浅析山西省长子县地质灾害分布规律及原因_李远.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-11-22修回日期 2019-11-22 作者简介 李远 （1989-） ,男 （汉族） ， 甘肃榆中人， 工程师， 现从事地质灾害治理勘察设计、 岩土工程勘察、 水文地质和环境地质工作。 浅析山西省长子县地质灾害分布规律及原因 李远* （山西省地质勘查局二一二地质队， 山西 长治 046000） 摘要 长子县地质灾害空间分布规律严格受自然地质条件和人为因素的制约， 从长子县地质环境 背景入手， 分析地质环境受控因素， 探讨其地质灾害分布规律及原因， 最终得出长子县空间域及时间 域方向上地质灾害的主要分布规律， 并对分布现状的原因进行详述。得出的结论为长子县未来地质 灾害防治工作起到了借鉴及参考作用。 关键词 地质灾害； 地质环境背景； 分布规律及其原因； 长子县 中图分类号 TU42 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202009-0036-03 1概述 长子县地处山西省东南部， 由于近年来开采地下 矿产资源， 大规模修筑公路、 民宅等人类活动加剧， 兼 之长子县地质环境特殊性， 所以诱发了不少地质灾 害。地质灾害对当地居民的生命、 财产安全构成了严 重的威胁， 因此研究长子县地质灾害分布规律及其原 因十分必要。本文根据长子县地质环境背景， 详细探 讨了其空间、 时间分布规律及原因。 2地质环境背景 2.1气象及水文 长子冬无严寒， 夏无酷暑， 气候宜人， 属温带半湿 润大陆性气候。四季分明， 季风强盛， 气候温和， 雨热 同季。年平均气温10℃， 1月份最冷， 月均气温-4.9℃， 7月份最热， 月均气温22.5℃， 逐月极端最低气温-24.1℃ （1月） ,逐月极端最高气温37.4℃。据长子县气象站 1981～2012年多年资料， 长子县多年平均风速2.1m/s， 最大冻土深度68mm， 无霜期年均186d， 累计日照时数 2238.4， 蒸发量多年平均1695.6mm， 降水量多年平均 532.1mm， 最大年降水量1056.4mm （1971年） ， 最大一 次降水量是1962年7月15日， 4h降雨210.7mm。降雨 年内季节差异大， 降水量集中于夏季的6～8月， 平均降 水 量 为 285.8mm；秋 季 9～11 月 平 均 降 水 量 为 121.8mm； 冬季12～2月 （次年） 平均降水量20.1mm， 为 降 水 量 最 少 的 季 节 ； 春 季 3～5 月 平 均 降 水 量 104.4mm。故有 “冬干春旱” 之说。 长子县境内河流以发鸠山脉为界， 东部为海河流 域， 西部为黄河流域。东部主要河流有浊漳河、 岚水 河、 雍河、 苏里河、 丹河等常年性河流， 流域面积 890km2， 均由西向东流入长治市郊区的漳泽水库； 西部 主要河流为王村河、 横水河， 自东向西流入安泽县境内 汇合注入沁河， 流域面积139km2。 2.2地形地貌 长子县地处长治盆地西部， 西部属低中山区， 中部 及南部属低山丘陵区， 东部为河流冲积平原区。地势 西高东低， 山岳的主脉为发鸠山， 主峰方山标高 1646.8m， 往北延伸为顶顶山， 标高1538m， 往南延伸为 长子、 沁水、 安泽三县分界雨井山， 雨井山标高 1609.7m， 由此转向东到长子、 沁水、 高平分界处为仙公 山， 标高1393m， 再向东丹朱岭标高1131m， 与高平、 长 治县交界处为羊头山， 标高1320m。西部横水河向西 在县界小关道附近最低， 标高1010m， 东部在浊漳河、 岚水河出境处的南李未、 董村附近最低， 标高910m左 右。 按形态及成因类型可将长子县地貌类型划分为4 个区。其中剥蚀侵蚀低中山区面积435.00km2， 占总面 积的42.18； 梁状黄土丘陵区面积189.72 km2， 占总面 积的18.40； 冲积平原区面积269.52km2， 占总面积的 26.13； 堆积河谷区面积 137.06km2， 占总面积的 13.29。 