基金项目:河南省地质研究院院管省财政项目(2025-902-XM09)
作者简介:杨兴明(1975-),男,高级工程师,研究方向为水文地质及工程地质。E-mail:136621413@qq.com
1.河南省地质研究院,郑州 450001;2.河南省城市地质工程技术研究中心,郑州 450001
1.Henan Academy of Geology , Zhengzhou 450001, China;2.Henan Research Center of Urban Geological Engineering Technology , Zhengzhou 450001, China
Earthquake;Saga County;Geological disaster;Development characteristics;Inducing factors
DOI: 10.13512/j.hndz.2026.01.08
2015年4月25日14时11分,尼泊尔发生了MS8.1 地震(N28.2°, E84.7°),震源深度为 20 km[1-3]。随后多次余震发生,其中MS7.0以上余震3次。震源机制解反演表明,本次地震源自印度板块向北俯冲至欧亚板块之下,形成了主喜马拉雅逆冲断裂带的逆冲断裂作用[4]。该地震波及中国境内的西藏自治区日喀则市萨嘎县,导致强烈震感。震后,萨嘎县出现了一系列次生地质灾害,包括崩塌、滑坡、泥石流及不稳定斜坡等,原有的地质灾害隐患点亦随之加剧,呈现出变形和险情加重的趋势。此外,当地频繁的极端天气和不合理的人类工程活动进一步加剧了地质灾害风险,据《“4·25”地震灾区日喀则市萨嘎县地质灾害应急排查总结报告》 [5],此次地震直接造成萨嘎县超过18亿元的经济损失。对该地震引发的次生地质灾害进行系统研究,对于提升区域灾害防治能力具有重要意义。
近年来,地震诱发地质灾害的研究在学术界受到广泛关注。地震不仅直接触发滑坡、崩塌和泥石流等次生地质灾害,还显著改变地形地貌特征,并增加区域地质环境的不稳定性[6]。例如, 2008年汶川地震后的研究表明,滑坡分布明显受控于断裂带位置、地形坡度和地震动强度[7]。此外,2010年海地地震和2016年熊本地震的相关研究指出,次生地质灾害的空间分布与地震诱发强度有关[8]。青藏高原作为全球地质环境最为复杂的地区之一,其频发的地震活动及独特的地质构造使地震诱发地质灾害研究具有重要的理论与实践价值。已有研究指出,青藏高原的板块碰撞带和活动断裂是地震地质灾害高发区的重要控制因素[10],该地区地质灾害的形成受多重因素的共同作用,包括岩性、地形地貌特征、降水以及人类活动等[11]。尽管如此,针对尼泊尔8.1级地震后中国境内地质灾害的相关研究仍较为匮乏,尤其是在西藏地区震后地质灾害的系统性研究方面存在不足。现有研究表明,震后余震活动和降雨量是地质灾害发生的主要诱因,但具体的分布特征和成因机制尚未得到充分分析[12]。针对萨嘎县而言,震后频繁的极端天气和不合理的人类工程活动进一步加剧了地质灾害风险,这对当地灾害防治工作提出了更高要求。
本文以尼泊尔8.1级“4·25”地震后日喀则市萨嘎县的地质灾害为研究对象,系统整合并分析了三个阶段的地质灾害调查数据,包括2008年开展的地质灾害调查与区划、2015年6月“4·25”地震后开展的地质灾害应急排查,以及2017年12月实施的灾后地质灾害详细调查。研究综合运用遥感解译、地面调查、测绘、勘探与实验测试等多种技术手段,系统剖析了震后地质灾害的发育特征,探讨其形成条件和诱发因素及各因素对不同地质灾害形成的影响强度。本文研究成果旨在为建立地质灾害气象预警系统提供基础数据,为萨嘎县的防灾减灾及精准治灾工作提供科学依据与指导。
调查区萨嘎县位于青藏高原西南部(交通位置详见图1),喜马拉雅山北麓,冈底斯山脉南缘,雅鲁藏布江上游,西部为高原山地,地势自北西向南东倾斜。全县平均海拔为4600 m,最高海拔7095 m,位于中尼边境的白丽康日山顶,最低海拔为4300 m,位于雅鲁藏布江上游河谷出境处。雅鲁藏布江自西向东贯穿全境,在长久的差异性隆升、沉降过程中,形成了萨嘎县境内广大基岩山地挟持河谷的总体地貌态势。山脉之间隔有不等的平川和沟谷,广泛分布着由冲洪积、残坡积和冰积形成的松散砂卵砾石层。
