青川县重点区域地震诱发地质灾害遥感调查与分析

梁京涛 唐 川 王 军

（1.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学），成都610059；2.四川省地质调查院，成都610081）

2008年5月12日14点28分04秒，四川省阿坝藏族羌族自治州的汶川县发生里氏8.0级特大地震（“5·12”地震），震源深度14km，震中位于北纬31.0°，东经103.4°。地震波及大半个中国，造成重灾区面积达100 000km2，是自建国以来波及范围最广、破坏最为严重、救灾难度最大的一次强震。本次地震发生在青藏高原东缘的龙门山断裂带。龙门山断裂带绵延近300km，迄今仍处于活动状态，历史上多次发生强烈地震。该区为高山峡谷地貌，地形切割强烈，地质构造复杂，为崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的高发区。“5·12”地震Ⅺ以上的烈度造成震区山体疏松、开裂松弛，触发了大量滑坡、崩塌、泥石流。估计汶川地震中因地质灾害直接造成死亡可达2万人［1］，地震引发的地质灾害对人们的生命财产造成重大损害。本文利用航空影像对青川县重点区（红石河区域）地质灾害进行解译，对研究区地震诱发地质灾害发育及其分布特征进行探讨。

1 研究区概况

青川县位于四川盆地北部边缘，川、甘、陕交界处，白龙江下游，东经104°36′～105°38′，北纬32°12′～32°56′。东邻广元市朝天区和市中区、剑阁县、陕西省，南接江油市，西连平武县，北与甘肃接壤，素有“鸡鸣三省”、“金三角”之称。国道212、国道108、绵广高速公路、川甘公路和宝成复线铁路穿越县境。县内地势西北高南东低，以侵蚀构造中山及侵蚀构造中低山为主，海拔高度为491～3837m，山地占总面积的88.3%以上；境内河流属长江水系，河谷发育，白龙江、清水河、乔庄河为青川县内3条较大河流。青川地处龙门山地震带，距松潘、茂县、汶川、平武等强震区约100 km，兼之断裂带与其相连，故历次地震均受波及，时有损失。在“5·12”汶川地震中，青川县发生多次余震，5月25日下午16点21分，该区域发生6.4级地震，为汶川地震中最大余震。研究区位于青川县南部（红石河区域），含关庄、红光、曲河及石坝4个乡镇部分区域，总面积193km2。“5·12”汶川地震之中央断裂（北川－映秀断裂）带从研究区穿过。区内地质灾害发育密度高，类型多样。本文选取该区域作为研究对象，对探讨重灾区地震诱发地质灾害发育特征有重要参考价值。

2 地质灾害航空遥感解译

地质灾害在航空遥感影像上具有明显的形态、色调和纹理特征（图1）。由于汶川地震引发的地质灾害与降雨诱发地质灾害发生机理上的不同，使得研究区地质灾害在航空影像上形成了显著的震后特征［2］：地震诱发的滑坡以长条形、勺形和不规则形居多，崩塌滑坡多成群分布，且面积较大，崩塌多沿山脊呈线状展布。由于地震诱发大中型滑坡多具有高速远滑的特点，灾害体多沿沟谷呈碎屑状流动，因而在纹理上具有明显的流纹特征。相比降雨诱发泥石流灾害，地震诱发的泥石流在成灾时间上具有明显的滞后性，在航空影像上坡面泥石流比较多见，大多数沟谷型泥石流沟为潜在泥石流沟，在航空影像上可见到丰富的物源。

本文使用成像于2008年5月18日的航空影像进行研究区震后地质灾害的解译，航空相片分辨率为0.23m，解译采用点状和面状相结合方式，在193km2的研究区范围内，共解译地质灾害712处，其中滑坡209处，崩塌486处，泥石流17处（图2）；采用面状解译共圈定滑坡和崩塌面积13.53km2，其中滑坡7.14km2，崩塌6.39km2。地震前的地质灾害数据来源于成都理工大学2006年青川县地质灾害调查与区划报告，研究区内共86处灾害，其中滑坡68处，崩塌13处，泥石流5处。

3 地震诱发地质灾害发育特征分析

3.1 断层上、下盘效应分析

发震断层的破坏主要表现在两方面：一是地震地表破裂造成横跨断层结构的损坏，二是断层发震时两侧地震动强度不同，从而造成断层两侧一定范围内震害的显著差异［3］。本次地震震源机制上显示为上冲兼右旋走滑运动［4］，汶川地震发震断裂 北川—映秀断裂从研究区通过，根据全国地震区划图编制委员会编制的地震动峰值加速度区划图，研究区断裂带上盘附近区域地震动峰值加速度为0.2cm／s2，下盘区域地震动峰值加速度为0.15cm／s2。上下盘地震动峰值加速度大小不同，使得研究区地质灾害发育具有典型的断层上下盘效应。数量上，研究区共解译地质灾害点712处，其中共有525处位于发震断裂上盘，占总灾害点数目的73.5%，占据绝大部分。面积上，研究区采用面状解译，共圈定滑坡分布及崩塌堆积影响区域共计13.53km2，其中上盘灾害体面积11.58km2，占总分布面积的85.6%，下盘仅占14.4%（表1）。规模上，研究区解译滑坡分布面积＞10×104m2的共11处，其中有10处位于发震断裂上盘，这其中包括体积约（7～10）×106m3的大型滑坡，如东河口滑坡、石板沟滑坡等。