2.3地层岩性及地质构造 长子县境内出露地层由老到新有古生界石炭系、 二叠系， 中生界三叠系及新生界第四系地层。第四系 36 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 松散层在区内广泛分布， 西部山区出露三叠系刘家沟 组至二马营组地层， 石炭、 二叠系含煤地层在境内南陈 色头一带零星出露。 长子县境内东部为长治新裂陷西缘， 总体上在沁 水向斜的东翼， 地层走向NE、 NNE， 倾向NW、 NWW， 倾角一般在5～7之间， 南东部靠近长治断层局部倾角 可达10 ， 总体上地层构造为倾向NWW的单斜构造， 在单斜构造的基础上叠加有波状起伏的褶皱构造。区 内断裂构造不太发育。 2.4水文及植被特征 区内地下水补给、 径流、 排泄条件主要受气候、 地 形地貌、 构造、 岩性特征等因素的制约。总体上， 基岩 山区和丘陵区是地下水补给、 径流区， 而河谷区是地下 水的排泄区。其中松散岩类孔隙含水层主要接受大气 降水入渗补给， 尤其在长子县堆积河谷及冲积平原区， 地下水位埋藏较浅， 地下水流向大体为黄土斜坡地→ 二级阶地→一级阶地→河谷。在河谷地段受河水的侧 向径流补给， 在阶地后缘还得到梁峁区地下水的径流 补给。主要通过径流方式向河流排泄， 或向下游潜流 排泄， 蒸发及人工开采也是排泄方式。二叠系及石炭 系碎屑岩类裂隙水主要接受大气降水补给， 向下伏含 水层排泄， 境内东部采煤区由于煤层大面积开采后， 含 水层结构遭到破坏， 人工开采及矿坑排水使地下水处 于近疏干状态。碳酸盐岩类裂隙岩溶水主要受上部含 水层的越流补给， 在二岗山南北断层及庄头断层、 李家 庄断层等断层附近存在断层水补给。地下水总体流向 由西南向东北流出区外， 由辛安泉排泄。县境大部分 为泉域补给区， 含水层埋深较大， 径流缓慢， 接近于滞 流。 自然植被受地形、 气候、 土壤和人为活动的影响， 变化很大。根据长子县2015年水土保持数据并结合高 精度Landsat8遥感影像资料 （2017年3月） 可知， 按植 被覆盖度， 全县分为五个大区， 其中低覆盖度区面积 50.7km2， 占全县总面积的4.92； 较低覆盖度区面积 160.5km2， 占全县总面积的 15.56； 中覆盖度区面积 320.6km2， 占全县总面积的31.09； 较高覆盖度区面积 344.2km2， 占全县总面积的 33.38； 高覆盖度区面积 155.2km2， 占全县总面积的15.05。 2.5人类工程活动 长子县人类工程活动主要体现在以下几个方面 住宅建设、 交通设施建设、 矿山开采以及水利工程建设 等。这些工程活动是本区地质灾害发生的主要原因。 3地质灾害分布规律及其原因 3.1地质灾害空间分布规律及其原因 长子县地质灾害分布规律严格受自然地质条件和 人为因素的制约， 具体表现如下所述。 3.1.1呈树枝状分布在西部及南部的河流两岸及支沟 两侧 长子县境内河流众多， 多以壮年期河流为主， 如浊 漳河、 王村河、 横水河的支流长期侵蚀两岸的黄土地 层， 造成河岸线后移形成高陡的黄土边坡， 同时造成河 谷两岸的地形开阔， 开阔的地形成为人类活动的集聚 区， 高陡的边坡又危及居民及建 （构） 筑物的安全。据 统计， 全县90处地质灾害及隐患中有66处呈树枝状分 布在浊漳河、 丹河、 横水河等河流两岸及支沟两侧， 占 地质灾害总数的73.3。 3.1.2地质灾害受地形地貌控制明显 长子县地质灾害受地貌因素控制较为明显， 尤其 是崩塌、 滑坡、 不稳定斜坡的分布密度由西部及南部的 低中山区、 黄土丘陵区东部的河谷堆积区、 平原区 逐渐变小， 活动性也有所减弱。 在长子县西部及南部的黄土丘陵区及剥蚀侵蚀低 中山区， 黄土覆盖较厚， 发育较差， 地形切割强烈， 水土 流失严重， 各类小型沟谷发育， 沿沟谷黄土崩塌地质灾 害较易发。据统计该类地区发育地质灾害80处， 占地 质灾害总数的88.9 （图1） 。 在长子县东部的冲积平原区及堆积河谷区， 虽然 人类工程经济活动较强烈， 但由于地势平坦， 地形无较 大起伏， 产生地质灾害的条件不足， 故地质灾害发育较 少。据统计该类地区发育地质灾害10处， 占地质灾害 总数的11.1 （图1） 。 