汶川地震前后重災區水土流失變化特征初步分析

胡 波，熊明彪，趙 健，張平倉，胡 恒

（1.長江科學院水土保持研究所，武漢 430010；2.四川省水土保持生態環境監測總站，成都 610041）

汶川地震前后重災區水土流失變化特征初步分析

胡 波1，熊明彪2，趙 健1，張平倉1，胡 恒2

（1.長江科學院水土保持研究所，武漢 430010；2.四川省水土保持生態環境監測總站，成都 610041）

5.12汶川地震誘發大量的崩塌、滑坡、泥石流等新生水土流失問題，具有擾動強度大、影響范圍廣、破壞程度高等顯著特點，水土流失狀況加劇，已嚴重威脅震區社會經濟與生態環境的可持續發展。通過采用統計分析方法，探討地震前后不同生態系統類型的水土流失變化特征。結果顯示，震后重災區輕度水土流失面積比重呈降低趨勢，中度和重度水土流失面積比重呈增加趨勢。究其原因，震后重災區農田、草地、森林生態系統的不同等級水土流失面積間存在一種動態轉化關系，即輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉化；相較于震區水土流失面積變化幅度而言，震后水土流失的程度和強度顯著增加。

汶川地震；水土流失；變化趨勢

水土流失是我國重大環境問題，據相關資料統計，長江流域水土流失（包括水蝕和風蝕）面積達53.1×104km2，而水土流失問題又進一步誘發并導致區域土地退化、生態環境惡化等問題，使得長江流域生態環境的可持續發展面臨嚴峻的挑戰［1］。“5.12”汶川大地震，作為新中國成立以來破壞性最強、波及范圍最廣、救災難度最大的一次地震，不僅對震區各地人民生命、財產安全構成了巨大威脅，造成了無法估量的經濟損失；同時，由于地震引發泥石流、滑坡、崩塌等次生地質災害，并進一步誘發新生水土流失問題，給當地基礎設施建設、生態環境等都造成了巨大影響［2］。

強烈地震誘發的新生水土流失的面積、數量和程度，不僅取決于地震本身的影響，而且與發震地區的地質條件和發震時的降雨、融雪等各種因素密切相關。“5.12”四川汶川大地震使受災區域山體大面積垮塌，森林植被毀損嚴重，誘發的水土流失十分嚴重，水土流失潛在條件使將進入長江的泥沙達到10.74×108m3；地震對自然生態環境影響深遠，已造成了大量落石、崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖新生水土流失災害，使生態環境更加脆弱，并嚴重威脅著影響區群眾的生命財產安全［3－5］。

1 研究區概況

2008年5月12日，四川汶川境內發生里氏8.0級大地震，其重災區覆蓋岷江、涪江、嘉陵江等長江上游源區，涉及行政區包括都江堰市、什邡縣、北川縣、汶川縣等21個縣（市）（圖1），面積約15×104km2［6－8］。

圖1 汶川地震重災區及其位置示意圖Fig.1 W enchuan earthquake area and its position

震中汶川以及余震震中均位于四川西部的龍門山斷裂構造帶上，屬于我國地形、氣候、土壤、植被以及生物多樣性匯集的一條重要過渡交錯帶。該區域氣候屬于北亞熱帶山地濕潤性季風氣候，氣候要素隨著海拔高度的變化而呈垂直分布［7］；受冬、夏季風交替作用，降水豐枯季較明顯，強降雨主要集中于夏季；地震重災區氣候空間差異性較大，少雨區（汶川、茂縣、理縣）多年平均年降水量在500～800 mm，過渡區（汶川南部、青川縣、平武縣）多年平均年降水量分布在800～1 200 mm，其余地區多年平均年降水量在1 200 mm以上，其中北川、安縣、綿竹、什邡、彭州、都江堰等暴雨高值區多年平均年降水量在1 000～2 200 mm［5］。區內自然條件復雜、水系眾多、景觀及其組合類型多樣、生態環境脆弱、抗干擾能力弱、嚴重退化后恢復困難［7］。