图1 调查区交通位置图Fig.1 Transportation map of the study area
调查区地处印度河—雅鲁藏布江结合带,新构造运动尤为强烈。强大的地壳水平运动使山体岩层中积累了巨大的地应力,造成了挤压带内地形出现强烈的差异性升降运动,岩层在强烈的挤压下形成断裂和褶皱,同时活动断层众多。调查区南部受雅鲁藏布江地震带影响,北部受青藏高原南部地震区影响,是强烈地震波及带,中强地震频发区[13]。
调查区内的地质灾害主要有泥石流、崩塌、不稳定斜坡和滑坡等四种类型,各类型的数量百分比如图2所示,其中以泥石流最为发育,共239处,占90.88%;其次,崩塌17处,占6.46%;不稳定斜坡4处,占1.52%;滑坡最少,仅3处,占总数的1.14%。
调查区内共发育滑坡3处,其中2处位于夏如乡康来村,1处位于夏如乡达孜村,其空间分布情况如图3所示(其中,夏如乡康来村的2处滑坡因位置接近,图中标识发生重叠)。从成因分析,3处滑坡均为工程滑坡,主要由于公路修建过程中坡脚的开挖引发地质扰动。规模上,这些滑坡均为小型滑坡,尽管规模较小,但因位于重要交通线路附近,仍对区域基础设施构成潜在威胁。从运动形式来看,这些滑坡均属于牵引式滑坡,其特点是滑坡前缘的下部岩体先失稳,随后导致上部土体随之滑动。在物质组成方面,滑坡滑体主要由松散的碎石土组成,属于碎石体滑坡,内部结构松散,滑动面不明显,力学稳定性较差。在滑体厚度方面,3处滑坡均为浅层滑坡,滑体厚度不超过10 m,属于浅层结构的地质灾害,破坏程度相对有限。在活动性方面,这些滑坡均为活动滑坡,其中2处处于较稳定状态,但仍存在潜在变形风险;1处不稳定,地表有明显的滑坡变形迹象,如鼓出和拉裂等,未来滑坡活动性可能会进一步发展。总体而言,调查区内的滑坡具有工程活动诱发的浅层、小规模、牵引式滑坡的典型特点,且活动性较高。
图2 地质灾害类型、数量百分比饼状Fig.2 Pie chart of geological hazard types and their proportional distribution
崩塌是调查区内主要的地质灾害之一,区内共发育17处,其分布如图4所示。根据物质成分, 17处崩塌中土质崩塌13处,岩质崩塌4处。大多数崩塌发生在公路两侧(如图5所示)或因修建民房而引起,人工活动引发的崩塌现象尤为显著。崩塌规模主要以小型崩塌为主,占52.94%;中型和大型崩塌各占23.53%。这种规模差异与区域地形和工程活动强度密切相关。从崩塌的稳定性来看,区内的崩塌整体稳定性偏弱,稳定的崩塌仅有3处,占17.65%;较稳定的有4处,占23.53%;不稳定的崩塌则占58.82%。较高比例的不稳定崩塌表明该地区崩塌灾害的潜在风险较高,在强降雨、地震或工程活动后可能进一步加剧地质灾害的发生。成因机制方面,区内的崩塌主要以倾倒式和滑移式为主,分别占崩塌总数的 47.06% 和35.29%,拉裂式崩塌较少,占17.65%。倾倒式崩塌通常发生在岩体倾斜、重力失衡的情况下,而滑移式崩塌则多见于坡体物质受外力影响整体滑动。综上所述,调查区内的崩塌与当地复杂的地形、岩性及人工活动密切相关,尤其是工程活动的影响显著,具有突发性强、隐蔽性大和危害性大的特点。
图3 萨嘎县滑坡分布示意图Fig.3 Landslide distribution map of Saga County
