云南石屏縣地質災害特征及成災規律研究

宋國虎，李 強，王 燦，向 波

(四川省地質工程勘察院，四川 成都 610072)

云南石屏縣位于云南省南部、紅河州西北部，隸屬紅河州所轄，國土面積3040.84km2，山區面積2878.16km2，占總面積的94.65%，平壩區面積162.64km2，占總面積的5.35%。境內地形陡竣，地質構造復雜，地質環境條件脆弱，地質災害較為發育。礦山采掘、工程建設、陡坡耕種、毀林開荒的不合理的人類工程活動不斷增強，改變和破壞了地質環境和生態環境，誘發了一系列地質災害。因此，開展區內地質災害發育特征和成災規律分析對提升該區域地質災害防治和促進地區經濟持續發展具有積極的科技支撐作用。

1 石屏縣地質環境條件

1.1 氣象水文

石屏縣屬亞熱帶潮濕氣候，不同區段因受地理位置、地形條件影響，氣候水平和垂直分帶差異明顯。縣內多年平均氣溫18.1℃，月氣溫最高為4月～9月，月平均氣溫21.6℃。多年平均年降水量962.3mm，最大年降水量1146.9mm(1999)，最小年降水量723.1mm。5月～10月為雨季，降水量769.2mm，占全年降水量的79.9%，最大月降水量323.1mm(2001年6月)，最大日降水量238.1mm。

縣域內地表水系較發育，地表水系分屬紅河水系和珠江水系。屬紅河水系的主要河流有紅河、小河底河及異龍湖。小河底河自北向南流經縣域西部邊緣，為紅河在縣域內最大一級支流，河谷狹窄，岸陡谷深，水流湍急。屬珠江水系主要河流有縣域北部的練莊河、小路南河，為曲江河一級支流。

1.2 地形地貌

石屏縣地處云南高原南緣，縣域總體地勢北高南低，傾向紅河河谷，一般標高在1400～2000m。紅河與珠江水系之分水嶺東西兩部截然不同的地貌景觀。分水嶺以西總的地貌為深切割高中山地貌，相對高差1000m～1500m，多為深切割脊狀山嶺，斜坡陡峻，河谷狹窄，山坡坡度40°～50°，部分可達60°～70°；河溪發育，河流溯源侵蝕強烈，水流湍急，河溪匯入小河底河。分水嶺以東總的地貌為中山、低中山地貌，地形波狀起伏，山頂平緩，溝谷多呈“U”字型，山坡坡度10°～40°；河溪不發育，水流緩慢，河溪匯入瀘江河、曲江河。

1.3 地層巖性

研究區內地層出露比較齊全，除白堊系缺失外，自元古界到第四系均有分布，其中元古界、上古生界分布最廣。縣域基底由元古界構成，元古界昆陽群出露分布于壩心～馬鞍山、龍朋～寶秀電站，為厚逾萬米之板巖、粉砂質板巖、粉砂巖、片巖及碳酸鹽巖淺變質巖系。自晉寧運動以后，區內沉積了厚達20000余米的碎屑巖和碳酸鹽巖建造，尤以上古生界和三疊系厚度最大，出露最廣。

1.4 地質構造

縣域位于云南山字型構造前弧與青、藏、滇、緬、印尼歹字型構造體系東支中段復合部位，構造方向以北西向為主，北東、東西向次之。北西向構造主要包括；小河底河斷裂、大橋-石屏斷裂、五郎溝斷裂、裴尼～西期底向斜和木卡里背斜。

1.5 新構造運動

縣域內新構造運動強烈，其跡象明顯，并具有繼承性和新生性。新構造運動強烈，且主要表現為上升運動，明顯表現出構造運動的繼承性，差異性和間歇性。區內大橋-石屏活動斷裂為發震斷裂，該斷裂北西延至通海，南東延至建水，在該斷裂帶上有文字記載以來共發生7.0級以上地震6次，6.0級～6.9級地震10次。1986年至今，縣境內共發生2級以上地震389次，其中有感地震56次，有破壞性地震3次。

2 地質災害發育分布特征

2.1 地質災害類型及分布特征

石屏縣地質災害類型主要為滑坡、泥石流和崩塌，共點107處(表1)，具有災害點多、分布范圍廣、整體分布不均勻，局部集中等特點(圖1)。

表1 石屏縣地質災害類型統計表

(1)災害類型中以滑坡分布最多，共71處，占66.4%；泥石流31處，占29.0%；崩塌5處，占4.6%。

(2)按規模來看，石屏縣地質災害以中、小型災害為主，占78.50%，中型占20.56%，大型占0.93%。各鄉鎮中地質災害最發育的為異龍鎮(圖2)，共發育地質災害占19.63%；其次為牛街鎮和新城鄉，分別占的15.89%和14.95%；哨沖鎮和龍鵬展地質災害發育較弱。

