贵州省湄潭县风险斜坡特征及判定指标探讨

段方情　赵宾

摘 要：贵州省山地众多，地质灾害隐患多，发生频繁。为识别地质灾害危险源，贵州省开展了风险斜坡调查工作。通过分析关键孕灾因子，制定了风险斜坡现场判别表。湄潭县共发现风险斜坡172处，大部分为潜在土质滑坡，风险斜坡主要分布在寒武系及表层风化层中。对风险斜坡现场打分表部分指标（坡度、坡形、地下水埋藏深度、土地利用类型）进行了探讨，风险斜坡现场打分表应按潜在灾种分类设计或添加说明，坡度指标补充崩塌的适用性，坡形指标兼顾平面曲率对土质滑坡影响，地下水埋藏深度指标补充崩塌适用性，土地利用类型的林地指标应考虑植物根劈作用对潜在崩塌的不利影响和高大乔木对潜在滑坡的不利影响。

关键词：风险斜坡；坡度；平面曲率

Characteristics and judgment index of risk slopes in Meitan， Guizhou Province

DUAN Fangqing， ZHAO Bin

（Guizhou Geological Environmental Monitoring Institute， Guiyang 550081， Guizhou， China）

Abstract： Mountainous areas abound in Guizhou Province and geological hazard occur frequently. To pinpoint the geological hazard sources， Guizhou Province has carried out a risk slopes survey. Through the analysis of key hazard factors， a site discrimination table of the risk slopes is established. In Meitan County alone， a total of 172 risk slopes have been identified， the vast majority of which have potential landslide risks and are mainly distributed in Cambrian and Ordovician strata and surface weathering layers. This paper discusses some of the indexes （slope gradient， slope type， burial depth of groundwater and land use type） in the field grading table. Suggestions are put forward that the risk slope table should be designed according to the classification of potential geological hazard types with descriptions added when necessary. The slope index supplements the applicability of collapse. The slope type index takes into account the influence of plane curvature on soil landslide. The underground water burial depth index supplements collapse applicability. The forest land index of land use type should consider the adverse effects of plant root splitting on potential collapses and the adverse effects of tall trees on potential landslides.

Keywords： risk slope; slope; plane curvature

貴州省地形切割强烈，地质环境脆弱，山地众多，是全国唯一没有平原分布的省份。地质灾害易发、多发，具有“灾种全，灾害重、隐患多，发生频繁”的特点。受地质灾害隐患识别水平限制，不少潜在地质灾害风险点未能得到有效识别而纳入台账管理的问题还比较突出，“汛期忙应急”“下雨全出动”的情况频繁出现。根据贵州省历年灾情统计数据，每年发生的地质灾害，只有30%被前期识别和管控。围绕“地质灾害在哪里？”，突破以往“群众报灾”及“定向式查灾”的瓶颈，贵州省2020年以来分批启动了88个县域不低于1∶50 000的地质灾害详细调查及风险评价，在全省开展风险斜坡（潜在地质灾害）探索性调查工作，为潜在风险源管控提供标靶。湄潭县开展了地质灾害调查与风险评价，对县域内的风险斜坡进行了调查及分析，调查过程中发现，依据的技术要求中风险斜坡判别体系部分指标值得商榷及改进。多年来，诸多学者对边坡风险分级及地质灾害风险评价进行了相关研究，如：在公路、铁路、油气管线等线性工程领域开展了边坡分级及风险评价相关研究（Pierson et al.，1993；Stover，1992；Hungr et al.，2003）；采用权重打分方法建立了定性的土质边坡分级系统，建立了定量的边坡风险分级系统（Wong，2005）；在香港土质边坡分级系统及国外线性工程的岩质边坡分级系统的基础上，结合西北黄土地区特点，建立黄土边坡风险分级系统（唐亚明等，2012；王佳运等，2021）；以地理信息系统作为二次开发平台，建立边坡风险评估系统进行边坡风险分析（文海家等，2009；谭伟等，2022）。自2019年以来，在南方山地丘陵区、西部黄土区开展新一轮地质灾害调查工作，围绕地质灾害风险评价取得了大量的成果，如西南山区泸水市，利用地质灾害基础数据，建立地质灾害危险性评价模型，综合评价地质灾害危险性、易损性及风险性（张群等，2022）；在西部黄土分布区陕西吴堡县，对不同尺度地质灾害风险评价方法进行了探讨（冯凡等，2022）。以上研究主要针对城区边坡或区域性的地质灾害，而对于山区广泛分布的风险斜坡，研究较少。本文以湄潭县为研究对象，在收集遥感资料、多期InSAR资料基础上，结合地质资料及湄潭县已知地质灾害特征，划定斜坡单元，采取人工调查、现场判别打分的方式，筛选风险斜坡，为该县地质灾害隐患及潜在风险源的管控提供基础资料，改进和完善现有技术要求的判别指标，提高贵州省风险斜坡判别的精确性和有效性。

