降水原因造成的舟曲县地质灾害分析.pdf

第2 4 卷第2 l 期甘肃科技 蹦．2 4 Ⅳo ．2 l 2 0 0 8 年11R C a n s uS c i e n e ea n dT e c h n o l o g y N ∞．2 0 0 8 降水原因造成的舟曲县地质灾害分析 魏新功1 ，王振国2 ，包红霞1 1 。甘肃省舟曲县气象局，甘肃舟曲7 4 6 3 0 0 ；2 ．甘肃省甘南州气象局，甘肃甘南7 4 7 0 0 0 摘要舟曲县山高坡陡，水流湍急。在夏秋讯期发生的滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地质灾害中．雨水是一个关 键性的诱因。充分认识降水诱发的地质灾害原因及其特点，对舟曲县科学防治地质灾害具有十分重要的意义。本 文以滑坡、泥石流为重点进行论述。 关键词自然降雨；地质灾害；形成原因；预防措施 中图分类号P 6 4 2 ．2 舟曲县由于山高沟深，地形起伏强烈，褶皱断裂 发育，软岩分布广，岩体破碎，局地暴雨频繁，滑坡、 泥石流等地质灾害十分严重。经调查统计，全县共 有滑坡、泥石流灾害隐患点1 3 4 处。其中滑坡4 3 处， 占灾害总数的3 2 ．1 ％．泥石流8 6 处，占灾害总数 6 4 ．2 ％，不稳定斜坡5 处，占灾害总数的3 ．7 ％。仅 两河口至县城1 7k m 的路段两侧就分布着1 3 处灾 害性滑坡和1 2 条灾害性泥石流沟道，方圆不足 2k m 2 的舟曲县城区就受到锁儿头、南桥、南山、泄流 坡等l O 多个规模巨大的滑坡和寨子沟、硝水沟、三 眼峪沟和罗家峪沟等高频泥石流的直接威胁，如此 密集且活动频繁的滑坡、泥石流分布在全省乃至全 国都是少见的。这些灾害点遍及全县1 9 个乡镇的 1 1 6 个村社，共危及4 75 4 7 人的生命和2 67 8 9 ．6 万 元财产的安全【l 】。调查表明，舟曲县城段是县内滑 坡、泥石流危害最严重的地区之一。 夏秋汛期，长时间的持续性降雨不但造成白龙 江、拱坝河和博峪河等江河洪水泛滥成灾，而且还诱 发滑坡等一系列的地质灾害。由雨水诱发的地质灾 害突发性强，除严重破坏自然环境之外，还严重威胁 着人民群众的生命和财产安全。充分认识降水诱发 的地质灾害原因及其特点．对舟曲县科学防治地质 灾害具有十分重要的意义。 1 舟曲县地貌特点及雨水分布概况 1 ．1 地貌特点 舟曲县山大沟深．地貌受地表水流的侵蚀、切割 十分严重，形成以白龙江、拱坝河和博峪河为主干， 两侧支沟呈密集树枝状发育的河谷、沟谷地貌。白 龙江、拱坝河自西向东呈蛇曲形延伸，河床纵比降 8 7 ％0 ，谷时宽时窄，开阔地段发育有小型一、二级冲 洪积阶地，两侧阶地不对称，呈条带状或半圆形，阶 面宽一般在5 0 - - 3 0 0m 之间，一级阶地高出河漫滩 2 - - 5m 。二级阶地高出一级阶地8 - - 1 0m 。在支流 与干流交汇处一般发育有扇形、锥形泥石流堆积体。 干流河谷呈“U ”字型，见图l 所示，上游狭窄，下游 宽阔，支流河谷呈“V ”字型，河谷陡峻，侵蚀切割强 烈。 目豳- 幽，陵鲤，[ 列幽， 1 ．冀嵩1 千垃囊 - f f t R ‘．褂曩■工蚺栅膏‘■曩7 葺■严抗 图1舟曲县城白龙江河谷实测地质剖面围 1 ．