張憲政鐵永波李光輝楊 昶盧佳燕魯 拓

1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081;

2.自然資源部地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控工程技術(shù)創(chuàng)新中心,四川 成都 611734;

3.自然資源部成都地質(zhì)災(zāi)害野外科學(xué)觀測(cè)研究站,四川 成都 610000;

4.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院研究生院,北京 100083;

5.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (北京),北京 100083

0 引言

2022年9月5日12時(shí)52分18秒,四川省甘孜州瀘定縣發(fā)生MS6.8級(jí)地震,震中位置為東經(jīng)102.08°,北緯29.59°,震源深度為15 km,地震類型以走滑型為主。地震后在距離震中約5 km的灣東河流域出現(xiàn)了斷流現(xiàn)象,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知,地震誘發(fā)的同震崩滑體碎屑物堵塞了原溝道,形成了堰塞湖,對(duì)下游居民、道路和水庫(kù)構(gòu)成了威脅。堰塞湖于2022年9月6日11時(shí)開始自然泄流,且未對(duì)下游造成流域性災(zāi)害,但是灣東河流域內(nèi)仍存在大量的地震滑坡體、堰塞體,在強(qiáng)降雨條件下,具有暴發(fā)大規(guī)模潰決型泥石流的風(fēng)險(xiǎn)。

強(qiáng)震誘發(fā)的同震崩滑體可為震后泥石流提供豐富的物源。如2008年汶川地震,地震共誘發(fā)同震崩滑體22528處,總面積約18.88 km2(Xu et al., 2015)。汶 川 地 震 后11年 內(nèi)(2008—2019年),汶川縣有記錄的泥石流事件為113次,其中包括3次群發(fā)性泥石流事件(Zhang et al., 2022)。災(zāi)難性的震后泥石流事件引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,主要對(duì)兩方面進(jìn)行了研究。一是同震崩滑體物源的發(fā)育分布規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn)其分布與距斷層距離、坡度、坡向、高程、巖性等因素有關(guān)(Lin et al., 2004; 黃潤(rùn)秋和李為樂, 2008; Barth et al., 2020)。二是震后物源演化規(guī)律,研究基于震后建立的多時(shí)相崩滑體數(shù)據(jù)庫(kù),發(fā)現(xiàn)震后物源穩(wěn)定性逐漸恢復(fù)到震前水平(Tang et al., 2016; Chen et al., 2020),但其恢復(fù)速率與地震屬性、氣候、巖性等多種因素有關(guān)(許強(qiáng)和李為樂, 2010; Fan et al., 2019; Xiong et al., 2022)。

震后泥石流的危險(xiǎn)性相比震前泥石流顯著增加。根據(jù)汶川震后泥石流的研究成果可知,震后泥石流沖出量通常遠(yuǎn)大于震前泥石流的沖出量,主要原因有:①同震崩滑體為泥石流的暴發(fā)提供了豐富的物源,導(dǎo)致震后泥石流可啟動(dòng)的物源量

增加(Tang et al., 2011; Ge et al., 2015);②部分同震崩滑體產(chǎn)生的碎屑堆積物堵塞河道,導(dǎo)致震后潰決型泥石流的暴發(fā),且沖出量可比一般型泥石流大出幾十倍(方群生和唐川, 2016; 黃勛和唐川, 2017; 陳淑婧等, 2020)。

文章聚焦可能暴發(fā)震后潰決型泥石流的灣東河流域,首先采用地面調(diào)查和影像解譯方法獲取流域內(nèi)同震崩滑體物源分布,利用空間統(tǒng)計(jì)方法分析物源分布特征和發(fā)育規(guī)律。然后調(diào)查流域內(nèi)堰塞體堵潰特征,并采用水文分析方法對(duì)沖出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。文章的研究成果可為震后次生災(zāi)害的防治和監(jiān)測(cè)預(yù)警提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