泥石流为调查区内的最主要的地质灾害类型,本次调查共发现泥石流灾害隐患239处,分布十分广泛,如图6所示。按水源类型来看,区内的泥石流主要为暴雨性泥石流,占总数的82.85%;其次为冰雪融水型泥石流,占17.15%。由于调查区位于高原气候区,降雨集中且强度大,加之冰雪融水,这些因素成为了泥石流发生的主要诱因。从地貌部位来看,大部分泥石流发育于山前区,占74.06%,而山区泥石流相对较少。复杂多样的地形地貌导致不同区域的泥石流分布存在明显的地理差异,特别是山间宽谷和高山峡谷地貌对泥石流的发育有直接影响。泥石流的流域形态以沟谷型和山坡型为主,二者数量相差不大,沟谷型占51.05%,山坡型占48.95%。沟谷型泥石流多发生在流域界限清晰的汇水区,而山坡型泥石流则常见于流域面积较小、沟道短的地区。在物质组成方面,泥石流主要分为泥石流和水石流,其中水石流占60.25%。由于当地固体物质以碎石为主,区内的泥石流成分以碎石为主,少量为泥沙,且未发现泥流。按固体物质提供方式,区内的泥石流多为坡面侵蚀泥石流,占49.79%;其次是沟床侵蚀泥石流,占33.89%。滑坡泥石流和崩塌泥石流相对较少,表明坡面和沟床的侵蚀作用是当地泥石流形成的重要机制。泥石流的流体性质可分为粘性泥石流和稀性泥石流,其中稀性泥石流占59%,表明固体物质含量较低,流动性强。在发育阶段方面,区内的大多数泥石流处于发育期,占75.73%;旺盛期泥石流占22.59%;仅少数处于衰败期,表明该地区泥石流正处于活跃发展阶段,未来仍有较高的发生风险。在暴发频率上,区内的泥石流以中频和高频泥石流为主,分别占56.9%和34.73%,表明泥石流在该地区具有较高的发生频率。最后,按堆积物体积,区内的泥石流主要为小型泥石流,占90.79%;中型泥石流占9.21%;未发现巨型或大型泥石流。总体来看,调查区的泥石流灾害类型复杂多样,具有广泛分布、高频发生和小型为主的特点,其发育受到气候、地形地貌、物质组成等多种因素的影响。
图4 萨嘎县崩塌分布示意图Fig.4 Collapse distribution map of Saga County
图5 修建公路形成的崩塌Fig.5 Road construction-induced collapses
图7为调查区内不稳定斜坡的分布示意图。区内共发现4处不稳定斜坡,其中3处为小型,不稳定斜坡,1处为中型,未发现大型或更大型的不稳定斜坡。这些斜坡主要分布在加加镇、旦嘎乡和夏如乡,其后期发展趋势均指向滑坡。从物质成分来看,4处不稳定斜坡均为土质不稳定斜坡。相较于滑坡,土质不稳定斜坡的变形迹象较小,但常在应力集中的位置出现拉裂缝和局部坍塌现象,特别是在建筑物基础下沉、房屋开裂和地基变形等方面,这类不稳定斜坡对房屋的影响尤为显著。例如,夏如乡纠窝村1号不稳定斜坡上,建筑物基础下沉和房屋变形现象十分明显(见图8)。虽然调查区内的不稳定斜坡数量不多,但其潜在危害不可忽视。尤其是土质不稳定斜坡,受自然和人为因素影响,发展趋势指向滑坡,稳定性较差。
图6 萨嘎县泥石流分布示意图Fig.6 Debris flow distribution map of Saga County
图7 萨嘎县不稳定斜坡分布示意图Fig.7 Unstable slope distribution map of Saga County
图8 夏如乡康来村纠窝村不稳定斜坡Fig.8 Unstable slopes in Jiuwo Village,Kanglai Village,Xiaru Township
地形地貌特征是影响地质灾害发育的重要因素。不同的地貌类型直接影响地质灾害的发生[14]。高陡的自由临空面为崩塌和滑坡提供有利条件,而残坡积层发育、软硬岩层交替的山区和丘陵区则是崩塌和滑坡的多发区域。瓢状地形的高山陡坡开阔,为泥石流的发生创造良好条件。地形起伏大、沟谷发育、岩土体破碎且松散的山区,往往是泥石流频发的地区。图9为调查区内地质灾害与地形形貌的分布关系图。从图中可以看到,已发育的地质灾害主要分布在低山至中低山区,以泥石流为主,偶尔出现崩塌。这些灾害的发生受地形条件的控制,广阔的低山至中低山区具有较大的汇水面积,山谷和山麓的堆积物为泥石流提供了丰富的固体物质,而山谷则是泥石流的流通通道。此外,山麓的残坡积物易导致滑坡和不稳定斜坡,整体稳定性较差,特别是在降雨和人类活动影响下,更易引发滑坡灾害。
