內(nèi)蒙古西部某地地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件分析

［關(guān)鍵詞］地質(zhì)災(zāi)害；孕災(zāi)；內(nèi)蒙古

地質(zhì)災(zāi)害形成、發(fā)育的主要因素有地質(zhì)條件、區(qū)域水溫氣候、人類工程活動等[1]。20世紀70年代以前地質(zhì)災(zāi)害評價主要是定性評價。此后，評估方法由定性向半定量評估轉(zhuǎn)變[2]，基于ArcGis平臺，利用DEM數(shù)據(jù)分析的方法在孕災(zāi)地質(zhì)條件分析中得到廣泛應(yīng)用[3]。在此研究領(lǐng)域，白美蘭，郝潤全等[4]以巴林左旗、察右中旗為例，詳細分析了典型農(nóng)牧交錯區(qū)主要氣象災(zāi)害發(fā)生的孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、承災(zāi)體及災(zāi)情。郭長保[5]等針對工程地質(zhì)問題，深入探討了其發(fā)育分布規(guī)律，并提出了調(diào)查研究途徑和解決辦法，對區(qū)內(nèi)重要城鎮(zhèn)、重大工程規(guī)劃建設(shè)具有一定的借鑒意義。何明[6]就水文地質(zhì)條件對地質(zhì)災(zāi)害所產(chǎn)生的原因、影響等內(nèi)容進行了闡述并提出相關(guān)防治措施。本文依托內(nèi)蒙古自治區(qū)西部某地地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價工作，通過總結(jié)收集到的資料及野外調(diào)查資料，從地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)巖組、水文地質(zhì)條件、人類工程活動等方面分析其孕災(zāi)地質(zhì)條件。

1. 地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害

基于前期收集的研究區(qū)地形地貌資料，開展地形坡度、坡向、起伏度、地貌類型界線解譯，劃分地貌單元類型，總結(jié)各種地形地貌的形態(tài)、成員類型。利用遙感圖像可以直接認識各種地貌類型的基本形態(tài)和組合形態(tài)，既可進行宏觀地貌研究，又可進行微觀地貌分析，有利于地貌單元的劃分和不同地貌類型的確定。本次工作采用遙感圖像結(jié)合DEM（Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型）對工作區(qū)進行地貌分析，先從宏觀形態(tài)入手，再進行微觀分析，從整體到局部逐漸深入。

1.1 地形

1.1.1 坡度分析

利用DEM數(shù)據(jù)對研究區(qū)開展坡度分析，然后進行重分類，統(tǒng)計表明：研究區(qū)＜5° 的面積5170.95km2，占69.18%，主要分布在侵蝕—堆積河谷平原及山前平原；5°～10°面積584.48 km2，占7.83%；10°～15°面積434.73 km2，占5.83%；15°～20°面積376.57 km2，占5.05%；20°～25°面積318.80 km2，占4.27%；25° 30°面積250.04 km2，占3.55%；30° 40°面積274.94 km2，占3.69%；坡度＞40°的地段極少，多為陡坡、陡崖、斷壁，由于坡度過大，投影在平面上面積較小，為43.10 km2，僅占0.60%（圖1）。整體而言，全縣斜坡坡度以0°～15°居多，占82.84%，超過半數(shù)。

1.1.2 坡向分析

利用DEM數(shù)據(jù)對研究區(qū)開展坡向分析，然后進行重分類，統(tǒng)計表明：除水平地形所占比例較少外，各種坡向的斜坡分布較均勻，近西向、西南向斜坡相對較多，近東向、東北向斜坡相對較少（圖2）。

1.1.3 起伏度分析

利用DEM數(shù)據(jù)對研究區(qū)開展地形起伏度分析，然后進行重分類，統(tǒng)計表明：本區(qū)地形坡高在0～181m范圍內(nèi)，坡高小于5m 的地形占總面積的75.74%，坡高5～10m 的地形占10.32%，坡高10～15m的地形占7%，坡高15～20m的地形占4.02%，坡高20～30m的地形占2.53%；坡高大于30m的占0.39%（圖3）。整體而言，全縣地形起伏不大，縣域97.08%的面積地形起伏在0～20m之間。