2 雨水分布的时空特点 根据舟曲县气象局统计资料看，降水主要集中 在5 一1 0 月份，见图2 所示，县城范围多年平均降雨 量为4 3 4 ．0m m ，日最大降雨量为6 2 ．9 衄，l h 最大 降雨量为4 0 ．7m m ，见表1 。 万方数据 第2 l 期 魏新功等降水原因造成的舟曲县地质灾害分析 8 5 圈2 舟曲县气象要素图 表I 舟曲县历年暴雨特征表 ． 降水时段l Om i n 3 0r a i nIh 3h 6h2 4h 最大雨量2 4 ．0 3 8 ．I4 0 ．7 4 6 ．74 6 ．8 6 2 ．9 境内降雨分布差异很大，西南多于东北。山区多 于河谷，见图3 所示。随着海拔的升高，降雨量亦增 大。拱坝河流域降水量大于白龙江流域，两地l5 0 0 m 以上同等高度降水量差异越高越大，西南部高山 年降水量9 0 0m m 以上，西北高山地区年降水量在 8 0 0m ／n 左右，中部海拔l5 0 0 一l8 0 0r n 地区，年降 水量5 4 0 6 4 0m m ，东南部11 0 0 一l4 0 0m 同高度 降水量的差异也很大，铁坝海拔13 0 0m ，年降水量 5 2 6 ．9r o ．n l 。舟曲县城海拔14 0 0m ，年降水量4 3 4 ．0 咖，降水季节分布不均。春秋两季降水量相当，各占 年降水量的2 5 ．1 ％和2 4 ．7 ％，夏季平均2 1 9 ．8m m ， 占年降水量的4 9 ．2 ％，冬季仅为4 ．9 蛐，占年降水 量的1 ．1 ％。 0 2 2j Z } 加 固田2 田，团因s 1 ．序水尊值域纠酗期亨毪慧3 ．多破府毪地●．调瞳区边界5 彳漂 圈3 舟曲县多年降水量等值线圈 万方数据 甘肃科技第2 4 卷 2 降水对滑坡、泥石流的影响 2 ．1 暴雨 根据资料统计表明，舟曲县达到中雨 1 0 ．0 2 4 ．9h i m 的降水日数年均为l ld ，大雨 2 5 ．O 一 4 9 ．9 咖 的降水日数仅有4 ．3d ，大都集中在7 、8 两个月，暴雨 5 0 ．0 9 9 ．9m m 的降水日数自有气 象记录以来出现过3 次。降水日数最多的是5 、6 、7 月，连续降水日数最长为1 4d 。调查统计表明，舟曲 县境内共有大小灾害性滑坡、泥石流沟8 6 条，其中 发育密度0 ．0 3 条／k m 2 ，滑坡、泥石流集中发生在每 年的6 9 月份，均由暴雨所诱发，爆发突然，危害极 大。舟曲县的地形地貌特征是沟谷狭窄陡峻，各支 沟切割强烈，特别利于降雨的迅速汇集和流通，因而 滑坡、泥石流极易形成，且与短时强降雨具有明显的 滞后相关性。 暴雨对滑坡的影响表现为对坡体的冲刷、侵蚀 上，一些老滑坡的两侧冲沟往往在暴雨下发育，再经 暴雨形成的洪水冲刷、掏蚀滑坡前缘两翼和坡脚，对 滑坡稳定性影响很大；同样，暴雨也是舟曲滑坡发生 的动力来源。舟曲县内滑坡泥石流均属暴雨型。暴 雨是滑坡泥石流形成的主要因素，但由于泥石流沟 的其它影响因素各不相同，如，流域面积，固体松散 物质类型、地形等，因此，形成泥石流灾害的降雨强 度也不尽相同。坡面型泥石流形成时的降雨强度 低，沟谷型泥石流形成时的降雨强度就较高。县内 的大川镇一带多为坡面型泥石流沟，所以，中雨就能 引发泥石流并阻断乡境内 3 1 3 公路。 2 ．2 连阴雨 连阴雨对滑坡的稳定性影响较大，这是因为降 雨不断渗入坡体，使坡体含水量不断增加，甚至达到 饱和，这样坡体自重及静水、动水压力相继增大，促 使岩土体中的软弱夹层充分软化，泥化，抗剪强度降 低，最终导致新滑坡的形成，老滑坡的复活。