适宜的坡度是地质灾害发育的前提,决定了泥石流和滑坡等灾害的发生频率[2]。图 10和表1为调查区内地质灾害与地形坡度的分布关系图和数量统计表,图表中将坡度划分为0°~10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°、40°~50°、50°~60°、60°~70°、70°~80°、80°~90°九个区间。由图可见,地质灾害的分布具有明显的分带性。具体而言,坡度在30°至50°的区域以滑坡为主,40°至60°的区域以不稳定斜坡为主,50°至90°的区域则以崩塌为主,而泥石流主要发生在坡度小于40°的区域。上述分布规律可以解释为:当坡度低于10°时,岩土体的稳定性较好,地质灾害的发生几率较低;在10°至40°的坡度范围内,泥石流的固体物源区势能较高,降雨充沛时易引发泥石流。在30°至50°的坡度范围内,滑坡的稳定性处于临界状态,容易受到集中降雨的影响而发生滑坡。在40°至60°的坡度范围内,不稳定斜坡尽管在某些条件下可能保持稳定,但也可能因降雨等因素失稳。随着坡度的增加,滑坡的物质条件逐渐减少,崩塌的风险随之增加。因此,在50°至90°的坡度范围内,崩塌事件较为频繁。
图9 地质灾害与地形地貌分布关系Fig.9 Relationship between geological hazards and topography
图 10 地质灾害与地形坡度分布关系Fig.10 Relationship between geological hazards and slope gradient
通常来说,地质构造发育程度与地质灾害数量呈正相关关系[15]。图 11为调查区内地质灾害与地质构造的分布关系图。由图可见,调查区内共有近东西走向的深大断裂6条、南北走向的一般断裂4条,还分布着大型叠瓦状逆冲推覆构造和众多小型断裂。断裂构造密集的北西部区域同时也是地质灾害的高发区。此外,调查区内的褶皱构造也较为发育,且表现出多期次的构造特点,主要为北西西向和东西向。表2给出了仲巴—达吉岭复式背斜、突击拉—萨嘎复式向斜以及观察哨山—穷嘎复式背斜与地质灾害的数量关系统计表。可以看出,上述三个褶皱区域均是地质灾害密集发育的地区,进一步表明褶皱构造对地质灾害的形成与发展具有显著影响。
表1 不同坡度范围地质灾害分布数量Table 1 Geological hazard distribution across different slope ranges
图 11 地质灾害与地质构造分布关系Fig.11 Relationship between geological hazards and geological structures
断裂构造与褶皱对泥石流的影响主要体现在两个方面。首先,构造活动控制了泥石流形成区的地形地貌,这些区域通常位于中低山及高山区,具有显著的高差,为泥石流提供了充足的势能。其次,构造形态影响了泥石流流通区的沟谷特征,调查区内的泥石流沟道坡度普遍较陡,这一特征有利于泥石流的快速下流[16]。因此,构造因素在泥石流的发育过程中发挥了关键的控制作用。
表2 萨嘎县地质灾害发育与主要褶皱构造的关系Table 2 Relationship between geological hazard development and major fold structures in Saga County
地层岩性和岩土体结构是影响地质灾害发育的重要因素。在相同的坡形条件下,岩土体越坚硬,抗变形能力越强,斜坡的稳定性就越好。图 12为调查区内地质灾害与地层岩性的分布关系图。从图中可以看到,滑坡、崩塌、泥石流和不稳定斜坡的发生均与地层岩性密切,尤其是在第四系松散物质分布广泛的区域。调查区内共发现3处滑坡,均位于第四系地层,其主要原因为不合理削坡引发的浅表层土质滑坡,土体因遇水软化而发生了内部结构的改变。崩塌现象与人为削坡及软硬相间的岩层相关,软土和风化岩层在降雨和自重作用下易形成拉涨裂隙,导致崩塌。泥石流作为主要的地质灾害类型,其形成与裸露基岩及第四系冲积地层密切相关,良好的物源条件促进了泥石流的发生。不稳定斜坡同样由松散岩类组成,因人为削坡造成,松散结构使其在外力作用下易变形。潜在的不稳定斜坡在降雨或地震等外力影响下可能导致滑坡和崩塌。可以发现,不同类型的岩层具有不同的物理力学性质,在降雨及各种内外营力的作用下会产生不同类型的地质灾害。
