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汶川地震前后四川都江堰龍池鎮(zhèn)地區(qū)泥石流物源分布特征及其演化規(guī)律

2020-01-09 08:23付智勇龍晶晶
中國地質災害與防治學報 2019年6期
關鍵詞:物源坡向汶川

付智勇,龍晶晶,常 鳴

(1.中國地質大學(武漢)工程學院,湖北 武漢 430074; 2.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室,四川 成都 610059)

0 前言

“5·12”地震觸發(fā)了大量的崩塌、滑坡等地質災害,給災區(qū)帶來了極其慘重的人員傷亡和財產損失[1]。汶川震區(qū)的地質災害大多具備數量多、規(guī)模大和類型復雜等特點[2],致使山區(qū)產生了大量的松散堆積體,為震后泥石流活動提供了豐富的物源。此外,這些松散堆積體一部分堆積于溝道中,另一部分分布在溝道兩側。在降雨作用下,松散堆積體極易轉化為泥石流,威脅災區(qū)人民的日常生活。唐川等[3]指出汶川地震后5~10年內,泥石流活動處于活躍期,爆發(fā)過泥石流的地區(qū),仍然有很大的可能再次爆發(fā)泥石流災害,甚至是大規(guī)模的泥石流災害。2008 年至 2012年,四川省共計爆發(fā)了2 333起泥石流,這一數據是自2003年至2007年所紀錄的758起的三倍之多[4]。泥石流物源分布規(guī)律和演化趨勢研究,可以為區(qū)域城鄉(xiāng)的長期規(guī)劃提供參考。因此,開展汶川地震后強震區(qū)泥石流物源分布特征和演化規(guī)律研究具有重要意義。

國內外眾多學者對泥石流的發(fā)生條件、起動機理、活動形式、爆發(fā)頻率和致災規(guī)模等方面做了大量研究[5-7],取得眾多研究成果,但較少關注泥石流的物源變化規(guī)律。KHATTK G A等[8]選取了68個滑坡,利用重復拍攝技術,在2005年11月、2006年5月和7月、2007年7月和8月5個時期的同一位置,對同一滑坡進行拍攝,分析滑坡在地貌上的變化規(guī)律。認為只有9%的滑坡面積變化強烈,80%的滑坡面積有輕微變化,其余滑坡面積變化介于二者之間。GIORDAN D等[9]利用6期不同數字高程模型(DEM),定量分析了意大利的蒙塔古托滑坡形態(tài)變化規(guī)律,從形態(tài)學上揭示了滑坡的變化過程。TSEN等[10]利用多時相的、高精度的雷達數據,對泥石流流域內的滑坡物源量變化進行計算并預測了泥石流的變化規(guī)律。梁京濤等[11]通過2008年至2010年三個汛期的高精度遙感影像解譯,研究綿竹市走馬嶺區(qū)域泥石流的動態(tài)演化特征。不同學者采用不同的方法對不同區(qū)域的滑坡的變化規(guī)律和演化趨勢進行了研究,而對汶川地震后十年泥石流物源演化趨勢,特別是在各個影響因子下的演化趨勢的相關研究少有涉及。

“5·12”汶川地震后,位于地震災區(qū)的映秀、龍池和清平地區(qū)于2010年和2013年集體爆發(fā)了大規(guī)模的泥石流活動[12-14]。龍溪河流域與“5·12”汶川地震震中映秀鎮(zhèn)僅一山之隔。汶川地震發(fā)震斷裂(北川-映秀斷裂)橫穿該流域,使得區(qū)域內斜坡的穩(wěn)定性急劇下降,產生了大量松散堆積物[5]。每逢汛期,區(qū)域泥石流災害頻發(fā)。2010年8月,四川省都江堰市龍池鎮(zhèn)龍溪河流域的48條溝集體爆發(fā)泥石流[5]。泥石流使龍溪河河床整體抬升將近5 m,破壞了沿河的大部分房屋,同時破壞了龍池風景區(qū)的公路橋梁等交通設施,使龍池鎮(zhèn)成為一座孤城,造成了高達5.5億多元的經濟損失[15]。本文以都江堰市龍池鎮(zhèn)龍溪河流域的水打溝、白果堂溝、麻柳槽溝、沙子坪溝和李泉太溝5條泥石流溝為研究對象,利用2007.09.18、2009.02.10、2011.04.16、2015.04.15及2016.02.26的五期高精度遙感影像,結合現場野外調查結果分析泥石流物源在坡度因子、坡向因子、地層巖性因子和距斷層距離因子上的分布規(guī)律。最后,將各期遙感影像進行對比分析,揭示汶川地震前后近十年龍溪河典型流域的泥石流物源在各個影響因子上的動態(tài)演化規(guī)律。