灣東河位于四川省瀘定縣得妥鎮(zhèn),為大渡河右岸一級(jí)支流。灣東河發(fā)源于貢嘎山東側(cè),河流自西向東流,在兩岸有多條支溝匯入(如板棚溝、板板棚溝、紅巖溝、飛水溝、銀廠溝等)。灣東河流域面積為166 km2,主溝道長(zhǎng)28 km,主溝道平均縱坡降為125‰;支溝紅巖溝的流域面積為18.2 km2,溝道長(zhǎng)4.5 km,溝道平均縱坡降為218‰;銀廠溝流域面積為8.3 km2,溝道長(zhǎng)1.9 km,溝道平均縱坡降為382‰。

灣東河流域地表起伏大,最高海拔為6078 m,位于貢嘎山東側(cè)。最低海拔為1058 m,流域相對(duì)高差達(dá)5020 m。流域內(nèi)具有典型的Ⅴ型侵蝕河谷地貌,臨空面發(fā)育。流域內(nèi)坡面較陡,主要坡度變化范圍為20°～48°,平均坡度為34°。陡峭的地形為泥石流的發(fā)育提供了良好的地形條件。

灣東河流域位于鮮水河斷裂、汶茂-汶川斷裂和安寧河斷裂的交匯處,地質(zhì)條件復(fù)雜,構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。流域內(nèi)巖性復(fù)雜,主要為三疊統(tǒng)變砂巖和板巖、侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖和早遠(yuǎn)古代石英閃長(zhǎng)巖。溝口處有兩條斷裂穿過,分別為錦屏山斷裂和鮮水河斷裂(圖1)。根據(jù)流域及周邊地震事件統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知:1900年以來共發(fā)生6.0級(jí)以上地震40多次,其中1786年磨西MS7.75級(jí)地震為最大的一次(倪化勇, 2016)。復(fù)雜的構(gòu)造和強(qiáng)烈的地震活動(dòng),使得流域內(nèi)的巖體破碎,滑坡和崩塌頻發(fā),為泥石流的發(fā)育提供了豐富的物源。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)巖性和水系分布圖Fig.1 Lithology and drainage distribution map of the study area

灣東河流域處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),且受地形影響較大。降雨量隨海拔增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),海拔3000 m和5000 m的區(qū)域?yàn)閮蓚€(gè)降雨峰值帶(鐵永波和李宗亮, 2011)。根據(jù)相鄰流域內(nèi)的氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)可知,海拔3000 m處的年平均降雨量為1972.2 mm,最大年平均降雨量為2175.4 mm;海拔1600 m處的年平均降雨量為897.8 mm,年最大降雨量為1113.6 mm(高東東等, 2015)。流域內(nèi)降雨主要集中在6—8月份,其中5—10月份為雨季,11月—次年4月為非雨季。豐富的降雨為泥石流的暴發(fā)提供了充足的水動(dòng)力條件。

2022年9月5日12時(shí)52分,四川省甘孜州瀘定縣發(fā)生MS6.8級(jí)地震,地震震中位置距離研究區(qū)約5 km,發(fā)震斷層為鮮水河斷裂南東段的磨西斷裂。在灣東河流域內(nèi),地震誘發(fā)了大量的山體滑坡,堵塞灣東河流域主溝(圖2),并導(dǎo)致主溝斷流約12小時(shí)。然后堰塞湖自然泄流,由中國(guó)安能集團(tuán)提出的數(shù)據(jù)顯示(http://www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588124/c25944122/content.html),堰塞湖初始潰決流量為150～200 m3/s,經(jīng)過12小時(shí)后,流量降低為10～15 m3/s。

圖2 灣東河多處滑坡堵塞河道Fig.2 Landslide dams blocked the channel of the Wandong catchment

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 崩滑體解譯

文中用到的數(shù)據(jù)包括巖性數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)詳情見表1。為了快速獲取地震誘發(fā)的崩滑體數(shù)據(jù)和震前流域內(nèi)的物源數(shù)據(jù),文章采用了影像解譯的方法。震前的影像來自哨兵2的2021年4月29日的多光譜影像,分辨率為10 m,該影像用于解譯地震前的物源分布。震后的影像來自2022年9月11日的哨兵2多光譜影像(分辨率為10 m)和2022年9月10日的高分2號(hào)和高分6號(hào)全彩影像(分辨率為2 m),兩個(gè)影像結(jié)合用于解譯地震誘發(fā)的崩滑體分布。