1.2 地貌

地貌是地球內(nèi)外力長期作用于地殼的結(jié)果，是在一定的物質(zhì)基礎(chǔ)之上，由于受內(nèi)外力地質(zhì)作用，使地球表面呈起伏不平的形態(tài)。由于地貌是地球表面形態(tài)的表現(xiàn)，而遙感圖像是地球表面形態(tài)的真實寫照，形態(tài)逼真，能夠給人們宏觀和直觀的感受，所以利用遙感圖像進行地貌研究是一種十分有效的手段。

研究區(qū)地處蒙古高原南緣、陰山山脈西延部分。地勢總體上為北高南低。海拔標(biāo)高在1008～2020m之間，最高點為大樺背山，海拔2322m，最低點位于黃河邊的白彥花鎮(zhèn)蘭虎疙瘩村，海拔1008m。

根據(jù)山體規(guī)模、形態(tài)和組合格局以及地形相對高差等，采用遙感圖像并結(jié)合DEM等，經(jīng)過綜合解譯，可將研究區(qū)地貌類型劃分為中低山、低山丘陵、山間谷地、沖積平原四種類型。

研究區(qū)地處黃河北岸，河套平原東端，山地面積約占總面積的30%，境內(nèi)地形起伏不大，主要由低山丘陵、中低山、山前平原及河谷平原相間組成。區(qū)域內(nèi)總體地勢由東向西傾斜。地貌類型與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系（圖4）。

2. 地質(zhì)構(gòu)造與地質(zhì)災(zāi)害

調(diào)查區(qū)構(gòu)造變動頻繁復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，并伴隨有大量的巖漿活動，侵入巖較發(fā)育。其特點為：侵入巖以酸性為主，基性次之；時代上南老北新，巖體延伸方向近東西向；分布面積由南向北遞增；時間上表現(xiàn)為多期性，由老到新為五臺晚期、呂梁期、加里東晚期、華力西中、晚期及燕山早期。各期巖漿活動及巖石特征（表1）。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北地臺北緣西段，內(nèi)蒙古臺隆陰山-斷隆烏拉山復(fù)背斜南翼，烏拉山中部。由于歷次構(gòu)造運動的互相影響和破壞，形成了較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。前呂梁運動使太古界的地層發(fā)生了極其復(fù)雜的褶皺和斷裂，形成了一套很厚的變質(zhì)巖系，構(gòu)成了結(jié)晶巖基底，加之巖漿的大規(guī)模入侵初步形成了地質(zhì)構(gòu)造的雛形，加里東、華力西、燕山、喜山都在古老構(gòu)造基礎(chǔ)上繼承性地發(fā)生著，留下了相應(yīng)的構(gòu)造形跡。緯向構(gòu)造帶以擠壓破碎帶、擠壓褶皺帶、橫沖斷裂帶的形式出現(xiàn)，呈東西向分布在工作區(qū)的南部和北部，烏拉山山前大斷裂長達數(shù)十公里，并由東西兩側(cè)伸出境外。地質(zhì)災(zāi)害與斷裂構(gòu)造關(guān)系（圖5）。

3. 工程地質(zhì)巖組與地質(zhì)災(zāi)害

地層巖性及巖土體結(jié)構(gòu)決定著地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育類型。研究區(qū)出露的地層主要以中生代以前地層為主，包括太古界烏拉山群、元古界色爾騰群、渣爾泰群；古生界寒武系、奧陶系、石炭系；中生界侏羅系、白堊系、新生界第四系。中生界以前地層主要分布在工作區(qū)中東部及北部地區(qū)，第四系地層分布面積較大，主要分布在大、小佘太川及工作區(qū)西部、南部。從太古界到新生界地層多數(shù)均有分布，區(qū)內(nèi)不同時代的地層巖性與侵入體中地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育狀況統(tǒng)計結(jié)果見下表（表2）