1  湄潭县地质环境条件

1.1  地形地貌条件

湄潭县地处云贵高原向四川盆地过渡地带，位于大娄山山脉中段东南侧，北西一带地势较高，南端乌江河谷最低，南面的中部一带地势凸出，成为湄江河与乌江干流的分水岭；中部黄家坝—永兴一带低洼宽缓的构造溶蚀槽谷，其南面的天城、兴隆、抄乐及北面永兴—复兴为与黄家坝街道办事处—湄江街道办事处—永兴构造槽谷相连的槽谷和丘陵，中部一带总体上东高、西低，永兴一带向黄家坝方向微倾斜（贵州省地质环境监测院，2022）。境内地质条件较复杂，漫长的地史演化过程中，在内外营力相互作用下，形成了多样的山地地貌类型，丘原、中山、坝子（山间盆地）相间分布，岩溶地貌与侵蚀地貌交替展布（图1）。按岩性分类，岩溶地貌占三分之二。

1.2  地质构造条件

构造上湄潭县属黔北台隆遵义断拱湄潭北北东向构造变形区，县内地质构造复杂，褶皱及断裂比较发育（图2）。褶皱主要为石桥向斜、湄潭背斜、永兴向斜、凉水井向斜等。断裂主要以北东向、北北东向为主，北东向断裂主要为西河断裂，北北东向断裂主要为鱼泉沟断裂、永兴断裂、大庙场断裂、桂花树断裂、兴隆场断裂等。

1.3  地层岩性条件

湄潭县出露地层除泥盆系、侏罗系、白垩系缺失外，从古生界至第四系均有出露。岩性以碳酸盐岩为主，达70%，其余为粉砂质泥岩、砂岩、页岩及少量第四系松散层类。碳酸盐岩地层（∈3-4-O1 l、∈3 g、∈2 q）与碎屑岩地层（O1-2 m、∈2 j、∈2 m）在全县分布广泛。碳酸盐岩分布区易形成崩塌、地面塌陷地质灾害，碎屑岩分布区易形成滑坡及崩塌地质灾害。

1.4  人类工程活动

湄潭县人类工程活动强度一般，主要为耕作、沟渠灌溉、公路建设、切坡建房及少量采矿活动。由于全县山地分布广泛，公路建设（特别是低等级公路建设）、切坡建房（农村建房）等不可避免存在填方现象，形成高度不等且缺乏支护的临空面，在强降雨及持续性降雨条件下容易形成滑坡地质灾害。

2  风险斜坡判别依据

风险斜坡是指在人口和财产分布区域，具备孕灾地质条件，且可能发展成地质灾害趋势的自然斜坡。目前没有地质灾害变形痕迹，但具有孕灾条件。

2.1  斜坡单元的划定

根据湄潭县的地质环境条件和地质灾害发育情况，经过前期的资料收集和踏勘，结合最新的遥感资料，采用ArcGIS辅助人工划分斜坡单元，主要选取的指标有坡向、沟谷线、山脊线、地形坡度、威胁对象，在软质岩分布区、上硬下软组合分布区，共划分出斜坡单元710个，其中重点区380个，一般区330个。在划分过程中，坡度为20°以下的斜坡所覆盖的居民区已经过滤（硬质岩分布区），根据湄潭县地质灾害形成的地质环境条件对斜坡单元进行了筛选，最后对斜坡单元进行边界的修正和分类。

2.2  风险斜坡判定依据

根据贵州省县（市、区）地质灾害详细调查及风险评价技术要求，对风险斜坡现场打分，確定易发性及危险性。选取主要影响因素作为风险斜坡孕灾因子进行敏感度分析，利用Certainty Factors模型中CF函数计算每类数据的确定性因子CF。CF的变化区间为［-1，1］。CF为正值时，表示地质灾害易发，CF值越接近1，地质灾害易发性越高；当CF值接近0时，表示不能确定地质环境的优劣；CF为负值时，表示地质灾害低易发，越接近-1，确定性越低（覃乙根等，2020）。表达式如下：

式中：CF_ij为第i个因子第j类的CF值；P（H├|G_ij ┤ ）为当第i个因子的第j类出现时发生地质灾害条件的概率；H ?为H的对立事件，P（H ?├|G_ij ┤ ）为除G_ij外的其他条件下发生地质灾害概率；P（H）为事件发生的先验概率。

