基于3S技术的九寨沟8·8地震后生态地质环境敏感性研究

袁茂珂，宋 伟，杜 杰，郑小敏，卓曼他

基于3S技术的九寨沟8·8地震后生态地质环境敏感性研究

袁茂珂1，宋 伟1，杜 杰2，郑小敏1，卓曼他2

（1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 华阳 610213；2. 九寨沟风景名胜区管理局，四川 九寨沟 623402）

2017年8月8日21时19分46秒，四川阿坝州九寨沟县发生里氏7.0级地震，震中位于九寨沟世界自然遗产地核心景区西部5000m处的比芒村（北纬33.20°，东经103.82°）。地震的最大烈度为Ⅸ度，等震线长轴总体呈北北西走向，Ⅵ度区及以上总面积为18295km2，九寨沟县漳扎镇等17个乡镇受到一定程度的影响。受地震影响，九寨沟世界自然遗产地的旅游基础设施、景观资源以及生态地质环境均遭受了不同程度的毁损。通过对九寨沟世界自然遗产地震后生态地质环境的调查研究，利用3S技术分析其震后敏感性变化，为九寨沟世界自然遗产地恢复重建及后续防灾减灾工作提供技术支撑。

九寨沟；世界自然遗产地；生态地质环境；敏感性；3S技术；地震

近二十年来，四川省相继发生了几次较大震级的地震。2017年8月8日发生的九寨沟里氏7.0级地震对九寨沟世界自然遗产地造成了较大的影响，栈道、公路、房屋等基础设施多处受损，部分地质遗迹景观资源受到影响。结合九寨沟震后恢复重建工作开展，在野外系统调查研究的基础上，本文结合遥感影像数据运用研究九寨沟震后生态地质环境特性，分析对比震前震后生态地质环境变化，就九寨沟8·8地震对九寨沟震后生态地质环境敏感性进行了全面分析，为九寨沟后续保护利用及建设发展提供技术支撑。

1 研究区概况

1.1 研究区

九寨沟世界自然遗产地位于四川省阿坝州羌族自治州九寨沟县西部，地理坐标为东经103°45′—104°05′，北纬32°53′—33°20′，面积651km2。

图1 九寨沟大地构造位置略图

① 岷江断裂带；②雪山断裂带；③虎牙断裂带；④青川断裂带；⑤塔藏构造带

1.2 自然地理特征

九寨沟世界自然遗产地以树正、日则和则查哇三沟构成“Y”字地形，地势南高北低，最大高差2768m，平均高差大于1600m。河网密度大于0.8km/km2；谷地狭窄，宽度都小于200m。最大宽深比可达20∶1，平均为4.5∶1。属高山峡谷地貌区。呈现垂直分带山地地貌景观。九寨沟流域沟谷分布着大量连绵展布的湖泊景观，总面积达2.85km2。

区内气候具冷凉干燥季风气候特征，垂直分带明显，年平均气温5.5℃，七月极端最高气温32.6℃，一月极端最低气温-20.2℃。年平均降水量761.8mm，年水面蒸发量571.3mm，陆面蒸发量399.9mm。

1.3 区域地质背景

1.3.1 大地构造

位于松潘-甘孜造山带丹巴-汶川构造岩片与西秦岭造山带摩天岭地块结合部位。以塔藏构造带、雪山断裂、岷江断裂为界，北东角和北西为松潘-甘孜造山带阿尼玛卿构造带（地背斜）和马尔康逆冲-滑脱岩片（地向斜），中部为西秦岭造山带摩天岭推覆体（图1）。

1.3.2 地层

表1 九寨沟主要地层岩性特征一览表

地层区划属南秦岭-大别山地层区，摩天岭地层分区，九寨沟地层小区。出露当多组、下吾拉组、益哇沟组、岷河组、大关山组、叠山组、罗让沟组、红星岩组、祁让沟组及第四系。可溶性碳酸盐岩分布广泛，出露面积约500km2，总厚4000m，是九寨沟景观形成的物质基础之一，构成了第四系Q3gl+fgl底冰碛、终碛垅等之下伏基岩（四川省地矿局区调队，2001）。

