成的控制因素
湖南省地质灾害的形成和发展,主要受岩土性质和构造、地形地貌、地下水动力条件,大气降水及人类工程活动的控制。这些因素对不同的地质灾害所起的作用各不相同。
4.1 岩土性质和结构。
岩土性质和结构是地质灾害发生和发展的重要内在因素和物质基础,尤其是水土流失、地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流、河湖崩岸等地质灾害与岩土性质和结构有着非常密切的关系。岩浆岩、片岩和红色砂岩等易风化,这些岩类分布区的水土流失特别严重;碳酸盐岩分布区,由于岩溶发育,水量丰富,易发生地面塌陷和矿坑突水;变质岩、碎屑岩层理发育,软弱夹层多,易发生滑坡和崩塌;含煤岩层因赋存较高含量的瓦斯,易发生瓦斯爆炸;岩浆岩、碎屑岩及浅变质岩风化生成的残坡积相堆积层,松散,力学强度低,易发生泥石流和滑坡。冲积、冲湖积,松散,在河谷平原易产生管涌和崩岸等。
4.2 地质构造。
地质构造对于地面塌陷、滑坡、崩塌、地震、地裂缝、瓦斯爆炸、矿坑突水等地质灾害的发生和发展起着极重要的控制作用。
一般在断裂构造带和褶皱构造核部、翘起端、倾伏端,岩石破碎,裂隙发育,岩溶较发育,有利于岩溶地面塌陷的形成和地下水的赋存而造成矿坑突水。断裂构造造成的破碎岩带和裂隙发育带,宽度达数十米以至数百米,不但容易为雨水冲蚀运移,而且这些构造软弱岩带易发生滑坡、崩塌,为泥石流形成提供了固体物质来源如永兴县五雷仙大型泥石流,形成区即为一条NE向大断裂带,碎裂岩及附近风化岩成为该泥石流固体物质的主要来源。同时湖南广大的山地区都为新构造运动间歇性较强隆升区,形成的有利于泥石流发生的陡峻的山坡和纵坡大的沟谷,成为泥石形成的有利因素。
构造的复杂性和岩体破碎程度,直接控制岩体软弱结构面的发育和斜坡的稳定性。断裂构造形成的结构面和碎裂结构带,也是较普遍的一种软弱结构面,沿此类破碎带或断裂面易发生滑坡、崩塌灾害,如新化县邓家乡白芦村红岩下大型滑坡和邻近的甲等岭中型滑坡。 另外,在活动断裂带处,易发生地震。
4.3 地形地貌。
地形的切割强度和密度,斜坡的高度、坡度和形态,是斜坡稳定性的重要因素。武陵山、雪峰山、罗霄山及南岭等山脉,受构造运动影响,间歇性地抬升,使湖南湘西北、湘西、湘西南及湘东南形成高耸的山地及山原,地形切割强度和密度都很大,因而造成众多高大临空面和陡峻斜坡,使边坡发生破坏的机率大为增加,因而滑坡、崩塌大量发生。
山高坡陡,比高大、沟床纵坡大,汇流区地形有利于大量水流汇集,极易形成泥石流,据统计,湖南泥石流形成区的周边山坡坡度最小为26°,最大为 60 °左右,大多数为30～45°,沟床坡降多为 200‰～350‰,最大达560‰左右,陡峻的斜坡和沟床坡度大是泥石流发生的有利条件。目前已知的泥石流,特别是一些巨型泥石流,主要分布于湘西北、湘西、湘西南、湘东南及湘东北的中低山地区。
地形地貌也是水土流失发生的重要控制因素之一,主要是坡度、坡长、坡型及高程等因素的影响,山高坡陡,流水冲刷力强,径流线长,汇流时间短,坡面面积比例大,易发生水土流。据统计,湖南除洞庭湖平原区的安乡、南县、沅江、华容及津市外,其它县市皆有分布,全省发生水土流失的坡面面积为128145.9Km2,占山坡面积的确良30.8%。
4.4 降雨。
水土流失、泥石流、滑坡、崩塌、矿坑突水和岩溶地面塌陷等地质灾害均与气降雨有关。
水土流失不仅与降雨量有关,而且还决定于降雨强度、历时长短,一般降雨量多,降雨强度大,历时长,水土流失越严重,湖南年降雨量多在1200mm以上,且降雨集中及降雨强度大的特点,有日最大降雨量达成谅解423.1mm的记录,特别是一些多雨区,其水土流失程度往往较高,如湘西桑植、龙山,湘中安化、衡南等县。
