甘肅省酒泉市地質災害形成條件及分布特征淺析

曹鴻雁

（甘肅省地礦局第四地質勘查院，甘肅 酒泉 735000）

酒泉為甘肅省地級市，位于甘肅省河西走廊西端的阿爾金山、祁連山與馬鬃山之間，北部除少部分與蒙古國接壤外，大部與內蒙古阿拉善盟相鄰，西接新疆維吾爾自治區，南接青海省海西蒙古族藏族自治州和海北藏族自治州，東鄰張掖市，東西長約680km，南北寬約550km，總面積19.2萬km2，占甘肅省面積的42%。酒泉境內312國道橫貫東西，酒航公路、敦格公路通達南北，全市公路總里17328km，高速公路里程623km，等級公路里程16001km，蘭新鐵路及第二雙線、敦煌鐵路橫貫酒泉東西[1]。區內年降水量100mm～800mm，降雨分配較為集中，其中6月～9月占全年降水量的70%以上，且受到局部暴雨影響，經常引發泥石流、滑坡等自然災害。酒泉市除受到自然地理環境、地質環境條件的影響外，礦山開采等人為活動也都使地質災害區域擴大增強。災害越來越頻繁，直接危害著當代人們的生命財產安全，影響社會穩定[2]，因此通過分析甘肅省酒泉市地質災害形成條件及分布特征，發現自然災害規律，利用國家有限的資金最大程度增強全市防災減災能力。

1 甘肅省酒泉市地質災害形成條件

1.1 泥石流形成條件

泥石流受自然地理、地質環境條件及人類工程活動等因素的影響，泥石流主要分布在肅州區南部祁連山北麓及阿爾金山脈、黨河南山北麓中低山區，植被稀疏，泥石流規模以中型、小型為主[3]。沿山泥石流溝流域內山大溝深，地形陡峭，相對高差大，坡度陡，這種特有的地形，有利于降水在短時間內匯集，并沿程沖蝕溝床及溝岸堆積物在主溝道集中形成匯流，從而為泥石流的形成創造了基本條件。并且受到人類工程活動影響，區域性斷裂及小型褶皺發育，巖體破碎，新構造運動不斷抬升，為松散固體物質提供了良好的補給條件。

在區域活動條件下，分析可移動土石方量、滑坡區匯水面積、滑坡形成區上坡坡度以及日最大降水量，得到泥石流與滑坡作用強度E為：

其中，A為可移動土石方量；F1為滑坡區匯水面積；i為滑坡形成區上坡坡度；Rp為日最大降水量，根據酒泉市日最大降水量的不同，Rp＞100mm取值為5、70mm～100mm取值為4、40mm～70mm取值為3、10mm～40mm取值為2。

根據公式（1）計算結果，參照《城市防洪工程設計規范》中對泥石流強度分段序列，將其強度分為四個等級，如表1所示。

表1 泥石流作用強度等級

除環境影響因素外，人類工程活動諸如礦山開采（石棉礦、石灰石礦）等較為強烈，泥石流相對發育，以阿爾金山脈北麓前山區地帶為代表。并且在黨河、榆林河、疏勒河、石油河流域上游分布大規模的露天礦區，地表植被遭到破壞，以及采礦廢渣堆積，地質生態環境惡化有直接的關系。

1.2 崩塌形成條件

崩塌會在特定的地層中集中分布主要為巖質崩塌、不穩定斜坡主要發育在震旦系地層之中，其它地層中則數量相對較少，該地層特有的物理性狀使之構成了本區崩塌形成的固有載體。斜坡的坡度30°～50°，斜坡結構特征具有上部為殘坡積堆積物，下部為完整性較好的基巖結構面，該類斜坡在降水、地震等內外動力地質作用下有利于坡體變形，促使坡體發生位移而形成滑坡。并在人類工程活動強烈的地段集中發育。區內崩塌、不穩定斜坡的發育與人類活動緊密相關，諸如開礦開挖山體，修建公路等人為活動強烈的區域往往是災害集中發育的地段。

地形、地貌是控制崩塌形成和斜坡失穩的基本條件，部分高而陡的斜坡所形成的有效臨空面為崩塌的形成和斜坡失穩具備了條件。不穩定斜坡隱患點結構類型為碎石土類斜坡或巖質邊坡受地形條件控制影響主要表現在坡度、坡高兩個方面。坍塌發生的可能性與其作用強度、容重等有著直接關系。根據往年酒泉市坍塌資料，對有關因子進行分級后，確定各因子權重與賦值，其坍塌危險程度等于坍塌危險因子賦值與權重乘積之和：

其中，P為坍塌危險程度；Wa為坍塌作用強度，其因子權重為0.6912；rc為坍塌容重，其因子權重為0.0735；b為坍塌權重；EHc為坍塌賦值，其因子權重為0.2353。根據計算結果，其結果值越高，則危險程度越高。

