兰州市地质灾害类型及其分布规律

兰州市地质灾害类型及其分布规律

摘要: 在深入分析地质灾害发育现状的基础上, 研究了兰州市地质灾害的类型和发育规律。兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。滑坡类型以混合式、中层、小型黄土滑坡为主, 崩塌类型以人为黄土崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片) 状分布, 多在特定的岩土体中, 集中分布于人为活动强烈的地段, 而且分布因地貌而异。兰州市泥石流以小型、沟谷型泥石流为主, 其沿河岸呈线状分布, 与人类工程活动相关联。地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状分布的地面塌陷。

关键词: 兰州市; 地质灾害; 类型; 分布规律

中图分类号: P694 文献标识码: A 文章编号: 1672-1683(2010) 04-0053-05 Types and Distribution of Geological Hazards in Lanzhou City

MEI Hai, ZHANG Ji-xun

Abstract: On the basis of investigation and analysis of the geological hazards of Lan zhou city, the types and distribution characteristics of

geological hazards are studied. The main geological hazards of Lanzhou city are landslides, avalanches, debris flows and ground collapses. The landslides are predominated by compound mediumdepth small loessial type, and the

avalanches are dominated by artificial loes sial type. Both landslide and avalanche distribute in zones within the particular soil and rocks, concentrate in the areas with strong human activity, and differ with geomorp h ology. Smalls cale gully type is the main type of debris flows which distribute along the banks of streams and are also closely related to human activity. Ground

collapses are caused by mining of coals, damage of under ground air defense works and sand mining and present dotted distribution.

Key words: Lanzhou City; geological hazards; types; distribution

characteristics

兰州市地处甘肃省中部, 位于陇西黄土高原的西部, 是我国地形第一阶梯——青藏高原向第二阶梯——黄土高原的过渡地区, 是我国地质灾害最为严重的城市之

一。每年因崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害死亡人数占各类自然灾害死亡人数的1/ 4。经调查统计, 自1949 年以来, 兰州市地质灾害已造成660 多人死亡, 累计直接经济损失达7.56 亿元[1]。随着经济社会的发展和自然环境的破坏, 兰州市地质灾害发生的频度和规模有逐年增加的趋势, 给境内人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁。2009 年5 月16 日下午, 九洲开发区石峡口小区发生山体滑坡, 崩塌的2 万余方黄土将小区内4 号楼2 个单元的楼体全部摧毁, 30 余户居民受灾, 8人被埋压, 除成功救援生还1 人外, 其余7 人遇难。因此, 深入研究和加强地质灾害防治工作已成为促进经济建设和维护社会安定的迫切任务。

国内学者在兰州市地质灾害的调查、研究方面已经做了大量有效的工作[2-7],尤其是近年来, 在兰州市各级国土资源行政管理部门的参与配合下, 开展完成了全市各县区地质灾害调查与区划、地质灾害群测群防工作, 结合城市建设进行了境内十余处地质灾害防治工程的勘查和设计工作。本文在深入分析地质灾害发育现状的基础上, 研究兰州市地质灾害的类型和发育规律, 以对兰州市科学防治地质灾害起到指导作用。

1 地质灾害概况

兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。据调查统计, 全市现有地质灾害隐患点达754 处, 其中滑坡181 处、崩塌

102 处、不稳定斜坡236处、泥石流沟218 处、地面塌陷17 处( 图1) 。由此可见, 兰州市的地质灾害以斜坡变形破坏为主。即以崩塌、滑坡灾害占主导地位, 其次是泥石流灾害, 也与崩塌、滑坡的关系较为密切。

图1 兰州市地质灾害分布图

Fig. 1 Distribution of geological hazards in Lanzhou City

图2 兰州市滑坡类型划分

Fig. 2 Classification of geological hazards in Lan zhou City

①黄土滑坡。黄土滑坡, 其滑坡体主要由各类成因的黄土及次生黄土组成。主要分布于兰州市南、北部河谷Ⅳ级阶地前缘(图3) 及各沟谷台地前缘和黄土丘陵区。

图3 城关区庙巷子滑坡实测剖面图

Fig. 3 Profile of Miaoxiangzi landslide

在地域分布, 在兰州市所辖的8 个县区中, 永登县的地质灾害数量位居首

位, 这主要与该县大面积的黄土丘陵区分散居住的村庄一致, 小规模的崩塌、滑坡为主; 城关区、七里河区的地质灾害数量也较高, 这与脆弱的地质环境条件以及强烈的人类工程活动密切相关; 相对于地质环境条件简单、人类工程活动一般的皋兰县而言, 地质灾害相对发育程度较低。