1 研究區(qū)基本概況

龍溪河流域位于四川省都江堰市龍池鎮(zhèn)。龍溪河流域全長18 km,在平面上呈樹枝狀分布。主溝龍溪河居中,兩側發(fā)育多條泥石流支溝,其中西側泥石流溝密度明顯大于東側。支溝具有溝道陡,流域面積小等特征。研究區(qū)泥石流溝平均縱坡降363‰,最大縱坡降948‰,最小縱坡降309‰。兩側斜坡坡度大多在30°~70°。選擇水打溝、白果堂溝、麻柳槽溝、沙子坪溝和李泉太溝泥石流流域作為研究區(qū)。各個泥石流流域基本信息見表1。研究區(qū)地層巖性主要為震旦系下統(tǒng)火山巖組(Za),三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x),以及第四系地層(Q4)。總體來說,龍溪河流域具有山高、溝多和坡陡等特點,有利于降水和泥石流物源匯集。

表1 研究區(qū)泥石流流域基本信息

圖1 研究區(qū)1987~2009年月平均降雨量分布圖(據Chang.2016)Fig.1 Monthly rainfall distribution in the study area from 1987 to 2009

研究區(qū)位于亞熱帶濕潤季風性氣候區(qū)。自1955年以來的氣溫和降雨資料統(tǒng)計表明,研究區(qū)最高溫度35°,最低溫度-4.1°,年平均溫度為12.2°。區(qū)內降雨較為充沛。多年平均降雨量1 134.8 mm,最大年降雨量1 605.4 mm(1978年),最小年降雨量為713.5 mm(1974年)。1987~2009年各月平均降雨量見圖1[5]。降雨量在月份分配上極其不均勻。平均月最大降雨量為289.9 mm,平均月最小降雨量為12.7 mm。五月份至九月份的降雨量占全年降雨量的80%,因此五月至九月是地質災害爆發(fā)的高發(fā)期。研究區(qū)降雨在空間范圍內分布不均??傮w上,降雨量由東南向西北逐漸升高,東南部平原年平均降雨量為1 100~1 300 mm,西北部山區(qū)年平均降雨量為1 300~1 800 mm[16]。

2 遙感影像解譯及分析

2.1 遙感影像獲取

遙感影像具有分辨率高,獲取方便,數據費用低等特點,被廣泛運用于地質災害領域。特別是在高山陡峻地區(qū),人類的活動范圍受限,遙感技術更是發(fā)揮其不可替代的優(yōu)勢。針對研究區(qū)不同時期滑坡所具有的特點,本文選用了5期不同的遙感影像對泥石流物源進行分析。

研究區(qū)泥石流新增物源主要為崩滑體,其中主要為滑坡。本文只關注新增的物源,因此對滑坡與崩塌不進行區(qū)分。為了后文敘述方便,統(tǒng)一稱為滑坡。 “5·12”汶川地震前,研究區(qū)滑坡極少發(fā)育,數量有限。本文采用2007年9月1日經波段融合后15 m的TM影像圖結合野外調查對研究區(qū)滑坡進行解譯?!?·12”汶川地震后,研究區(qū)泥石流流域內的滑坡特別發(fā)育,數量巨大。Spot-5影像能夠清晰的勾勒出因地震誘發(fā)的滑坡特征,選取2009年2月10日2.5 m分辨率的Spot-5影像;為了更加細微的區(qū)分2010年“8·13”暴雨發(fā)生后滑坡新增面積和震前相比的擴大部分,采用2011年4月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2影像。同時為了辨識滑坡的細微變化,繼續(xù)收集了研究區(qū)2015年4月15日及2016年2月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2影像。各個遙感影像數據信息見表2。