2 汶川地震區新生水土流失類型與特征

2.1 汶川重災區新生水土流失調查

2009年1月，為分析汶川地震區新生水土流失的生態環境效應，通過實地踏勘、野外定位考察，研究地震重災區新生水土流失特征與危害強度。通過數據搜集與文獻檢索，采用Excel 2007、SPSS Statistics 17.0對基礎數據進行初步處理與統計分析，探討汶川地震水土流失變化規律與特征。具體調查區域與內容見表1。

表1 調查區域與內容Table 1 Investigation area and investigation contents

2.2 新生水土流失典型類型

新生水土流失主要是指地震引起的次地質災害而誘發產生的諸如滑坡、泥石流以及坡面侵蝕等形態的水土流失問題。

（1）滑坡：地震誘發大量滑坡，重災區滑坡面密度大于50%以上，最大可達70%。由于河道山坡坡度陡、切割深，斜坡巖石破碎后形成大量的沿主河及其支流河谷發育和分布滑坡，多處沿河發育的大規模滑坡造成了堵江，形成地震堰塞湖；震后暴雨影響下，大量震后形成的松散堆積體再次形成滑坡。

（2）泥石流：由于劇烈的山體震動，大量崩塌、落石、滑坡活動使溝道內松散碎屑物質劇增，為泥石流發育提供了固體物質條件［3］。震區谷底與山頂的相對高度大，便于山坡高處物質勢能的釋放和轉化為動能，利于泥石流發育。泥石流活動范圍大、持續時間長、活動頻率高、暴發點多且規模不一。

（3）崩塌：受地震影響，坡體平衡被破壞，地震災區尤其是高陡邊坡上的巖、土體在重力作用下脫離山體，堆積在坡腳或溝谷，形成崩塌。崩塌的大型巖體滾落山下，砸毀房屋、道路和車輛；崩塌的松散物質量大且集中，并形成各種形態的松散堆積體，在之后的暴雨和余震的影響下形成滑坡和泥石流，造成巨大危害。

（4）坡面侵蝕：受地質災害強烈活動影響，地表土層及植被遭受極大破壞，使山坡荒蕪，形成荒山禿嶺，遇暴雨時對山坡裸露風化層片蝕作用加強；同時，地表徑流對山坡裸露風化層侵蝕作用加劇，坡面侵蝕作用強烈，形成新的沖溝，破壞地表水系，同時將大量泥沙帶入河流，增加了河流泥沙。

2.3 新生水土流失特征

（1）災區震后新生水土流失影響范圍廣。“5.12”四川汶川大地震造成的新生水土流失分布區域較廣、影響較集中。據資料統計顯示，在受災的139個區（縣）中，震后水土流失面積達到14.92× 104km2，占災區縣面積的50.77%，較地震前新增水土流失面積增加11.03%；87個水土保持受災區（縣），震后水土流失面積為8.93×104km2，占87個災區縣面積的55.40%，較地震前增加17.97%；39個重災區縣，震后水土流失面積為5.63×104km2，占災區（縣）幅員面積的44.66%，較地震前增加28.15%［8－10］。

（2）災區震后新生水土流失破壞危害大。由于地震造成大量山體松動、裂縫、崩塌，使得本就十分破碎的下墊面變得更不穩定，滑坡、泥石流等各種次生災害不斷發生，嚴重威脅著人們的生命財產安全，危害極大。同時，由于滑坡、泥石流形成的各種松散堆積物質進入河道、堵塞河流形成堰塞湖，也會對下游水利設施、人民生命財產安全構成威脅［3－5］。以什邡市為例探討地震引發的新生水土流失危害，僅水土保持直接經濟損失而言，地震對什邡市的影響達到7 946.46萬元，水土保持設施損失殆盡，蓄水、保水工程損失嚴重①，其中，損毀坡改梯357.96 hm2；節水溝及排灌渠187 km、蓄水池327口、沉沙池600座、山坪塘34座、攔沙壩12座、水保林2 815.93 hm2、經果林2 015.31 hm2。

