通过查阅研究区1∶ 5万地质灾害调查资料以及最新风险普查和巡排查数据^{[16, 17]}, 统计区内地质灾害点共计418处, 灾害类型以滑坡(含变形趋势为滑坡的隐患点)为主, 崩塌(含变形趋势为崩塌的隐患点)、泥石流、地面塌陷等为次。其中: 滑坡数量占灾害点总数的88.04%; 崩塌数量占灾害点总数的7.17%; 泥石流数量占灾害点总数的3.59%; 地面塌陷数量占灾害点总数的1.20%。故滑坡是区内主要的地质灾害类型, 其次为崩塌, 最后为泥石流和地面塌陷等。

(1)地质灾害分布受地层岩性制约明显。区内地质灾害在空间分布上总体是以中部断层发育区与东北部页岩地层区最多, 西部及东南部相对较少。志留系分布区的灾害点数量最多, 占灾害点总数的30%; 其次为寒武系中碎屑岩组分布区的灾害点数量, 占灾害点总数的12%; 最后为奥陶系中碎屑岩组分布区的灾害点数量, 占灾害点总数的9.33%。

(2)时间分布相对集中在雨季。通过对研究区近10 a来各月发生的地质灾害的数量进行统计, 并与区内各月份降雨特征对比发现, 区内各类地质灾害月发生数量集中在5、6、7月, 这3个月内发生的地质灾害数量占灾害点总数的89%(图2)。这3个月是研究区每年降雨时间最长、累积降雨量最大的时期, 说明降雨是本区地质灾害发生的关键诱发动力。降雨量达到一定量值后, 会诱发大量的突发性地质灾害, 暴雨来临时要注意区域性的群发地质灾害防治。

图2

Fig.2

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	图2 永定区各月份地质灾害频数Fig.2 Frequency of geological disasters in Yongding District by month

研究区地貌单元, 根据地貌成因、形态、海拔高度和相对切割深度, 大体可划分为侵蚀堆积地貌、侵蚀构造地貌、剥蚀构造地貌以及溶蚀构造地貌4个大类8个亚类(表1)。不同的地貌单元在斜坡类型、坡高、坡度等微地貌特征上有一定差别, 发生的地质灾害类型、数量、规模也不同^{[18, 19]}。统计显示: 滑坡、崩塌及不稳定斜坡在各个地貌单元均有发育; 泥石流主要分布在具有宽阔的汇水区、丰富物源和合适地形因子(沟谷纵比降与坡度)的碎屑岩低山与丘陵洼地地貌中; 地面塌陷主要分布在溶蚀构造地貌中, 基本为岩溶塌陷。区内地貌单元与灾害数量及密度的相关分析显示, 地质灾害发育密度最高的为碎屑岩丘陵, 达到36.61处/100 km², 其次为丘陵洼地、碎屑岩低山和红层低丘岗地。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 永定区地质灾害分布统计 Tab.1 Statistics of geological hazard distribution in Yongding District 成因形态类型 地层岩性 分布面积 地质灾害 面积/km2 百分比/% 数量/处 百分比/% 密度/(处· 100 km-2) 侵蚀堆积地貌 第四系黏土、砂土、砂砾层等 87.25 4.27 12 2.88 13.75 侵蚀构造 地貌 碎屑岩低山 下志留统—中志留统砂页岩 556.08 13.48 126 30.22 22.66 红层低山 白垩系砂岩 141.90 3.97 14 3.36 9.87 浅变质岩低山 五强溪组变质长石石英砂岩、板岩 174.51 5.09 13 3.12 7.45 剥蚀构造 地貌 红层低丘岗地 白垩系砂岩、砾岩、砂砾岩等 23.01 0.71 5 1.20 21.73 碎屑岩丘陵 奥陶系—志留系砂页岩 325.06 10.06 119 28.54 36.61 溶蚀构造 地貌 中山台地溶丘洼地 寒武系—奥陶系中厚层状灰岩、白云岩 101.13 3.48 7 1.68 6.92 低山峰丛洼地 寒武系—奥陶系灰岩、白云质灰岩、泥灰岩等 192.62 6.87 14 3.36 7.27 丘陵洼地 石炭系—二叠系白云质灰岩、灰岩 443.16 16.96 107 25.66 24.14

表1 永定区地质灾害分布统计 Tab.1 Statistics of geological hazard distribution in Yongding District