表2 遙感影像數據信息

2.2 五期遙感影像解譯

由于衛(wèi)星的高度、經緯度、速度或者天氣、氣候等原因,使得遙感影像出現一定的幾何變形和輻射失真現象。為了增強影像的解譯性和提高目視解譯的準確率,幾何校正、灰度增強、彩色增強等方法被用來進行影像預處理(圖2)。

圖2 2009年2月與2011年4月遙感影像中典型滑坡解譯Fig.2 The results of landslides interpretation fromremote sensing image in February 2009 and April 2011

依據滑坡典型地形地貌特征以及色調、紋理等影像特征進對滑坡的邊界、規(guī)模和形態(tài)特征等進行解譯。由于滑坡形成機制復雜,類型繁多,而且各個滑坡的大小、形態(tài)也不盡相同。利用遙感影像在進行滑坡災害遙感解譯時,必須對各種地物信息進行綜合分析判斷。結合研究區(qū)的DEM,利用ArcScene生成研究區(qū)三維模型可以增加目視解譯效果?,F選取2009年、2011年、2015年、2016年的遙感影像中的典型滑坡進行詳細說明。

圖2a是汶川地震后2009年2月10號分辨率為2.5 m的Spot-5遙感影像中的典型滑坡。該滑坡位于李泉太溝?;抡w形態(tài)呈長條形,能明顯分辯出滑坡后壁和堆積體?;潞蟊诔嗜榘咨?,堆積體以淺黃色為主,與周圍地物淡綠色色調顯著區(qū)別?;露逊e體上出現了堆積紋理,以及滑坡下滑產生的拉裂紋理。ArcScene的三維立體顯示結果表明,滑坡以側向滑動為主,運動距離較近。圖2b是汶川地震前該滑坡區(qū)域圖,汶川地震前該區(qū)域色彩無明顯差異,均被植被覆蓋,呈深綠色,紋理特征不明顯,表明汶川地震前該區(qū)域尚未發(fā)生大的地貌變化。

圖2c是“8·13”暴雨后2011年4月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡?;挛挥诼榱蹨??;抡w呈簸箕狀,滑坡后壁明顯,寬度和長度較近,坡度較為平緩?;露逊e體分布范圍較小,顏色以灰綠色為主,與周圍地物環(huán)境的深綠色對比明顯?;轮邢掠尾课灰娊怏w的灰綠色斑狀和長條狀的滑坡塊體。在ArcScene三維模型上可以較為明顯的看出滑坡滑動方式為推動式并且堆積體厚度較厚。圖2d是“8·13”暴雨前2009年4月滑坡區(qū)域遙感影像。滑坡區(qū)域主要為淺綠色,中部出現了小型滑坡崩塌體,呈亮白色,與2011年4月該區(qū)域的遙感影像灰綠色呈強烈對比。影像解譯結果表明,滑坡區(qū)在“8·13”暴雨前,尚未發(fā)生大規(guī)模的變形。在汶川地震的作用下,斜坡巖土已經松裂。

圖3a是2015年4月15日分辨率為0.5 m 的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡?;挛挥谒驕稀;乱?guī)模較小,平面形狀呈扇貝形,前緣鼓漲隆起?;抡w呈淺灰色,邊緣為黑色,與周圍地物的灰綠色色調相區(qū)分?;禄瑒用嫫秸麩o紋理,滑坡周界紋理粗糙模糊。結合ArcScene三維立體模型,初步判定該滑坡為淺層滑坡。圖3b是2011年4月滑坡區(qū)域遙感影像,區(qū)域被低矮的灌木覆蓋,整體呈淺綠色,色彩上與周圍環(huán)境無明顯差異。

圖3 2015年4月與2016年2月遙感影像中典型滑坡解譯Fig.3 The results of landslides interpretation in remote sensing image in February 2015 and April 2016

圖3c是2016年2月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡?;挛挥诎坠脺?。滑坡規(guī)模較小并且滑坡長度大于其寬度?;录y理清晰,影像上見明顯下滑紋理。圖3d是2015年4月滑坡區(qū)域遙感影像,該區(qū)域上部被植被覆蓋。區(qū)域主體為灰綠色,邊緣呈淺灰色,兩側植被色彩不連續(xù),出現小型裂縫。

基于上述解譯方法,對五期遙感影像中新增的滑坡進行解譯。其中2007年解譯出1個滑坡、2009年汶川地震后解譯出118個滑坡、2011年“8·13”暴雨后共解譯出38個滑坡、2015解譯出了2個滑坡、2016解譯出了3個滑坡。各個泥石流流域解譯的滑坡數量見表3。