根據調查區坡度區間內的不穩定斜坡數量統計可以發現，隨著坡度的增大不穩定斜坡點發生的比率也隨之遞增，10°～20°之間不穩定斜坡發生的比率在10.53%，60°～70°之間的比率劇增至21.05%，隨著坡度的減緩，由陡坡轉變為緩坡，災害發生概率也逐漸降低。按照各坡高區間內不穩定斜坡點數量，可以看出，不穩定斜坡多發生在高差50m以下。而高差在100m～300m之間的斜坡多位于壯年期溝谷兩側溝坡，尚處于平衡調整階段，在溝谷不斷下切侵蝕及其它作用綜合影響下易失穩發生滑坡。

1.3 地面塌陷形成條件

地面塌陷多發生在礦區采空區，主要為地下開采礦產時形成的巷道在開采活動后未回填充實，礦區采空區往往是地面塌陷形成的主要地區。降水及地表水滲流是本區地面塌陷的主要誘因。在水的浸潤下，礦區巷道頂板及圍巖會軟化脫落，從而導致工程力學性能降低，致使頂板脫落，支撐柱及圍巖倒塌，從而進一步誘發塌陷的可能。部分礦區礦洞及井口位于溝道內地勢較低的位置，井口周邊未設置防洪措施或防洪措施簡單，暴雨季節，溝道內匯集的洪水存在倒灌的現象，增大了礦洞充水的可能性。就本區而言，年內降雨集中期，地面塌陷發生的機率較高，且地面塌陷多伴有地裂縫存在，如圖1所示。

圖1 輝銅山塌陷坑及地裂縫

雖然酒泉市各地地質災害普遍發育，但各個鄉鎮的災害密集程度和災害類型都存在很大差異。首先，地質災害的分布完全受控于地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體結構、地下水、氣象水文和植被狀況等自然因素，人類工程活動對災害的分布發育有很大的影響作用。

2 甘肅省酒泉市地質災害分布特征

2.1 泥石流分布特征

泥石流是一種暴發在山區溝谷中飽含大量泥沙塊石的特殊洪流，在山地夷平過程中由劇烈侵蝕作用引發的一種泥沙快速運動現象，是水土流失和山地環境惡化發展到極其嚴重階段的重要標志。主要分為山區溝谷泥石流、平原區溝谷型泥石流以及水石流。山區溝谷泥石流主要分布在調查區祁連山、阿爾金山、黨河南山等山脈兩側山前地帶，流域形態多為“瓢”形和“勺”形，并以小流域溝谷型稀性泥石流為主，松散固體補給物質主要來源于坡面侵蝕、溝岸坍塌等重力堆積物。平原區溝谷型泥石流主要分布在阿克塞盆地南部的洪積平原，流域形態多呈“長條狀”，為稀性泥石流，其形成區、徑流堆積區不明顯。該地帶泥石流的物質來源主要為溝岸坍塌和溝床松散物質補給。水石流主要多為稀性溝谷型水石流溝，個別為山坡型水石流溝。爆發頻率一般為1次/2～3年。區內泥流的固體物質來源主要為坡面風化松散殘積物，溝岸滑坡、崩塌等重力堆積物以及溝底沖洪積物再搬運。

2.2 崩塌分布特征

崩塌災害多發生在高陡斜坡處，如峽谷陡坡、沖溝溝坡、深切河谷的凹岸，以及有利于巖土體崩落的臨空面。引發因素主要是降雨和人類工程活動。區內巖質崩塌多發生在溝坡及沿線公路，其主要特征為：地形陡峭，坡度大于55°，坡面凹凸不平，坡體構造節理或卸荷裂隙發育且存在臨空面。溝坡多為片巖、板巖和千枚巖等變質巖組成的邊坡，規模以小型居多，體積一般從數方到幾十方，形成機制一般分傾倒、滑移、鼓脹、拉裂和錯斷五種。多因修建公路、采石、露天開礦等人類大型工程開挖誘發較為典型巖質崩塌有：肅北縣黨城灣黑達坂崩塌如圖2所示。

圖2 肅北縣黨城灣黑達坂崩塌

而碎石土崩塌多發生在河谷及峽谷兩岸，主要分布在黨河、榆林河、疏勒河、石油河等中下游平原地帶，其主要特點為：多發于河谷的凹岸，岸坡近乎直立，坡腳下水流侵蝕嚴重，坡體為第四系較松散的沖洪積物。

2.3 地面塌陷分布特征

地面塌陷是指地表巖、土體在自然或人為因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑（洞）的一種地質現象。當這種現象發生在有人類活動的地區時，便可能成為一種地質災害。地面塌陷是區內較為發育的地質災害之一。區內地面塌陷的形成原因主要是由于人為作用導致的地面塌落，多為采坑活動產生的采空區引發的地面塌陷。

3 結語

甘肅省酒泉市地質災害形成條件及分布特征淺析中，通過分析區域內地質環境各項指標，分析其中影響地質災害形成的主要因素，并結合以往資料，得出災害形成規律，為今后災害治理提供可靠依據。