表1 數(shù)據(jù)清單Table 1 Data list

2.2 堰塞湖體積估算

通過ArcGIS空間分析工具估算堰塞湖體積:①獲取堰塞湖的平面范圍;②假定堰塞湖處于準(zhǔn)靜態(tài),水面高程一致,獲取平面范圍內(nèi)最大的高程值;③通過最大高程值建立堰塞湖水面柵格數(shù)據(jù);④利用ArcGIS柵格計(jì)算器,對(duì)堰塞湖水面柵格與原地形柵格進(jìn)行疊加相減,得到堰塞湖的深度分布柵格;⑤對(duì)深度柵格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)求和,乘以柵格單元格面積,得到堰塞湖體積。該方法可能會(huì)高估堰塞湖體積,因?yàn)樗雎粤搜呷w對(duì)原地形的抬升。但是該方法適用于資料匱乏區(qū)域,可快速獲取堰塞湖體積,從而為評(píng)估其危險(xiǎn)性提供依據(jù)。

由于研究區(qū)流域內(nèi)存在多個(gè)小型堰塞湖的情況,為了快速估算堰塞湖潰決后的泥石流沖出量,假定堰塞湖內(nèi)的水體全部參與泥石流的運(yùn)動(dòng),且忽略堰塞體潰決過程中因物質(zhì)交換而導(dǎo)致泥石流容重變化的過程。堰塞湖潰決侵蝕而形成泥石流的體積為:

公式中,Qdam為堰塞湖潰決侵蝕形成的泥石流體積,Q為堰塞湖水體體積,rc為泥石流容重,rw為清水的容重,rH為泥石流中固體物質(zhì)容重。通過將暴雨泥石流沖出量與堰塞湖潰決提供的泥石流沖出量累加,得到震后灣東河主溝泥石流沖出總量。

2.3 震后泥石流沖出量預(yù)測(cè)

為了對(duì)震后泥石流的危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè),文中采用雨洪法計(jì)算泥石流在不同降雨頻率下的泥石流沖出量。雨洪法被廣泛用于泥石流沖出規(guī)模的計(jì)算(宋志等, 2010; Chang et al., 2017; 張浩韋等, 2022),其主要步驟分為兩步:①利用水文方法計(jì)算不同降雨頻率下暴雨洪峰流量,文章依據(jù)的為《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》(四川省水利電力廳,1984);②根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的情況,確定泥石流的容重和堵塞系數(shù),根據(jù)公式計(jì)算得到不同降雨頻率下泥石流的洪峰流量和一次沖出固體物質(zhì)體積。方法的具體計(jì)算過程詳見《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范(試行)》(中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治工程行業(yè)協(xié)會(huì),2018),下文簡(jiǎn)稱《勘查規(guī)范》。

3 震前泥石流活動(dòng)特征

通過地面調(diào)查和影像解譯可知,震前灣東河流域內(nèi)崩滑體主要分布在流域的下游(圖3),以中小型崩滑體為主。崩滑體共22個(gè),總面積為1.17×106

圖3 瀘定地震震前和震后崩滑體分布圖Fig.3 Landslide distribution map of pre and post the Luding earthquake

m2,平均崩滑體面積為5.3×104m2。海拔分布范圍為1400～3150 m,平均海拔高度為2193 m;坡度分布范圍為27°～54°,平均坡度為43°。崩滑體主要分布在溝道的兩側(cè),其中主溝道兩側(cè)的崩滑體面積占總面積的51%,紅巖溝溝道兩側(cè)的崩滑體面積占總面積的39%。