表3 研究區(qū)泥石流流域解譯的滑坡數量

汶川地震和“8·13”群發(fā)性泥石流后,成都理工大學泥石流研究團隊在遙感解譯的基礎上對都江堰龍溪河流域崩滑體開展了較為詳細現場調查(圖4)。此外,為了研究汶川地震后都江堰龍池區(qū)域泥石流物源演化,團隊定期對研究區(qū)進行災害調查。對比遙感解譯與現場調查結果發(fā)現,5期影像滑坡面積的解譯誤差在8%~12%,表明本文所解譯的滑坡基本能夠反映出龍溪河典型流域在汶川地震后十年泥石流物源的分布與演化規(guī)律。

3 泥石流物源分布規(guī)律

3.1 影響因子選擇

滑坡分布主要受地質因素、巖土體工程地質條件以及人類工活動影響。Chang等選擇了龍池地區(qū)的48條泥石流溝,基于GIS和野外調查研究,利用Bayes和主成分分析理論,研究了地形地貌和地質因素對泥石流物源(滑坡體)的控制程度(表4),并結合灰色系統(tǒng)理論建立了龍池地區(qū)泥石流敏感性模型[17]。由表4,溝壑密度影響程度系數最大為0.4,其次是坡向0.32、坡度0.25和地層巖性0.16,高程因子影響程度僅有0.01。因此,溝壑密度、坡度和坡向是影響研究區(qū)滑坡分布的重要因素。研究區(qū)5處泥石流流域的溝壑密度范圍5.78~8.54,范圍變化較小,故本次研究選擇地層巖性、坡度、坡向、斷層距四個影響因素研究強震區(qū)龍溪河區(qū)域泥石流物源分布規(guī)律。

3.2 泥石流物源在地形上的分布規(guī)律

基于DEM,利用ArcGIS中的“3D分析工具”的“柵格表面分析”工具,生成研究區(qū)坡度圖。為了研究方便,通過自然斷裂法將坡度分成0°~14°、14°~26°、26°~36°、36°~46°和46°~73°五個區(qū)間并利用ArcGIS中的“Map Algebra”工具,計算得到五期滑坡在不同坡度級別下的分布面積(圖5、圖6)。由圖6,地震前滑坡主要分布在坡度36°~46°和46°~73°的區(qū)域。分布在此坡度區(qū)間內的滑坡面積約占滑坡總面積的80%。地震后滑坡主要分布在坡度36°~46°的區(qū)域,約占此時期滑坡面積的42%;2011年4月遙感影像解譯表明,滑坡主要分布在坡度36°~46°區(qū)域,約占此時滑坡面積的38%;2015年4月遙感影像表明,滑坡主要分布在坡度14°~26°區(qū)域,約占此時期滑坡面積的43%; 2016年2月遙感解譯表明,滑坡主要分布在26°~36°和36°~46°坡度區(qū)域,各約占此時期滑坡面積的40%,而其它坡度區(qū)間上滑坡分布較少。

表4 龍池地區(qū)泥石流物源的主成分分析結果(據Chang.2014,有修改)

圖4 現場檢驗影像解譯結果Fig.4 Checking the result of landslide interpretion

圖5 五期遙感影像的滑坡在坡度上的分布Fig.5 Landslide distribution in slope angle in five-period remote sensing images

圖6 滑坡在坡度因子上演化規(guī)律Fig.6 Landslides evolution rules in slope angle in five-period remote sensing images