2 滑坡、崩塌灾害类型及其分布规律

2. 1 滑坡、崩塌类型

2. 1. 1 滑坡类型

兰州市滑坡分布面广, 密度高, 规模较大, 活动性强, 各类滑坡的数量和所占比例统计见图2。从图中可以看出, 兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主, 在力学性质上以混合式为主, 牵引式滑坡次之, 在滑面埋深上以中层滑坡为主, 在滑体规模上以小型为主。下面以滑坡物质组成分类为主, 对区内滑坡进行分别阐述。

该类滑坡平面形态多呈半椭圆形或簸箕状, 规模一般较小, 滑坡体滑动面较陡, 多呈规则的圆弧形。滑动面往往位于黄土层内或者位于黄土与下伏基岩的接触面, 其中部、后部由黄土的垂直节理演化而成。滑坡后壁高差悬殊, 小者仅数米, 大者超过15 m, 滑坡规模以小型为主, 多以浅层滑坡居多。

②黄土-红层滑坡。黄土- 红层滑坡, 其滑体由各种成因的黄土和古近系、新近系砂砾岩、砂岩、泥岩共同组成。主要分布于兰州市城关区皋兰山、西固南山和西柳沟以西地带, 多为切层滑坡, 主要发育在具有高陡临空面的斜坡地段, 平面上呈舌形或半圆形, 其形态较为完整, 具有“圈椅状”地形和双沟同源现象, 并保留有滑坡平台。滑动面多为较陡的弧形。

滑坡规模以巨型、大型为主, 并以深层滑坡居多。

③堆积层滑坡。堆积层滑坡, 其滑坡体由各种成因的残积、坡积物组成。主要形成于基岩出露地带。该区域山体坡度较陡, 残坡积物厚度较小, 一般2 ~ 5 m, 若遇大雨或暴雨, 堆积层即可突然发生滑动, 滑坡前兆特征不明显。该类滑坡规模较

小, 多为浅层滑坡。如发育于老狼沟老滑坡体上的三号滑坡系滑坡堆积体的再次滑动。

④基岩滑坡。基岩滑坡, 其滑坡体由较坚硬的层状、层块状岩石组成。主要分布于兰州市基岩分布地带, 大多发生在古近系砂砾岩、砂岩和前新近系地层。滑坡往往分布在斜坡临空条件好, 冲沟发育, 地形陡峻的地段。滑坡规模较大, 主要分布于皋兰山南部、八盘峡西南侧、阿干镇、窑街一带。

2. 1. 2 崩塌类型

兰州市崩塌共有78 处, 按物质组成分为黄土崩塌和基岩崩塌, 两者分别为66 和12 处; 按动力成因分为自然崩塌和人为崩塌, 分别为21 处和57 处; 按

运动形式分为倾倒式崩塌和滑移式崩塌, 分别为58 和20 处。下面以崩塌物质组成分类为主, 对区内崩塌进行分别阐述。

①黄土崩塌。黄土崩塌主要发生于河谷阶地前缘及黄土丘陵区的高陡斜坡地带。黄土崩塌的起始运动形式为倾倒式或滑移式。兰州市高陡斜坡坡脚往往有人居住, 一旦崩塌发生, 便造成严重的人员伤亡和财产损失, 如八里镇陆家台潜在崩塌(图

4) 。

图4 陆家台黄土潜在崩塌剖面图

Fig. 4 Prof ile of Lujiatai potential collapse

②基岩崩塌。基岩崩塌主要分布于兰州市基岩出露的南北两山红层出露地带和基岩出露的青白石东部, 白塔山至砂井驿、七里河区、西固区南部山区、红古区窑街一带, 如阿郎公路崩塌、红古崖崩塌及享堂峡潜在崩塌等(图5) 。

图5 享堂峡岩质潜在崩塌剖面图

Fig. 5 Profile of Xiangtangxia potential collapse

区内基岩构造节理和卸荷裂隙非常发育, 在外动力作用和不合理人类工程活动的影响下, 岩体在中下部被剪断, 发生倾倒式崩塌, 其最初的运动形式多为滑移

式, 如享堂峡崩塌。部分崩塌发育在人烟稀少的基岩山区, 成灾几率较低, 但大量的崩塌体堆放于沟道及山坡, 为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质, 威胁沟道下游及沟口城镇、村庄、厂矿、重要交通干线及市政工程设施等的生命和财产安全。

2. 2 滑坡、崩塌分布规律

①滑坡、崩塌呈带( 片) 状分布。兰州市滑坡、崩塌分布呈带、成片分布, 主要集中分布于伏龙坪、皋兰山北侧山坡、靖远路的王宝宝城、五一山、徐家坪、阿干镇、徐家湾、扎马台、达家台、八盘峡两岸、享堂峡和七山地区。如皋兰山滑坡群、五一山滑坡群、伏龙坪滑坡群、华林坪滑坡群、阿干镇滑坡群、窑街滑坡群等。