长江上 游滑坡泥石流监测预警系统舟曲二级站的锁儿头、 泄流坡两个监测点近十年的监测表明。连阴雨与滑 坡的活动有明显的滞后相关性。 另外，舟曲县境内降雨极不平衡，西南山区最 大，平均降水量达8 0 0 9 0 0m i l l 。但由于植被覆盖 好，滑坡、泥石流发生较少。白龙江下游的城关、江 盘、峰迭、大川、中牌以及拱坝河下游的铁坝，大年等 乡镇年降水量不足5 0 0m m ，但滑坡、泥石流灾害密 集分布，这除了与当地特殊的地形地貌和地质构造 有关外，还与当地植被覆盖差，人口密度大的社会现 状密切相关。白龙江流域植被覆盖差，形成滑坡泥 石流多发区。 2 ．3 雨水诱发的地质灾害原因分析 所谓雨水诱发的滑坡是指雨天斜坡上大量不稳 定的土体和岩石在重力作用下，沿一定的滑动面整 体向下滑动的地质灾害现象。总体来说滑坡的发生 是由软质岩土或松软土质结构面的存在、地下水作 用、人为活动、地震等诸多因素共同作用的结果，其 中动力水是滑坡产生的重要条件，绝大多数滑坡都 是沿饱含地下水的岩土软弱面产生的。自然降雨是 地下水的主要补给来源，据调查统计，舟曲9 0 ％以 上的滑坡都与降雨有关，故有“大雨大滑，小雨小 滑，无雨不滑”之说。 2 ．3 ．1 地下水的形成 自然降雨的强度和持续时间的长短，对地下水 的形成和补给影响很大，地下水的多少对滑坡的形 成又起着关键性的作用。一般来说．长时间持续性 的连阴雨降水和阵发性的大暴雨，最有利于地下水 的形成，可以说大面积的地下水是直接导致滑坡发 生的罪魁祸首。 2 ．3 ．2 地下水的力学作用特征 当雨水渗入到岩土层的孑L 隙、裂隙中形成的含 水层达到一定程度时，就会削弱岩土颗粒间的摩擦 阻力，破坏土的天然结构及其胶结作用，从而使土的 黏聚力和内摩擦角大大降低，导致岩土的抗剪强度 降低，通俗地说是降低了土的抗滑阻力；同时，大量 雨水充填于岩土孔隙中，使之容重增大，重力增加， 从而加大了斜坡上岩土的下滑力。此外，在含水层 中。地下水的渗流将使岩土体产生动水压力，水位的 升高将产生浮托力，这样进一步改变了斜坡的稳定 性，大大降低了摩阻系数，从而加大了岩土体的下滑 力o 3 地质灾害短期预报警报 3 ．1 地质灾害短期预报 笔者所在的舟曲县气象局从2 0 0 4 年4 月开始， 每年汛期与舟曲县水土保持局、长江上游滑坡泥石 流预警系统舟曲二级站合作在舟曲县电视台联合播 万方数据 第2 l 期魏新功等降水原因造成的舟曲县地质灾害分析 8 7 出地质灾害气象等级预报。由于前期降水对土质的 软化，使坡体含水量不断增加，甚至达到饱和，促使 岩土体中的软弱夹层充分软化，泥化，抗剪强度降 低，一遇较强降水，极易导致滑坡的发生和泥石流的 形成。张天锋等[ 2 1 对庆阳市地质灾害状况及气象 预报进行了探讨，指出滑坡的产生不仅与当日雨量 有关，还与前期土壤含水量有着密切的关系。因此， 前期降水和未来降水量是产生滑坡、泥石流等地质 灾害的关键性诱发因素，因而，预报思路主要是考虑 这两个方面，经过统计分析，初步提出了舟曲县地质 灾害气象等级预报模型R d 0 ．3 R ， 0 ．5 R 。 B 2 4 ，其中R d 为地质灾害综合预报指标，R ，为前一 天日降水总量，R 。