3.3 泥石流物源在坡向上的分布規(guī)律

斜坡的穩(wěn)定性與斜坡的臨空面和地震波傳播方向密切相關。采用均值分類法以45°為間隔將坡向因子劃分為九類。其中平坦區(qū)域沒有坡向,單獨劃分一類。其它分類區(qū)間如下:北(337.5°~22.5°)、北東(22.5°~67.5°)、東(67.5°~112.5°)、東南(112.5°~157.5°)、南(157.5°~202.5°)、南西(202.5°~247.5°)、西(247.5°~292.5°)、西北(292.5°~337.5°)?;略诟鱾€坡向下的分布見圖7,并統(tǒng)計不同坡向區(qū)間下的滑坡面積。研究區(qū)五期影像解譯滑坡主要分布在東、東南坡向上(圖8)。分布面積約26×104m2,約占全部滑坡面積的60%。汶川地震前,滑坡主要分布在南、東南坡向區(qū)域。分布在此坡向區(qū)間上的滑坡面積約占同時期滑坡面積的60%。汶川地震后,滑坡主要分布在東南、東坡向區(qū)域上。該坡向區(qū)間上的滑坡面積為20.8×104m2,約占此時期新增面積的63%。2011年4月遙感影像解譯結果表明,滑坡主要分布在東南、東坡向區(qū)域,分布面積約4.3×104m2,約占此時期滑坡面積的60%,并且滑坡在東南坡向上的分布面積與同時期滑坡總面積的比值與汶川地震后相同。

圖7 五期遙感影像的滑坡在坡向上的分布Fig.7 Landslide distribution in slope aspect factors in five-period remote sense images

圖8 五期遙感影像的滑坡在坡向上的演化趨勢Fig.8 Landslides evolution rules in slope aspect in five-period sensing images

滑坡在坡向因子上的分布規(guī)律與此區(qū)域的地應力和地震波的傳播方向密切相關。北東、東、東南、南坡向分級,特別是東、東南坡向與龍門山斷裂帶滑動方向和地震波傳播方向近于一致,致使該坡向區(qū)域內的滑坡面積和滑坡個數在震后急劇增加。龍溪河河流流向近南北方向。由于河流下切作用,坡向與河流流向大角度相交的斜坡發(fā)生卸荷回彈,產生卸荷裂隙,導致巖體結構完整性發(fā)生破壞。在地震作用下,該坡向分級區(qū)域的斜坡更易失穩(wěn)。南坡向分級的滑坡新增面積所占比例呈現出倒鐘形,可能與區(qū)域的溝道切割相關。此外,研究區(qū)的溝道數量顯著多于河道,故無重大地質事件時,滑坡有較大可能性發(fā)生在南坡向區(qū)。

3.4 泥石流物源在距斷層距離上的分布規(guī)律

汶川地震觸發(fā)了大量的大型滑坡,如北川縣唐家山滑坡[18]、青川縣東河口滑坡[19]和綿竹市清平鄉(xiāng)文家溝滑坡[12]。理論和實際現象調查均表明,距發(fā)震斷層越近,地震對坡體的破壞作用越強烈,也就越容易觸發(fā)大(巨)型滑坡。利用ArcGIS的“Analysis Tools”中的“Multiple Ring Buff”生成距斷層距離影響因子的多環(huán)緩沖區(qū)。將距斷層距離因子分為0~300 m、300~600 m、600~900 m、900~1 200 m和大于1 500 m 五個區(qū)間并利用“Map Algebra”工具,計算得到不同距斷層距離的滑坡面積和滑坡個數分布圖(圖9、圖10)。五期影像解譯滑坡主要分布在距斷層距離0~300 m范圍內。其中,共有120個滑坡,分布面積約27.42×104m2,約占五期滑坡面積的60%。汶川地震前,研究區(qū)滑坡全部位于0~300 m斷層距離之內。汶川地震以及“8·13”群發(fā)性泥石流后,70%新增滑坡分布在距斷層0~300 m的區(qū)域。2015年4月以及2016年2月80%新增滑坡面積分布在距斷層距離600~900 m范圍之內,與汶川地震以及“8·13”暴雨后滑坡分布明顯不同?;略诰鄶鄬泳嚯x影響因子上的分布規(guī)律表明滑坡受斷裂帶控制。汶川地震后滑坡在距斷層距離因子上的分布規(guī)律與2010年暴雨后滑坡在距斷層距離因子上的分布規(guī)律相同,表明汶川地震已經使斷裂帶附近區(qū)域巖土體松動,在極端降雨下,斜坡最終發(fā)生破壞。

圖9 五期遙感影像的滑坡在距斷層距離上的分布Fig.9 Landslide distribution in distance from faults in five-period remote sensing images

圖10 五期遙感影像的滑坡在距斷層距離上的演化趨勢Fig.10 Landslides evolution rules in distance from faults in five-period remoting sense images