首先将坡度、坡高、坡形、覆盖层厚度、斜坡结构、工程活动、地下水特征等7项因子按照CF值进行等级划分，并赋予权重，其中工程活动及地下水特征通过以往经验进行综合考虑确定分值；再通过随机选取全省低易发区地质灾害点进行斜坡危险程度G反算，得出最低分为55分，将55分作为风险斜坡临界分值，其中［55，70］分为低危险性，（70，85］分为中度危险性，（85，100］分为高危险性。

3  湄潭县风险斜坡特征

3.1  空间分布特征

湄潭县共识别出172处风险斜坡，除马山镇外其余乡镇均有风险斜坡分布，而且呈现出聚集性分布特点。按乡镇统计，石莲镇风险斜坡分布最多，共有31处，主要分布在黎明村一带；其次为茅坪镇（主要为地关村、土槽村东部）、高台镇（主要为金塘村、三联村一带），各19处；西河镇（主要为马蹄村、西河村一带）14处，抄乐镇13处，新南镇12处，黄家坝街道办11 处等。

从地理空间分布上来看，南部多，北部少。风险斜坡在湄潭县南部石莲—茅坪一带分布较密集，东部抄乐镇与天城镇呈线性分布，中部兴隆镇西南部分布较密集（图3）。这些区域为侵蚀—溶蚀低中山地貌，多为软硬相间岩及硬质岩（夹多层软弱夹层），孕灾地质条件好。

3.2  斜坡结构分析

由统计结果（表1）可知，本次调查识别的风险斜坡主要为土质斜坡，岩质斜坡的顺向坡发育较多。碎石土类斜坡下伏地层多为湄潭组、金顶山组、明心寺组等软质岩地层，多分布于斜坡中下部位，黏性土斜坡下伏地层多为碳酸盐岩地层，少数碎屑岩地层。顺向坡结构中风险斜坡发展趋势多为滑坡，其他斜坡结构发展趋势多为崩塌。

3.3  孕育地层分布特征

从表2知，识别的172处风险斜坡中，斜坡体下伏基岩岩性主要为页岩、粉砂岩、泥岩、灰岩，以奥陶系、寒武系为主。寒武系（含表层风化的覆盖物）孕育风险斜坡比例最高，共108处，占62.80%，以金顶山组、明心寺组最为发育。其次为奥陶系，39处，占22.7%，以湄潭组最为发育。

趋于发展成为滑坡的风险斜坡在同等坡度地形条件下，分布受第四系覆盖层厚度影响较大。碎屑岩易风化，在斜坡中下部可以形成较厚的第四系覆盖层，故在明心寺组、金顶山组、湄潭组分布的风险斜坡较多，而龙潭组、梁山组、龙马溪组在区内沉积厚度薄或分布区域较少，导致调查风险斜坡数量也较少。碳酸盐岩分布区主要为硬质岩，普遍不易风化，斜坡主要为岩质结构，其中下部堆积层厚度较薄，切方后局部垮塌对房屋影响小，但娄山关组例外，境内分布面积最广，其灰白色薄层白云岩段在县城附近及茅坪一带平缓区域形成较厚的残坡积层，厚度可达十多米，开挖坡脚较容易形成滑坡地质灾害。

趋于发展成为崩塌的风险斜坡主要分布在上硬、下软结构及软弱夹层的硬质岩区域，如夜郎组、栖霞-茅口组、石牛栏组、清虚洞组。这些地层有的存在软弱基座，有的存在软弱夹层，由于差异风化沿软硬岩接触面发育凹腔，上覆硬质岩体应力调整，原有节理裂隙不断拓展，易孕育傾倒或坠落式崩塌。本区金顶山组、明心寺组虽为碎屑岩地层，但其岩性主要为砂岩及页岩互层，两者软硬相间，砂岩与页岩接触部位易发育凹腔（呈串珠状），页岩可见明显的塑形变形痕迹，陡坡及陡崖易孕育倾倒式或坠落式崩塌。灯影组赋存磷矿资源，但县境内没有矿山开采活动，区内灯影组发育的风险斜坡不多。

4  风险斜坡现场打分判别表部分指标探讨

技术要求中风险斜坡现场打分表共分11个指标（坡度、高差、坡形、覆盖层厚度、岩性与岩体结构、斜坡与构造距离关系、土质斜坡结构、岩质斜坡结构、地下水埋藏深浅、人类工程活动、土地利用类型），其中坡度、坡形、地下水埋藏深度和土地利用类型4个指标在现场实际应用中存在局限，现对其分述如下：