②滑坡、崩塌体在特定的岩土体中分布。兰州市崩塌、滑坡主要发育在黄土状粉土、新近系砂泥岩、砂砾岩地层中, 其它地层中较为少见。在本次调查的崩塌、滑坡主要分布于上述地层中, 皋兰山群变质岩地区分布较少, 主要为风化的残坡积层形成的滑坡, 数量很少, 约占滑坡数量的2%。

③集中分布于人为活动强烈的地段。兰州市各类地质灾害均与人类活动密切相关, 尤其是滑坡、崩塌及不稳定斜坡的分布呈现出明显的区域性。经调查分析, 兰州市城区及城乡结合部, 削坡建房活动极为强烈, 该区由于削坡、排水等人为因素引发的滑坡、崩塌密集; 另外兰州市中南部西果园、达川、青白石一带由于人类采砂及阿干镇、窑街采煤塌陷区引发的山体滑坡极为强烈。

④滑坡、崩塌的分布因地貌而异。地形地貌是滑坡、崩塌发育形成的决定性因素之一。如果地形平坦宽阔, 即使其它因素存在, 滑坡崩塌灾害也不会发生, 但如地

形陡峭、破碎, 沟壑密度大, 滑坡崩塌则容易产生。斜坡坡度和坡高是滑坡、崩塌产生的基本条件。据调查资料分析统计, 斜坡坡度在30(左右, 坡高在100 ~ 200m, 容易产生滑坡灾害。另外黄土斜坡上大量发育的串珠状落水洞、陷穴等黄土溶蚀地貌, 有利于降水入渗, 增加坡体自重, 降低抗滑力, 引发滑坡崩塌发生。

3 泥石流类型及分布规律

3. 1 泥石流类型

泥石流是兰州市最为发育的地质灾害类型之一, 共发育218 条泥石流沟。泥石流按物质组成分为泥流和泥石流, 以泥石流为主, 达139 条; 按流域形态分为沟谷型和山坡型, 以沟谷型为主, 达168 条; 按规模划分为巨型、大型、中型和小型, 以小型为主, 共108 条, 其次为中型, 为86 条。下面以泥石流物质组成分类为主, 对区内泥石流进行分别阐述。

3. 1. 1 泥流

泥流是一种含有大量泥沙的洪流, 其固体物质主要由0.05 mm 以下的黏粒和粉粒组成, 偶夹石块和圆砾, 其含量一般不超过固体物质总量的10%。兰州市地处陇西黄土高原, 黄土广泛分布, 重力侵蚀及面蚀作用较强, 地形切割较强, 泥流较为发育, 主要分布于兰州市中北部及东南部的黄土丘陵区, 这些区域植被稀疏, 泥流灾害较为发育。各泥流沟横断面多呈“V ”字型, 沟谷平面形态多呈扇状或长条状, 泥流规模为中型和小型。按泥石流易发程度分, 分为以中、低易发居多, 沟口洪积扇相对不发育, 主要以下切为主, 危害方式主要为冲蚀和淤埋。

3. 1. 2 泥石流

泥石流主要分布于兰州市中部的南北两山基岩出露地带, 如雷坛河、城关区的青白石东部、白塔山至砂井驿(图6) 、西固、红古区的大部分地段。各沟谷横断面多呈“V ”字型, 流域平面形态多呈长条状或树冠状。泥石流规模以中型和小型为主, 巨、大型次之。泥石流暴发频率约每年2~ 3 次至几十年1 次。泥石流以冲毁危害为主, 淤埋危害次之。泥石流固体物质主要来源于沟岸崩塌、滑坡、沟道松散堆积物及开矿、采石等人类工程活动形成的弃土废渣。泥石流搬运巨石的能力较强, 巨石粒径一般1~ 4 m, 最大粒经可达6 m 。区内泥石流以沟谷型为主, 易发程度以中易发为主。

3. 2 泥石流的分布规律

兰州市泥石流的分布受区域地质构造、地层岩性、地形地貌、人类工程活动等因素的制约, 显示出以下的分布规律。

3. 2. 1 泥石流沿河岸呈线状分布

兰州市处于黄河及其支流湟水河、雷坛河流域内, 泥石流沿黄河及其支流呈线状分布, 沿南部分布有阳洼沟、黄峪沟、大金沟、元托冒沟等30 多条泥石流, 类型以泥流为主, 泥石流次之; 沿北部分布有大砂沟、咸水沟和西峡口沟等50 多条泥石流沟, 以泥流为主, 泥石流次之。其次在雷坛河上游两岸泥石流呈带状分布, 尤其是阿干镇一带的发育密度达到3 条/ km, 类型以泥石流为主。另外在湟水河北岸