1.3.3 构造

构造复杂、断裂发育对九寨沟地貌具有重要影响；主要受控晚新生代以来强烈活动NW和NE向断裂。九寨沟断裂、则查哇断裂是区内对地貌发育起明显控制作用的两条近SN向主干断裂带，断裂的右行张扭特征明显，富水性强，区内主要湖泊（海子）、河流等总体上都沿这些构造带形成的U型谷分布。NW向悬泉断层、鹰爪洞断层、丹祖沟～镜海断层、扎如沟断层等呈断崖地貌，为右行扭压性。为岩溶-裂隙水的形成创造了条件。沿上述断裂带常表现为集中径流，甚至产生了邻谷式补给的地下径流活动（四川省地矿局区调队，2001）。

2 震后生态地质环境现状

九寨沟8·8地震震中最大烈度为九度，涉及漳扎镇，面积139km2，对九寨沟核心景区地质环境的影响较大，震后生态环境影响表现在自然景观、生态环境、基础设施部分受损。

2.1 地震对自然景观的影响

2.1.1对重要湖泊景观的影响

1）箭竹海。箭竹海位于日则沟中段，距震中9.6km。箭竹海西岸诱发少量小型高位崩塌，最严重区域为北段西岸沟谷中，对湖体侵害较小。该处为古崩塌堆积区，加载古崩塌堆积，后期可能加速向箭竹海推进速度，对箭竹海湖水及湖底钙华造成进一定的影响。

2）熊猫海。熊猫海距震中8.2km。受损段集中在北段东岸，滑坡与几处大型崩塌体群并存。单个规模6×104m3，转石最大直径500～800cm。受崩塌体影响，熊猫海局部被崩塌体挤占，公路路基被掩埋，进入熊猫海深度未见，公路被掩盖深度8m左右。根据熊猫海历年水位变化情况资料，熊猫海水位下降1～2m，南侧局部公路路基下沉，裂缝长10m，宽10cm。该段为九寨沟8·8地震受灾最严重地区之一，熊猫海是受影响较大的海子之一。

3）火花海。火花海距震中7.4km。发生溃坝，垮塌钙华堤坝物质由溃坝口呈扇状分布至双龙海，湖泊水体流失45×104m3，水位下降13m，湖底钙华出露，水生态系统遭受破坏。火花海水体退缩，上游堤坝不同程度受损；出现多股来自上游的裂隙水，最大单泉流量0.5～1L/s，多处发生与堤坝平行线型崩塌（宋伟等，2020）。

2.1.2 重要瀑布景观影响

1）熊猫海瀑布。熊猫海瀑布距震中8.2km，九寨沟8·8地震造成熊猫海瀑布堤坝局部垮塌，调查中可见局部裂隙较发育，宽10～20cm，堤坝上修建的栈道受到较大毁损。

2）珍珠滩瀑布。珍珠滩瀑布距震中8.2km，形成与冰川终碛垅有关，受沿丹祖沟发育NW向断层控制。多年来一直存在崩塌现象，九寨沟8·8地震后，明显看到珍珠滩瀑布下新增多处崩塌钙化断块，局部可见少量裂隙发育。

3）诺日朗瀑布。诺日朗瀑布距震中9.1km，诺日朗瀑布堤坝“钙华掉块”长期存在，根据2006年与2018年诺日朗瀑布状态对比，九寨沟8·8地震对诺日朗瀑布整体影响相对较小，造成少量“钙华掉块”及漏失现象，可见崩塌体影响区长20m，宽3～4m，厚4～6m，相对崩塌高度12～15m。诺日朗瀑布主要表现在大气降水导致流量变化、构造作用以及钙华胶结、“钙华掉块”的速率。

4）火花海瀑布。火花海堤坝溃坝消失，剩湖底钙华和树木枯枝。

2.1.3 对重要泉水景观的影响

九寨沟8·8地震后，异常泉水点为剑岩悬泉、日则泉群。剑岩悬泉原有6股泉水，现调查可见4处悬泉，高度87m、104m、130m、170m处，推测是受九寨沟8·8地震影响。

日则泉群段泉群之上，发育一处高位崩塌，崩塌体掩盖局部泉点，对泉群整体补排影响较小。该区域可嗅到浓烈臭鸡蛋味，越靠近泉群味道越浓烈，泉水出口可见白色絮状物，推测为地震致使地层中硫化氢溢出所致。

图2 九寨沟地质构造与地下水循环关系图

2.2 地震对生态景观的影响

高位崩塌对崩塌区及下部植被造成影响，斩断、掩埋大量植被，尤以日则沟及丹祖沟最重。结合2018—2019年调查对比，雨季日则沟、则查哇沟爆发多次泥石流，对沿途生态环境及基础设施建设造成巨大影响。