流域上游覆蓋大量的冰磧堆積物,通過影像解譯可知主要分為兩部分。一部分分布在海拔3600 m以上山坡坡面,堆積大量冰蝕作用產(chǎn)生的碎屑土,這部分土體在降雨作用下易被侵蝕形成泥石流。另外一部分分布在海拔為3400～3800 m的主溝道中,堆積有大量冰川運(yùn)動(dòng)形成的冰磧土,這部分土體在溝道徑流侵蝕作用下易發(fā)生泥石流。

灣東河流域內(nèi)支溝泥石流活躍。銀廠溝曾多次暴發(fā)泥石流,1948年7月24日,銀廠溝暴發(fā)泥石流,造成2人死亡,3間房屋被毀;1976年銀廠溝泥石流造成8人死亡;1994年銀廠溝泥石流堵斷灣東河(佘濤等, 2008)。1999年紅巖溝發(fā)生大規(guī)模黏性泥石流(肖翔等, 2008)。以上泥石流歷史事件表明,灣東河流域內(nèi)支溝泥石流一直較為活躍。從目前地面調(diào)查和影像解譯結(jié)果可知,紅巖溝、銀廠溝和主溝道可見大量泥石流堆積物和泥石流侵蝕痕跡,由此表明灣東河流域內(nèi)主溝和部分支溝泥石流一直較為活躍。

4 震后泥石流物源特征

4.1 同震崩滑體分布特征

通過影像解譯和地面調(diào)查,灣東河流域內(nèi)共發(fā)現(xiàn)513處同震崩滑體,總面積為8.88×106m2。其分布范圍與地震烈度呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān),以中小型規(guī)模為主。

分析表明,灣東河流域內(nèi)同震崩滑體主要分布在地震烈度的Ⅸ度區(qū),位于灣東河流域的中下游(圖3)。位于地震烈度的Ⅸ度區(qū)的同震崩滑體面積為8.82×106m2,約占總面積的99%。由同震崩滑體面積頻率密度圖(圖4)可知,灣東河流域內(nèi)同震崩滑體的數(shù)量隨著同震崩滑體面積增大而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),這與在野外觀察到的大型崩滑體數(shù)量少、中小型崩滑體數(shù)量較多的現(xiàn)象是一致的。同時(shí)該趨勢(shì)與2008年汶川地震、2017年九寨溝地震和2022年瀘定地震全域的同震滑坡面積頻率分布趨勢(shì)是一致的(鐵永波等, 2022),同震崩滑體的烈度分布規(guī)律與鮮水河斷裂爐霍段地震崩滑體的分布規(guī)律一致,主要分布在Ⅸ—Ⅹ度區(qū)域(王東輝和田凱, 2014)。但是由于研究區(qū)地質(zhì)條件和尺度的差異,同震崩滑體面積頻率的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間不同,灣東河流域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)間為750～2500 m2,該區(qū)間的值大于2017年九寨溝地震和2022年瀘定地震全域,但是與2008年汶川地震相似。

圖4 同震崩滑體密度分布圖Fig.4 Density distribution map of the co-seismic landslides

4.2 同震崩滑體發(fā)育規(guī)律

同震崩滑體面積分布與距斷層的距離、高程、坡度和坡向呈現(xiàn)強(qiáng)烈的相關(guān)性。通過ArcGIS空間疊加工具,統(tǒng)計(jì)了同震崩滑體面積和面積密度與距斷層距離、高程、坡度和坡向之間的關(guān)系。震崩滑體面積密度指受崩滑體影響的面積的百分比,該指數(shù)被廣泛用于同震崩滑體空間分布特征的分析(Xu and Xu, 2014; Xu et al., 2015)。下面將對(duì)每個(gè)因子進(jìn)行分析。

(1)由同震崩滑體面積和面積密度與距斷層距離的關(guān)系圖(圖5)可見,同震崩滑體面積隨距斷層距離的增加呈現(xiàn)指數(shù)衰減的趨勢(shì)。在灣東河流域內(nèi),同震崩滑體主要發(fā)生在距離斷層3 km內(nèi)的范圍(同震崩滑體面積占總面積的87%),且主要集中在距離斷層1 km內(nèi)的范圍(同震崩滑體面積占總面積的56%)。這表明隨著距斷層距離的增加,地震對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響急劇減小,這與其他地區(qū)地震誘發(fā)崩滑體的分布規(guī)律一致(Pourghasemi et al., 2013; Tang and Van Westen, 2018)。