和大通河两侧也分布有泥石流沟道。

图6 城关区徐家湾一带泥石流集中发育分布图

Fig. 6 Distribution of concentrated debris flows in the Xujiawan area

of Chengguan District

经统计, 兰州市周边地质灾害隐患点分布密集, 使整个兰州市处于地质灾害包围之中, 在市区内汇水面积大于0.3km2 的252 条沟道中, 有94 条沟道就是灾害较严重的泥石流沟道, 每2~ 5 年就会暴发一次规模较大的泥石流灾害, 若降雨量充沛每年甚至发生数次。近40 年来, 兰州市泥石流累计带来的泥沙约有数百万吨, 平均每年冲积到市区内的泥沙就有数万吨。

3. 2. 2 泥石流分布与人类工程活动相关联

兰州市城区建设、修建公路、采煤、采砂、采石等人类活动日趋活跃, 在建设活动中的弃土、废渣直堆积于沟道中, 遇大雨或暴雨, 促发泥石流暴发。区内表现明显的主要有两个区域, 其一是阿干镇一带采煤造成地面沉陷, 滑坡、崩塌频发, 加剧了该区的泥石流; 另外在修建兰临高速公路的过程中造成了大量的弃土, 给西果园沟增加了充分的固体物质。在修建柳忠高速公路和土地开发利用中, 大量弃土堵塞大浪沟, 引发泥石流, 造成严重的经济损失。如发生在2006 年6 月16日临晨3 点的老虎沟泥石流, 就是一次典型的人类工程活动引发的泥石流灾害。当时, 位于老虎沟沟道内的煤炭北山林场蓄水池决开一个大口, 400 多m3 的水瞬时沿沟道下泻, 推动沟道内的泥沙, 形成泥石流。由于排导渠被堵塞, 泥石流未能及时排泄到黄河中, 致使大量的泥沙堆积在北滨河路上。

4 地面塌陷类型及分布规律

地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状

分布的地面塌陷, 如东岗街道小街住宅区、范家湾、咬家沟等3 处地面塌陷均属于人防工程在地下水、地表水作用下, 引发形成的地面塌陷, 其暴发周期不明显, 但是最近几年, 暴发频率有增加趋势。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。

境内窑街煤矿、阿干镇煤矿是历史采矿和计划经济时期建立的老矿业基地, 历史上的乱采乱挖、无序开采及建国后的大规模开采, 使矿区地质生态环境被严重破

坏, 引发了一系列严重的地质环境问题。如窑街煤矿已经大面积采空造成地表严重沉陷, 已形成长1 780 m、宽1 050 m、面积达1.76 km2 的椭圆状沉陷区, 大部分地段整体塌陷幅度达5~ 20 m, 地表裂缝纵横交错, 陷坑、陷槽大量分布, 山体严重破碎, 同时塌陷造成区内4 个村4 000 多间房屋不同程度开裂变形, 大部分房屋已成为危房而不能居住, 一些企事业单位因此而被迫拆迁。

阿干矿区陷坑、裂缝也不断发展, 滑坡、崩塌不断形成, 加之大量堆积的弃土、渣石, 为沟谷泥石流的形成创造了条件, 同时大量泥沙的输入, 造成矿区段雷坛河10 余km 河床不断淤高, 其淤积速率每年达0. 1~ 0.25 m, 阿干镇防洪堤高已由六十年代4.0~ 4.5 m 降低至目前不足2.0 m, 而大量泥沙向下游推移, 不断淤积下游河床, 不仅使矿山存在严重的泥石流灾害隐患, 也加大了雷坛河泥石流暴发频率, 对其下游乡镇、公路、农用设施及兰州市七里河区部分城区构成严重危害、威胁; 矿区陷坑、裂缝不断发展, 2005 年2 月18 日新增塌陷面积1 025 m2, 使185 户200 多间房屋受到影响, 变形开裂。地面塌陷也成为煤矿企业与当地政府、群众的矛盾焦点, 冲突不为发生。另外, 早期采砂、开挖窑洞、防空洞等隐蔽工程、工程遗留物分布地带, 规模均属于小型, 最大不足0.1 km2 。

5 结论

①兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。

②兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主, 在力学性质上以混合式为

主, 牵引式滑坡次之, 在滑面埋深上以中层滑坡为主, 在滑体规模上以小型为主。兰州市崩塌按物质组成分以黄土崩塌为主, 按动力成因以人为崩塌为主, 按运动形式以倾倒式崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片) 状分布, 多在特定的岩土体中, 集中分布于人为活动强烈的地段, 而且分布因地貌而异。

③兰州市泥石流按物质组成以泥石流为主, 按流域形态分以沟谷型为主, 按规模以小型为主。泥石流沿河岸呈线状分布, 分布与人类工程活动相关联。

④兰州市地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状分布的地面塌陷。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。

参考文献:

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作者简介: 梅海(1963-) , 男, 湖南临湘人, 高级工程师, 在读博士研究生, 从事环境地质方面的研究工作。

