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浅谈湟水流域黄土滑坡形成机理及防治对策
发布时间:2017-08-10 点击: 发布:
浅谈湟水流域黄土滑坡形成机理及防治对策
 
摘要:本文通过野外实地调查,结合湟水流域地貌、地质,气候以及人类活动等致灾因子的特点,对流域内河流阶地滑坡灾害的形成条件、诱发因素及成灾机理进行了研究,提出科学治理流域内黄土滑坡的对策,旨在促进人与自然和谐发展。
关键词:湟水流域  河流阶地  滑坡   致灾因子  成灾机理
 
1、湟水流域地质灾害概况
湟水发源于北祁连山系南麓,自西向东流经巴燕峡,湟源峡,穿过西宁盆地,民和盆地,至八盘峡附近注入黄河.全长374km(青海省境内336km),流域总面积达32863km2,位于青藏高原与黄土高原交错地带,最高海拔4898m,最低海拔1650m,相对高差约3250m。流域内资源丰富,是我国西部开发的重要窗口。但流域内河流阶地滑坡灾害发生频繁,影响区域范围广,危害严重,制约着整个流域的经济发展,其产生条件,作用因素众多,发生和运动机理复杂使得预测困难,治理费用昂贵。由于滑坡主要集中于水系两侧河流阶地以及人类居住集中的地区,滑坡及其诱发的次生地质灾害对流域内国家和人民的生命财产安全已经造成了严重的威胁,破坏土地资源,淤埋冲毁交通线路、水利设施、工矿企业等。
2、滑坡灾害形成的条件
2.1 地质构造     
湟水流域位于青藏高原东北缘,与黄土高原的交接地带,地质构造单元上属秦祁昆仑地槽系的祁连山地槽(造山带),处于我国地震带中。流域内强烈的构造活动破坏了地层的完整性,有利于地表水的入渗,增加坡体自重;青藏高原隆升与祁连山抬升的时空差异,造成湟水流域整体地势西北高,东南低,河流两岸阶地分布具有明显的不对称性,河流北岸或北东岸阶地较南岸或南西岸明显发育,且分布广泛[3]。同时二者的抬升,使流域内各水系河道比降增大,侵蚀基准面降低,河流下切,为滑坡的形成创造了有利的临空面,使斜坡上部土体处于不稳定状态。地质构造活动为滑坡地质灾害的形成准备了物质基础和空间动力条件,是研究区滑坡沿水系分布的根本原因。
2.2 地层岩性
研究区,除发育不同时期的黄土层外,还广泛分布第三系、白垩系及侏罗系等中、新生界泥岩地层[3]。河流阶地各级均具有二元结构沙砾石层和土层。土层又可以分为水成亚砂土层,风成黄土层(自早至晚依次划分为午城组、离石组、马兰组、全新统)。风成黄土疏松多孔,容水量大,垂直节理发育,有利于降水的入渗,其内所含的可溶盐,遇水被溶滤,造成黄土湿陷,同时其下覆河流沉积物遇水易软化,为黄土滑坡形成提供了内在基础与滑动条件。因此滑坡和不稳定斜坡多发生在碎屑岩构成的陡坡或第四系松散土体中。加之,在T3级阶地及以上的旱耕地,大量引用黄河水进行农业灌溉,灌溉水大量下渗,导致地下水位迅速上升,其底部泥岩长期被水浸泡软化成软弱垫,作为滑坡的滑动带,加速滑坡形成。
2.3地形地貌
湟水流域内的地貌类型,主要有高山、丘陵和河谷台地等,坡地多,川地少,沟壑密布,地表破碎,具有黄土地貌的特征,发育两级夷平面、T0-T6七级阶地,但河流在不同河段阶地的发育情况不尽相同(见图2)。 高陡斜坡比低缓斜坡容易失稳而发生滑坡,因此滑坡主要发生在河谷阶地前缘和黄土丘陵区的高陡斜坡地带。除T0、T1外均为基座阶地,基座上覆盖较厚的砾石层,顶部覆盖厚层黄土,T0-T3节地基本保持了原始台面形状,T4-T6阶地面由于后期侵蚀作用而形成了一系列山地、丘陵地貌,区内的7级阶地之间均为侵蚀接触关系[3],黄土地区高阶地前缘斜坡坡脚易被地下水浸润,前缘开阔的空间为滑坡的形成奠定了有利的空间条件,极易发生滑坡。
