都汶公路沿線崩塌滑坡災害分布規律分析

胡云華，李 勝，應國偉

（四川省第三測繪工程院，成都 610500）

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都汶公路沿線崩塌滑坡災害分布規律分析

胡云華，李 勝，應國偉

（四川省第三測繪工程院，成都 610500）

摘要：2014年是汶川地震后的第6年，開展都汶公路沿線地質災害調查，可以為地質災害防治和合理建設規劃提供參考數據。本研究利用外業調查，結合2014年地面分辨率0.5m的Pleiades衛星遙感影像解譯，調查都汶公路沿線的崩塌滑坡地質災害和承災體數量及其空間分布，研究都汶公路沿線崩塌滑坡災害的空間分布規律。結果表明，都汶公路沿線依然有大量崩塌滑坡發育，尤其是5·12汶川地震震中的牛圈溝附近、紅椿溝上游物源區、華溪溝溝口等地區，地質災害密集。從空間分布上看都汶公路沿線的崩塌滑坡災害與地貌、5·12地震裂度、巖性、距離斷裂帶的距離、距離水系的距離、年降雨量都有一定的相關關系。

關鍵詞：都汶公路；地質災害；分布規律；汶川

都汶公路（包括國道317線和213線的共用段）和都汶高速公路，是都江堰到汶川的快速通道，是連接成都至阿壩州生命線的核心地段[1～2]。“5·12”地震后，隨著都汶公路的搶通和都汶高速公路的修建完成，公路沿線的地質災害調查成為地質災害監測和防治的重要基礎工作。崔鵬[3～4]等人的研究結果表明，震后都汶公路沿線次生地質災害將進入10～20年的活躍期，特別是震后的5年之內會非常嚴重。崩塌滑坡產生的大量松散物質堆積在坡面和溝道內，在強降雨激發作用下，極易形成群發性泥石流災害，短短幾年時間，都汶公路沿線地區連續遭受了2010年“8·14”映秀特大山洪泥石流，2011年“7·03”羅圈灣特大山洪泥石流和2010年“7·10”特大山洪泥石流等自然災害。2014年是汶川地震后的第6年，開展都汶公路沿線地震次生地質災害調查，不僅可以為地質災害防治提供基本數據，也可總結研究區地質災害發育規律，為合理建設規劃和行車避險提供參考數據。

都汶公路沿線地區地質條件復雜，很多地區交通條件差，環境惡劣，人員無法直接到達，采用傳統的地質災害調查方法很難較全面的獲得地質災害數據，遙感技術能高效快捷地獲取地表地質災害信息，已經成為地質災害調查較為常用的技術手段。蘇鳳環[5]等曾利用遙感技術手段獲取了2008年汶川地震后都汶公路漩口-汶川路段地質災害分布信息。莊建琦[6]等曾利用遙感影像解譯和野外調查數據，探討了2008年都汶公路沿線地震崩塌滑坡分布規律，并利用主成分分析，確定了影響地震崩塌滑坡的關鍵影響因子。黃庭[7]等曾以北川縣為研究區，利用多源、多時相衛星數據判讀地震地質災害。彭瑛[8]等利用多源遙感數據獲取了汶川地震震中10個極重次生地質災害數據。雖然遙感技術在調查地質災害時，具有無可比擬的優越性，但對于一些潛在的地質災害隱患點，實地驗證和調查工作必不可少。

圖1　研究區地理位置圖

本研究利用野外調查，結合2014年研究區地面分辨率0.5m的Pleiades衛星遙感影像解譯，調查都汶公路沿線的地質災害及承災體，研究都汶公路沿線崩塌滑坡地質災害空間分布規律。

1　研究區概況

以都汶公路和都汶高速公路為主要研究對象，都汶公路全長約86km，都汶高速公路全長82km，兩條公路基本沿岷江修建，流域是常用于自然管理與規劃的水文單位，也是泥石流監測的基本單元，為了便于泥石流地質災害的研究，本研究基于GIS的水文分析，按照地形分水嶺劃分研究區邊界范圍。劃定的研究區面積約935 km2，涵蓋了七盤溝、紅椿溝、南溝等重點監測泥石流溝的完整流域范圍，地理坐標：東經103°14′～103°45′，北緯30°54′～31°36′。