2.3 地震对基础设施的影响

地震对九寨沟诺日朗瀑布-原始森林段基础设施造成影响严重，其次为树正段，道路损坏、栈道破损、管理房墙壁开裂等。

3 震后生态地质环境敏感性评估

3.1 数据处理

3.1.1图形矢量化

根据九寨沟震前震后遥感影像数据对比，结合九寨沟水文地质图及震前震后地质灾害分布图，提取震前震后构造断裂发育情况、地质灾害发育情况、坡度及地形变化情况、植被与土地变化情况，分别编制断层缓冲区分布图、岩性分级图、地质灾害分布图、水循环系统分区图、坡度分布图、震前震后地形变化图、植物与土地利用分区图、人类活动分区图（图3～10）。

图3 九寨沟断层缓冲区分布图

图4 九寨沟岩性分级图

图5 九寨沟地质灾害分布图

图6 九寨沟水循环系统分区图

图7 九寨沟地区坡度分布图

图8 九寨沟震前震后地形变化图

图9 九寨沟植物与土地利用分区图

图10 九寨沟人类活动分区图

图11 九寨沟生态地质环境敏感性分级评估图

3.1.2 图形统一

标定统一标准边界，将各图件校正到相同位置，保证叠加分析时各数据层边界完全一致。将各敏感因子涉及图件进行空间坐标体系统一，地图单位统一采用千米，利用GIS投影转换功能把各数据层转换成统一投影方式。对图件进行矢量处理，涉及敏感因子元素加注属性、建立空间关系，方便后期叠加分析（张瑞英，2007）。

3.2 评价指标及敏感因子选取

选取地质条件、水文条件、地形地貌、生物条件、人类活动五项评价指标，进而划分为断裂构造、岩性、地质灾害、水循环、坡度、地形地貌、植被土壤、景区道路设施等对生态地质环境的影响因子，根据影响大小、敏感性强弱，赋予权重（表3）。

表3 研究区震后生态地质环境敏感因子及权重表

3.3 数据分析

根据九寨沟敏感性评估影响因子，确定权重，建立九寨沟震后生态地质环境基础数据库，将数据进行矢量栅格化、标准化，建立评估模型。利用GIS将各生态地质环境敏感因子按照一定权重叠加成图，在ArcGis环境下生成单因子栅格数据GRID，通过综合各影响因子分布图，采用空间分析模块地图代数分析得出九寨沟生态地质环境敏感性评估图，开展敏感性分区评估。通过栅格计算器对不同类型的敏感因子进行运算处理，然后进行相加，可得到九寨沟震后生态地质环境敏感性分级评估图（图11）。

4 敏感性分析

九寨沟生态地质环境敏感性分级分为一级敏感区、二级敏感区、三级敏感区、四级敏感区。一级敏感区面积0.12 km2，占比0.0161%；二级敏感区面积45.58 km2，占比6.2555%；三级敏感区面积658.65 km2，占比90.3807%；四级敏感区面积24.39km2，占比3.3478%（任春颖等，2008）。

4.1 敏感性分区评价

一级敏感区：一级敏感区定义为评估分值大于70分区域，敏感性强。呈点状分布，集中于五花海-天鹅海段南北向沟谷中；其次分布于九寨沟沟口及长海-五彩池段。五花海-天鹅海段海拔较高，分布松散岩类，山体较陡，部分近于直立，是地下水循环最集中区域。来自则查哇沟长海的邻谷补给在原始森林附近以泉群出露，水量较大；来自丹祖沟及熊猫海的地下补给在五花海一带以泉群形态出露（江峰，2010）。泉群是研究区水循环系统核心所在，敏感性高。生态环境、旅游基础设施等造成不同程度毁损。日则大泉群局部被掩盖，泉水臭鸡蛋味较浓（康秀亮和刘艳红，2007）。

二级敏感区：为评估分值50～70分区域，敏感性较强。主要沿主干道路、核心景观、地表水径流及地下水运移通道呈带状分布。地质灾害易发区，地震导致地质灾害区零星分布与日则沟及丹祖沟两侧山坡。