图1 湟水河流域地貌—第四系综合剖面
Fig.1 Composite geomorphological-Quaternary section in the Huangshui River valley
2.4 水文地质条件-
湟水河两侧沟壑发育,水系发育,呈树枝状和羽状。河川径流补给类型为大气雨水(包括融雪水)和地下水。湟水流域地下水的补给靠大气降水,埋藏深、水量小、矿化度高。在斜坡上发育的地下水,一般位于斜坡中上部或前缘陡坎处。当斜坡受到地表水、地下水作用时,往往与其他因素一起,共同对斜坡产生影响。泥质岩层(夹层)遇水软化,形成易滑软弱面,土质斜坡则在岩土界面形成滑动面,发育成不稳定斜坡或滑坡。
3、湟水流域地质灾害形成的诱发因子
3.1 人类活动对环境的作用
湟水流域人口、资源压力大,环境日趋恶化。据统计,湟水流域人口1950年86.5万,2005年达到298.0万,55年增加了2.4倍。一是,滥垦滥伐,导致地表裸露,局部气候发生变化;二是,贫困导致科学文化的落后,人们缺乏对滑坡规律的充分认识,不合理的工程建设,加速了滑坡的形成;三是经济技术条件限制,粗放型农业灌溉仍占主导地位。据统计,流域内灌溉技术落后,仍采用大水漫灌、串灌,跑水、漏水严重。毛灌定额高达9 000—15 000 m3/hm2, 渠系水利用系数在0.30—0.40之间,约有1/3-1/2的水成为深层渗透水。若将农业灌溉用水渠系水利用系数从现在的0.30-0.40提高到0.65,就可以减少灌溉用水量1.20-1.80×108m3/a[7-9]
3.2 气象因子
气象条件中对地质灾害有影响的因素主要为降水。降雨通过岩体节理裂隙面、黄土落水洞及地裂缝渗入斜坡体, 加大斜坡体自重并软化岩土体, 降低岩土体的力学强度指标, 使斜坡失稳, 导致滑坡产生。降雨形成的洪水, 冲刷、掏蚀斜坡坡脚, 削弱斜坡体的支撑部分, 促发滑坡产生[10]。目前湟水流域属于高原大陆性气候,为西风带控制区,流域内各地年降水量不大,在300-700mm之间,但降水时空分布严重不均匀,季节集中。6-9月降水量占全年降水量的75%以上, 而且降水强度大,往往以一次或几次大(暴)雨的形式降落, 极易诱发滑坡暴发。拉脊山东北侧和大通山南侧,由于位置偏北,西风带系统过境频繁,在盛夏季节西南气流系统影响,水汽较为充沛。
3.3 地震
地震活动极易诱发滑坡地质灾害。地震的强烈作用使斜坡岩土的内部结构发生破坏和变化,原有的结构面张裂,松弛,加上地下水位的突然升高或降低,对斜坡的稳定性产生不利的影响[11]。此外,一次强烈的地震的发生,往往会伴随许多余震,在地震力的反复振动冲击下,斜坡体上的岩土容易发生变形破坏。1995年流域内永登县七山乡发生了5.8级地震。该类地震滑坡约有150多处。地震滑坡的分布面积与地震的范围相对应。地震时发生的沙土液化是导致滑坡的主要原因。因此地震也是流域内地质灾害重要的诱发因素。
4、各特征要素间的联系
湟水流域内滑坡数量所多,频繁且严重,为其他类型的地质灾害创造条件或成为诱因,如泥石流,水土流失等。流域内黄土滑坡的发生是其所处地理位置的自然环境和阶地上日益频繁与加剧的人类活动共同作用的结果。生态环境,人类活动与滑坡灾害又互为诱因,这是湟水流域内阶地滑坡灾害具有群发性和链发性特点的主要原因。致灾因子间的相互联系用下图体现(图2.)