降雨入渗,使岩土体含水量增加,软化岩土,降低岩土体的抗剪强度并产生动水压力和潜蚀岩土,增大岩土容重,从而导致滑坡、崩塌和泥石流的发生。据调查统计,湖南已发生的滑坡、崩塌,绝大多数都是在强降雨过程中或稍后发生,滑坡、崩塌与降雨之间存在着显著的因果关系,大-暴雨是湖南滑坡、崩塌发生的最主要诱发因素,如1990年6月中旬一次暴雨,使湘西、湘中一带发生了大量滑坡和崩塌。另外湖南气候条件也有利于泥石流的发生,泥石流与降雨量及前期降雨的关系密切,已知湖南发生的泥石流的降雨量为 133.7～560.1mm,降雨强度为 20.0～129.3mm/h,一般为50mm/h,大型以上泥石流的降雨量最小为230.0mm。实际情况表明,具有相当大的降水量和降雨强度才能发生泥石流,降雨量和雨强越大,形成泥石流的机率就越高,规模也越大如吉首市已略阿婆山泥石流,降雨量达420mm,雨强达105mm/h。
4.5 植被覆盖率。
地质灾害与植被覆盖率有密切关系的主要是水土流失和泥石流。植被以减少表层岩土被降雨直接冲刷的面积,减少表流对岩土的侵蚀强度的重要因素,植被对防止水土流失和泥石流的效果极为明显,如石门县九斗峪泥石流,50年代末期,当地材民有组织地在泥石流形成区一带大量滥砍滥伐山林,一次砍伐70余公顷,并进行开荒造田等不合理的开发利用,仅形成区三个村民组即开荒造地达20余公顶,因而导致了严重的水土流失,据测算,年侵蚀最大厚度达22mm,同时为滑坡、崩塌及侵蚀的发生,为泥石流固体物质来源创造了条件。1980年7月底在暴雨下发生了固体物质输移量达171万m3的巨型粘性泥石流。
4.6 地下水动力条件。
地下水的活动状况对于地面塌陷、滑坡、崩塌、管涌、矿坑突水、突泥的发生有直接关系,尤其是与岩溶地面塌陷、地面沉降落的形成关系密切。
岩溶地面塌陷,主要是地下水在运动过程中,通过溶洞、溶蚀裂隙等通道,潜蚀、搬运溶洞充填植物及其上覆第四系土层与碳酸盐岩接触面的土体形成土洞,一旦土体底部形成临空面,其负压强度和土体自重压力超过土体抗剪强度或者负压强度和土体自重压力及振动力大于土体的抗剪强度,就会使地面发生开裂与塌陷,如和平小学1992年2月发生的塌陷,洞口6m×4.6m,可见深5.6m;1996年7月15日建设路电业局处也发生塌陷,洞口直径1.5m,腰径4.7m,可见深度6.0m,不但造成经济损失,社会不良影响也很大。这些塌陷都是溶洞上覆土层由于大量抽取地下岩溶水及湘江水位变化使地下水动力条件发生变化而形成。
地面沉降,主要是地下水被抽排后,水位下降,土层孔隙里的水大量流失,土层产生压缩作用,反映在地表就是地面沉降,如资江煤矿于1958年正式建矿,1969年矿建成年产15万t的矿井,目前开采最低水平为-300m,自该矿建井以来,由于采空区面积较大,地面不断发生沉降变形,大量建筑物受到破坏,河东区仅1977年前后拆迁和原地重建的建筑物达3500m2,地表形成的岩移盆地导致煤矿俱乐部、办公大楼、商店、食堂等大量建筑受到破坏。
4.7 人类工程活动。
地质灾害与人类活动也有极为密切的关系。毁林开荒,树木的过量采伐,矿产资源乱挖乱采导致了严重的水土流失和泥石流灾害。在岩溶发育地区,进行地下水抽排、放水时,易导致岩溶地面塌陷的发生发展。采矿形成的地下采空区会引发采空塌陷。过量开采地下水易引发地面沉降;在修建道路、水利工程、矿采开采过程中,人为的开挖边坡,使边坡坡度变陡,从而导致崩塌和滑坡地质灾害的发生。
5. 地质灾害的分布规律
经调查结果表明,湖南省地质灾害的发生和发展,具有明显的时空分布规律。现分述如下:
5.1 地质灾害的空间分布规律。