为昨日2 0 时至当日1 4 时降水 量，R 孔为未来2 4 小时降水预报级别，2 4 小时如报有 小雨取值为5 ．0 ，小一中雨取1 0 ．0 ，中雨取1 5 ．0 ， 中一大雨取2 0 ．0 ，大雨及以上取2 5 ．0 ，无降水取 0 ．0 ，然后，计算R 。值，根据计算值在表2 中选对应 的预报级别及预报用语。 表2R d 值对应预报级别及预报用语 2 0 ．。一2 4 ．9 四级 娄萎霉茎霎耄 3 ．2 地质灾害临界雨量及警报 吴红等口1 指出降雨是导致山洪灾害的最主要 因素，降雨量、降雨强度的控制指标即临界雨量或临 界雨强，它们是实时山洪灾害预报预警业务中诊断 山洪灾害是否可能发生，并及时采取相应预防措施 的关键性指标。降雨是滑坡泥石流形成的最主要因 素。但由于泥石流沟的其它影响因素各不相同，如， 流域面积，固体松散物质类型、地形地貌、植被覆盖 等，因此．形成泥石流灾害的降雨强度也不尽相同。 坡面型泥石流形成时的降雨强度低，沟谷型泥石流 形成时的降雨强度就较高。根据舟曲县气象局记录 的出现山洪灾害时的最小降雨量，结合暴雨的强度 标准及其它相关研究确定了我县地质灾害临界雨量 指标，见表3 。 表3 舟曲县地质灾害临界雨量指标 ＼＼0 型 泥石流 滑坡 时段＼ 坡面型 沟谷型 1 0r a i n5 6 1 0 3 0m j n781 5 1h1 01 21 8 3h1 82 02 0 6h2 42 52 5 2 4h2 53 03 0 如1 0r a i n 实时雨量达到5m i l l 。即可向相关监 测点发出坡面型泥石流预警，如，1 0r a i n 实时雨量达 到1 0l n i n ，即可向相关滑坡监测点发出滑坡预警，相 关监测点结合现场情况可向上级部门建议启动相应 级别地质灾害应急预案。由于滑坡、泥石流等地质 灾害的发生与短时强降雨具有明显的滞后相关性， 因此，发布地质灾害短时临近警报仍然具有积极的 作用。 4 预防措施 4 ．1 政府有关部门要密切配合 建议政府国土资源主管部门对管辖范围内的地 形地貌进行勘测，掌握可能发生地质灾害的不良地 质体的分布状况、构造、类型及其特点，特别是掌握 已经发生过地质灾害的区域分布情况。并设立相应 的监测点及预警标志。县气象局切实做好气象雨情 的中短期预报及地质灾害气象等级预报。密切注意 天气变化，做好雨情监测工作。 4 ．2 开展精细化地质灾害气象等级预报 距离县城较远的各乡如能与县气象局合作．积 极装置雨量观测点，双方配合开展精细化地质灾害 气象等级预报，构建一个自上而下、由面到点、从笼 统到具体的预警信息系统，将会对指导防灾工作起 到十分重要的作用。 4 ．3 植树种草．改善生态 舟曲县滑坡泥石流灾害频繁发生虽然受地质环 境条件的控制，但人为因素的影响不容忽视。建议 政府切实加强行政管理，杜绝乱砍滥伐林木、毁林种 地等破坏生态环境的行为，封山育林，对牛羊实行舍 饲圈养；再就是大力开展水保工程，退耕还林工程， 万方数据 8 8甘肃科技 第“卷 不断改善生态环境，从根本上改变已趋于恶化的自 然环境条件，有效地防治滑坡、泥石流灾害的发生。 4 ．4 加强防灾知识的学习与宣传 加强灾害防治力度，普及滑坡、泥石流灾害防治 知识。提高人们的防灾减灾意识。尽管由雨水诱发 的地质灾害往往事发突然，较难预测，但它总有一个 由量变到质变的过程，在这个过程中往往会出现一 些先兆或苗头。