图2.各因素之间相互联系
Fig.3  Relations of various factors and mechanisms
5、防治对策
湟水流域河流阶地上发育的黄土滑坡,和黄土的特性以及该区水文条件有着最直接的联系。因此本文提出科学治理黄土滑坡的对策。滑坡防治首先要对研究区内滑坡进行勘察,确定性质,规模等;然后,评价滑坡体对人类生活生产的影响;最后结合当地经济与科技发展水平制定主动与被动相结合的切实可行措施。
(1)通过以上分析,认为流域内滑坡主要由黄土物理特性和该区水文特征所致。因此从这两个方面作为切入点。
(2)重点治理,统筹经济与生态保护,分别制定短期、长期治理和发展规划。目前减少滑坡最有效的方法是尽可能将阶地黄土与大量雨水和灌溉水分离,减少地表水下渗,进而减少地下水。 重点治理对象为对所处位置重要,发生频率高,破坏大的滑坡。若其处在交通要道或者人口聚集区,则要采取重大的工程重点治理,若位于偏远的人烟稀少的地区,则可以适当疏散居民并适当采取一些简要防治措施。针对防治湟水流域内黄土滑坡具体措施为:
基本农田改造:①改变农业灌溉方式,逐步的推广先进的灌溉方式。②适当的调整种植结构,优化土地利用类型,减少灌溉水的使用。③在干旱地区修建高标准水平梯田,修建导水渠,集雨水窑等集雨工程。结合“引大济湟”工程,建设节水设施,启动绿色农业灌溉工程;④建立水资源补偿机制,增加环保农业开发与生态环境保护同步进行。
疏通排解地下水:①集水井,它可以汇集其周围的水量,干旱季节可以直接抽取用作灌溉用水,将多余的地下水重复利用,又可一定程度防治;②经济情况允许的话,平孔排水与渗水竖井结合使用效果很好;③虹吸排水:其最大优点是可以自留排水,降低滑坡地下水位。20世纪80年代以来在法国已用该法稳定了约100个滑坡。
削坡减压:此法经济有效,Hutchinson(英)突出的“中性线”方法为减压和反压计算提供了理论依据,即在滑坡断面上用稳定性计算将滑坡上部土体移至滑坡下部即可达到要求的稳定系数。
主动加固滑坡:①改变土体物理性质,提高滑带土的强度,增加抗滑能力。目前还没有十分有效的研究成果,但有望通过一定化学方法改良土壤特性,同时又不影响生态环境。②支挡加固边坡岩土体。预应力锚索在边坡加固和滑坡治理中已广泛应用;抗滑桩是一种有效方法。
(3)宣传地质灾害知识,将人类对滑坡的诱发作用降至最低,提高百姓其防灾减灾意识。
(4)完善各项制度,增强应急反应能力,加强灾害防止组织领导,明确工作职责。
总之,大自然与人类活动存在相互反馈机制,人既不能违背自然规律,征服改造自然,也不能妄自菲薄,在自然面前束手无策。因此,在科学治理湟水流域多发的黄土滑坡过程中,人与自然的和谐发展是最重要的。
 
参考文献:
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[4]范立民,何进军,李存购.秦巴山区滑坡发育规律研究[J].中国地质灾害与防治学报,2004,15(1):44-48
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[11]何冬晓,谢世友等.中国地质灾害发育特点及防治对策综述[J]. 四川地质学报,2007,27(1):31-36.
Mechanism of Landslides on the Rver Terrace in Huangshui River Basin and Countermeasure of Prevention and Control
LIU Ju et al (Faculty of Earth Science, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074)
Abstract: Compositive field datas acquired from field investigation are used to analyse the characters of the geological structure, climate, topography , physiognomy, anthropic actions and their interaction on landslides in river terrace of the Huangshui River Basin. Then come up some scientific countermeasures, with the aim to promote the harmonious development of man and nature.
Key words: Huangshui River Basin   river terrace  landslides  essential factors  causing mechanism    
             

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