图 12 地质灾害与地层岩性关系分布Fig.12 Relationship between geological hazards and stratigraphic lithology
工程地质条件在地质灾害的发生和发展中发挥着关键作用。岩土体的类型和组合直接影响崩塌、滑坡和泥石流的发育和分布。图 13为调查区内地质灾害与工程地质条件的分布关系图。调查区被划分为两个主要工程地质区和五个岩组,每个岩组的地质特征显著影响地质灾害的类型和分布。从图中可以看到,松散土类工程地质岩组是地质灾害最为明显的区域,主要分布在河谷、宽谷及山麓地区,区域内地质灾害类型以泥石流为主。此外,该岩组结构松散、力学特性均匀性差,对人类工程活动非常敏感,导致的崩塌和不稳定斜坡多与人为活动相关。坚硬块状岩浆岩岩组虽然出露面积较小,但因人类活动频繁,仍引发了崩塌、滑坡及不稳定斜坡等地质灾害,对泥石流的威胁依然显著。坚硬半坚硬变质岩和软硬相间碎屑岩岩组的地质灾害数量较少,主要分布在中西部地区,因地势较高且人类活动较少,这两个岩组在工程活动中相对安全,地质灾害发生的频率和危害性较低。碳酸盐岩类岩组主要集中于昌果乡中南部,尽管地势高且坡度大,偶尔的人类活动并未显著增加灾害风险。这一岩组的相对稳定性表明,尽管存在工程活动,地质条件仍对地质灾害的发生起到了一定的保护作用。整体来看,不同岩组的工程地质特征在地质灾害的发生与分布中扮演了重要角色。
图 13 地质灾害与工程地质条件关系分布Fig.13 Relationship between geological hazards and engineering geological conditions
调查区位于雅鲁藏布江上游,水系发育良好,支流密布,河流总长度达到5000 km。由于地形落差较大,河流的冲刷和切割能力显著,雅鲁藏布江及其支流(如门曲、萨曲和强雄藏布)在崇山峡谷中穿行,形成了独特的地貌特征。图 14为调查区内地质灾害与水系分布图。从图中可以看到,区内的地质灾害主要沿河流的两岸密集分布,河流与地质灾害之间具有显著的相关性。这是因为河流的不断下切不仅为崩塌和滑坡提供了临空面,还为泥石流的形成创造了适宜环境。河流的堆积作用进一步为地质灾害提供了物质基础。在河谷地带,泥石流沟是雅江及其支流的重要组成部分,水流的冲刷和堆积使沿岸的土体变得松散,易在降雨或融雪等条件下发生崩塌和滑坡。因此,雅江及其支流的河谷地带不仅是地质灾害的高发区,也是地质灾害形成的重要机制所在。
图 14 地质灾害与水系分布关系Fig.14 Relationship between geological hazards and hydrological systems
本节将重点分析植被覆盖、地震活动、降水和人类工程活动在萨嘎县地质灾害形成过程中的主导作用。这些因素在空间分布与灾害类型之间表现出显著的响应关系,反映出其对滑坡、崩塌、泥石流及不稳定斜坡等灾害类型的直接或间接影响。除上述因素外,其他诱发因素如地下水活动等在本区内表现不明显,未形成区域性控制作用。由于资料获取的限制及研究尺度的控制,本文暂未对这些次要因素展开系统分析。
植被覆盖状况对地质灾害的发生与演化具有重要调控作用,其在固定土壤、减缓地表径流侵蚀以及维持坡体稳定方面发挥着关键功能。萨嘎县位于高原寒旱区,海拔普遍在4300 m以上,气候寒冷干燥,年均气温较低且生长期短。该地区植被类型以高寒草甸、稀疏草原及局部灌丛为主,整体植被覆盖率较低。海拔超过5000 m的高寒裸岩区,由于低温、缺氧及土壤发育不良,植被稀疏甚至裸露,地表多为裸岩或碎石堆积物,抗侵蚀能力弱,易成为泥石流及崩塌物质的集中区。以欧吉村3号(SG0115)泥石流为例,该区域植被覆盖较差,有利于地表径流的形成,参与泥石流的物源量相对较多;而达孜村沟内总体植被覆盖率不高,长期水土流失,加之近几年频繁降雨导致坡体结构松散,局部地段出现坍滑现象,植被遭到一定破坏,为泥石流提供了充足的松散物源。