①《什邡市水利局關于“5.12”地震后水土保持工作情況匯報》，什邡市水利局，2010年1月8日。

（3）災區震后新生水土流失擾動強度大。據重災區新生水土流失現狀調查分析，災區震后新生水土流失量強度大，顯著大于一般的水土流失。災區平均土壤侵蝕模數由震前的3 703 t／（km2·a）增加到4 604 t／（km2·a），新增水土流失面積的平均土壤侵蝕模數將高達12 784 t／（km2·a）［9］，地震前后的土壤侵蝕強度有顯著增加趨勢。

（4）震區水土流失狀況加劇，威脅震區生態環境。5.12震后水土流失強度明顯增加，水土流失面積呈急劇增加趨勢。主要原因有：原有水土保持設施失去了控制水土流失的能力；地震造成大量山體松動、裂縫、崩塌，出現了新的次生地質災害隱患；主汛期暴雨集中，對現有水土保持措施破壞將日益嚴重，新增水土流失面積將不斷增加［2，5－10］。

3 重災區不同生態系統新生水土流失變化特征分析

王文杰等人選擇森林、草地、農田和水體等8類生態類型進行生態系統受損情況分析，相關研究結果顯示森林、草地和農田生態系統受損最為嚴重，其統計區（縣）的新生水土流失面積達到7.39 km2。其中，森林生態系統破壞面積為5.03 km2，占森林總面積的2.80%；草地生態系統破壞面積為1.69 km2，占森林總面積的2.21%；森林生態系統破壞面積為0.67 km2，占森林總面積的1.08%［6，9］。為進一步分析地震前后變化情況，采用統計分析方法探討了14個重災區地震前后不同生態系統類型的水土流失面積變化量和變化率（見圖2）。

由圖2可知，針對于14個重災區，通過統計分析可知：

（1）地震后不同的生態系統類型的輕度水土流失面積比重占水土流失總面積呈顯著降低趨勢；整體而言，14個重災區不同生態系統類型的變化量和變化率（%）都較高，主要的典型區有汶川、文縣、理縣和平武；文縣的農田、草地和森林生態系統輕度流失面積變化量和變化率皆較高；汶川和理縣的農田生態系統輕度水土流失面積變化量較低，但變化率卻非常高，草地和森林生態系統的輕度流失面積變化量和變化率都較高；平武縣的農田和森林生態系統輕度流失面積變化較為明顯。

圖2 地震前后不同生態系統類型水土流失面積變化（數據來源：王文杰等，2008）Fig.2 Soil loss area of different ecosystems in different earthquake areas before and after Wenchuan earthquake（data from WANG Wen-jie et al.，2008）

（2）對于中度水土流失而言，14個重災區地震后不同生態系統類型的水土流失面積比重呈顯著升高趨勢，典型區有汶川、茂縣、平武、文縣、理縣；平武、文縣和理縣的農田、草地和森林生態系統中度流失面積變化量和變化率皆較高；汶川和茂縣農田生態系統中度水土流失面積變化量較低，但變化率較高，草地和森林生態系統的中度水土流失面積變化量和變化率都較高。

（3）對于重度水土流失而言，14個重災區地震后不同生態系統類型的流失面積比重呈增加趨勢，典型區有汶川、北川、平武。汶川草地和森林生態系統水土流失面積變化量大、變化率較低，而其農田生態系統的水土流失面積變化量和變化率都較低；北川和平武農田生態系統水土流失面積變化量較高、變化率很低。

通過對農田、草地、森林生態系統的輕度、中度和重度水土流失面積變化耦合分析可知：區域輕度水土流失面積比重呈降低趨勢、中度和重度水土流失面積比重呈增加趨勢，究其原因，震后14個重災區的農田、草地、森林生態系統的水土流失面積存在一種動態轉化關系，即輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉化，震區水土流失面積變化程度較低（10%～20%），但水土流失程度和強度則呈顯著增加趨勢。

