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2008年5月12日14时28分04秒(UTC+8)中国四川省汶川县映秀镇附近(31.01°N,103.42°E)发生Ms8.0特大地震。此次地震震源深度约12~19 km,持续时间约120 s,地震对地表造成强烈扰动,诱发大量山地崩滑灾害,损毁大面积山区植被,致使震区山地灾害形成环境发生剧烈变化。震后,山地次生灾害(以群发性泥石流为主)活动频发,给震区震后重建和人民生命财产造成巨大损失。 本质上,山地灾害过程是山坡表层物质在重力和流水作用下快速从高到低的运移过程,但这种运移过程一般在诱发条件(强降雨或地震活动)下触发下启动。目前,汶川地震诱发的崩滑灾害体形成大量的松散固体物质堆积在山区坡面上,为山地灾害的长期活动提供了充足丰富的物质条件,致使山地灾害启动形成的激发条件发生明显改变(泥石流的临界雨量明显降低)。 随着地震损毁植被的逐步恢复,山坡松散物逐渐稳固且处于暂时的平衡状态,山地灾害的诱发条件也逐步回升。本研究从遥感监测震区损毁植被恢复状况出发,建立山区植被与山坡物质稳定性的模型关系,实现用遥感技术监测评估震区山地灾害运移活动性。本文主要内容与结论如下: (1)本研究选择汶川地震重灾区为主要研究区,重点分析地震诱发山地灾害运移过程的主控因子。研究发现,地震诱发山地灾害运移过程在局部(流域尺度)主要受控于灾害形成的地形环境和地层岩性条件。 (2)研究分析了震区植被生长的主控自然环境因子,重点分析了流域尺度上植被长势与其生存自然环境的相关性。研究发现,流域尺度上植被长势主要受控于生存环境中的地形环境和坡面物质条件。 (3)研究重点分析山区植被与山区坡面稳定性之间的耦合关系,通过植被生长环境的主控因子和山地灾害运移主控因子,结合地震中损毁植被空间发育特征,建立了基于(山区流域)植被长势的坡面物质稳定性评估模型。 (4)通过对震后损毁植被恢复过程的遥感监测,建立山区流域水文连通性评估模型,用以监测震区流域水文条件在地震前后的变化过程。研究发现,地震过后,震区流域水文连通性明显增加,泥石流活动性也明显增强;随着损毁的植被恢复,震区泥石流的激发雨量有一定变化。 在本研究过程中其创新点主要有以下3点: (1)建立流域尺度上植被生存自然环境的DSAL(DEM,Slope,Aspect andLithology spatialzonantion)方法。该方法将流域内植被自然环境划分为各类DSAL地貌单元,通过统计分析各类DSAL地貌单元内的地形环境参数(海拔、地形坡度、地形坡向)、地层岩性条件参数和植被长势参数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)之间的相互关系,建立山区植被生存自然环境条与其长势的统计函数关系。 (2)建立基于植被长势的山区流域坡面物质稳定性模型。该模型基于山区植被与山坡物质稳定性耦合关系,通过空间分析地震崩滑灾害区域的地形环境、地层地质条件、震前植被状态及其震后恢复状况,定义震区流域植被损毁概率VDP(Vegetation Damaged Probability)及植被恢复概率VRP(Vegetation Recovery Probability),建立植被与山坡稳定性的函数关系。 (3)建立了山区流域山地灾害运移活动性的遥感监测评估方法。该方法基于遥感监测山区植被长势状况,通过流域植被状况评估流域内坡面物质稳定性,基于水文连通性模型监测评估流域内山地灾害运移过程的活动性。 综上所述,本研究通过空间分析汶川地震诱发山地崩滑灾害、地震损毁植被及其震后恢复状况,建立了基于山区植被的山地灾害运移规律评估模型,实现了遥感监测评估汶川震区山地灾害。本研究能够为汶川震区灾后重建和山地灾害评估预测提供快速科学的参考数据。