甘肅省30年來崩滑災害特征

樊成意，梁收運

（西部災害與環境力學教育部重點實驗室（蘭州大學），甘肅 蘭州 730000)

0 引言

崩塌、滑坡是地球表層作用活動過程之一，對人民的生命財產安全帶來了巨大的危害。在許多國家，山體滑坡導致的經濟損失和人員傷亡比預計的要嚴重，且每年造成的財產損失遠大于地震、洪水以及臺風等其他自然災害造成的損失[1]。據估計，我國每年僅滑坡災害造成的損失就達200億元[2]，而甘肅省是我國以滑坡為主的地質災害最嚴重的省份之一[3]。據不完全統計，在1981―2010年間甘肅省因崩滑災害共造成397人死亡，96人受傷，經濟損失17 703萬元，鐵路、公路、橋梁、水利水電、煤礦和通訊設施等均受到不同程度的損害。

楊媛媛等[4]對1949―2001年四川省的400起滑坡災害數據進行研究，分析了降雨、溫度及地震對滑坡發生的影響，建立了滑坡的發生概率與季節變化的分布圖以及累計頻數百分比與滑坡方量的定量關系；楊威等[5]通過對重慶市80個滑坡的研究，獲得了重慶地區滑坡的規模、年代與厚度上的概率特征，分析了大氣降雨、人類工程活動及庫水位漲落對不同類型滑坡的影響，得到了不同類型滑坡在不同激發因素條件下的概率；卞偉強[6]通過對天水市幾十年來1 038個滑坡的影響因素進行系統分析，說明地形、地質和氣象是山體滑坡發生所必須的三個基本條件。

自然災害的高頻發生已經引起各級政府的高度重視。近幾年來，許多第三世界國家都趨向于發展預警系統和制定合理的土地利用法規，旨在避免用巨額的防治工程投入來換取低生命財產損失[1]，同時，提高地質災害的預警預報能力不僅可以有效降低生命財產損失，而且可以提高地區的經濟發展實力，而區域性地質災害發育的時空分布規律研究是地質災害預警預報工作的基礎內容。本文通過統計1981―2010年甘肅省造成災害的崩塌和滑坡事件，分析30年來崩滑災害隨時間、空間的分布特征、傷亡人數與崩滑規模之間的關系以及崩塌、滑坡災害的成因，以期為甘肅省地質災害預警預報和防災減災工作提供依據。

1 研究區自然環境概況

甘肅省位于黃土高原、青藏高原和內蒙古高原的交匯處，地理坐標位于N32°31′～45°57′，E92°13′～108°46′之間，呈NW—SE向的條帶狀分布。總面積為45.44×104km2，其中黃土高原丘陵和基巖山地面積為32×104km2，占全省總面積的70.6%。構造上處于分隔中國大陸的秦嶺—祁連東西構造帶與賀蘭—川滇南北構造帶復合部位，斷裂發育、新構造活動強烈、地震活動頻繁且強度大；松散堆積物、黃土、千枚巖、頁巖、炭質板巖等軟弱易滑巖土體廣泛分布。

省內年平均氣溫在 0～16 ℃之間，溫差和海拔高度差均較大，各地年降水量為 36.6～734.9 mm，大致從東南向西北遞減，烏鞘嶺以西降水明顯減少，隴南山區和祁連山東段降水較多。受季風影響，降水季節分配極不均勻，各地夏秋季節降水較多，尤其是7—9月的降雨量占年降雨量的46%～66%，春季降水和冬季降雪較少。局地性、短歷時集中暴雨較多，具有強度大、范圍小、易成災的特點，暴雨頻次分布具有東多西少、南多北少的特點。

甘肅省分屬黃河、長江、內陸河三大流域，全省地表水平均年總徑流量為600.7×108m3/a[7]。

2 崩滑災害特征

根據已有期刊文獻、專著、網絡和全國地質災害通報等資料的不完全統計，共搜集到1981―2010年甘肅省災害性崩塌和滑坡災害117起（該數據不包括“5·12”汶川地震對研究區內誘發的2 000余起災害性崩滑事件），其中致命性崩滑事件47起，占總數的40.2%，造成397人死亡，96人受傷。其它災害性崩滑事件70起，占總數的59.8%。受災形式包括破壞鐵路、公路、橋梁，中斷交通，崩滑體堵江形成堰塞湖，威脅堰塞體下游人民生命和財產安全，破壞水利水電設施，毀壞房屋、農田、樹木，破壞煤礦、上水管道、通訊設施等。據不完全統計，甘肅省近 30年來災害性崩塌和滑坡事件造成的經濟損失約17 703萬元。