研究區處于龍門山系和邛崍山系之間，為高山峽谷地區，有三條主要大斷裂帶（統稱龍門山斷裂帶）呈北東—南西方向斜穿都汶公路，分別是灌縣-江油斷裂（也稱前山斷裂）、映秀-北川斷裂（也稱中央斷裂）和茂汶斷裂（也稱后山斷裂），影響的寬度約為30km。在水平分布上看，可分為兩個明顯不同的自然氣候區，大致以銀杏鄉蘇坡店為界，都汶公路南部經過的漩口鎮、映秀鎮和紫坪鋪鎮，年降雨量達1 200mm左右。銀杏以上地段的綿池、威州鎮河谷地帶屬于暖溫帶大陸性半干旱季風氣候區，氣候干燥，降水量少而穩定，年降水量約500mm左右，季節分配不均，干雨季分明。

2　數據與方法

2.1遙感正攝影像

購買都汶公路沿線地區雨季后Pleiades衛星遙感影像12景，影像獲取時間12月7日，包括2m分辨率的多光譜影像和0.5m分辨率全色波段影像，影像為UTM坐標系，WGS84橢球體參照。利用研究區已有像控點、1∶10 000地形圖和1∶1萬DOM、DEM數據讀取糾正衛星影像所需的控制點，采用衛星通用成像模型，再加入DEM數據對全色高分衛星遙感影像進行整景數字微分糾正，經接邊處理，制作全色波段數字正射影像；以糾正好的全色影像為基礎，對合成多光譜衛星影像進行配準、糾正，制作4波段合成多光譜數字正射影像、信息文件及元數據；將衛星全色影像與多光譜影像進行融合、增強處理、鑲嵌、裁切，制作1∶1萬分幅融合正射影像。

2.2基礎地理信息數據

收集到覆蓋研究區范圍內的1∶50 000 DLG、DEM數據，各8幅，現勢性為2011年。該數據為2 000 國家大地坐標系，6度分帶，1985國家高程基準，該數據主要作為1∶10 000基礎數據的補充，用于輔助研究區內地質災害承災體的解譯。

2.3地質災害隱患點數據

收集到四川省地質環境監測總站汶川縣2014年地質災害隱患點數據，該數據包含了汶川縣全縣范圍內的1 090個地質災害隱患點，每個隱患點有名稱、位置、規模、威脅人數、威脅財產等信息，該數據主要用于輔助解譯地質災害點，勾畫地質災害點的邊界范圍。

圖2　地質災害遙感解譯成果

2.4地質災害隱患點外業核查

由于收集的環境監測站地質災害隱患點數據為地方上報，存在一定誤差，需要對隱患點位置及屬性信息進行核實。當隱患點滿足以下任何一項條件，則篩選出來進行外業核查：①規模為大型、特大型的地質災害點；②威脅人數達到100人以上的地質災害點；③威脅人民及國家財產達到500萬以上的地質災害點。借助于四川省第三測繪工程院野外調查隊完成災害點的核實工作，通過外業核查，對研究區范圍區篩選出來的所有地質災害點均進行了外業位置核實并采集實景照片。將所有篩選出來的地質災害隱患點外業真實位置標注在影像上，并存儲在相應的矢量數據（shapefile）中。

2.5地質災害點遙感解譯

根據崩塌、滑坡和泥石流地質災害的圖像特征結合野外調查建立遙感解譯標志，以經過外業核查后的地質災害隱患點成果為參考，對都汶公路沿線高分辨率遙感影像能夠識別出來的主要地質災害點類型和范圍進行人工目視解譯。解譯時，崩塌和滑坡地質災害根據影像勾畫出災害邊界范圍，泥石流災害標注泥石流溝口和堆積扇邊界范圍，再根據DEM地形分析提取出泥石流溝流域邊界，并對解譯的地質災害邊界標注類型信息，有名稱的還需要添加名稱。遙感解譯時，主要遵循如下原則：