(3)從不同類型災害的空間分布特征分析，滑坡在石屏縣9個鄉鎮均有分布；崩塌除分布于異龍鎮、壩心鎮、新城鄉，其他5個鄉鎮均沒有分布；泥石流除龍朋鎮沒有分布外，其他8個鄉鎮均有分布。

(4)從空間上看地質災害主要在分水嶺以西的切割高中山地貌區，受小河底河斷裂、大橋—石屏斷裂、五郎溝斷裂等構造作用，在構造復合部位附近分布較為集中。

圖1 石屏縣地質災害分布圖

圖2 石屏縣地質災害鄉鎮分布統計圖

2.2 地質災害發育特征

(1)滑坡發育特征：滑坡為石屏縣主要地質災害類型，滑坡發育與地形地貌、地層巖性、降雨、地質構造及人類工程活動關系緊密。

區內滑坡主要為土質滑坡，發育67處，占滑坡總數的94.75%；巖質滑坡處4處，占5.63%。按滑坡規模等級劃分，區內滑坡以中小型滑坡居多，其中小型55處，占77.46%；中型15處，占21.13%；大型滑坡1處，占滑坡地質災害總數的1.41%。根據滑體厚度劃分，區內滑坡以淺層為主，其中淺層滑坡69處，占97.18%；中層滑坡2處，占2.82%。按滑坡滑動的力學機制劃分，區內滑坡以牽引式為主，共66處，占92.96%；復合式滑坡有5處，占7.04%。

(2)泥石流發育特征：按規模劃分，區內泥石流以小型泥石流居多，共26處，占83.87%；中型泥石流5處，占16.13%。根據對泥石流形成的水源條件分析，區內的泥石流均為暴雨型泥石流。按集水區地貌特征劃分，區內泥石流主要為溝谷型泥石流，有26處，占總數的84%；山坡型泥石流5條，占16%。按發育階段劃分，形成期泥石流共4條，占12.90%；發展期泥石流16處，占51.61%；衰退期泥石流9處，占29.03%；發展期泥石流2處，占6.45%。

(3)區內崩塌災害分布較少，共5處，占全部地質災害點總數的4.67%，其規模均為小型。

3 地質災害成因及規律研究

3.1 地形地貌成災因素

地形地貌條件是地質災害發生的主要控制因素之一[1]，石屏縣地處云南高原南緣，縣域總體地勢北高南低，傾向紅河河谷。石屏縣地質災害主要發生在地質災害多發生在構造侵蝕地貌等的河谷、坡地區域，共有地質災害93 處，占86.91%；在巖溶地貌與巖溶凹丘、谷地地貌中，分別發育地質災害共計14處，占13.09%。

除巖溶低中山地貌外，滑坡在其他各地貌區中均有發育，主要集中分布在構造侵蝕剝蝕高中山、中山地貌區微地貌為8°～50°的斜坡地帶，共53 處，占全縣滑坡總數的 74.6%；泥石流，特別是溝谷型泥石流往往跨越多個地貌單元，形成流通區一般位于構造侵蝕剝蝕高中山地貌區，堆積區則位于溝谷寬緩地帶，共23 條，占全縣泥石流總數的74.2%；崩塌 5 處分別發育在構造侵蝕剝蝕高中山地貌區微地貌60°以上的陡崖地帶中，其他地貌類型中較少發育。

3.2 巖土體類型成災因素

不同地層巖性，其物理力學指標不同，巖體抗破壞能力不同[4]。巖體結構、巖性這些內因對斜坡穩定性影響最大[5]。通過對滑坡發育地段巖土體的工程地質特征進行統計，發育于第四系殘坡積層中滑坡數量最多，共有62個，占87.32%；其次為發育于較硬巖中的滑坡，共有8個，占滑坡地質災害總數的11.27%；發育于堅硬巖中的滑坡數量為1個，占滑坡地質災害總數的1.14%。崩塌多發于在軟硬相間巖體之中。

巖土體的性質主要通過影響泥石流物源來影響泥石流溝的形成和發育。區內構造發育區域，巖石風化強烈，節理裂隙發育，巖石破碎，斜坡上崩坡積、殘坡積堆積體在暴雨條件下堆積于溝道內，為泥石流提供物源。而堆積于陡坡上的堆積體在雨水作用下可形成坡面泥石流。

3.3 河流與地質災害

區內河流均為山區河流，水位隨季節和降雨強度的不同而升降頻繁，升、降變化的結果均使巖土體向抗剪強度趨于惡化的方向發展。山區河流不但下切作用強烈，側蝕作用也甚為嚴重，二者共同作用的結果便是在地形坡度、巖性組合等的共同作用下，沿河岸、溝岸形成滑坡。

本次對區內五條主要河流的流域面積及河網密度、各河流流域內發育的各類災害點發育數量及對于各流域面積的發育密度進行統計計算，建立河網密度與各類地質災害的發育密度的對比圖，對河流與地質災害發育的相關性進行分析研究。