2.1 崩滑災害隨時間分布

1981年以來，甘肅省崩塌和滑坡災害從整體上呈增長趨勢，其中，1981―2000年間災害性崩滑事件呈間斷性上升或下降，年崩滑次數在2次左右，崩滑次數占總數的33%，而2000年以后總體呈上升趨勢（圖1），崩滑事件較之前20年明顯增多，占總數的67%。

圖1 甘肅省年崩滑次數（1981―2010）Fig.1 Yearly frequency of collapse and landslide in Gansu province (1981―2010).

從逐月累積頻次與月平均降雨量（降雨量來自《甘肅年鑒》（2003—2009年））的關系（圖2）來看，甘肅省5—10月崩滑災害最為嚴重，占總數的71.8%，說明受降雨影響較大，特別是剛開始降雨的5月，當干旱的斜坡巖土體開始接觸到水時，尤其是暴雨和特大暴雨，崩滑事件最容易發生，所以5月崩滑數量最高，如2003年5月11—13日，蘭州市降暴雨引發的災害性崩滑事件10起，共致22人死亡，2人受傷。

圖2 甘肅省崩滑月頻次與降雨量的相關性Fig.2 The correlation between monthly frequency of collapse and landslide and rainfall in Gansu province.

2.2 崩滑災害的空間分布

甘肅省災害性崩塌、滑坡的分布明顯不均，在統計的117次災害性崩滑事件中，主要分布在甘肅省中部、東部及東南部，河西走廊一帶分布甚少。

從崩滑數量（圖 3）來看，蘭州市最多，占總數的57%，其次為天水市和隴南市，分別占總數的13%和11%；從崩滑密度趨勢線來看，蘭州和天水的崩滑密度依次為 5.11次/103km2和 1.05次/103km2，臨夏市的崩滑密度（0.98次/103km2）高于隴南市（0.47次/103km2）。

圖3 甘肅省30年內災害性崩滑事件空間分布Fig.3 Spatial distribution of catastrophic collapse and landslide within 30 years in Gansu province.

2.3 傷亡人數及其與崩滑規模的關系

甘肅省平均每年因崩滑事件死亡13.2人，受傷3.2人，對人們的正常生產生活帶來嚴重影響。分析傷亡人數的地域分布及其與崩滑規模之間的相關性，有助于提高預警預報水平和積累防災救災經驗，減少人員傷亡。

圖4 甘肅省各市區30年來死亡/受傷人數分布Fig.4 The distribution of fatalities and injuries of each prefecture within 30 years in Gansu province.

因崩滑災害造成的傷亡人員主要分布在臨夏市和蘭州市（圖4），但兩者各有特點：臨夏市傷亡巨大是由1983年3月7日發生的巨型灑勒山滑坡所造成，共死亡220人，受傷22人[7]，而蘭州市傷亡嚴重多以小型崩滑所引起，在死亡的133人中，89.5%是由小型崩滑災害引起的。

近30年來，甘肅省3起巨型滑坡災害（灑勒山、泄流坡和榆中銀山）中只有灑勒山滑坡造成了 242人傷亡，91起小型崩滑造成217人傷亡，而中型和大型共23起造成34人傷亡，可見，危害最大的是巨型和小型崩滑事件（圖5）。巨型崩滑事件不易啟動，但是在適宜的時間和地點一旦發生，將損失慘重；小型事件雖然不一定能造成大的災害，但它啟動條件比較低，容易發生，那么大量小型崩滑事件造成的災害累加起來，也是值得人們關注的，若發生在人口密集區，情況會更加嚴重。相對而言，大、中型崩滑事件造成的傷亡人數較巨、小型崩滑事件要少。

圖5 傷亡人數與崩滑規模的相關性Fig.5 Correlation between the cumulative fatalities and injuries and the scale of collapses and landslides.