兰州市地质灾害类型及其分布规律

摘要: 在深入分析地质灾害发育现状的基础上, 研究了兰州市地质灾害的类型和发育规律。兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。滑坡类型以混合式、中层、小型黄土滑坡为主, 崩塌类型以人为黄土崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片) 状分布, 多在特定的岩土体中, 集中分布于人为活动强烈的地段, 而且分布因地貌而异。兰州市泥石流以小型、沟谷型泥石流为主, 其沿河岸呈线状分布, 与人类工程活动相关联。地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状分布的地面塌陷。

关键词: 兰州市; 地质灾害; 类型; 分布规律

中图分类号: P694 文献标识码: A 文章编号: 1672-1683(2010) 04-0053-05 Types and Distribution of Geological Hazards in Lanzhou City

MEI Hai, ZHANG Ji-xun

Abstract: On the basis of investigation and analysis of the geological hazards of Lan zhou city, the types and distribution characteristics of

geological hazards are studied. The main geological hazards of Lanzhou city are landslides, avalanches, debris flows and ground collapses. The landslides are predominated by compound mediumdepth small loessial type, and the

avalanches are dominated by artificial loes sial type. Both landslide and avalanche distribute in zones within the particular soil and rocks, concentrate in the areas with strong human activity, and differ with geomorp h ology. Smalls cale gully type is the main type of debris flows which distribute along the banks of streams and are also closely related to human activity. Ground

collapses are caused by mining of coals, damage of under ground air defense works and sand mining and present dotted distribution.

Key words: Lanzhou City; geological hazards; types; distribution

characteristics

兰州市地处甘肃省中部, 位于陇西黄土高原的西部, 是我国地形第一阶梯——青藏高原向第二阶梯——黄土高原的过渡地区, 是我国地质灾害最为严重的城市之

一。每年因崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害死亡人数占各类自然灾害死亡人数的1/ 4。经调查统计, 自1949 年以来, 兰州市地质灾害已造成660 多人死亡, 累计直接经济损失达7.56 亿元[1]。随着经济社会的发展和自然环境的破坏, 兰州市地质灾害发生的频度和规模有逐年增加的趋势, 给境内人民群众的生命财产安全造成了极大的威胁。2009 年5 月16 日下午, 九洲开发区石峡口小区发生山体滑坡, 崩塌的2 万余方黄土将小区内4 号楼2 个单元的楼体全部摧毁, 30 余户居民受灾, 8人被埋压, 除成功救援生还1 人外, 其余7 人遇难。因此, 深入研究和加强地质灾害防治工作已成为促进经济建设和维护社会安定的迫切任务。

国内学者在兰州市地质灾害的调查、研究方面已经做了大量有效的工作[2-7],尤其是近年来, 在兰州市各级国土资源行政管理部门的参与配合下, 开展完成了全市各县区地质灾害调查与区划、地质灾害群测群防工作, 结合城市建设进行了境内十余处地质灾害防治工程的勘查和设计工作。本文在深入分析地质灾害发育现状的基础上, 研究兰州市地质灾害的类型和发育规律, 以对兰州市科学防治地质灾害起到指导作用。

1 地质灾害概况

兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。据调查统计, 全市现有地质灾害隐患点达754 处, 其中滑坡181 处、崩塌

102 处、不稳定斜坡236处、泥石流沟218 处、地面塌陷17 处( 图1) 。由此可见, 兰州市的地质灾害以斜坡变形破坏为主。即以崩塌、滑坡灾害占主导地位, 其次是泥石流灾害, 也与崩塌、滑坡的关系较为密切。

图1 兰州市地质灾害分布图

Fig. 1 Distribution of geological hazards in Lanzhou City

图2 兰州市滑坡类型划分

Fig. 2 Classification of geological hazards in Lan zhou City

①黄土滑坡。黄土滑坡, 其滑坡体主要由各类成因的黄土及次生黄土组成。主要分布于兰州市南、北部河谷Ⅳ级阶地前缘(图3) 及各沟谷台地前缘和黄土丘陵区。

图3 城关区庙巷子滑坡实测剖面图

Fig. 3 Profile of Miaoxiangzi landslide

在地域分布, 在兰州市所辖的8 个县区中, 永登县的地质灾害数量位居首

位, 这主要与该县大面积的黄土丘陵区分散居住的村庄一致, 小规模的崩塌、滑坡为主; 城关区、七里河区的地质灾害数量也较高, 这与脆弱的地质环境条件以及强烈的人类工程活动密切相关; 相对于地质环境条件简单、人类工程活动一般的皋兰县而言, 地质灾害相对发育程度较低。

2 滑坡、崩塌灾害类型及其分布规律

2. 1 滑坡、崩塌类型

2. 1. 1 滑坡类型

兰州市滑坡分布面广, 密度高, 规模较大, 活动性强, 各类滑坡的数量和所占比例统计见图2。从图中可以看出, 兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主, 在力学性质上以混合式为主, 牵引式滑坡次之, 在滑面埋深上以中层滑坡为主, 在滑体规模上以小型为主。下面以滑坡物质组成分类为主, 对区内滑坡进行分别阐述。