据调查统计,滑坡除洞庭湖平原外,全省广泛分布,其中尤以怀化、张家界、湘西自治州、常德、株洲、邵阳及郴州等市(州)发育强度最高;崩塌主要发生在湘西北、湘西、湘东南,以及湘中部份地段;泥石流主要分布在湘西北、湘西、湘南山地地区,此外,湘中一些低山-高丘陵区也多有发育;地面岩溶塌陷广泛分布于可溶岩大量出露、地表为土层覆盖的湘中、湘西及湘南地区;矿山采空区地面沉陷广泛分布于各类矿山地区,可以认为每个矿山都曾发生此类地质灾害,仅程度不同而已,不少矿山的沉陷规模都很大,如宜章县杨梅山煤矿区,采空区地表裂带长2000m,宽1000m左右。泥沙淤积以洞庭湖为最,每年有0.437亿～ 2.081亿m3、年平均0.986亿m3的泥沙淤泥积在湖中,湖底平均每年可淤高3.3cm,成为我国淤积灾害最严重的湖泊;堤基渗透变形的管涌,分布在洞庭湖地区及“四水”尾闾堤垸,每年洪水期都大量发生,涉及堤长250Km,有的地段密集出现,如常德市善卷垸大堤内,1991年,在堤脚下约30m部位的5000m2范围内,大小管眼“ 数以千计” ,鼓出细沙数百m3,倒塌房屋2栋。土壤潜育化也广泛分布,尤以洞庭湖区为甚,其次为长沙、邵阳、怀化等地区,全省潜育化面积达4938Km2,占全省耕地面积的15.2%,洞庭湖区占36.8%。
5.2 地质灾害的时间分布规律。
除地震、瓦斯爆炸的发生无时间分布规律和土壤潜育化常年存在外,其它地质灾害的发生与大气降水关系密切,它们在时间分布上具有与大气降水规律的高度一致性,尤其是崩塌、滑坡、泥石流、水土流失的发生时间性极强。
崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、江湖崩岸、水土流失主要发生在5～9月,尤其是6～7月更为严重。据调查资料表明,降雨量越大,地质灾害点越多。当连续降雨量达50mm时,地质灾害的发生率明显增加,当日降雨量达到100mm以上时,是地质灾害发生频率最高时段。地面塌陷和矿坑突水各季节都有发生,但以6～7月为最多。
6. 地质灾害的基本特点
6.1 区域性。
地质灾害的发育和分布在宏观上有着明显的区域性。地质灾害的形成是受区域性自然地理、地质条件的制约,不同的环境蕴育着不同类型的地质灾害。如前4节述,泥石流主要分布在湘西北、湘西、湘南山地地区,而崩塌主要发生在湘西北、湘西、湘东南等。
6.2 关联性。
各种地质灾害从形成机制上具有明显的关联性,是自然地质环境与人类工程活动相互影响和相互作用的结果。一种主要的地质灾害发生可以引发一系列与其相关的其它地质灾害。如冷水江市锡矿山锑矿,自1965年至1980年,采空区地表发生4次变形破坏,大量建筑物被破坏,搬迁和赔偿费达200余万元,并引发一个体积达315万m3的大型滑坡。
6.3 重复性与复活性。
湖南省湘北、湘西、湘西北地区许多滑坡具有重复活动的特点,在同一地点往往重复发生,且规模有递次增大的趋势。据调查资料分析,复活滑坡的原因一是滑坡点具有再次形成滑坡的基本条件,如高陡边坡、顺坡向层理、多层软弱面等;二是强烈的自然或人为诱发因素反复作用。较典型的有湖南最大的滑坡-鹰咀山巨型滑坡,1949年发生大滑坡后,1971年初又再次发生大滑坡,后缘陡壁高达55m。人为因素引发复活的滑坡有江华雾江古滑坡,体积达1370万m3,由涔天河水库蓄水而引发复活。
6.4 动态性。
人类工程活动与自然地质作用在无休止地相互影响和作用,使湖南省地质灾害又具有动态性。如湖南省资江煤矿由于多年开采,造成1969年地面不断发生变形破坏,裂缝和陷坑大量发生,大量建筑物破坏,河东区仅1977年前后拆迁和原地重建的建筑物达3500m2。1978年至1982年七采2121、2131、2141、2221、2231、2241六个工作面(采区),地表形成了岩移盆地,并在下山方向地表产生了大量扒缝(张口裂缝)和陷坑,煤矿俱乐部大楼、办公大楼等大量建筑物受到破坏,而且随着开采的进行,破坏范围不断扩大。河西区自1987年开始开采以来至1993年,引发了浪石滩斜坡上大量的裂缝和陷坑,裂缝-陷坑带走向延伸长达2000多m。1995年冬开始,资江煤矿在河西区东部开采-20m 水平以下煤层,使河西区东部自欺欺人1996年开始又发生严重沉裂,新沉裂带长达300余米。
