青川縣重點區域地震誘發地質災害遙感調查與分析

梁京濤 唐 川 王 軍

（1.地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059；2.四川省地質調查院，成都610081）

2008年5月12日14點28分04秒，四川省阿壩藏族羌族自治州的汶川縣發生里氏8.0級特大地震（“5·12”地震），震源深度14km，震中位于北緯31.0°，東經103.4°。地震波及大半個中國，造成重災區面積達100 000km2，是自建國以來波及范圍最廣、破壞最為嚴重、救災難度最大的一次強震。本次地震發生在青藏高原東緣的龍門山斷裂帶。龍門山斷裂帶綿延近300km，迄今仍處于活動狀態，歷史上多次發生強烈地震。該區為高山峽谷地貌，地形切割強烈，地質構造復雜，為崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的高發區。“5·12”地震Ⅺ以上的烈度造成震區山體疏松、開裂松弛，觸發了大量滑坡、崩塌、泥石流。估計汶川地震中因地質災害直接造成死亡可達2萬人［1］，地震引發的地質災害對人們的生命財產造成重大損害。本文利用航空影像對青川縣重點區（紅石河區域）地質災害進行解譯，對研究區地震誘發地質災害發育及其分布特征進行探討。

1 研究區概況

青川縣位于四川盆地北部邊緣，川、甘、陜交界處，白龍江下游，東經104°36′～105°38′，北緯32°12′～32°56′。東鄰廣元市朝天區和市中區、劍閣縣、陜西省，南接江油市，西連平武縣，北與甘肅接壤，素有“雞鳴三省”、“金三角”之稱。國道212、國道108、綿廣高速公路、川甘公路和寶成復線鐵路穿越縣境。縣內地勢西北高南東低，以侵蝕構造中山及侵蝕構造中低山為主，海拔高度為491～3837m，山地占總面積的88.3%以上；境內河流屬長江水系，河谷發育，白龍江、清水河、喬莊河為青川縣內3條較大河流。青川地處龍門山地震帶，距松潘、茂縣、汶川、平武等強震區約100 km，兼之斷裂帶與其相連，故歷次地震均受波及，時有損失。在“5·12”汶川地震中，青川縣發生多次余震，5月25日下午16點21分，該區域發生6.4級地震，為汶川地震中最大余震。研究區位于青川縣南部（紅石河區域），含關莊、紅光、曲河及石壩4個鄉鎮部分區域，總面積193km2?！?·12”汶川地震之中央斷裂（北川－映秀斷裂）帶從研究區穿過。區內地質災害發育密度高，類型多樣。本文選取該區域作為研究對象，對探討重災區地震誘發地質災害發育特征有重要參考價值。

2 地質災害航空遙感解譯

地質災害在航空遙感影像上具有明顯的形態、色調和紋理特征（圖1）。由于汶川地震引發的地質災害與降雨誘發地質災害發生機理上的不同，使得研究區地質災害在航空影像上形成了顯著的震后特征［2］：地震誘發的滑坡以長條形、勺形和不規則形居多，崩塌滑坡多成群分布，且面積較大，崩塌多沿山脊呈線狀展布。由于地震誘發大中型滑坡多具有高速遠滑的特點，災害體多沿溝谷呈碎屑狀流動，因而在紋理上具有明顯的流紋特征。相比降雨誘發泥石流災害，地震誘發的泥石流在成災時間上具有明顯的滯后性，在航空影像上坡面泥石流比較多見，大多數溝谷型泥石流溝為潛在泥石流溝，在航空影像上可見到豐富的物源。

本文使用成像于2008年5月18日的航空影像進行研究區震后地質災害的解譯，航空相片分辨率為0.23m，解譯采用點狀和面狀相結合方式，在193km2的研究區范圍內，共解譯地質災害712處，其中滑坡209處，崩塌486處，泥石流17處（圖2）；采用面狀解譯共圈定滑坡和崩塌面積13.53km2，其中滑坡7.14km2，崩塌6.39km2。地震前的地質災害數據來源于成都理工大學2006年青川縣地質災害調查與區劃報告，研究區內共86處災害，其中滑坡68處，崩塌13處，泥石流5處。

3 地震誘發地質災害發育特征分析

3.1 斷層上、下盤效應分析

發震斷層的破壞主要表現在兩方面：一是地震地表破裂造成橫跨斷層結構的損壞，二是斷層發震時兩側地震動強度不同，從而造成斷層兩側一定范圍內震害的顯著差異［3］。本次地震震源機制上顯示為上沖兼右旋走滑運動［4］，汶川地震發震斷裂 北川—映秀斷裂從研究區通過，根據全國地震區劃圖編制委員會編制的地震動峰值加速度區劃圖，研究區斷裂帶上盤附近區域地震動峰值加速度為0.2cm／s2，下盤區域地震動峰值加速度為0.15cm／s2。上下盤地震動峰值加速度大小不同，使得研究區地質災害發育具有典型的斷層上下盤效應。數量上，研究區共解譯地質災害點712處，其中共有525處位于發震斷裂上盤，占總災害點數目的73.5%，占據絕大部分。面積上，研究區采用面狀解譯，共圈定滑坡分布及崩塌堆積影響區域共計13.53km2，其中上盤災害體面積11.58km2，占總分布面積的85.6%，下盤僅占14.4%（表1）。規模上，研究區解譯滑坡分布面積＞10×104m2的共11處，其中有10處位于發震斷裂上盤，這其中包括體積約（7～10）×106m3的大型滑坡，如東河口滑坡、石板溝滑坡等。