该类滑坡平面形态多呈半椭圆形或簸箕状, 规模一般较小, 滑坡体滑动面较陡, 多呈规则的圆弧形。滑动面往往位于黄土层内或者位于黄土与下伏基岩的接触面, 其中部、后部由黄土的垂直节理演化而成。滑坡后壁高差悬殊, 小者仅数米, 大者超过15 m, 滑坡规模以小型为主, 多以浅层滑坡居多。

②黄土-红层滑坡。黄土- 红层滑坡, 其滑体由各种成因的黄土和古近系、新近系砂砾岩、砂岩、泥岩共同组成。主要分布于兰州市城关区皋兰山、西固南山和西柳沟以西地带, 多为切层滑坡, 主要发育在具有高陡临空面的斜坡地段, 平面上呈舌形或半圆形, 其形态较为完整, 具有“圈椅状”地形和双沟同源现象, 并保留有滑坡平台。滑动面多为较陡的弧形。

滑坡规模以巨型、大型为主, 并以深层滑坡居多。

③堆积层滑坡。堆积层滑坡, 其滑坡体由各种成因的残积、坡积物组成。主要形成于基岩出露地带。该区域山体坡度较陡, 残坡积物厚度较小, 一般2 ~ 5 m, 若遇大雨或暴雨, 堆积层即可突然发生滑动, 滑坡前兆特征不明显。该类滑坡规模较

小, 多为浅层滑坡。如发育于老狼沟老滑坡体上的三号滑坡系滑坡堆积体的再次滑动。

④基岩滑坡。基岩滑坡, 其滑坡体由较坚硬的层状、层块状岩石组成。主要分布于兰州市基岩分布地带, 大多发生在古近系砂砾岩、砂岩和前新近系地层。滑坡往往分布在斜坡临空条件好, 冲沟发育, 地形陡峻的地段。滑坡规模较大, 主要分布于皋兰山南部、八盘峡西南侧、阿干镇、窑街一带。

2. 1. 2 崩塌类型

兰州市崩塌共有78 处, 按物质组成分为黄土崩塌和基岩崩塌, 两者分别为66 和12 处; 按动力成因分为自然崩塌和人为崩塌, 分别为21 处和57 处; 按

运动形式分为倾倒式崩塌和滑移式崩塌, 分别为58 和20 处。下面以崩塌物质组成分类为主, 对区内崩塌进行分别阐述。

①黄土崩塌。黄土崩塌主要发生于河谷阶地前缘及黄土丘陵区的高陡斜坡地带。黄土崩塌的起始运动形式为倾倒式或滑移式。兰州市高陡斜坡坡脚往往有人居住, 一旦崩塌发生, 便造成严重的人员伤亡和财产损失, 如八里镇陆家台潜在崩塌(图

4) 。

图4 陆家台黄土潜在崩塌剖面图

Fig. 4 Prof ile of Lujiatai potential collapse

②基岩崩塌。基岩崩塌主要分布于兰州市基岩出露的南北两山红层出露地带和基岩出露的青白石东部, 白塔山至砂井驿、七里河区、西固区南部山区、红古区窑街一带, 如阿郎公路崩塌、红古崖崩塌及享堂峡潜在崩塌等(图5) 。

图5 享堂峡岩质潜在崩塌剖面图

Fig. 5 Profile of Xiangtangxia potential collapse

区内基岩构造节理和卸荷裂隙非常发育, 在外动力作用和不合理人类工程活动的影响下, 岩体在中下部被剪断, 发生倾倒式崩塌, 其最初的运动形式多为滑移

式, 如享堂峡崩塌。部分崩塌发育在人烟稀少的基岩山区, 成灾几率较低, 但大量的崩塌体堆放于沟道及山坡, 为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质, 威胁沟道下游及沟口城镇、村庄、厂矿、重要交通干线及市政工程设施等的生命和财产安全。

2. 2 滑坡、崩塌分布规律

①滑坡、崩塌呈带( 片) 状分布。兰州市滑坡、崩塌分布呈带、成片分布, 主要集中分布于伏龙坪、皋兰山北侧山坡、靖远路的王宝宝城、五一山、徐家坪、阿干镇、徐家湾、扎马台、达家台、八盘峡两岸、享堂峡和七山地区。如皋兰山滑坡群、五一山滑坡群、伏龙坪滑坡群、华林坪滑坡群、阿干镇滑坡群、窑街滑坡群等。

②滑坡、崩塌体在特定的岩土体中分布。兰州市崩塌、滑坡主要发育在黄土状粉土、新近系砂泥岩、砂砾岩地层中, 其它地层中较为少见。在本次调查的崩塌、滑坡主要分布于上述地层中, 皋兰山群变质岩地区分布较少, 主要为风化的残坡积层形成的滑坡, 数量很少, 约占滑坡数量的2%。