1）坡度

风险现场打分表不分灾种，把坡度指标分为小于10°、［10°，20°］、（20°，25°］、大于25°，共4个等级。坡度对崩塌及滑坡影响差别大，根据统计，贵州省内滑坡发生的斜坡坡度一般为10～50°，以20～35°坡段分布最多，黏土类斜坡所在斜坡坡度多为15～30°，碎石土类斜坡多为25～40°；而崩塌所在斜坡坡度一般为40～90°，以50～90°坡段斜坡最为发育。判别表用在潜在滑坡相对可靠，用在潜在崩塌有放大的作用，可能造成分值偏高。所以根据潜在灾种设置判别表，对潜在崩塌坡度进行调整，按40°以下及40°设置等级较为合理。

2）坡形

风险斜坡现场打分表主要考虑坡形，即剖面曲率（分为凸形、凹形、折线、直线），未考虑平面曲率问题。判别表对剖面凸性坡赋值较高，直线性赋值较低。贵州省滑坡以土质滑坡为主，从实际调查情况分析，平面曲率对土质滑坡影响更大，在沟谷位置，平面曲率为负的部位往往容易孕育滑坡。主要是该区域降雨有利于地表水及地下水的汇集，持续降雨及强降雨条件下，短时间地下水位快速上升，岩土快速饱和，岩土界面（潜在滑面位置）力学参数快速下降，在高地下水位的条件下往往容易诱发滑坡地质灾害。

3）地下水埋藏深度

风险斜坡现场打分表中地下水埋藏深度指标比较适用于滑坡地质灾害，对于崩塌，由于节理裂隙发育，两侧常悬空，后缘往往不容易形成静止水位，主要还是风化及降雨岩体力学强度的下降诱发崩塌。潜在崩塌时赋值较高，需要考虑排水状况。

4）土地利用类型

风险斜坡现场打分表中，土地利用类型有水田、林地、荒地、旱地，赋值分别是1、2、4、5，林地区赋值偏低，主要因为植物的根劈作用，使得岩体更加破碎，更有利于崩塌的孕育，应赋予高值。对于滑坡，通常认为植被对斜坡起稳定作用，其在土体中根系形成复杂的纤维网络从而提高土体的抗剪强度，而加粗的根系通常深入基岩从而形成锚固件。然而从近年来的研究成果看，高大的乔木在强风暴雨条件下，风荷载对树木产生拖拽力，从而对地表产生剪切力。如在风荷载和强降雨作用下树木胸径越大，斜坡的稳定性系数越小，认为强风对丘陵区滑坡发生有很大的作用（Nelson et al.，2015）。通过研究风振影响在乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化，得出乔木根系周边的饱和土在风振作用下产生的动剪切荷载下易形成高的超高孔隙水压力，并导致浅表层的局部失稳破坏（缪海波等，2022）。土地利用类型应该考虑植被类型的影响，高大的乔木对土质滑坡产生不利影响，应赋高值，低矮的灌木赋低值。

5  结论

1）湄潭县地质条件复杂，褶皱及断裂较发育，碳酸盐岩及碎屑岩广泛分布，溶蚀地貌与侵蚀地貌交替展布，地貌类型多样。

2）湄潭县识别出172处风险斜坡，主要分布于县域的南部，南部石莲—茅坪一带最为发育。风险斜坡主要为土质斜坡，岩质斜坡的顺向坡发育较多。

3）风险斜坡在寒武系（含表层风化的第四系）中分布最多，尤其是寒武系金顶山组、明心寺组、奥陶系湄潭组岩性为碎屑岩，风险斜坡发育多。

4）建议风险斜坡现场打分表根据灾种分类设计或添加说明，坡度指标补充崩塌的适用性，坡形指标兼顾平面曲率，其对土质滑坡影响较大，地下水埋藏深度指标补充崩塌的适用性，土地利用类型的林地指标，考虑植物根劈作用对潜在崩塌的不利影响和高大乔木对潜在滑坡的不利影响。

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收稿日期：2022-11-08；修回日期：2023-01-19

基金項目：中央资金“中央自然灾害防治体系建设项目”（Z195110010003）资助

第一作者简介：段方情（1982- ），男，硕士，高级工程师，主要从事地质灾害调查、勘查、设计及评价工作。E-mail：122400234@qq.com

引用格式：段方情，赵宾，2023.贵州省湄潭县风险斜坡特征及判定指标探讨［J］.城市地质，18（1）：26-32