1）對于外業核查后的地質災害隱患點，只對遙感影像可視的隱患點進行解譯。

2）面積大于200m2的可視地質災害點都需要進行解譯。

3）圈畫邊界范圍時，應盡量還原邊界細節，保證邊界的平滑，避免出現轉折較大的凸角。

4

）所有地質災害點和承災體在判斷其類型和邊界時，應做到有理有據，判定理由充分。

5）對監測區內所有地災點應進行嚴格的篩選檢查，避免漏查錯查。

2.6承災體遙感解譯

公路沿線地質災害威脅區主要包括：崩塌滑坡災害下方可能掩埋的區域；泥石流溝溝內物源區和輸移區內可能受掩埋的區域；泥石流溝溝口沖積扇可能淹沒或掩埋的區域。本研究提取的承災體主要包括地質災害威脅區域內的城鎮、鄉村聚落、學校、醫院、橋梁、隧道口、公路、河流、城鎮、鄉村聚落面等，根據其采集特征，將承災體劃分為點、線、面三種類型。

表1　承災體分布及威脅來源

3　結果分析

3.1地質災害和承災體野外核查和遙感解譯統計

通過野外核查，本研究總共驗證了131個地質災害隱患點，利用高分遙感數據解譯，共提取出研究區公路兩側崩塌滑坡點458個，溝道型泥石流67處，坡面型泥石流78個，泥石流溝內崩塌滑坡災害點4 251處，公路兩側崩塌滑坡體面積14.99km2，溝道泥石流流域面積666.19km2，坡面型泥石流面積17.97km2。受直接威脅的等外公路51處，累積長度27.805km。受直接威脅的都汶高速公路17處，累積長度3.213km。受直接威脅的都汶公路64處，累積長度9.586km。可能造成岷江干流形成堰塞湖的地質災害點32處，累積威脅的河流長度6.875km。可能受直接威脅的橋梁13座，隧道口13處。分布在泥石流溝溝口或崩塌滑坡體下方的獨立房屋1 175處，直接威脅鄉村或者聚落面積1.06km2。

表2　各高程帶內地質災害點數目與密度

3.2崩塌滑坡災害空間分布規律分析

3.2.1崩塌滑坡災害密度分布統計分析（圖3）

利用遙感解譯和野外核查確定的4 840處崩塌滑坡點，在Arcgis軟件的支持下，使用核密度算法（Kernel），以1km為搜索半徑，在不考慮崩塌和滑坡規模的情況下，生成都汶公路沿線地區崩塌滑坡分布密度等值線圖，根據等值線圖，將整個研究區劃分為強發育區、較強發育區、中等發育區和弱發育區。密度大于20個/km2為強發育區，面積約16.95km2，主要分布于5·12汶川地震震中的牛圈溝附近、紅椿溝物源區、華溪溝溝口、其他地區有零星分布。密度在10～20個/km2為較強發育區，面積約104.81km2，主要分布于震中牛圈溝周邊、野牛溝物源區、銀杏坪溝物源區、核桃坪溝、福堂壩溝物源區、桃關溝物源區、徹底關溝物源區，其他地區也有零星分布。密度在1～10個/km2為中等發育區，面積約607.12km2，主要分布于都汶高速公路映秀鎮映秀隧道入口至汶川縣城兩側地區。密度小于1個/km2為弱發育區，面積約197.32km2，主要分布于都汶公路都江堰至映秀鎮兩側的地區。

圖3　都汶公路沿線崩塌滑坡發育強度分區圖

3.2.2崩塌滑坡災害與海拔高度的關系分析（圖4）

圖4　災害點分布與海拔高程的關系

受地形地貌的控制，區內地質災害的分布在垂直高程上具有明顯不均性，利用研究區1∶5萬DEM數據，將高程劃分為＜1 000m、1 000～2 000m、2 000～3 000m、3 000～4 000m以及4 000m以上5個區間，得到高程分布圖。將地質災害點與海拔高度分級圖進行疊加分析，結果可得，都汶公路沿線地質災害多發育于高程2 000～3 000m 之間，共發育有2 254個地質災害點，占所調查地質災害點總數的46.57%，此區域地質災害點密度也最高，平均每平方公里發育6.43個地質災害點，其次為1 000～2 000m 之間，共發育有1 952個地質災害點，占所調查地質災害點總數的40.33%。