對比各流域內地質災害的發育密度，小河底河流域地質災害發育密度最大，其次為異龍湖流域和練莊河流域，地質災害發育密度最低的是紅河流域(圖3)。針對不同類型的災害而言，滑坡災害在小河底河流域的發育密度最高，其次為練莊河流域和異龍湖流域，滑坡災害發育密度最低的流域為紅河流域。崩塌災害主要發育在異龍湖流域。而泥石流在小河底河的發育密度最高。

圖3 工作區各流域河網密度統計圖

圖4 河網密度與災害發育關系

地質災害分布特征表明，石屏縣境內各大河流的河網密度與區內地質災害的發育呈正相關關系(圖4)，在河網密度大的流域范圍內，地質災害的發育密度較高，河網密度小的流域范圍內，地質災害的發育密度較低，尤其是泥石流和滑坡。

3.4 降雨成災因素

中國70%以上的地質災害集中發生在6月-9月，65%以上是由強降雨引發的，可見地質災害與降雨關系密切[2]，強降雨是誘發崩塌、滑坡、泥石流等的最直接因素[3]。根據本次詳細調查，區內地質災害時間分布多受降雨的影響，大多滑坡、崩塌和泥石流發生都集中在每年的5月～9月，其中，每年6月～8月地質災害發生頻率最高(圖5)，5月和9月次之。每年6月～8月為降雨集中時段，并多以暴雨形式出現。強降雨成為地質災害的主要誘發因素。

圖5 石屏縣地質災害發育時間特征統計圖

圖6 石屏縣地質災害發育與降雨關系圖

石屏縣地質災害發生時間的分布特征與年降雨量集中產生的時間月份基本一致，每年雨季是地質災害的易發時期，降雨是地質災害發育分布的主要引發因素。地質災害的發生與降雨在時間上具有較好的對應關系(圖6)，在強降雨過程中地質災害與降雨具有同步發生的特點。因此，石屏縣地質災害多發生在4月至10月，地質災害的發生與降雨在時間上具有一致性。

3.4 人類工程活動成災因素

由于人口的迅速增加，不合理的工程經濟活動不斷擴大，諸如毀林開荒、城鎮及鄉村建設、修筑公路、開礦采石等工程建設和經濟活動，促進了工農業經濟的發展，同時也改變和破壞了地質環境和生態環境，誘發了眾多人為的崩塌、滑坡、泥石流地質災害(圖7)。

區內由人類工程活動誘發地質災害有59處，占55.14%，礦山采掘過程中的人類工程活動誘發的地質災害數量最多，且泥石流和滑坡數量相當；其次為坡腳開挖，主要誘發災害類型以滑坡和崩塌等。陡坡墾殖耕作導致的森林植被破壞誘發及礦山采掘形成的棄渣堆積在溝道，形成泥石流物源，誘發泥石流。其次，山區坡森林植被破壞及耕地在水土流失過程中不僅為泥石流的形成提供了大量的松散固體物源，而且因其坡度大，會在暴雨過程中產生暴漲暴落的徑流，這為泥石流的形成提供了水動力條件[6]。

圖7 人類工程活動類型與誘發地質災害數量圖

4 結論

(1)石屏縣共有地質災害隱患點107個，其中滑坡71個，崩塌5個，泥石流31條。災害類型主要以滑坡、泥石流為主，崩塌弱發育，災害規模主要以中小型為主，地質災害主要分布在異龍鎮、牛街鎮、新城鄉，哨沖鎮和龍朋鎮地質災害相對不發育。

(2)區內滑坡主要以土質、中小型、牽引式為主。泥石流均為中小型、暴雨誘發的溝谷型泥石流為主，大部分處于形成期、發展期。崩塌弱發育，規模均為小型，主要發育于自然巖質斜坡的較軟巖和較硬巖之中。

(3)地形地貌條件是石屏縣地質災害發生的主要控制因素之一，地質災害多發生在構造侵蝕高中山、中山、低中山等河谷、坡地區域，巖溶高中山、中山、低中山及高原地區分布較少。

(4)石屏縣境內各大河流的河網密度與區內地質災害的發育呈正相關關系，在河網密度大的流域范圍內，地質災害的發育密度較高，河網密度小的流域范圍內，地質災害的發育密度較低。對于不同類型的災害而言，河網密度與滑坡災害的發育密度相關性較好，與崩塌相關性相對較弱。

(5)石屏縣地質災害多發生在4月至10月，地質災害的發生與降雨在時間上具有一致性。

(6)人類活動改變了地質環境和生態環境，對石屏縣地質災害發育具有相當程度的影響。礦山采掘、坡腳開挖、陡坡墾殖、森林植被破壞對地質災害誘發較為強烈。因此，在發展經濟的同時應嚴格注意地質環境和生態環境的保護，避免人為誘發地質災害。