因此，地質(zhì)災(zāi)害類型與發(fā)育程度在不同的地質(zhì)時期受到地層巖性與巖土體結(jié)構(gòu)的決定性影響，體現(xiàn)出其時代特性。太古界、元古界：巖性為片麻巖、大理巖、灰?guī)r，巖體結(jié)構(gòu)以中厚層狀為主，形成中低山地形、地貌，溝谷較為發(fā)育，溝內(nèi)松散堆積物豐富，溝兩側(cè)基巖裸露，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強烈，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。災(zāi)害種類以崩塌、泥石流為主。寒武系、奧陶系、石炭系、侏羅系、白堊系：巖性為砂巖、板巖、泥灰?guī)r、砂礫巖等組成，巖層厚度大，為泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙比較發(fā)育，透水性較好，巖體結(jié)構(gòu)為中厚層狀，較堅硬，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育一般。

4. 水文地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害

研究結(jié)果顯示，泥石流和山體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害與水資源有著緊密關(guān)聯(lián)。在大氣降水、地表水以及地下水這三種水源中，大氣降水對地質(zhì)災(zāi)害的影響力最大，特別是暴雨程度的大氣降水。

4.1 大氣降水

據(jù)氣象資料統(tǒng)計，研究區(qū)降水具有如下特征：降水量自南向北遞減，年際間降水不均，年最大降水量在300 mm以上，年最少為70 mm。年內(nèi)降水分布并不均衡，全年降雨主要集中在6月至9月，占全年降雨量的76%，具有顯著的高強度，短暫持續(xù)時間，并頻繁出現(xiàn)暴雨的特性。

在區(qū)域氣候條件的周期變化中，泥石流和崩塌的出現(xiàn)率展現(xiàn)出某種周期性的規(guī)律。通常來說，降雨量較高的年份，泥石流和崩塌的災(zāi)害事件往往頻繁發(fā)生。其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率與危害明顯高于正常年份與旱年。據(jù)統(tǒng)計，全區(qū)的泥石流、崩塌多在雨季的6～9月份發(fā)生。

降雨對泥石流災(zāi)害的影響主要表現(xiàn)在不僅為泥石流的形成提供了水源，而且還使坡體的土壤濕潤，增大泥石流形成的前期影響，從而產(chǎn)生坍塌、滑塌等現(xiàn)象，為泥石流的形成提供了大量的物質(zhì)來源。經(jīng)野外調(diào)查，研究區(qū)發(fā)育的17處泥石流，多發(fā)生在7月中旬至8月初，發(fā)生時間與降雨時段呈短期滯后關(guān)系，可見降雨是區(qū)內(nèi)泥石流災(zāi)害形成的最主要因素。

降雨對崩塌災(zāi)害的影響涉及三個方面：首先，降雨會增加崩塌體的含水量和容重，進而提升崩塌體的正壓力；其次，降雨將減弱巖體內(nèi)部的內(nèi)聚力和摩擦角，降低崩塌體的抗剪強度；最后，沖刷作用將進一步削弱巖土體的穩(wěn)定性。

4.2 地表水

地表水的影響在本區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害中顯得尤為顯著，其主要體現(xiàn)在洪水的側(cè)蝕效應(yīng)與底蝕下切作用上。地表水不僅是泥石流災(zāi)害的關(guān)鍵組成部分，也對泥石流災(zāi)害的規(guī)模和潛在危害性產(chǎn)生了顯著影響。此外，山區(qū)和山前地帶的洪水坡度相對較大，匯流區(qū)域明顯高于徑流區(qū)域，因此位能巨大，其水流速度和侵蝕能力較強。在強烈的側(cè)蝕和底蝕下切作用下，可以引發(fā)快速溯源侵蝕，短期內(nèi)使斜坡相對增高，坡度增大，形成臨空面；而不斷沖刷坡腳則可能導(dǎo)致坡體失穩(wěn)，引發(fā)溝岸崩塌和坍塌。另一方面，這種沖刷作用為泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)來源（圖6）。

區(qū)內(nèi)地面崩塌災(zāi)害點分布區(qū)地表水系不發(fā)育，調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)地表水對崩塌災(zāi)害有較大的影響。