3.2.3崩塌滑坡災害與坡度坡向坡型的關系分析（圖5）

圖5　災害分布與坡度坡向的關系

都汶公路的主要路段處于龍門山系和邛崍山系之間，為高山峽谷地區，從整體地勢來看西北高東南低，呈傾斜狀，高山、中高山、中山、低山和河谷均有分布，山高谷深，地貌反差強烈，地貌變化復雜。根據斜坡坡度特征和地質災害發育情況，將地形坡度分為 0～5°、5°～10°、10°～15°、15°～20°、20°～25°、25°～30°、30°～35°、35°～40°、45°～50°、55°～60°、60°～65°、65°～70°、70° ～75°十三個區間，得到不同的坡度分區圖。將地質災害點與坡度分級圖進行疊加分析，分別統計不同坡度范圍內地質災害點數目和規模。從統計結果可知，都汶公路沿線的地質災害，隨中心點坡度的變化整體呈正態分布，中心點坡度45°地質災害點最多，中心點坡度10°和大于75°的地災點數目最少。同時，滑動方向沿東南方向和南向的地質災害點最多。分布于直線型和凸型坡的地質災害點占總災害數的46.43%，分布于凹型和階梯型坡面的地質災害點占總災害數的53.57%。

3.2.4崩塌滑坡災害與5.12地震裂度的關系分析（圖6）

圖6　災害分布與地震裂度的關系

根據5.12地震等烈度圖，將都汶公路沿線劃分為8、9、10、11級四個級別等裂度區，將地質災害點與地震裂度區圖進行疊加分析，分別統計不同地震裂度帶內地質災害點的數量和規模。根據統計結果，都汶公路沿線地區的崩塌滑坡主要發生在5.12地震11級裂度區，約占統計滑坡(含崩塌)總數的53.02%，其次為9級裂度區和10級裂度區，分別占統計崩塌滑坡總數的21.55%和17.40%。

表3　不同地震裂度帶內地質災害點的數目和密度

3.2.5崩塌滑坡災害與巖性的關系分析（圖7）

圖7　災害分布與巖性的關系

地質災害的發生和地表巖性有較大的相關關系，一般而言，硬質基巖山區較軟質基巖山區更容易發生地質災害，利用監測區地質圖，按照巖石軟硬程度進行工程巖組分類，分為堅硬巖組、較堅硬巖組、較軟巖組、軟弱巖組四類，分別統計不同巖組內地質災害點的數量和規模。根據統計，都汶公路沿線的崩塌滑坡地質災害，主要發生在硬巖區，占統計地質災害數量的46.74%，其次為較硬巖和較軟巖區，極軟巖區地質災害發育最少。

3.2.6崩塌滑坡災害與斷裂帶距離的關系分析（圖8）

圖8　災害分布與斷裂帶距離的關系

5.12地震發生于汶川-映秀斷裂帶，距離斷裂帶的距離也成為地質災害發育的重要原因之一，按照斷層影響距離進行緩沖分析，將斷裂構造影響距距離按-10～0km、0～10km、10～20km、20～30km、30～40km、40～50km以及大于50km劃分為七級，將地質災害點與斷裂帶緩沖區圖進行疊加分析，分別統計不同斷裂帶緩沖內地質災害點的數量和規模。根據統計可得，都汶公路沿線的地質災害發育，表現出明顯的上下盤效應，總體表現為上盤滑坡面積和發生密度明顯大于下盤，汶川-映秀斷裂帶上盤，共發育有4 693個地質災害點，占調查的地質災害點總數的96.96%。上盤隨著距離斷層的距離增加，地質災害數量和密度隨之減少。

表4　不同斷裂帶距離內的災害點數量和密度

圖9　災害分布與水系距離的關系

3.2.7 崩塌滑坡災害與水系關系分析（圖9）

從全要素地形圖中提取出地表水系數據，根據河流侵蝕切割影響的距離，按 0～500m、500～1 000m、1 000～1 500m、1 500～2 000m以及大于2 000m 劃分五級，得到水系距離圖。將地質災害點與水系距離圖進行疊加分析，分別統計不同水系緩沖內地質災害點的數量和規模。根據統計，都汶公路沿線的崩塌滑坡地質災害，主要集中于距離主要水系大于2 000m的地區，距離水系0～2 000m的范圍內，地質災害基本均勻分布，由于河流基巖相對穩定，都汶公路沿線地質災害未體現出沿河集中分布的特點。