3.5 泥石流物源在地層巖性上的分布規(guī)律

地層巖性是影響斜坡穩(wěn)定性的關鍵因素。研究區(qū)主要包括震旦系凝灰?guī)r和三疊系砂泥巖。二者的地質界線與李泉太溝溝道近似重合,在麻柳槽溝流域頂部穿過(圖11)。為了探討研究區(qū)的滑坡在地層巖性因子上的空間分布規(guī)律,通過計算相應的地層巖性上的滑坡的分布面積,進而描繪滑坡在地層巖性因子上的分布規(guī)律(圖12)。研究區(qū)滑坡面積主要分布在三疊系砂巖地區(qū),約占研究區(qū)滑坡總面積的85%,個數約占80%。震旦系凝灰?guī)r區(qū)域滑坡分布較少,約占總滑坡分布面積的15%。汶川地震前研究區(qū)滑坡全部位于砂巖地區(qū),震后研究區(qū)凝灰?guī)r地區(qū)增加了4.8×104m2,約占整個期間的滑坡面積的15%。經歷2010年的強降雨后,到2011年4月,研究區(qū)凝灰?guī)r區(qū)域新增滑坡面積1.71×104m2,此后的五年里凝灰?guī)r區(qū)域尚未發(fā)生新的滑坡。

圖11 研究區(qū)地層巖性分布Fig.11 Distribution of lithology in the study area

圖12 五期遙感影像的滑坡在地層巖性上的演化趨勢Fig.12 Landslides evolution rules in lithology in five-period remote sensing images

4 泥石流物源演化規(guī)律

4.1 泥石流物源整體演化規(guī)律

為了研究汶川地震對研究區(qū)泥石流物源的影響,將“5·12”震前TM影像與“5·12”震后Spot-5影像對比解譯,發(fā)現大量的滑坡分布在泥石流溝道兩岸地勢較平緩的區(qū)段,特別是一些規(guī)模較小的滑坡,大量分布在溝道兩側的中下游區(qū)域。規(guī)模較大的滑坡多分布在泥石流流域的中部區(qū)域,且順溝道北岸滑坡個數和展布面積明顯大于順溝道南岸。經過遙感調查統(tǒng)計,滑坡的面積由震前的1.0×103m2增加到汶川地震后的3.266×105m2?;聜€數由震前的1個增加到汶川地震后的118個。經過地震后,研究區(qū)泥石流流域內新增及擴大滑坡面積達99.76%,新增及擴大滑坡個數達99.65%。豐富的堆積體為“8·13”龍池地區(qū)大規(guī)模群發(fā)性泥石流活動提供了前提條件,從而也間接的證明,在汶川地震強震區(qū)突遇強降雨時“溝溝吹喇叭”這一論斷。

本文采用2011年4月26日Worldview-2的全色遙感影像對暴雨后研究區(qū)泥石流流域內的滑坡開展詳細的解譯工作?!?·13”暴雨后,滑坡面積增加了7.39×104m2,滑坡個數增加了38個。2010年“8·13”暴雨后,研究區(qū)泥石流流域內新增及擴大滑坡面積的比例達23.92%,而新增及擴大滑坡個數比例達28.60%。

對2011年4月26日、2015年4月15日和2016年2月26日的Worldview-2全色影像進行對比分析,發(fā)現2011年4月26日至2015年4月15日期間滑坡面積增加了8.7×103m2,滑坡個數增加了2個?;轮饕植加谒驕虾桶坠脺现?,且主要分布于泥石流溝道的中部區(qū)域,多為淺層堆積體滑坡。2015年4月15日至2016年2月26日,滑坡面積增加了1.08×104m2,滑坡個數增加了3個。這些滑坡也分布于水打溝與白果堂溝區(qū)域。

對上述結果進行統(tǒng)計分析并繪制滑坡個數和滑坡面積演化趨勢圖(圖13)。研究區(qū)在汶川地震后,流域內的地質災害發(fā)生頻率經歷一個快速銳減期,震后約十年,研究區(qū)的滑坡發(fā)生頻率逐步趨于平穩(wěn)。

圖13 滑坡個數和滑坡面積整體演化趨勢Fig.13 The overallevolution trend of the landslide in number and area