图1长子县地貌分区与地质灾害关系饼状图 3.1.3在地层岩性不利组合部位相对集中 根据统计， 区内地质灾害类型有最主要是崩塌、 滑 坡和不稳定斜坡， 共计 86 处， 占地质灾害总数的 95.6， 在此其中又以黄土斜坡最为普遍， 三种类型灾 37 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 害中由黄土组成的斜坡共计82处， 占地质灾害总数的 91.1。该类坡体组成主要由第四系上、 中更新统黄土 为主。黄土颗粒成份以粉粒为主， 天然状态下土体力 学强度较高， 但遇水后强度急剧降低， 具崩解性和湿陷 性。黄土湿陷引起变形破坏， 形成陷穴、 落水洞等， 为 降水的汇集和快速入渗提供了通道， 常导致崩塌、 滑坡 地质灾害的发生。新黄土的原生结构为均质结构， 结 构疏松， 大孔隙发育。老黄土是构成区内黄土梁峁的 主体， 部分颗粒成份中粘粒含量明显高于新黄土， 夹数 层古土壤及钙质结核层。老黄土垂直节理、 构造节理、 滑塌节理以及风化节理普遍发育， 形成了典型的柱状 体块裂结构和楔形体块裂结构。坡体常有剥落、 掉土 现象， 甚至发生崩滑， 区内该类型斜坡最易发崩塌、 滑 坡等地质灾害。 3.2地质灾害时间分布规律及其原因 在时间域上， 地质灾害也呈现出集中分布的规 律。主要表现为 在人类活动历史时期， 崩塌及地面塌 陷在人类活动强烈时期相对集中； 在一年之内， 崩塌在 雨季相对集中； 而地面塌陷则相对没有时间规律， 总体 上表现在一段时间采煤活动较强烈时期。 3.2.1在现代人类活动强烈的时期相对集中 本次调查出的地质灾害类型有崩塌、 滑坡、 不稳定 斜坡、 地面塌陷和泥石流， 它们大都是由人类工程活动 引起的， 表现出在人类历史时期， 地质灾害在人类活动 强烈的时期相对集中。其中崩塌、 滑坡主要是不合理 的人类工程活动破坏了斜坡的结构， 使原始斜坡应力 发生变化， 导致斜坡失稳发生崩塌等地质灾害。不稳 定斜坡的形成也大多是人类工程活动切坡形成。地面 塌陷则是因为采煤形成采空区， 破坏了原始岩层的应 力平衡， 在采空区上部形成了采空塌陷及其伴生裂缝， 因此在采煤活动相对强烈的时期， 地面塌陷发生的可 能性较大。而本次调查出的一处泥石流虽然主导因素 是降雨， 但其主要物源也来自人工切坡引发的崩塌及 其堆积体。因此长子县地质灾害在现代人类活动强烈 的时期相对集中， 该类地质灾害共计81处， 占地质灾害 总数的90 （图2） 。 3.2.2在雨季相对集中 地质灾害的发生与降雨强度成正相关性。在单位 时间内， 降雨强度大的时期相对集中。表现为 在年降 雨量大的年份相对集中； 在一年中的雨季相对集中； 在 日降雨强度大的时间内相对集中。在强降雨时期内灾 害发生和降雨基本同步或存在滞后性， 连阴雨季节灾 害发生有不同程度的滞后性。 黄土对水的作用十分敏感。土质斜坡在浸水或饱 和状态下， 上部疏松土体迅速崩解， 下部粘土体积膨 胀、 软化力学强度和抗剪强度急剧降低， 容易导致斜坡 变性破坏产生崩塌、 滑坡地质灾害。据本次调查， 本区 内能够确定的发生崩塌、 滑坡等地质灾害的时间均发 生在雨季， 而没有调查到确切发生时间的， 根据当地老 乡反映， 大多数就是发生在雨季。根据统计， 2005～ 2017年间共发生规模大小不等的地质灾害共计87次， 其中发生在5～9月份的地质灾害共计56次， 占发生灾 害总次数64.4， 可以看出地质灾害跟降雨呈正相关。 4结论 在长子县地质环境背景下， 通过分析， 得到长子县 地质灾害空间分布上有呈树枝状分布在西部及南部的 河流两岸及支沟两侧、 受地形地貌控制明显、 在地层岩 性不利组合部位相对集中等三个规律， 在时间分布上 在现代人类活动强烈的时期相对集中、 在雨季相对集 中等两个规律。这些规律都为未来长子县地质灾害防 治工作提供了借鉴与参考。 参考文献 [1]吕勇, 黄晨晖, 陈阵.云南文山县地质灾害易发程度分区评 价[J].地质灾害与环境保护,2010， 21 （4） 21-27. 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