圖5 同震崩滑體面積及密度與距斷層距離的關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.5 Graph of co-seismic landslide area and density vesus distance from fault

(2)同震崩滑體面積隨高程增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),并在1400～2200 m的區(qū)間出現(xiàn)了峰值。同時(shí)同震崩滑體面積密度呈現(xiàn)出同樣的規(guī)律,這表明此次地震,灣東河流域內(nèi)同震崩滑體主要分布在海拔1400～2200 m的范圍。這與震源的位置和斷層的分布是緊密相關(guān)的,斷層投影到地面的海拔范圍為1300～2000 m,與同震崩滑體主要分布高程范圍重疊,因此在灣東河流域,同震崩滑體面積呈現(xiàn)隨高程增加先增大后減小的趨勢(shì)的主要原因?yàn)榫鄶鄬泳嚯x和高程疊加控制影響。

圖6 同震崩滑體面積及密度與高程的關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Graph of co-seismic landslide area and density vesus elevation

(3)由同震崩滑體面積及密度與坡度的關(guān)系圖(圖7)可以看出,同震崩滑體面積和面積密度隨坡度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。灣東河流域內(nèi)的同震崩滑體面積峰值出現(xiàn)在40°～45°,主要分布在坡度為30°～50°的區(qū)域。這與汶川地震同震崩滑體分布規(guī)律一致,可能的原因是地形坡度由緩變陡的過渡轉(zhuǎn)折部位對(duì)地震波有顯著的放大效應(yīng)(黃潤(rùn)秋和李為樂, 2008; 劉錚等, 2020)。

圖7 同震崩滑體面積與坡度的關(guān)系統(tǒng)計(jì)圖Fig.7 Graph of co-seismic landslide area and density vesus slope steepness

(4)由同震崩滑體面積及密度與坡向的關(guān)系圖(圖8)所示,同震崩滑體面積及密度分布的主要坡向與地震傳播方向一致。同震崩滑體的主要坡向?yàn)楸睎|向、東向、南東向和南向,4個(gè)坡向的崩滑體面積占總面積的67%。同震崩滑體面積密度的主要坡向?yàn)槟蠔|向、南向、南西向和西向,4個(gè)坡向的崩滑體面積占總面積的62%。此次地震的發(fā)震斷裂走向介于南東向和南向之間,這表明在地震波傳播的背面坡的同震崩滑體面積及其密度遠(yuǎn)大于迎面坡一側(cè),即已有研究提出的“背面坡效應(yīng)”(許強(qiáng)和李為樂, 2010; 辛鵬等, 2017)。

圖8 同震崩滑體面積及密度與坡向的關(guān)系雷達(dá)圖Fig.8 Radar graph of co-seismic landslide area and density vesus aspect

4.3 同震崩滑體物源演變特征預(yù)測(cè)

同震崩滑體產(chǎn)生的碎屑物將成為震后灣東河泥石流的主要物源,主要通過侵蝕和搬運(yùn)的形式發(fā)生演變。同震崩滑體產(chǎn)生了大量的松散碎屑堆積物,這些堆積物一部分堆積在山坡上,一部分堆積在溝道中。堆積在坡面上的松散碎屑物在降雨作用下極易發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng),進(jìn)入溝道后可能轉(zhuǎn)化為泥石流。堆積在溝道中的松散碎屑物在降雨形成的徑流作用下,極易被侵蝕沖刷,增加徑流的含沙量和侵蝕能力,可能會(huì)引發(fā)“滾雪球”效應(yīng),最終形成泥石流(圖9)。

圖9 堆積在溝道中的同震崩滑體碎屑物Fig.9 The debris deposition of co-seismic landslides along the channel