4.3 地下水

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，地下水未對區(qū)內(nèi)崩塌、泥石流、地面塌陷災(zāi)害產(chǎn)生直接影響，原因在于區(qū)內(nèi)的崩塌、泥石流、地面塌陷災(zāi)害點多發(fā)育在地下水水位變動帶以上，調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)地下水直接對區(qū)內(nèi)崩塌、泥石流災(zāi)害的形成、發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。

5. 人類工程活動與地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育與人類工程活動有很大關(guān)系。伴隨著鐵路、公路等基礎(chǔ)工程的建設(shè)，礦山開采活動的加大及不合理的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等生產(chǎn)活動，在很大程度上破壞了人類賴以生存的地質(zhì)環(huán)境，直接或間接地提高了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量與頻率，加大了災(zāi)害的效應(yīng)。人類工程活動已成為引發(fā)崩塌、泥石流發(fā)生的主要原因之一。

5.1 礦山開采形成的廢棄物誘發(fā)泥石流災(zāi)害的發(fā)生

采石場、采礦場排棄的廢石、廢渣隨意堆放，不僅占用了大量土地、破壞了礦區(qū)的環(huán)境，而且還為泥石流的發(fā)生提供了豐富的物質(zhì)來源。巴彥花鎮(zhèn)沿山前一帶分布有大小規(guī)模不等的采石場、采砂場，溝道兩側(cè)隨意堆放的廢棄砂、石，為泥石流的形成提供了豐富的物質(zhì)來源。

5.2 不合理的生產(chǎn)與生活方式誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害

在中低山區(qū)和丘陵區(qū)，人們一般選擇在背靠山坡的溝谷中建房，這不僅影響了溝道的正常行洪，而且容易遭受崩塌、泥石流災(zāi)害的威脅。這些工程活動不僅破壞了坡體的穩(wěn)定性，而且容易形成崩塌災(zāi)害。

5.3 修路

近年來隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，研究區(qū)基本上形成了以鎮(zhèn)中心輻射四邊地區(qū)，連通旗內(nèi)外、四通八達的公路網(wǎng)架，全旗各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)之間已全部修通公路，京藏高速公路、石哈公路等經(jīng)過中低山區(qū)，而在中低山區(qū)進行修路需要切坡，由于切坡角度的不合理，從而形成邊坡崩塌隱患并引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

6. 其他孕災(zāi)地質(zhì)條件與地質(zhì)災(zāi)害（植被）

植被發(fā)育程度通常對地質(zhì)災(zāi)害也有一定的影響，常規(guī)分析認為區(qū)內(nèi)植被越發(fā)育，植物根系越多，越有利于保持土壤，不容易水土流失；而反之植被越少，在強降雨等因素作用下越容易形成泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

由調(diào)查可知，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育與植被覆蓋程度關(guān)系較密切，災(zāi)害點分布在植被覆蓋率低于15%的區(qū)域。另外，過度放牧使地表植被減少，對地質(zhì)災(zāi)害的形成有一定的促進作用。

7. 結(jié)論

通過對研究區(qū)境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)地質(zhì)條件的分析研究表明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育，主要受到地形地貌條件、地質(zhì)構(gòu)造、巖土類型、坡體結(jié)構(gòu)及斜坡形態(tài)的制約，同時也會受到地下水和植被的影響。人類工程活動、降雨和地震活動等，會成為引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的導(dǎo)火索。在這些因素之間，其對于不同類型地質(zhì)災(zāi)害的影響程度，存在著明顯的差異。對于地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)、人類工程活動、地震等因素產(chǎn)生的影響，崩塌表現(xiàn)出強烈的敏感度；而巖土體類型和降雨因素對崩塌的影響相對較小；相反，泥石流在地形地貌條件、巖土體類型、植被、降水等因素的影響下，其敏感度增強，而坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造、人類工程活動對泥石流產(chǎn)生的影響較為微弱。影響地質(zhì)災(zāi)害形成的因素及影響強度見表3。