“4·25”尼泊尔地震震中博克拉距萨嘎县城直线距离约200 km,地震时全县震感强烈,地震烈度Ⅵ度。此次地震对调查区内的地质环境影响显著,主要表现为斜坡稳定性变差。地震主要通过两种方式对斜坡造成破坏:直接激发与潜伏后发。
直接激发方面,地震直接诱发了滑坡和崩塌。例如,在萨嘎县如角乡孔热村北侧祥来秋崩塌点(SG0067),受地震影响,原本稳固的岩体瞬间破碎,崩塌坡体上堆积了大量的碎石、岩块,对下方乡村公路构成了严重威胁。这种现象在原本不易发生斜坡灾害的较坚硬、坚硬岩性区域尤为显著。据地震灾后排查数据,此次地震加剧了调查区内2处崩塌变形的程度,并新诱发了5处崩塌灾害,具体表现为岩体掉块增多、裂缝加大、岩体松动及局部坡体垮塌。
潜伏后发方面,地震潜在地破坏了岩土结构,地震产生的纵波强烈震动岩体,导致岩土体结构变得松散;横波则引发前后晃动,进一步加剧了松散岩土体的破坏,促进了崩塌的形成。此外,软岩和疏松的表层岩土体在地震波的作用下会发生部分弹性变形,虽然短期内不会立即显现破坏,但经过一段时间的潜伏和酝酿,其影响将逐渐显现,最终导致斜坡失稳。地震对泥石流的促进作用表现为:地震通过破坏斜坡形成崩塌和滑坡,为泥石流提供了丰富的物质来源,并改变了原有沟床物质的级配、结构和储量。同时,斜坡灾害堆积物侵占和堵塞沟道,使沟谷变窄,当泥石流发生时,容易导致洪水壅高,水深和流速增大,进而增强了泥石流的侵蚀搬运能力,从而增加了泥石流活动的次数和频率。由此可见,滑坡、崩塌等斜坡破坏与泥石流之间形成了互为条件的恶性循环,两者的发展变化趋势呈现出一定的相似性。据调查,此次地震加剧了调查区内8条泥石流灾害的风险,如加加镇加布村泥石流日阿1号(SG0030)、加加镇加布村3号泥石流(SG0037)等,这些泥石流沟谷在地震后明显变得更加活跃,增加了泥石流的物源,在暴雨激发下有暴发大规模泥石流的可能性。
地震除直接诱发形成大量新的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害,激活、激化一部分原趋于稳定的老的地质灾害之外,地震还对调查区内的植被覆盖、土地利用类型造成了结构性改变。这些改变进而导致自然环境恶化,增加了新的地质灾害的风险。例如,地震导致部分区域植被破坏,土壤裸露,增加了水土流失和滑坡的风险。
水既是泥石流的重要组成部分,又是泥石流的激发条件和搬运介质[9]。调查区降雨主要集中在6-9月,此时段雨强较高、日降雨量较大、降雨较集中。表3统计了泥石流发生时间与降雨量的关系。从表中可以看到,区内地质灾害具有群发性,各月平均降雨量与地质灾害发生数量呈现明显的正相关关系。强降雨容易诱发山体滑动、河水都涨,在暴雨、冰雪融化等水源激发下、含有大量泥沙石块的介于挟沙水流和滑坡之间的土、水、气混合从而形成泥石流。降雨对崩塌体的作用和岩质滑坡类似,降雨作用渗透地表覆盖层后进入岩体内部,一方面对结构面充填物产生软化,另一方面又会形成水压力,加之在地震、振动作用下岩体已经变得松动,极易在降雨条件下发生崩滑。由于调查区内的滑坡和不稳定斜坡均以土质为主,降雨不但软化滑动带,而且增加了坡体自重,沿节理裂隙下渗运移,浸泡软化润滑岩体,改变了斜坡内部应力状态,应力局部集中,致使坡体局部出现各种变形,如裂缝、膨胀、下挫、地面沉降等。
表3 泥石流发生时间与降雨量关系Table 3 Relationship between debris flow occurrence time and rainfall
此外,降雪、融化也对岩土体稳定性产生重要影响。冰雪融化后对岩土体的作用机理与降雨很类似,且冰雪融化量甚至高于汛期降雨量,但与降雨不同的是暴雪融化后诱发地质灾害是一个持续时间较长的过程,融化后的雪水绝大部分入渗地表松散沉积物,径流较少。