圖1 研究區三維航空影像模擬Fig.1 Three dimensional air image simulation in study area

圖2 研究區航空影像解譯結果Fig.2 Interpretation of the aerial photograph in study area

表1 研究區北川 映秀斷裂上下盤地質災害發育數目統計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 發育密度分析

由于本次地震震級大，能量高，研究區地震烈度達到了Ⅸ－Ⅹ，加之處于龍門山（中央）斷裂帶上，當地地質環境極其脆弱，使得地質災害尤其發育［5－7］。從發育類型上來看，汶川地震前地質災害發育類型主要以滑坡為主，多為降雨引發；汶川地震誘發的地質災害類型以滑坡、崩塌為主，兩者分布面積比較接近。從發育密度上來看，地震誘發的地質災害密度平均達到了3.7處／km2，相比該地區汶川地震前地質災害平均密度0.45處／km2，數量上成幾倍甚至幾十倍的增加（表2）。本文利用ArcGIS生成該區域的地質災害密度等值線圖（圖3），形象地說明了汶川地震前后災害發育對比情況。

圖3 研究區汶川地震前后地質災害點分布密度等值線圖Fig.3 Geo－hazards density map before and after the Wenchuan earthquake in study area

表2 研究區汶川地震前后地質災害發育數目統計Table 2 Statistical data of the geo－hazards development before and after the Wenchuan earthquake in studyarea

表3 研究區汶川地震誘發滑坡發育坡度統計Table 3 Slope statistics of the landslides caused by the Wenchuan earthquake in study area

3.3 坡度效應分析

邊坡的坡度對滑坡有一定的控制作用。單就滑坡而言，在某一地區條件下存在著一個容易引發的角度范圍，若大于該角度范圍，則容易引起崩塌［8］。如1973年的爐霍地震引發的滑坡多發生在坡度為30°～50°之間，1974年昭通地震引發的滑坡多發生在坡度為35°～45°之間，1996年的云南麗江地震（Ms＝7.0）引發的滑坡多發生于坡度為25°～45°斜坡上［9－11］。為了探討本次地震誘發滑坡的坡度效應，研究區解譯過程中，對每一個滑坡體所在斜坡的平均坡度進行了統計（表3），209處滑坡中，發育滑坡的最小邊坡坡度為18.4°，最大邊坡坡度為44.4°，大部分滑坡主要發生在坡度 為20°～40°之間，尤其是25°～35°之間；研究區坡度＜20°的滑坡僅發育3處，＞40°的滑坡發育13處，兩者總計占7.6%：邊坡坡度對滑坡的控制作用明顯。

3.4 災害鏈效應分析

汶川地震誘發的崩塌、滑坡、泥石流具有明顯的災害鏈效應［12］，崩塌滑坡體往往成群出現，或多混合出現（圖4）。有時候滑坡體側翼或上方出現崩塌；往往一條支溝內，谷坡上崩塌、滑坡同時發育；堆積于溝谷中的崩塌滑坡堆積體，為泥石流提供豐富的物源，在降雨條件下轉變為泥石流；泥石流發生后，大量堆積物堵塞河道；或者，大規模崩塌滑坡體堆積物直接堵江形成堰塞湖，堰塞湖潰決后又造成新的災害。

4 結論與建議

a.由于上沖斷裂上、下盤地震加速度大小不同，使得研究區地質災害發育具有典型的斷層上下盤效應。研究區北川－映秀斷裂上盤災害發育數量和分布面積遠大于下盤；發育規模上，大規模災害體多分布在斷裂帶上盤。

圖4 研究區汶川地震誘發地質災害鏈Fig.4 Geo－hazards chains caused by the Wenchuan earthquake in study area

b.汶川地震前后的地質災害在災害類型和發育密度上存在差別，地震前災害類型以滑坡為主，多為降雨引發；地震地質災害類型以崩塌、滑坡為主，兩者分布面積比較接近；發育密度上，相比地震前地質災害，地震地質災害數量上成幾倍甚至幾十倍的增加。

c.研究區地震滑坡主要發生在坡度20°～40°之間，尤其是25°～35°之間最有利于滑坡的發生，邊坡坡度對滑坡的控制作用明顯。

d.研究區地震誘發的崩塌、滑坡、泥石流具有明顯的災害鏈效應，鏈式成災特點顯著。

e.在強震區，要特別關注暴雨誘發泥石流災害，汶川8.0級地震引發大量潛在泥石流溝，由于震區泥石流成災時間上的滯后性，往往被人們所忽視。泥石流堆積區一般場地開闊，土地平整，利于建房，這些地方容易被人們定為“最佳”選址區，往往人口較為集中，一旦發生泥石流，便會造成大的災難。

本文所用航空影像來源于國土資源部。

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