汶川震后地质灾害时空演化规律与易发性评价研究

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2008年5月12日,在四川省汶川县发生8.0级地震,强震触发的同震地质灾害近20万处,是目前记录到的单次地震诱发地质灾害数量最多的一次山区强震。大量同震灾害给灾区造成巨大损失。不仅如此,大量同震滑坡形成的松散堆积体,在震后降雨作用下再次失稳,其中一部分可成为泥石流物源,造成震后地质灾害频发,给灾后恢复重建和经济社会发展造成巨大困难。近期2019年8月20日在映秀至汶川岷江沿线的流域内又在连续强降雨条件下爆发泥石流,大量沟内物质冲出至岷江,冲毁沿岸公路及房屋。可见,对强震后地质灾害演化规律的认识不足,导致震后治理工程与监测预警仪器被多次摧毁。因此,震后地质灾害时空演化规律与易发性研究迫在眉睫。本文以映秀到绵虒沿岷江分布的流域为研究区,更新了研究区内的震后地质灾害数据库。基于地质灾害数据库,从全区域空间尺度分析震后地质灾害在时间(数量、规模、类型)及空间(分布特征)的演化规律。在此基础上,建立了震后地质灾害易发性评价模型。汶川震区震后地质灾害主要为新生滑坡灾害、复活滑坡灾害、泥石流灾害。通过对不同类型地质灾害数量及面积的时间演化的研究表明,震后地质灾害最开始以复活滑坡为主,随着时间演化,震后泥石流数量占比逐渐上升,以震后地质灾害由复活滑坡和泥石流为主,最后以泥石流灾害为主。另外,将震后灾害堆积物划分为沟道堆积物和坡面堆积物,计算和推算体积,分析它们随时间的演化特征。研究发现,坡面堆积物骤减与沟道堆积物激增的时间段都在2008年至2011年,随后坡面堆积物减少不明显,沟道堆积物的减少量较小,只有2019年减少数量略有增加。利用Arc GIS空间分析模块分析地震后地质灾害的空间分布随时间的演化情况,包括震后滑坡灾害在高程、坡度、曲率、地形湿度指数、径流强度指数的空间分布演化特征;分析震后泥石流灾害在流域面积、相对高差、坡平均度、主沟沟长的空间分布上的演化特征。对震后地质灾害易发性评价可以为震后重建和防灾减灾提供理论依据。选取流域面积、流域平均坡度、主沟长度、流域相对高差、沟壑密度5个影响因子作为评价因子,并将其定量归一化,采用灰色关联度法,建立震后泥石流易发性评价模型以实现研究区震后泥石流易发性评价的分区。将研究区流域分为高、较高、中等易发区、较低及低易发区。利用震后2011年和2019年实际爆发泥石流对模型预测能力进行验证,该模型对2011年震后泥石流的预测能力远低于2019年,震后初期的泥石流主要受同震滑坡的坡面堆积物的控制。而该模型并未将物源条件即同震滑坡堆积物作为评价因子,因此,对地震后初期的泥石流易发性评价结果精度不甚理想。但2019年震后泥石流爆发于中等及以上易发区流域的共有16处,占发生泥石流总流域数量的88.89%,说明绝大多数泥石流都在中等及以上易发区流域内爆发,评价模型对地震较长时间后的泥石流预测的准确度较高。这也说明了震后泥石流的控制因素并非一直不变,而是随着时间而改变。
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