地形坡度是影响地质灾害发生的重要因素^[20], 通过将研究区地形坡度按区间进行划分统计, 发现区内68%以上的地质灾害分布在[25° , 45° )之间, 其中以[25° , 35° )区间最多, 占比为41.67%(表2)。针对单一灾种, 滑坡、不稳定斜坡在各个坡度区间均有分布, 在[20° , 45° )地形坡度间数量较集中, 此类土质滑坡的坡度集中区间在其他研究中也有证实^[21]; 崩塌坡度范围为60° 以上, 且发育较少, 以岩质崩塌为主, 集中在低山区; 泥石流集中在主沟纵坡坡度为[20° , 60° )区间, 这主要是因为区内泥石流大多是沟谷型, 若沟谷纵坡坡度较小, 则泥石流无势能到动能的转换, 泥石流运动会停滞, 反之, 坡度较大, 则泥石流能量转换大, 运移速度快, 在地形上, 流程一般较短, 汇水面积不大。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 永定区地质灾害与坡度统计 Tab.2 Geological hazard and slope statistics in Yongding District 坡度区间 灾害数 量/处 比例 /% 滑坡/ 处 崩塌/ 处 泥石 流/处 地面塌 陷/处 [0° , 25° ) 16 9.52 15 0 0 1 [25° , 35° ) 70 41.67 66 2 2 0 [35° , 45° ) 44 26.19 43 0 1 0 [45° , 55° ) 23 13.69 23 0 0 0 ≥ 55° 15 8.93 11 4 0 0

表2 永定区地质灾害与坡度统计 Tab.2 Geological hazard and slope statistics in Yongding District

岩土体是各类地质灾害形成的物质基础, 其类型特征关系着地质灾害的发生几率和发育时长^[22]。通过分析研究区岩土体类型与地质灾害分布关系(图3)发现: 区内滑坡主要发生在碎屑岩类中, 在志留系粉砂质页岩、页岩、粉砂岩半坚硬-坚硬岩组中分布最多, 灾害点密度最大; 崩塌在灰岩、白云岩夹泥质灰岩半坚硬-坚硬岩组中分布最多, 灾害点密度最大; 泥石流在粉砂质页岩、页岩、粉砂岩半坚硬-坚硬岩组中分布最多, 灾害点密度最大。上述3个岩组为研究区主要易崩易滑工程地质岩组, 其中以志留系砂质页岩岩组中地质灾害最易发, 地面塌陷仅在区内碳酸盐岩岩组中有少量分布。

图3

Fig.3

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	图3 永定区岩土体类型与地质灾害分布关系 1.灰岩夹泥质灰岩、砂岩半坚硬-坚硬岩组; 2.灰岩、白云岩夹泥质灰岩半坚硬-坚硬岩组; 3.粉砂质页岩、页岩、粉砂岩半坚硬-坚硬岩组; 4.红层砾岩、含砾砂岩、砂岩平坚硬-坚硬岩组; 5.硅质页岩、灰质页岩半坚硬-坚硬岩组; 6.第四系冲积物; 7.浅变质岩、砂岩坚硬岩组; 8.地面塌陷; 9.崩塌; 10.泥石流; 11.滑坡; 12.水系; 13.乡镇点Fig.3 Relationship between rock mass types and geological hazard distribution in Yongding District

永定区经历多期构造运动, 新构造运动也较为强烈, 整体形成NE—NNE向断褶构造格局^{[23, 24]}。构造对区内地质灾害分布的影响表现为, 邻近大型褶皱与断裂带, 灾害点密度明显增大, 距离断裂褶皱构造1 km范围以内的地质灾害点数量占总数的55.98%, 其中断裂构造附近灾害点数量占总数的39.23%, 褶皱构造附近灾害点数量占总数的 16.75%(图4)。断裂周边分布较多的是滑坡和不稳定斜坡, 灾害点沿断裂构造带两侧分布, 这主要是由于断层沿走向易形成临空面及沟谷, 可为滑坡等地质灾害的发生提供条件。褶皱附近同样以滑坡及不稳定斜坡最为发育, 且在顺向坡易形成顺层滑坡, 逆向坡则多形成崩塌。此外, 由于背斜核部和两冀产生的节理裂隙较向斜多, 岩石破碎程度较向斜大, 导致背斜分布的地质灾害数量也比向斜略多(图5)。

图4

Fig.4

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	图4 永定区地质构造与地质灾害分布关系Fig.4 Relationship between geological structures and geological disaster distribution

图5

Fig.5

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	图5 永定区不同褶皱构造与地质灾害分布关系Fig.5 Relationship between different fold structures and geological hazard distribution in Yongding District

研究区降雨丰沛且集中, 常形成短时强降水, 这种突发暴雨是区内地质灾害发生的主要诱发因素^[25]。以2003年7月7—9日区内特大暴雨为例, 其中8日的降雨量突破417.3 mm, 9日降雨量达110 mm, 这次暴雨降水量占全年降雨量总和的38.4%。期间全区发生地质灾害66处, 占全年地质灾害总数的52.8%。