同震崩滑體產(chǎn)生的碎屑物穩(wěn)定性將隨時(shí)間而增加,主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面。一是表面植被恢復(fù),增強(qiáng)了抗降雨侵蝕能力。其植被恢復(fù)的速率與碎屑物的巖土體性質(zhì)和氣候關(guān)系密切 (Chen et al., 2022; Zhang et al., 2022),在震前研究區(qū)的植被覆蓋度較高,因此區(qū)域氣候和降雨有利于植被恢復(fù)。二是在重力作用下,自身穩(wěn)定性逐步恢復(fù)。但由于地震屬性和巖性等差異,其穩(wěn)定性恢復(fù)速率差異較大(Barth et al., 2020; Yunus et al., 2020)。震區(qū)的松散崩滑體基巖為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,雖然巖體總體較為破碎,但碎石土的強(qiáng)度仍較大,相比其他震區(qū)的千枚巖、片巖等巖性區(qū)來說,瀘定地震的松散土體恢復(fù)到震前所需的時(shí)間可能會(huì)相對(duì)更久。

5 震后泥石流活動(dòng)性預(yù)測(cè)

5.1 震后泥石流堵潰特征

震后灣東河流域具有暴發(fā)潰決型泥石流的條件。同震崩滑體發(fā)生后,產(chǎn)生的碎屑物堵塞河道,堰塞湖體積約6.3×105m3。12小時(shí)后堰塞湖自然泄洪,但仍有部分堰塞水體存留。根據(jù)2022年9月10日的影像可知,灣東河流域下游共有8個(gè)堰塞湖(圖10)。其中最大的堰塞湖面積為7592 m2,最小的為1576 m2,總面積為2.9×104m2,體積約3.6×105m3。

圖10 瀘定地震震前和震后灣東河主溝下游滑坡發(fā)育及堰塞湖分布情況Fig.10 The distribution of co-seismic landslides and dammed lakes in the main downstream channel of the Wandong catchment pre and post the Luding earthquake

流域內(nèi)部分堰塞湖存留的原因?yàn)檠呷w孔隙度較大。由圖1可知,該區(qū)域的巖體以石英閃長(zhǎng)巖為主,另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無人機(jī)調(diào)查可知,同震崩滑體形成的堰塞體結(jié)構(gòu)松散,孔隙度大。所以當(dāng)堰塞湖水位達(dá)到一定高度,在水壓力作用下形成滲流通道,發(fā)生泄洪。隨著堰塞湖水位降低,水壓力下降,最終堰塞體上游進(jìn)水流量和下游滲流流量保持平衡。

5.2 震后泥石流沖出量計(jì)算

通過資料搜集、實(shí)地調(diào)查和影像解譯,確定了震后泥石流沖出量參數(shù)(表2)。根據(jù)流域內(nèi)泥石流暴發(fā)歷史和文獻(xiàn)記錄(佘濤等, 2008),灣東溝主溝為過渡性泥石流,支溝紅巖溝和銀廠溝為黏性泥石流,因此選取的灣東溝、紅巖溝和銀廠溝的泥石流容重參數(shù)分別為1.8 t/m3、2.15 t/m3、2.15 t/m3。根據(jù)影像解譯和實(shí)地調(diào)查,灣東溝主溝溝道曲率較大,且溝道寬窄不均,因此選定的震前堵塞系數(shù)為2.5,通過對(duì)堰塞體提供的泥石流體積累加反算,綜合考慮支溝群發(fā)性泥石流對(duì)主河道的擁塞可能,得到震后灣東溝的堵塞系數(shù)為4.5。支溝紅巖溝和銀廠溝溝道內(nèi)存在多處崩滑體堵塞,參考《勘查規(guī)范》中的取值標(biāo)準(zhǔn),選定紅巖溝和銀廠溝的堵塞系數(shù)為3.5。