3 崩滑災害成因

20世紀80年代以來，隨著社會經濟的發展，人類工程活動急劇增加，城市、道路建設規模和數量日益擴大，地質環境脆弱性的一面暴露得日益明顯，研究區崩塌、滑坡災害越來越多，造成的災害日益嚴重，給人們的生命財產安全帶來了巨大威脅。影響崩滑災害的主要因素分析如下：

3.1 地形地貌

地形地貌是決定崩塌、滑坡發生的空間因素，具有一定高度和坡度的斜坡是滑坡發生的必要條件[7]。甘肅省主體處于青藏高原北緣和東北緣斜坡過渡帶。災害性崩滑事件主要發生在隴中黃土高原丘陵區、隴南中低山區和甘南高原區，而祁連山高山區、北山中山區等災害性崩滑災害甚少。究其原因，一是河西走廊平原區不具備斜坡地形，無論地質條件怎樣復雜，降雨量有多大，都不會有崩滑災害發生；二是祁連山高山區雖然具備了崩滑發生的地形地貌條件，但多屬無人區而難以造成災害。

卞偉強通過統計分析幾十年來天水市1 038處滑坡發現，滑坡最易發生的坡度范圍為 20°～39°，并與坡體形態有一定的關系，而高角度、單薄的山嘴及階梯狀形態的斜坡有利于崩塌的發生[6]。蘭州市發育滑坡的坡度多在 35°～45°之間。隴東地區多在 30°～45°，隴南基巖滑坡區多在 20°～40°[7]。

3.2 地層巖性

地層巖性是滑坡發生發展的重要內因和物質基礎。崩滑災害發育區的易滑地層主要有第四系松散堆積物和黃土、中新生界泥質紅層軟巖，志留系和泥盆系的頁巖、千枚巖、板巖等3大類型。其中黃土滑坡主要分布在隴西和隴東黃土高原地區；泥質紅層軟巖滑坡主要分布在隴西、隴東、隴南和甘南地區；頁巖和千枚巖滑坡主要分布在隴南地區[3]。易滑地層強度低，遇水易軟化，組成的斜坡穩定性差，崩塌和滑坡發生的頻率高。

3.3 地質構造與地震

崩滑災害發育區的地質構造復雜，主體處于青藏高原東北緣的西秦嶺東西褶皺帶與賀蘭—川滇南北構造帶的復合部位，斷裂發育、地震活動頻繁。從地質力學的觀點來看，隴西黃土高原區受祁呂賀山字型構造體系前弧西翼的控制，并受馬啣山—華家嶺隆起帶的分隔，導致新構造運動強度南強北弱，使得南部的臨夏—隴西—天水一帶滑坡強烈發育，而北部的榆中—定西一帶的滑坡較少。隴東地質構造簡單，屬于穩定的鄂爾多斯地臺區，對滑坡的控制作用不明顯。隴南山地經受了多期強烈的構造運動，造成巖體破碎，為該區基巖滑坡發育創造了有利條件[7]。蘭州市區位于祁連—秦嶺地槽褶皺系祁連中間隆起帶，主要受北西向的馬啣山、興隆山區域性斷裂、黃河河谷區的金城關斷裂、馬灘斷裂、榆中宛川河斷裂及南北向的莊浪河斷裂帶所控制。

地震是引發斜坡失穩的一個重要因素，常導致大面積斜坡變形破壞，加速山地環境向惡性循環發展[8]。一般崩滑災害發育區的活動性斷裂發育，有些斜坡本身就處于臨界穩定狀態，當地震發生時，由于地震慣性力作用使斜坡下滑力增加[10]，從而導致巖體破壞和斜坡失穩，產生滑坡或崩塌。如1995年7月22日永登5.8級地震，誘發的滑坡造成6人死亡，占地震死亡人數的60%。汶川8.0級地震對甘肅省的影響也相當的嚴重，據省國土資源廳的排查統計資料，此次地震誘發災害性崩塌、滑坡共 2 000余起，致103人死亡，270人受傷，9人失蹤，經濟損失達22.4億元。所以，地震是誘發崩滑災害的重要因素。

3.4 水

水是崩塌、滑坡發育的最為活躍的動力因素之一，主要包括地下水和降雨。區內斜坡、特別是黃土區斜坡，地下水比較貧乏，降雨往往是造成邊坡失穩形成崩塌、滑坡的主要因素。水對崩塌、滑坡災害的時間效應較為復雜，有時發生在降雨期間，如天水鍛壓機床廠滑坡，有時又滯后于降雨，如武都紅土坡滑坡、天水葡萄園滑坡。所以，應全面分析降雨對崩滑災害的影響。