永定区年均降水量平面分布大致有2个中心, 分别为永定区南部地区四都坪和东南部谢家垭一带。区内年降水超过1 500 mm, 总体上向东北逐渐减小。在年均降雨量[1 000, 1 200) mm区间, 地质灾害点数量最多, 占灾害点总数的51.4%; 其次为降水量小于等于1 000 mm区间, 灾害点数量占灾害点总数的24.4%; 大于1 500 mm降水区间内, 灾害点发生数量最少, 仅占灾害点总数的3.1%。由此可见, 研究区地质灾害的数量并不是单纯随年降水量增多而上升, 以往研究也表明, 灾害发生前10 d 的有效降雨量对地质灾害影响更大^{[26, 27]}。

永定区人为因素主导及参与诱发的地质灾害类型基本为滑坡和少量崩塌, 统计有97处, 占统计总数量的43.11%。通过对区内人口密度与地质灾害分布相关性分析(图6), 灾害点主要分布在人类活动程度较高的东北部地区以及澧水南岸10 km之内区域, 这也说明人口较多的地区对自然环境的改造程度更多, 人为增加了许多地质灾害风险。据调查, 区内影响地质灾害发生的人类工程活动主要为不合理地切坡修路、建房, 其次为矿山开采、地下水超采、植被破坏等活动。

图6

Fig.6

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	图6 永定区人口密度与地质灾害分布关系Fig.6 Relationship between ropulation density and geological hazard distribution in Yongding District

本次评价方法采取易发程度指数法^{[28, 29, 30]}, 在研究区选取地形地貌、地质构造、岩土体类型、植被覆盖情况、降雨量、人类工程活动及地质灾害点密度作为灾害易发性分区评价指标, 将其与地质灾害发生的关系和权重系数建立地质灾害易发指数模型, 对单灾害类型易发程度分区后再综合叠加分析。易发程度指数计算公式为

Zp=∑j=1nAj×qj 。(1)

式中: Z_p为评价单元(1 km× 1 km)地质灾害易发程度指数; A_j为各评价因子权重; q_j为各评价因子分级值。

综合崩塌、滑坡、泥石流易发性指数和地面塌陷易发性指数, 将两者易发性分区结果叠加分析, 其中每个评价单元的信息叠加将满足如下逻辑运算公式^[28]

Z=ZBHL⋃ZT 。(2)

式中: Z为评价单元地质灾害易发性综合指数; Z_BHL为崩、滑、流地质灾害易发性指数; Z_T为地面塌陷地质灾害易发性指数。

计算得到研究区所有地质灾害类型的易发性综合指数值, 采用ArcGIS自然断点法数据统计, 并结合前人经验, 得到研究区易发程度分区阈值划分标准: 当Z> 6时, 为地质灾害高易发区; 3≤ Z≤ 6, 为地质灾害中易发区; 1≤ Z≤ 3为地质灾害低易发区; Z< 1时为地质灾害非易发区。

根据易发程度指数评价方法, 将全区地质灾害易发程度划分为高、中、低3类易发区(图7)。

图7

Fig.7

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	图7 永定区地质灾害易发程度分区Fig.7 Geological disaster susceptibility zoning in Yongding District

高易发区主要分布在区内东北部桥头乡至阳湖坪街道一带及东南端谢家垭乡至王家坪镇南部红层发育区, 面积为860.51 km²。以低山丘陵地貌为主, 局部地形切割深, 山体坡度陡, 断褶构造复杂, 岩性以志留系页岩及白垩系砂页岩为主。人口密度大, 多切坡建房与公路修建等工程活动, 地质环境较脆弱, 灾害点密集。区内有地质灾害点165处, 占全区灾害点总数的73.33%, 灾害点密度为19.17处/100 km²。

中易发区主要分布在西北部罗塔坪乡、三家馆乡南部及四都坪至西溪坪街道一带, 面积为720.21 km²。以中低山丘陵地貌为主, 地形坡度较陡, 构造发育, 岩性以碳酸盐岩为主, 人类工程活动多为矿山开采及公铁路施工。区内有地质灾害点55处, 占全区灾害点总数的24.44%, 灾害点密度为7.64处/100 km²。

低易发区主要分布在罗塔坪乡北部局部区域、茅岩河镇至三家馆乡一线、四都坪乡南部及谢家垭乡至王家坪镇北部一带, 面积为588.48 km²。该区地貌包含低山丘陵、冲洪积阶地平原及中低山台地溶丘洼地, 坡度变化大, 地质构造相对简单。区内有地质灾害点17处, 占全区灾害点总数的2.22%, 灾害点密度为2.89处/100 km²。