表5　不同水系距離內的災害點數量和密度 　

表6　不同年降雨量區內的災害點數量和密度

3.2.8崩塌滑坡災害與降雨關系分析（圖10）

都汶公路沿線垂直氣候差異明顯，大致以1 600m為界，1 600m以下是岷江干熱旱河谷氣候，1 600m以上屬季風氣候區，降雨是引發地質災害的重要誘因，利用空間插值方法獲得都汶公路沿線多年平均降雨量空間分布圖。將地質災害點與降雨分級圖進行疊加分析，分別統計不同降雨范圍內地質災害點的數量和規模。根據調查結果可得，都汶公路沿線的崩塌滑坡地質災害，主要集中于年降雨量900～1 100mm的地區，占統計地質災害點總量的91.24%，年降雨量大于1 300mm和小于800mm的地區，地質災害數量和密度都較低。

圖10　災害分布與年降雨量的關系

4　結論與建議

2014年是汶川地震后的第6年，都汶公路沿線依然有大量崩塌滑坡發育，尤其是5·12汶川地震震中的牛圈溝附近、紅椿溝物源區、華溪溝溝口等地區，地質災害密集。從空間分布上看都汶公路沿線的地質災害與海拔高程、坡度坡向坡型、5·12地震裂度、巖性、距離汶川-映秀斷裂帶的距離、距離水系的距離、年降雨量都表現出一定的相關關系。

都汶高速公路沿線受地質災害威脅的地區主要為泥石流溝溝口地區，暴雨天氣，容易形成泥石流，造成道路損毀，其次為崩塌滑坡下方，容易形成飛石或巖崩，對來往的行車造成威脅。經過多年的治理工作，都汶高速公路沿線主要的泥石流溝都已經布設的治理工程，發生較大規模泥石流災害的可能性較小，但行車還是應該注意安全，夏季暴雨期行車經過此路段應減速慢行，注意觀察，不要在此路段停車，交管部門也應加強巡查，并定期開展安全檢查。

都汶公路沿線受地質災害威脅的地區較多，由于大部分公路沿河谷修筑，兩岸崩塌滑坡、泥石流災害眾多，又難以完全防治，很容易造成道路中斷，對來往行車也造成了較大威脅，應盡量避免暴雨天氣在都汶公路行車，以防突發的崩塌滑坡及泥石流險情，平時也應注意防范公路兩岸的飛石。

岷江都汶公路段，由于跨越了斷裂帶，現代地質作用非常活躍，特別是牛圈溝、紅椿溝、七盤溝等幾個大型泥石流溝溝口或滑坡體下方，發生泥石流災害或崩塌滑坡災害后，容易造成堵江事故，形成堰塞湖。都汶公路沿線地區相對人口較為密集，有部分城鎮或居民點分布，一旦形成堰塞湖災害，容易引發人民生命財產損失，應加強對隱患點的排查和治理，發生災害后積極組織人員疏散，盡量減少災害損失。

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On Inducing Factors of Mountain Hazards along the Dujiangyan-Wenchuan Highway

HU Yun-hua LI Sheng YING Guo-wei
(Sichuan Third Surveying and Mapping Engineering Institute,Chengdu 610500)

Abstract:Geohazards investigation in 2014 provided basic data for the prevention and cure of geohazards.This study deals with mountain hazards such as landslide and collapse along the Dujiangyan-Wenchuan Highway based on field investigation and remote sensing data.The results show that large numbers of mountain hazards are distributed over the Niujuan Gully as the center of the Wechuan Earthquake,the upper reaches of the Hongchun Gully and the gate of Huaxi Gully and that distribution of the mountain hazards is related to landform,seismic intensity,lithology,fault,drainage system and precipitation.

Key words:Wenchuan Earthquake; Dujiangyan-Wenchuan Highway; mountain hazards; remote sensing

作者簡介：胡云華(1988－)，男，四川自貢人，碩士，助理工程師，主要從事地理信息系統、測繪等研究

基金項目：四川測繪地理信息局支撐課題（編號：J2014ZC12）；2014 年度地理空間信息工程國家測繪地理信息局重點實驗室開放研究基金（編號：201419）；四川省地理國情監測工程技術研究中心開放基金課題（編號：GC201507）

收稿日期：2015-10-28

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.028

中圖分類號：P642.22

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0126-06