图1 研究区三维航空影像模拟Fig.1 Three dimensional air image simulation in study area

图2 研究区航空影像解译结果Fig.2 Interpretation of the aerial photograph in study area

表1 研究区北川 映秀断裂上下盘地质灾害发育数目统计Table 1 Statistical data of the geo－hazards development in the hanging wall and the footwall of the Beichuan－Yingxiu fault in studyarea

3.2 发育密度分析

由于本次地震震级大，能量高，研究区地震烈度达到了Ⅸ－Ⅹ，加之处于龙门山（中央）断裂带上，当地地质环境极其脆弱，使得地质灾害尤其发育［5－7］。从发育类型上来看，汶川地震前地质灾害发育类型主要以滑坡为主，多为降雨引发；汶川地震诱发的地质灾害类型以滑坡、崩塌为主，两者分布面积比较接近。从发育密度上来看，地震诱发的地质灾害密度平均达到了3.7处／km2，相比该地区汶川地震前地质灾害平均密度0.45处／km2，数量上成几倍甚至几十倍的增加（表2）。本文利用ArcGIS生成该区域的地质灾害密度等值线图（图3），形象地说明了汶川地震前后灾害发育对比情况。

图3 研究区汶川地震前后地质灾害点分布密度等值线图Fig.3 Geo－hazards density map before and after the Wenchuan earthquake in study area

表2 研究区汶川地震前后地质灾害发育数目统计Table 2 Statistical data of the geo－hazards development before and after the Wenchuan earthquake in studyarea

表3 研究区汶川地震诱发滑坡发育坡度统计Table 3 Slope statistics of the landslides caused by the Wenchuan earthquake in study area

3.3 坡度效应分析

边坡的坡度对滑坡有一定的控制作用。单就滑坡而言，在某一地区条件下存在着一个容易引发的角度范围，若大于该角度范围，则容易引起崩塌［8］。如1973年的炉霍地震引发的滑坡多发生在坡度为30°～50°之间，1974年昭通地震引发的滑坡多发生在坡度为35°～45°之间，1996年的云南丽江地震（Ms＝7.0）引发的滑坡多发生于坡度为25°～45°斜坡上［9－11］。为了探讨本次地震诱发滑坡的坡度效应，研究区解译过程中，对每一个滑坡体所在斜坡的平均坡度进行了统计（表3），209处滑坡中，发育滑坡的最小边坡坡度为18.4°，最大边坡坡度为44.4°，大部分滑坡主要发生在坡度 为20°～40°之间，尤其是25°～35°之间；研究区坡度＜20°的滑坡仅发育3处，＞40°的滑坡发育13处，两者总计占7.6%：边坡坡度对滑坡的控制作用明显。

3.4 灾害链效应分析

汶川地震诱发的崩塌、滑坡、泥石流具有明显的灾害链效应［12］，崩塌滑坡体往往成群出现，或多混合出现（图4）。有时候滑坡体侧翼或上方出现崩塌；往往一条支沟内，谷坡上崩塌、滑坡同时发育；堆积于沟谷中的崩塌滑坡堆积体，为泥石流提供丰富的物源，在降雨条件下转变为泥石流；泥石流发生后，大量堆积物堵塞河道；或者，大规模崩塌滑坡体堆积物直接堵江形成堰塞湖，堰塞湖溃决后又造成新的灾害。

4 结论与建议

a.由于上冲断裂上、下盘地震加速度大小不同，使得研究区地质灾害发育具有典型的断层上下盘效应。研究区北川－映秀断裂上盘灾害发育数量和分布面积远大于下盘；发育规模上，大规模灾害体多分布在断裂带上盘。

图4 研究区汶川地震诱发地质灾害链Fig.4 Geo－hazards chains caused by the Wenchuan earthquake in study area

b.汶川地震前后的地质灾害在灾害类型和发育密度上存在差别，地震前灾害类型以滑坡为主，多为降雨引发；地震地质灾害类型以崩塌、滑坡为主，两者分布面积比较接近；发育密度上，相比地震前地质灾害，地震地质灾害数量上成几倍甚至几十倍的增加。

c.研究区地震滑坡主要发生在坡度20°～40°之间，尤其是25°～35°之间最有利于滑坡的发生，边坡坡度对滑坡的控制作用明显。

d.研究区地震诱发的崩塌、滑坡、泥石流具有明显的灾害链效应，链式成灾特点显著。

e.在强震区，要特别关注暴雨诱发泥石流灾害，汶川8.0级地震引发大量潜在泥石流沟，由于震区泥石流成灾时间上的滞后性，往往被人们所忽视。泥石流堆积区一般场地开阔，土地平整，利于建房，这些地方容易被人们定为“最佳”选址区，往往人口较为集中，一旦发生泥石流，便会造成大的灾难。

本文所用航空影像来源于国土资源部。

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