總體而言，汶川地震重災區水土流失變化類型主要包含以下幾類：①面積變化量較大、變化率較低，此類應屬于新生水土流失爆發強度大，但范圍相對較為集中，如崩塌、滑坡、泥石流；②面積變化量較小、變化率較高，此類應屬于新生水土流失爆發范圍較廣，但損害強度及程度相對較小，如坡面侵蝕；③面積變化量與變化率皆較高，此類應屬于新生水土流失爆發范圍及強度皆較高，如滑坡、泥石流；④面積變化量和變化率皆較低，此類應屬于新生水土流失爆發范圍及強度相對皆較低，如坡面侵蝕。

4 結 論

5.12 汶川地震誘發大量的崩塌、滑坡、泥石流等新生水土流失問題［5，6］，此次新生水土流失具有擾動強度大、影響范圍廣、破壞程度高等顯著特點，使得震區水土流失狀況加劇，嚴重威脅震區社會經濟與自然生態的可持續發展。

通過已有資料分析14個重災區地震前后不同生態系統類型的新生水土流失變化趨勢，震后不同生態系統類型的輕度水土流失比重呈降低趨勢，而中度與重度水土流失比重呈現顯著增加趨勢；通過對農田、草地、森林系統的輕度、中度和重度水土流失變化耦合分析可知：震后14個重災區的農田、草地、森林生態系統的水土流失面積存在一種動態轉化關系，輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉化；相較于震區水土流失面積變化而言，震后水土流失的程度和強度顯著增加。

致謝：感謝汶川水利局水保辦、北川水利局水保辦、什邡水利局、德陽市水保科、什邡市水保站等單位在汶川考察中提供的支持和幫助。

［1］ 李亞龍，王 瑩，張平倉.長江中上游坡地水土資源優化配置研究綜述［J］.中國水土保持，2009，（2）：25－28.（LI Ya-long，WANG Ying，ZHANG Ping-cang.Comprehensive review on the optimum configuration of soil and water resources in slope field ofmiddle and upper reaches of Changjiang River［J］.Soil and Water Conservation in China，2009，（2）：25－28.（in Chinese））

［2］ 王根龍，張軍慧，劉紅帥.汶川地震北川縣城地質災害調查與初步分析［J］.中國地質災害與防治學報，2009，（3）：47－52.（WANG Gen-long，ZHANG Junhui，LIU Hong-shuai.Investigation and preliminary analysis of geologic disasters in Beichuan county induced by Wenchuan Earthquake［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2009，（3）：47－52.（in Chinese））

［3］ 李樹德，任秀生，岳升陽，等.地震與泥石流活動［J］.水土保持研究，2001，8（2）：26－27.（LIShu-de，REN Xiu-sheng，YUE Sheng-yang，et al.Earthquake and debris flow activities［J］.Research of Soiland Water Conservation，2001，8（2）：26－27.（in Chinese））

［4］ 曹叔尤，劉興年，黃 爾，等.地震背景下的川江流域泥沙與河床演變問題研究進展［J］.四川大學學報（工程科學版），2009，41（3）：28－36.（CAO Shu-you，LIU Xing-nian，HUANG Er，etal.Advances in studies of river sediment and fluvial processes of the upper-Yangtze River in earthquake background［J］.Journal of Sichuan University（Engineering Science Edition），2009，41（3）：28－36.（in Chinese））

［5］ 陳曉清，李智廣，崔 鵬，等.5.12汶川地震重災區水土流失初步估算［J］.山地學報，2009，29（1）：122－127.（CHEN Xiao-qing，LIZhi-guang，CUIPeng，etal.Estimation of soil erosion caused by the 5·12Wenchuan Earthquake［J］.Journal of Mountain Science，2009，29（1）：122－127.（in Chinese））