4.2 泥石流物源在地形地貌上演化規(guī)律

對五期遙感影像中的滑坡個數和滑坡面積進行統(tǒng)計并繪制各個坡度分級下的滑坡面積和滑坡個數隨時間的變化圖。各個坡度級別下滑坡面積和滑坡個數變化趨勢大體相同(圖6)?;滦略鰝€數與滑坡新增面積隨時間變化關系近似成倒鐘形分布,即汶川地震前滑坡個數較少;2008年汶川地震后,研究區(qū)各個坡度級別下新增滑坡分布面積均陡增;2011年時,各個坡度級別滑坡面積大幅度下降;之后5年里,各個坡度區(qū)間內新增滑坡面積均較小并且基本恢復到地震前水平。

為了研究研究區(qū)滑坡在坡向上的演化規(guī)律,對不同時期不同坡向上新增滑坡個數和新增滑坡面積進行統(tǒng)計。北、北東、東和東南坡向上的新增滑坡面積和個數的演化趨勢彼此相同并與滑坡整體演化趨勢一致(圖8)。而南和西南坡向上滑坡新增面積變化趨勢滯后于北和北東等坡向的滑坡面積變化。即在2011年南和西南坡向上的滑坡新增面積達到最大,隨后逐漸降低。直至2016年2月時,該坡向區(qū)域內的滑坡新增面積為0。坡向西、西北的區(qū)域在整個研究年限內,始終沒有發(fā)生新的崩塌和滑坡。未來該坡向區(qū)域發(fā)生的滑坡概率較低。

滑坡在距斷層距離上的演化趨勢也與滑坡整體演化趨勢大致相同。不同的是,在距斷層300 m以內的區(qū)域只在汶川地震后和2010年暴雨后才爆發(fā)滑坡,而在其它時間內均無滑坡發(fā)生。前文已經敘述,汶川地震使斜坡的巖土體發(fā)生松動,內部產生裂縫。松動的巖體在極端降雨作用下,斜坡發(fā)生失穩(wěn)。綜上所述,因汶川地震受“內傷”的斜坡,在2010年極端降雨作用下,基本均發(fā)生失穩(wěn)。即2010年后,研究區(qū)距離斷層0~600 m范圍內的區(qū)域滑坡發(fā)生概率基本恢復到地震前水平。

研究區(qū)地層巖性較為單一,并且砂泥巖與凝灰?guī)r巖體強度差異較大。研究區(qū)只在汶川地震和強降雨下,凝灰?guī)r區(qū)域才會產生滑坡(圖12)。因此,在未來幾年里,研究區(qū)新發(fā)生的滑坡可能分布在三疊系砂泥巖區(qū)域。

5 結論

(1)利用五期遙感影像對龍溪河典型流域的泥石流物源進行對比解譯,共解譯出滑坡162個,總面積4.202×105m2。其中汶川地震前滑坡個數1個,面積為1.0×103m2;汶川地震后2009年2月新增滑坡個數118個,面積為3.266×105m2;2011年4月新增滑坡個數38個,面積為7.39×104m2;2015年4月新增滑坡個數2個,面積為8.1×103m2;2016年2月新增滑坡個數3個,面積為1.08×104m2;

(2)五期遙感影像中,超過50%的滑坡分布在坡度26°~36°和36°~46°兩個坡度范圍內;汶川地震后十年里,超過50%的滑坡分布在與地震波傳播近似相同的東(67.5°~112.5°)和東南(112.5°~157.5°)坡向上;汶川地震震后3年里,研究區(qū)約70%新增的滑坡分布在距斷裂300 m范圍內。汶川地震震后八年,研究區(qū)新增滑坡主要分布在距斷層300 m以外區(qū)域;研究區(qū)80%新增滑坡主要分布在砂巖區(qū)域。僅在汶川地震后和“8·13”暴雨后,凝灰?guī)r區(qū)域出現少量滑坡。

(3)研究區(qū)在汶川地震后,泥石流物源急劇增加。3~5年后,流域內的泥石流物源經歷了一個快速銳減期。近十年后,研究區(qū)的泥石流新增物源逐步恢復到地震前水平。

(4)研究區(qū)泥石流物源在巖性、坡度、坡向和距斷層距離的各個分級區(qū)間的演化趨勢與泥石流物源整體演化趨勢相同。泥石流物源在南、南西坡向上的變化趨勢滯后泥石流整體演化趨勢,即泥石流新增物源在2010年“8·13”暴雨后達到最大,隨后逐漸降低。

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