③集中分布于人为活动强烈的地段。兰州市各类地质灾害均与人类活动密切相关, 尤其是滑坡、崩塌及不稳定斜坡的分布呈现出明显的区域性。经调查分析, 兰州市城区及城乡结合部, 削坡建房活动极为强烈, 该区由于削坡、排水等人为因素引发的滑坡、崩塌密集; 另外兰州市中南部西果园、达川、青白石一带由于人类采砂及阿干镇、窑街采煤塌陷区引发的山体滑坡极为强烈。

④滑坡、崩塌的分布因地貌而异。地形地貌是滑坡、崩塌发育形成的决定性因素之一。如果地形平坦宽阔, 即使其它因素存在, 滑坡崩塌灾害也不会发生, 但如地

形陡峭、破碎, 沟壑密度大, 滑坡崩塌则容易产生。斜坡坡度和坡高是滑坡、崩塌产生的基本条件。据调查资料分析统计, 斜坡坡度在30(左右, 坡高在100 ~ 200m, 容易产生滑坡灾害。另外黄土斜坡上大量发育的串珠状落水洞、陷穴等黄土溶蚀地貌, 有利于降水入渗, 增加坡体自重, 降低抗滑力, 引发滑坡崩塌发生。

3 泥石流类型及分布规律

3. 1 泥石流类型

泥石流是兰州市最为发育的地质灾害类型之一, 共发育218 条泥石流沟。泥石流按物质组成分为泥流和泥石流, 以泥石流为主, 达139 条; 按流域形态分为沟谷型和山坡型, 以沟谷型为主, 达168 条; 按规模划分为巨型、大型、中型和小型, 以小型为主, 共108 条, 其次为中型, 为86 条。下面以泥石流物质组成分类为主, 对区内泥石流进行分别阐述。

3. 1. 1 泥流

泥流是一种含有大量泥沙的洪流, 其固体物质主要由0.05 mm 以下的黏粒和粉粒组成, 偶夹石块和圆砾, 其含量一般不超过固体物质总量的10%。兰州市地处陇西黄土高原, 黄土广泛分布, 重力侵蚀及面蚀作用较强, 地形切割较强, 泥流较为发育, 主要分布于兰州市中北部及东南部的黄土丘陵区, 这些区域植被稀疏, 泥流灾害较为发育。各泥流沟横断面多呈“V ”字型, 沟谷平面形态多呈扇状或长条状, 泥流规模为中型和小型。按泥石流易发程度分, 分为以中、低易发居多, 沟口洪积扇相对不发育, 主要以下切为主, 危害方式主要为冲蚀和淤埋。

3. 1. 2 泥石流

泥石流主要分布于兰州市中部的南北两山基岩出露地带, 如雷坛河、城关区的青白石东部、白塔山至砂井驿(图6) 、西固、红古区的大部分地段。各沟谷横断面多呈“V ”字型, 流域平面形态多呈长条状或树冠状。泥石流规模以中型和小型为主, 巨、大型次之。泥石流暴发频率约每年2~ 3 次至几十年1 次。泥石流以冲毁危害为主, 淤埋危害次之。泥石流固体物质主要来源于沟岸崩塌、滑坡、沟道松散堆积物及开矿、采石等人类工程活动形成的弃土废渣。泥石流搬运巨石的能力较强, 巨石粒径一般1~ 4 m, 最大粒经可达6 m 。区内泥石流以沟谷型为主, 易发程度以中易发为主。

3. 2 泥石流的分布规律

兰州市泥石流的分布受区域地质构造、地层岩性、地形地貌、人类工程活动等因素的制约, 显示出以下的分布规律。

3. 2. 1 泥石流沿河岸呈线状分布

兰州市处于黄河及其支流湟水河、雷坛河流域内, 泥石流沿黄河及其支流呈线状分布, 沿南部分布有阳洼沟、黄峪沟、大金沟、元托冒沟等30 多条泥石流, 类型以泥流为主, 泥石流次之; 沿北部分布有大砂沟、咸水沟和西峡口沟等50 多条泥石流沟, 以泥流为主, 泥石流次之。其次在雷坛河上游两岸泥石流呈带状分布, 尤其是阿干镇一带的发育密度达到3 条/ km, 类型以泥石流为主。另外在湟水河北岸

和大通河两侧也分布有泥石流沟道。

图6 城关区徐家湾一带泥石流集中发育分布图

Fig. 6 Distribution of concentrated debris flows in the Xujiawan area

of Chengguan District

经统计, 兰州市周边地质灾害隐患点分布密集, 使整个兰州市处于地质灾害包围之中, 在市区内汇水面积大于0.3km2 的252 条沟道中, 有94 条沟道就是灾害较严重的泥石流沟道, 每2~ 5 年就会暴发一次规模较大的泥石流灾害, 若降雨量充沛每年甚至发生数次。近40 年来, 兰州市泥石流累计带来的泥沙约有数百万吨, 平均每年冲积到市区内的泥沙就有数万吨。