表2 泥石流沖出量計(jì)算參數(shù)表Table 2 Parameters of debris flow runout

根據(jù)泥石流沖出量計(jì)算參數(shù),利用雨洪法得到了震后灣東河流域在不同降雨頻率下泥石流沖出特征值(表3)。其中堰塞湖潰決提供的一次沖出固體物質(zhì)總量為3.6×105m3。計(jì)算結(jié)果顯示,震后灣東河流域內(nèi)主溝具有暴發(fā)特大型泥石流規(guī)模的可能,其堰塞湖潰決提供的固體物質(zhì)總量使震后泥石流沖出總量約是震前的兩倍(震前為3.2×105～5.3×105m3,震后為6.8×105～8.9×105m3)。紅巖溝和銀廠溝可能暴發(fā)中型泥石流,具有堵斷灣東河主溝的可能性。因此需要加強(qiáng)雨季期間的雨量預(yù)警,通過監(jiān)測(cè)暴雨來預(yù)報(bào)泥石流,通過做好當(dāng)?shù)鼐用竦娜簻y(cè)群防,設(shè)計(jì)避讓路線。一旦發(fā)生危險(xiǎn),及時(shí)組織居民轉(zhuǎn)移。

表3 震后灣東溝流域不同頻率下泥石流特征值Table 3 Characteristic values of debris flow at different frequencies in the Wandong catchment

5.3 震后泥石流活動(dòng)演變特征

震后灣東河流域內(nèi)支溝和主溝的泥石流活動(dòng)性將增強(qiáng)。同震崩滑體產(chǎn)生的碎屑堆積物為泥石流提供了豐富的物源,這些物源結(jié)構(gòu)松散,極易在降雨或徑流沖刷條件下啟動(dòng)。汶川震后泥石流降雨閾值降低至震前泥石流的1/3(Zhou and Tang, 2014),因此推測(cè)震后灣東河流域的泥石流降雨閾值將大幅降低,其泥石流頻率將增加。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,此次同震崩滑體產(chǎn)生了總面積約8.88×106m2的碎屑物,其中部分碎屑物將會(huì)直接參與后續(xù)的泥石流中,因此震后灣東河流域的泥石流規(guī)模將增強(qiáng)。由于主溝中存在8個(gè)小型堰塞湖,因此其發(fā)生潰決泥石流的可能性較高,通過上文計(jì)算可知,其規(guī)?？赡苓_(dá)到震前的約兩倍。隨著流域內(nèi)物源的遷移和坡面物源穩(wěn)定性的增強(qiáng),泥石流的規(guī)模和頻率將逐漸恢復(fù)到震前水平。但是恢復(fù)的時(shí)間與降雨、植被、物源遷移速率等相關(guān),需要后期持續(xù)的監(jiān)測(cè)和研究。

6 結(jié)論與建議

通過野外調(diào)查、影像解譯、空間統(tǒng)計(jì)和水文計(jì)算等方法,分析了震后泥石流物源特征,并預(yù)測(cè)了震后泥石流的危險(xiǎn)性。主要認(rèn)識(shí)如下:

(1)同震崩滑體主要分布區(qū)域?yàn)榈卣鹆叶娶葏^(qū),即灣東河流域的中下游,同震崩滑體分布特點(diǎn)為沿主溝和支溝的兩側(cè)分布,以中小型崩滑體為主;

(2)同震崩滑體面積主要分布在距斷層距離1 km的范圍內(nèi),且隨距斷層距離增加呈指數(shù)衰減,表明距斷層距離對(duì)同震崩滑體分布起控制作用;同震崩滑體密度隨坡度增加而增大,且具有明顯背向坡效應(yīng),表明較陡的地形和地震傳播方向?qū)ν鸨阑w的控制效應(yīng)明顯;

(3)灣東河流域具有發(fā)生潰決型泥石流的條件,且其沖出量可能是同等觸發(fā)條件下震前泥石流的約兩倍;

(4)根據(jù)調(diào)查和分析結(jié)果,建議加強(qiáng)對(duì)地震烈度Ⅸ度區(qū)的(部分)覆蓋的流域進(jìn)行重點(diǎn)排查,并重點(diǎn)分析流域內(nèi)的溝道堵塞點(diǎn),評(píng)估暴發(fā)潰決泥石流的可能性和危險(xiǎn)性,為震后泥石流災(zāi)害的防治提供科學(xué)參考。