人类活动与地质灾害之间存在复杂的相互作用关系。不合理的工程活动不仅可能诱发地质灾害,还会加剧其影响。随着经济建设的不断推进,尤其是在调查区萨嘎县,工程活动频繁,打破了原有的自然平衡,导致地质灾害的频发。
在公路修建方面,作为该地区经济发展的重要举措,公路建设虽然改善了交通条件,但也对地质环境造成了显著影响。近年来,伴随国家西部大开发战略的实施,萨嘎县的公路建设活动日益活跃,尤其是318国道等主要交通干线的修建和改扩建。这类工程活动导致山体斜坡的破坏,增大了坡高和坡度,改变了斜坡的自然结构,进而诱发滑坡、崩塌等地质灾害。本次调查显示,由公路修建引发的地质灾害共18处,其中滑坡3处,崩塌14处,显示出人类活动对地质环境的直接影响。
同时,城乡建设也是引发地质灾害的重要因素。近年来,萨嘎县在“4·25”地震后加快了城镇建设,形成多个居民集中安置点。尽管这些安置点位于相对平坦的地形上,但随着建设规模的扩大,不合理的取土和削坡行为正在对地质环境造成潜在威胁。缺乏科学的边坡处理措施,以及依坡临河的建设布局,都可能导致斜坡的不稳定。统计结果显示,由城乡建设引发的地质灾害共5处,其中崩塌3处,不稳定斜坡2处,直接威胁居民的生命和财产安全。
调查区萨嘎县地质灾害的发生受多种诱发因素的综合作用。结合前文相关分析,表4对区内主要地质灾害类型所对应的影响因素及其影响程度进行了归纳与对比。在此基础上,本节进一步从不同灾害类型出发,系统总结其主要影响因素及作用机制。
表4 地质灾害影响因素及影响强度对照表Table 4 Comparison of geological hazard formation factors and their impact intensity
崩塌灾害多发生在地势陡峭、岩体破碎、节理裂隙发育的高山或峡谷地区。地形地貌条件对崩塌的发生起到决定性作用,尤其是陡坡和悬崖地貌,为崩体的垮落提供了有利条件。地层岩性亦发挥关键作用,岩石的风化程度及其结构完整性直接影响其稳定性。地震活动是崩塌的重要诱因之一,强震或余震可引发岩体失稳,造成大规模崩塌。此外,强降雨会加速裂隙扩展并降低岩体剪切强度,也常成为引发崩塌的直接诱因。人类工程活动,如道路开挖、边坡削切和爆破施工等,对坡体稳定性具有明显扰动效应,是近年来崩塌频发的重要外在因素。
滑坡主要出现在地层结构松散、坡度适中至陡峭、地表水活动频繁的区域。地形起伏与地层结构共同决定了滑坡的易发性,特别是岩土组合不稳定、软弱夹层发育的地段,极易形成滑动面。降雨是引发滑坡最常见的触发因素,强降雨使土体含水率升高、孔隙水压力增大,进而导致剪切强度下降,触发滑动。地震则通过震动或裂隙扩展破坏坡体结构,常诱发次生滑坡灾害。此外,人类工程建设如边坡开挖、填土工程等对原始地形扰动显著,改变了坡体应力状态,也增加了滑坡发生的可能性。统计显示,区内已有超过20起滑坡事件与人为活动密切相关,反映出工程干扰在滑坡形成中的重要作用。
泥石流多集中分布于沟谷纵深、物源丰富且地形陡峭的区域,是典型的暴雨型突发性灾害。其形成依赖于陡峭地形、松散堆积物和充足的水源三大要素。强降雨是引发泥石流的关键因素,集中降雨使得上游松散物源迅速饱和,发生流动和搬运,形成高能量、高密度的泥石流灾害。地震在一定程度上通过提供松散物源(如震生堆积体)间接增强泥石流的爆发潜力。此外,植被覆盖对泥石流的发生具有重要调控作用。茂密植被能够固定坡体土壤、减缓地表径流及阻碍松散物质的下滑,从而降低泥石流形成的可能性。相反,植被稀疏或遭破坏的坡面更容易出现土壤流失和坡体不稳定,为泥石流提供充足的物源。相较于其他灾害类型,人类活动对泥石流的影响相对有限,但不合理的土地利用如沟口封堵或坡面扰动,仍可能对其形成条件产生影响。
不稳定斜坡广泛分布于地质结构破碎、岩土分界明显或工程扰动强烈的区域,常表现为表层裂缝、缓慢位移等失稳前兆。其稳定性受地形地貌与地层岩性共同制约,尤其在裂隙发育或软硬岩互层的边坡体中更为常见。降雨渗入坡体后易造成岩土结构软化,剪切强度降低,是导致斜坡稳定性恶化的主要因素。地震则通过震动累积破坏加剧潜在失稳趋势。此外,边坡工程挖方、坡脚削弱等人为活动显著改变了应力场分布,进一步加剧了斜坡的不稳定性。