6.5 周期性。
据统计分析表明,崩塌、滑坡、泥石流和岩溶地面塌陷等突发性地质灾害的周期性特点比较明显。灾害的发生主要受降雨的影响,与水灾、旱灾的周期性规律相似,在体上有着22或11年的周期性。每年汛期(5～8月)突发性地质灾害的发生次数占全年的总次数的70～90%。
6.6 阶段性。
湖南地质灾害大都有孕育、发展、暴发、平稳等阶段,表明地质灾害有阶段性特点。如湖南一般的滑坡、崩塌皆具有蠕动变形(缓变)、滑动(坠落)及渐趋稳定压密三个阶段,只是每个阶段持续时间长短不一而已。大中型滑坡、崩塌的阶段分期性较为显著,早期的蠕动变形阶段时间多较长,有的长达数年至数十年,并呈间歇性活动,以致一些大中型滑坡、崩塌有着较长的潜伏期,经较长时期的蠕变后最终发生滑动、崩塌。如耒阳市龙形镇龙形村廖家冲滑坡,1995年后缘即已发生拉张裂缝,经两年多蠕变后至1977年9月才发生大滑动,造成15人死亡的惨剧。
7. 防治对策
根据湖南省地质灾害分布、发育情况,结合当地实际条件,为避免滑坡灾害的发生和人类生命财产免受损失,要因地制宜地采取有效的防治措施,现分述如下:
7.1 宣传和普及地质灾害防治知识,提高全民防灾意识,实现群测群防。
如前所述,地质灾害的发生、发展需要一定的时间和条件,这些条件既有自然因素,也有人为因素,只要掌握了地质灾害发生的有关知识,认识到这些因素对地质灾害的形成、发生、发展的内在影响,使广大群众掌握滑坡地质灾害的预防、治理、避险、救护等有关知识和技能,提高全民防灾意识,实现群测群防,就能够采取相应措施防止其发生或避免其给人们造成重大财产损失。
7.2 规范人类工程活动,避免人为因素诱发地质灾害。
地质灾害的发生除自然因素外,人类不规范的工程活动也是重要的诱了因素之一。因此规范人类工程活动也是减少和防止地质灾发生的重要一环,同时在规范人类工程活动的同时,还应坚持做好退耕还林、封山植树、保护植被等环境保护工作。
7.3 加强滑坡地制质灾害监测、预报工作。
目前,湖南省地质灾害分布广泛,政府现有的财力不可能对所有的地质灾害体都进行治理,对大部份地质灾害体,只能坚持“以防为主,防治结合”的指导思想,通过加强对危险区和易发区的监测,预测预报,避免因滑坡地质灾害造成人员伤亡,减轻灾害损失。因此建立地质灾害监测体系和预报系统是防治灾害发生的重要前提。
7.4 各级政府要重视滑坡地质灾害防治理工作。
地质灾害严重危害国家财产和广大人民生命、财产安全,是一种严重的自然灾害,因此,也应当像防震、防洪和防治其它自然灾害一样将其纳入各级政府部门的议事日程中来。
参考文献
[1] 《专门工程地质学》1986年7月 中国地质大学出版社,主篇:张咸恭、李智毅、郑达辉等;
[2] 《湖南地质灾害》 1999年10月湖南科学技术出版社,主编:杨顺泉、李佐海等;
[3] 《工程地质与环境地质概论》 1997年 中国地质大学出版社,主篇:刘广润等;
[4] 《我国矿山地质灾害和防治对策.地质灾害与防治》1990年 主篇:张道;
[5] 《地质灾害防治条例》 2009年11月24日 国务院令第394号发布。
[文章编号]1619-2737(2010)04-23-090
[作者简介]刘文锋(1983.11-),男,水工环助理工程师,籍贯湖南新邵;工作单位:湖南省国土资源规划院;研究方向:地质灾害勘察、设计与监理,以及矿山地质环境影响评估及建设用地地质灾害危险性评估等工作。