实践证明通过宣传与学习地质防灾 知识，的确能让人们敏锐地捕捉地质灾害先兆信息， 做到早预报、早预防。 5 结论 5 ．1 加强水土保持工作 舟曲县由于人多地少，群众为了生存，到处乱砍 滥伐、开荒种地，顺坡陡坡耕种，山有多高，地就有多 高。地质条件差再加上地表人为的破坏，导致生态 系统十分脆弱，人为因素对滑坡、泥石流的生成起到 促进作用，一遇暴雨，山坡沟谷中泥沙石块俱下，形 成强烈的沟谷侵蚀和溯源侵蚀，为滑坡、泥石流灾害 的形成和活动提供有利条件。同时，随着城镇建设 和基础设施大量建设，诸如，挖矿、修路、电站等开发 建设项目在境内大批上马，对水土资源造成严重的 破坏，如不及时加以整治和保护，将为滑坡、泥石流 提供更加有利的温床。 5 ．2 增强公民的地质灾害防治意识和自救、互救能 力 为确保群众生命财产安全。要加大宣传力度，引 导迁移滑坡泥石流多发区住户。禁止农民建房时将 房屋建造在滑坡体附近或泥石流沟口及边缘上。在 全社会普及预防地质灾害科学知识，增强公民的地 质灾害防治意识和自救、互救能力，最大程度地避免 或减轻地质灾害所造成的损失。 5 ．3 全面规划。综合治理 滑坡、泥石流灾害的防治是一个系统工程，涉及 到水保、国土、民政、气象、水利、农牧等多个部门，建 议政府尽快成立并完善滑坡、泥石流灾害防治的综 合治理机构，进行全面规划，统一协调，合理安排各 项防治工作，将滑坡、泥石流灾害的发生和灾害损失 降到最低限度。 参考文献 [ 1 】乔俊明，王嗣琛，许寿恩，等．舟曲县滑坡、泥石流调查 报告 内部资料。未出版 [ z ] ． [ 2 ] 张天锋，王位泰，王锡稳，等．庆阳市地质灾害状况与 气象预报探讨[ J ] ．干旱气象，2 0 0 6 ，2 4 2 5 5 - 5 9 ． [ 3 ] 吴红，邵亮，陆登荣．兰州市区地质灾害与暴雨强度 【J ] ．干旱气象，2 0 0 5 ，2 3 1 ；6 3 - 6 7 ． 上接第9 l 页 北东向桃村断裂控制着本区斑岩体 的分布。斑状花岗岩或花岗闪长岩集中分布于桃村 断裂下盘，成北东向带状展布，为斑岩型矿床的形成 提供了较好的岩浆岩条件。矿床成因类型为深熔中 深成岩浆中高温热液矿床，多期次侵入的岩体或相 带的内带具有较好的矿化。矿床容矿构造为张扭性 裂隙构造，两组裂隙复合部位、两成矿阶段叠加部位 形成了工业矿体。主矿化期发育硅化和绢云母化， 尤其辉钼矿直接产于硅化石英脉中，说明钼矿与硅 化最为密切。由于钼矿化与硅化相伴，形成了高阻 高极化的地球物理场特征。 8 矿床远景评价 斑岩型矿床规模一般较大，尚家庄钼矿床总体 上看，主要矿体沿走向由南东向北西、沿倾斜由浅到 深有厚度增加、品位增高的趋势。主要矿体③、④、 ⑨号在一2 0 0 m 中段、⑩、0 1 1 、0 1 5 号在一3 0 0 m 中 段，向北西均未封闭，沿倾斜向深部亦未封闭，矿床 远景较大。 桃村断裂倾向南东，主裂面断层泥屏蔽较好．贮 矿条件优良。营盘单元岩体分异的含矿热液运移到 断裂中沉淀富集，使矿床规模向南东大大增加，经钻 孔验证在其碎裂岩中发现了较强的硅化和钼矿化， 矿床向南东远景较好。 参考文献 [ 1 ] 山东省地质矿产局．山东省区域地质志[ M ] ．北京地 质出版杜，1 9 9 1 ． [ 2 】孔庆友，张天祯，等．山东矿床[ M ] ．济南山东科学技 术出版社，2 0 0 6 ． 万方数据