三级敏感区：为评估分值30～50分区域，敏感性中等。广泛分布于除核心景观、核心游览线路、地下水循环核心区的大部分区域。

四级敏感区：为评估分值在0～30分的区域，敏感性较弱。不规则分布于研究区西南侧及东侧，距离核心景观及核心游览路线较远，分布基岩区。

4.2 保护建议

1）加强研究区科学研究。加强地质背景、生态地质环境、景观资源等方面的研究，尤其是敏感区构造及地下水循环系统，成因进行深度研究。

2）加强研究区生态环境调查评价。定期开展研究区生态环境调查评价工作，调查评价工作应长效、周期性的开展。

3）加强生态环境监测。对研究区全境的植被、动物、水体、钙华、山岩、降雨、气温、风向等进行全方位的数据采集及监控。形成动态监控数据体系，掌握九寨沟生态景观动态变化（阳次中，2013；任春颖等，2007）。

5 结论

1）九寨沟8·8地震对九寨沟整体景观及生态环境造成了一定影响，对部分湖泊、瀑布、泉水及其他生态景观造成较大影响，同时也形成较多新景观。

2）九寨沟震后生态环境较敏感区集中分布在树正沟、日则沟、则查哇沟等景观集中分布的区域及地下水集中溢出带。

3）对九寨沟震后生态地质环境的研究工作及基础设施建设工作，对未来九寨沟的科学规划发展具有重要意义。

致谢：本文是在“九寨沟世界自然遗产震后地质变化与重建对策研究”项目的支持下完成的。在野外综合考察和资料收集的过程中，得到了九寨沟风景名胜区管理局的大力支持。陈斌教授级高工对项目给予了大力帮助和支持。在此，特向他们表示衷心的感谢！

四川省地矿局区调队．2001．1∶5万九寨沟幅、则查哇幅、红星岩幅、黄龙幅区域生态地质调查报告[R]．

四川省地矿局区调队．2001．九寨沟、黄龙世界自然遗产区地质及水循环研究[R]．

宋伟，袁茂珂，卓曼他，曹俊，刘明，杜杰．2020．“8·8”地震后九寨沟火花海发展演化趋势分析[J]．四川地质学报，40(04)：668-675．

张瑞英．2007．3S技术支持下的九寨沟核心景区生态地质环境评价及演化趋势研究[D]．成都理工大学．

任春颖，张柏，张树清，王宗明，宋开山，杨军．2008．基于RS与GIS的湿地保护有效性分析——以向海自然保护区为例[J]．干旱区资源与环境，22[02]：133-139．

江峰．2010．福建省地质环境敏感性区划研究[D]．福建农林大学．

康秀亮、刘艳红．2007．生态系统敏感性评价方法研究[J]．安徽农业科学，35[33]10569-10571＋10574．

阳次中．2013．3S技术支持下的黄山风景区生态地质环境敏感性分析[D]．合肥工业大学．

任春颖，张柏，张树清，王宗明，宋开山，杨军．2007．向海自然保护区湿地资源保护有效性及其影响因素分析[J]．资源科学，29(06)：75-82．

A Study of Eco-Geological Environment Sensitivity in the Jiuzhaigou Valley after the Earthquake on Aug.8, 2017 By 3S Technique

YUAN Mao-ke1SONG Wei1DU Jie2ZHENG Xiao-min1ZHUO Man-ta2

(1-Regional Geological Surveying Team, BGEEMRSP, Chengdu 610213; 2-Jiuzhaigou Valley Scenic Spots Administration, Jiuzhaigou, Sichuan 623402)

The Jiuzhaigou Valley earthquake with the magnitude 7.0 on Aug. 8, 2017 caused various degrees of damage to the tourist infrastructure, landscape resources and eco-geological environment in the World Heritage Site in the Jiuzhaigou Valley. This paper has a discussion on change of eco-geological environment sensitivity in the Jiuzhaigou Valley after the earthquake by 3S technique and on the basis of geological survey in order to provide technical support for rehabilitation and follow-up disaster prevention and mitigation work the World Heritage Site in Jiuzhaigou Valley.

Jiuzhaigou Valley; World Heritage Site; eco-geological environment; sensitivity; 3S technique; earthquake

2020-07-22

受九寨沟震后恢复重建专项世界自然遗产保护与恢复研究项目资助

袁茂珂（1991—），男，四川资阳人，工程师，主要从事旅游地学调查评价、地质公园规划建设与地学科普产业发展研究

[P66]

A

1006-0995（2021）02-0289-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.021