综上所述,调查区地质灾害的发生是多种自然与人为因素共同作用的结果。地形地貌、地质构造与岩性条件等决定了灾害的空间分布与基本类型,而降雨、地震及工程扰动等因素则在时间尺度上显著影响了灾害的触发与发展过程。
为有效应对“4·25”地震后萨嘎县滑坡、崩塌、不稳定斜坡与泥石流等地质灾害的广泛分布与高风险特征,需综合考虑灾害类型、诱发机制与地形地貌条件,构建因地制宜、多措施协同的综合防治体系。建议如下:
调查区内浅层中小型滑坡活动频繁,地表水渗流为主要诱发因素之一。建议优先实施环形截水沟与树枝状坡面排水系统,有效阻截坡面汇水、加快坡体内外排水,配合滑体裂缝的回填与压实处理,可在一定程度上遏制滑坡变形发展。在滑坡体前缘设置抗滑挡墙结构,辅以墙体排水孔及墙背渗沟设计,有助于提升挡墙稳定性与整体抗滑能力。对于局部危岩崩塌体和活动性不稳定斜坡区域,可视条件实施减载卸荷、坡脚削方、平台整修等工程措施,优化坡体应力结构,降低潜在灾害风险。
依托区域生态保护与退耕还林政策,推广乔灌草结合型水土保持林,选择根系发达、耐旱耐寒的乡土树种,通过植被恢复强化边坡加筋作用,阻截坡面径流,减少水蚀与表土流失。在坡面破坏严重、植被覆盖率低的区域,宜采用人工植草、播种与林地恢复等生态修复技术,同时结合土地利用调整(如水田改旱地)以减缓坡面渗透压力,提高整体生态稳定性与灾害适应性。
泥石流治理应结合其形成区、流通区和堆积区的空间特征,实施针对性防治。在形成区,宜布设梯级谷坊坝与截水设施,稳定沟坡、截断源区来水;在流通区,设置拦砂坝、护坡固床结构以降低冲蚀强度,控制泥沙运移;在堆积区,通过排导槽与分洪渠引导泥石流按设计路径排出,必要时建设调蓄池或应急滞洪区,以缓解堆积风险。同时,对暂不稳定的冲沟建议采取排水治理、植被恢复与柔性边坡防护相结合的方式,建立覆盖全过程的、多元化、可持续的泥石流防控体系。
综上所述,萨嘎县地质灾害防治应以灾害风险分区识别为基础,科学融合工程措施与生态修复手段,构建“工程加固—生态恢复—应急预案”联动机制,从灾害源头削弱致灾条件,提升区域整体减灾能力与韧性。
5 结论
本文以尼泊尔8.1级地震后日喀则萨嘎县的地质灾害为研究对象,结合遥感解译、地面调查、测绘、勘探及实验等多项技术,系统分析了震后地质灾害的发育特征,探讨了其形成条件和诱发因素。研究结果表明该地区震后地质灾害发育控制因素主要有地形地貌、地质构造、地层岩性、工程地质、水系分布等,地震作用、降水和人类工程活动是地质灾害的诱发因素,其中各因素对不同地质灾害形成的影响强度不同。本文的主要结论如下,
(1)由于调查区萨嘎县的地貌相对简单,地形高差较小,这限制了地质灾害类型和规模的多样性。因此,该地区以泥石流灾害为主,崩塌现象相对发育,但主要以小型规模为主。总体来看,区域内的地形地貌在很大程度上控制了地质灾害的分布和发育。
(2)泥石流作为主要的地质灾害类型,其形成与裸露基岩及第四系冲积地层密切相关,良好的物源条件促进了泥石流的发生。
(3)调查区萨嘎县不同的地形地貌分区内的地震地质灾害类型存在差异。坡度在30°至50°的区域以滑坡为主,40°至60°的区域以不稳定斜坡为主,50°至90°的区域则以崩塌为主,而泥石流主要发生在坡度小于40°的区域。
(4)“4·25”尼泊尔地震对调查区萨嘎县地质环境影响显著,导致斜坡稳定性降低。地震引发灾害的机制主要包括直接激发和潜伏后发:在坚硬岩性区域,直接激发效果尤为显著;潜伏后发则多见于软岩及松散的表层岩土体。
(5)地质条件因素是影响调查区萨嘎县地质灾害的主要因素,其次是降雨和人类活动。三者之间相互作用,共同塑造了该地区地质灾害的发生机制。
本研究通过整合多期地质灾害调查数据,系统揭示了震后灾害的时空演化特征及影响机制,具有重要的现实意义与科学价值。研究结果可为震后地质灾害的长期监测、评估与风险管理提供基础支撑,同时为地质灾害预警体系的构建和防灾减灾决策提供理论依据。
本文中涉及到国界的插图均已送相关部门审查并获通过,审图号:藏S[2023]004。