蘭州市的崩滑災害較為嚴重，地質災害已經引起甘肅省和國家的高度重視。30年來發生的災害性崩滑數量占統計總數的57.3%，崩滑密度為5.11次/103km3，死亡人數占33.5%，受傷人數占20.8%。圖6為蘭州市崩滑災害與季節性氣候變化和降雨的關系。

圖6 蘭州市崩滑數量與降雨量的相關性Fig.6 Correlation between the quantity of collapse and landslides and rainfall in Lanzhou area.

蘭州市氣候干旱，受季風影響，雨量年內分配很不均勻，5—9月降水量占年降水量的83%，主汛期（7—8月）降水又占全年雨量的45%[9]，統計近30年來蘭州市 5—9月共發生災害性崩滑事件 37起，占總數的 55.2%，說明崩滑災害數量只在一定條件下受降雨量影響較大。從歷年來崩滑數量與月平均降雨量[7]的關系（圖 6）來看，崩滑災害明顯受季節性氣候變化和降雨的綜合影響，春季解凍期，隨著氣溫的逐漸回升，崩滑數量逐漸增大，5月開始降雨，一直處于干燥狀態的斜坡巖土體強度急劇下降，崩滑災害就容易發生，5月份崩滑數量達到峰值。6—8月盡管降雨量較多，可是崩滑災害數量明顯減少，災害處于新一輪的孕育期，降雨順著裂隙入滲到巖土體深部，軟化斜坡巖土體，一段時間過后，當達到崩滑的啟動條件時，崩滑數量又明顯增加，9、10月崩滑數量稍高于7、8月。

3.5 人類工程活動

災害密集區往往也是人口密度較大的地區[11]。隨著經濟社會的發展，城市人口增多，工程活動強度增大，使得地質環境日益脆弱，地質災害頻繁發生，危害也越來越大。研究區內人類工程活動主要包括開墾荒山荒坡及采石取沙活動、坡腳開挖、坡頂加載、農業灌溉、礦山開采等。如1996年6月5日因開采砂石發生的西果園李家莊滑坡，導致1人受傷，16戶居民搬遷；1987年9月29日因為人工不合理挖土引起的蘭州市東崗雁兒灣滑坡，造成 2人死亡，5間工棚被毀，蘭榆公路中斷10余天，直接經濟損失 10余萬元[12]；因農業灌溉引發滑坡最典型的實例是永靖縣鹽鍋峽黑方臺黃土臺塬灌區的滑坡群，自然條件下，地下水不發育，坡體處于穩定狀態，但經提水灌溉后，灌溉水的大量下滲，坡體穩定性降低，滑坡發生的規模和頻率越來越高，成為近年來甘肅省滑坡災害最為頻繁和嚴重的地段，已造成10余人死亡、109戶居民被迫搬遷和5 000多萬元的直接經濟損失。

4 結論

通過搜集1981—2010年的災難性崩塌、滑坡資料，分析了甘肅省崩滑災害的分布特征及其成因，主要結論如下：

（1）從30年來的崩滑災害數量看，前20年發生的崩滑災害數量較少，2000年以后，隨著人類活動的加劇，崩滑災害數量急劇增加，后10年的災害數占總數的67%。年內的崩滑災害主要發生在5—10月份，占總數的71.8%，5月份是發生崩滑災害的高峰月。

（2）災害性崩滑事件主要分布在甘肅省中部、東部及東南部，其中又以蘭州、天水、隴南、臨夏居多，蘭州市崩滑災害密度達5.11 次103km2，遠高于其它地區，河西走廊一帶災害性崩滑事件發育較少。

（3）研究區內主要以小型崩滑為主，而傷亡人數主要由巨型和小型崩滑事件引起，大型、中型崩滑造成的傷亡較少。所以在今后的預警預報及防災減災工作上應對小型崩塌、滑坡事件給予重視。

（4） 災害性崩滑事件的成因主要受控于地形地貌、構造運動、地震、降雨、人類工程活動等因素的綜合作用。蘭州市崩滑災害明顯受季節性氣候變化和降雨量綜合作用的影響。

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