［6］ 王文杰，潘英姿，徐衛華，等.四川汶川地震對生態系統破壞及其生態影響分析［J］.環境科學研究，2008，21（5）：110－116.（WANGWen-jie，PAN Ying-zi，XU Wei-hua，et al.Analysis on ecosystem destroy and its ecological impact caused by earthquake in Wenchuan，Sichuan Province［J］.Research of Environmental Sciences，2008，21（5）：110－116.（in Chinese））

［7］ 張春敏，王根緒.汶川大地震災害對區域生態系統的影響——以青川、平武和茂縣為例［J］.生態學報，2008，28（12）：5833－5841.（ZHANG Chun-Min，WANG Gen-xu.Impacts ofWenchuan Earthquake disasters on ecosystem and its spatial pattern：case study of Qingchuan，Pingwu and Maoxian counties［J］.Acta Ecologica Sinica，2008，28（12）：5833－5841.（in Chinese））

［8］ 趙 芹，卿太明，曹叔尤.汶川特大地震對四川水土流失的影響及其經濟損失評估［J］.中國水土保持，2009，（3）：5－8.（ZHAO Qin，QING Tai-ming，CAO Shu-you.Influence of the Wenchuan Earthquake to soil and water loss of Sichuan and its economic loss evaluation［J］.Soil and Water Conservation in China，2009，（3）：5－8.（in Chinese））

［9］ 趙祥潤，卿太明.汶川地震對我省水土保持生態環境建設的影響［J］.四川水利，2008，（5）：26－28.（ZHAO Xiang-run，QING Tai-ming.Impact of Wenchuan Earthquake on soil-water conservation and ecosystem recovery in Sichuan Province［J］.Sichuan Water Conservancy，2008，（5）：26－28.（in Chinese））

［10］趙 芹，羅茂盛，曹叔尤，等.汶川地震四川災區水土流失經濟損失評估及恢復對策［J］.四川大學學報（工程科學版），2009，41（3）：289－293.（ZHAO Qin，LUO Mao-sheng，CAO Shu-you，et al.Research on the recovering measures and economic loss evaluation of soil erosion and water loss in Wenchuan-Earthquake－hit areas of Sichuan Province［J］.Journal of Sichuan University（Engineering Science Edition），2009，41（3）：289－293.（in Chinese））

（編輯：趙衛兵）

Prelim inary Analysis of Soil and W ater Loss Change before and after W enchuan Earthquake

HU Bo1，XIONG Ming-biao2，ZHAO Jiang1，ZHANG Ping-cang1，HU Heng2
（1.Department of Soil and Water Conservation，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2.Ecological Environment Monitoring of Sichuan Province Soil and Water Conservation，Chengdu 610041，China）

Series of soil and water loss（SWL）problems，such as landslip，debris flow，and collapse，occurred due to“5.12Wenchuan earthquake”，which were characterized by high disturbance，extensive influence，and big destruction.The severe SWL had seriously threatened the sustainable developmentof society and environment in the earthquake area.On the basis of this，by adopting statisticsmethod，this paper analyzes the soil loss change before and afterWenchuan earthquake.The results show that：themild SWL area of farmland，grassland and forest ecosystem in the heavy earthquake area presents decrease tendency after earthquake，and moderate and severe SWL have increase tendency.After earthquake there exists dynamic transformation in different SWL grades，and mild SWL would change intomoderate and severe SWL.Compared with the change of SWL area in earthquake area，after earthquake，the degree and intensity of SWL in the heavy earthquake area have a distinct increase.

Wenchuan earthquake；soil and water loss；change tendency

X43，S157.1

A

1001－5485（2010）11－0062－05

2010-09-10

水利部公益性行業科研經費項目（20091050）；長江科學院博士啟動基金項目（CKSQ2010079）

胡 波（1980-），男，山東日照人，博士，工程師，主要從事生態過程與環境響應的研究，（電話）15927599212（電子信箱）hubchina＠hotmail.com。