3. 2. 2 泥石流分布与人类工程活动相关联

兰州市城区建设、修建公路、采煤、采砂、采石等人类活动日趋活跃, 在建设活动中的弃土、废渣直堆积于沟道中, 遇大雨或暴雨, 促发泥石流暴发。区内表现明显的主要有两个区域, 其一是阿干镇一带采煤造成地面沉陷, 滑坡、崩塌频发, 加剧了该区的泥石流; 另外在修建兰临高速公路的过程中造成了大量的弃土, 给西果园沟增加了充分的固体物质。在修建柳忠高速公路和土地开发利用中, 大量弃土堵塞大浪沟, 引发泥石流, 造成严重的经济损失。如发生在2006 年6 月16日临晨3 点的老虎沟泥石流, 就是一次典型的人类工程活动引发的泥石流灾害。当时, 位于老虎沟沟道内的煤炭北山林场蓄水池决开一个大口, 400 多m3 的水瞬时沿沟道下泻, 推动沟道内的泥沙, 形成泥石流。由于排导渠被堵塞, 泥石流未能及时排泄到黄河中, 致使大量的泥沙堆积在北滨河路上。

4 地面塌陷类型及分布规律

地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状

分布的地面塌陷, 如东岗街道小街住宅区、范家湾、咬家沟等3 处地面塌陷均属于人防工程在地下水、地表水作用下, 引发形成的地面塌陷, 其暴发周期不明显, 但是最近几年, 暴发频率有增加趋势。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。

境内窑街煤矿、阿干镇煤矿是历史采矿和计划经济时期建立的老矿业基地, 历史上的乱采乱挖、无序开采及建国后的大规模开采, 使矿区地质生态环境被严重破

坏, 引发了一系列严重的地质环境问题。如窑街煤矿已经大面积采空造成地表严重沉陷, 已形成长1 780 m、宽1 050 m、面积达1.76 km2 的椭圆状沉陷区, 大部分地段整体塌陷幅度达5~ 20 m, 地表裂缝纵横交错, 陷坑、陷槽大量分布, 山体严重破碎, 同时塌陷造成区内4 个村4 000 多间房屋不同程度开裂变形, 大部分房屋已成为危房而不能居住, 一些企事业单位因此而被迫拆迁。

阿干矿区陷坑、裂缝也不断发展, 滑坡、崩塌不断形成, 加之大量堆积的弃土、渣石, 为沟谷泥石流的形成创造了条件, 同时大量泥沙的输入, 造成矿区段雷坛河10 余km 河床不断淤高, 其淤积速率每年达0. 1~ 0.25 m, 阿干镇防洪堤高已由六十年代4.0~ 4.5 m 降低至目前不足2.0 m, 而大量泥沙向下游推移, 不断淤积下游河床, 不仅使矿山存在严重的泥石流灾害隐患, 也加大了雷坛河泥石流暴发频率, 对其下游乡镇、公路、农用设施及兰州市七里河区部分城区构成严重危害、威胁; 矿区陷坑、裂缝不断发展, 2005 年2 月18 日新增塌陷面积1 025 m2, 使185 户200 多间房屋受到影响, 变形开裂。地面塌陷也成为煤矿企业与当地政府、群众的矛盾焦点, 冲突不为发生。另外, 早期采砂、开挖窑洞、防空洞等隐蔽工程、工程遗留物分布地带, 规模均属于小型, 最大不足0.1 km2 。

5 结论

①兰州市突发性地质灾害的类型主要有滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等四种类型。

②兰州市的滑坡在物质组成上以黄土滑坡为主, 在力学性质上以混合式为

主, 牵引式滑坡次之, 在滑面埋深上以中层滑坡为主, 在滑体规模上以小型为主。兰州市崩塌按物质组成分以黄土崩塌为主, 按动力成因以人为崩塌为主, 按运动形式以倾倒式崩塌为主。区内滑坡、崩塌呈带(片) 状分布, 多在特定的岩土体中, 集中分布于人为活动强烈的地段, 而且分布因地貌而异。

③兰州市泥石流按物质组成以泥石流为主, 按流域形态分以沟谷型为主, 按规模以小型为主。泥石流沿河岸呈线状分布, 分布与人类工程活动相关联。

④兰州市地面塌陷属于开采煤矿、人防工程、采砂洞和回填不当引发形成的, 造成以点状分布的地面塌陷。而煤矿矿区地面塌陷则与采矿强度、回填力度等有直接关系。

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作者简介: 梅海(1963-) , 男, 湖南临湘人, 高级工程师, 在读博士研究生, 从事环境地质方面的研究工作。