2023年積石山6.2級(jí)地震誘發(fā)的中川鄉(xiāng)泥石流災(zāi)害過(guò)程與成因分析

摘要：強(qiáng)震極易誘發(fā)山區(qū)災(zāi)變性的泥石流過(guò)程，但需輔以必要的地貌、地質(zhì)、水文或氣候條件。2023年積石山地震誘發(fā)的青海省民和縣中川鄉(xiāng)泥石流，因其導(dǎo)致大量人員傷亡而備受關(guān)注。基于對(duì)中川鄉(xiāng)泥石流溝谷及其周邊區(qū)域的綜合考察，包括地貌與第四紀(jì)地質(zhì)特征、天然剖面、泥石流物源和堆積物的顆粒度、顆粒形狀特征，以及災(zāi)前衛(wèi)星影像和災(zāi)后多型號(hào)無(wú)人機(jī)航攝的多尺度地貌形態(tài)等，文章對(duì)災(zāi)害過(guò)程特征、影響因素以及未來(lái)防控進(jìn)行初步的分析和討論。泥石流在溝谷處的侵蝕程度、堆積厚度及空間分布等特征表明，物源區(qū)主要集中在草灘村上游右岸支溝源頭。物源區(qū)地層豐富的細(xì)砂和傳統(tǒng)提灌耕作方式，為強(qiáng)震動(dòng)下滑塌觸發(fā)提供了有利條件。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，物源主要通過(guò)群發(fā)式淺層（2～3 m）滑塌進(jìn)行補(bǔ)給，并在運(yùn)移過(guò)程中不斷破碎和分散；淺部穩(wěn)定隔水層的存在和泉水的出露，為源區(qū)物質(zhì)提供持續(xù)的水源補(bǔ)給，最終形成流動(dòng)性的泥石流。災(zāi)前流通區(qū)谷地橫、縱剖面復(fù)雜，局部存在小水塘和溝道阻塞的情況，增加了泥石流的陣發(fā)性和破壞能力。現(xiàn)場(chǎng)殘余堆積物和淤泥痕跡的空間分布特征表明，本次泥石流具有典型的栓流式特征，表現(xiàn)出黏度極大的特點(diǎn)。擁堵導(dǎo)致泥石流淤高和規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，持續(xù)增加的勢(shì)能最終導(dǎo)致泥石流沖破谷地障礙繼續(xù)流動(dòng)，沿途侵蝕和堆積時(shí)有發(fā)生。堆積區(qū)地形的進(jìn)一步展開，導(dǎo)致泥石流更容易發(fā)生分散和堆積，因此，位于堆積區(qū)谷地內(nèi)的民宅受災(zāi)最為嚴(yán)重。此外，由于寒冷天氣和夜半發(fā)震，以及群眾對(duì)災(zāi)害性質(zhì)缺乏認(rèn)知等原因，也在一定程度上加劇了本次泥石流災(zāi)害的嚴(yán)重程度。鑒于黃河上游地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境類似于官亭盆地的中小盆地眾多，人居環(huán)境及人地關(guān)系也都相近，可結(jié)合本次災(zāi)害特點(diǎn)，有步驟地開展災(zāi)害調(diào)查和排查工作。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)已識(shí)別的高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)，定期開展巡查排查，加強(qiáng)重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)和預(yù)警。同時(shí)，加強(qiáng)宣傳和科普，提升公眾對(duì)地震及鏈生災(zāi)害的科學(xué)認(rèn)知水平。

關(guān)鍵詞：

積石山地震; 地震滑塌; 泥石流; 高分7號(hào); 官亭盆地

中圖分類號(hào)： P642.23文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)： 1000-0844（2024）04-0802-16

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240113004

Process and causes of the debris flow in Zhongchuan Township

induced by Jishishan MS6.2 earthquake in 2023LUO Yi LI Dewen JIANG Wenliang LI Linlin JIAO Qisong

TIAN Yunfeng LI Qiang LI Yongsheng

（1.National Institute of Natural Hazards， Ministry of Emergency Management， Beijing 100085， China;

2. Key Laboratory of Emergency Satellite Engineering and Application， Ministry of Emergency Management， Beijing 100085， China;

3. Key Laboratory of Compound and Chained Natural Hazards Dynamics， Ministry of Emergency Management， Beijing 100085， China）Abstract：

Strong earthquakes can easily trigger catastrophic debris flow in mountainous areas， but these events also require specific geomorphological， geological， hydrological， or climatic conditions. The debris flow in Zhongchuan Township， Minhe County， Qinghai Province， caused by the Jishishan MS6.2 earthquake in 2023， has attracted significant attention owing to its high casualty rate. A comprehensive investigation was conducted on the debris-flow ravines and surrounding areas in Zhongchuan Township. This included on-site surveys of geomorphology and Quaternary geological characteristics， observations of natural profiles， grain-size and grain-shape analyses of debris-flow sources and deposits， and examination of remote sensing images. These efforts aimed to analyze the disaster process， influencing factors， and future prevention and control measures. The erosion， accumulation thickness， and spatial distribution characteristics of the debris-flow gully indicated that the provenance area is mainly concentrated in the tributary source on the right bank upstream of Caotan Village. Abundant fine sand materials in this provenance area and traditional irrigation methods created favorable conditions for slumps to occur under strong seismic motions. Field investigations revealed that the source material was mainly supplied by numerous shallow （2-3 m） slumps， which gradually broke apart and dispersed during the migration process. The presence of a shallow stable aquiclude and exposed spring water provided a continuous water supply for the materials in the provenance area， ultimately forming a mobile debris flow. Before the disaster， both longitudinal and transverse profiles of the gully in the circulation area were complex， with some small ponds and ditches being blocked， which increased the paroxysmal and destructive ability of debris flow. The spatial distribution characteristics of residual debris and mud traces showed that the debris flow demonstrated characteristics of typical plug flow and high viscosity. The increasing potential energy eventually led to debris flow breaking through valley barriers and continuing to flow. Erosion and accumulation coexisted along the way， reshaping the debris-flow valley. The topography of the accumulation area further opened， causing the debris flows to further disperse and accumulate. Houses located in the valley of the accumulation area were the most seriously affected. In addition， severe cold weather， the midnight timing of the earthquake， and a lack of public awareness about the nature of such disasters aggravated the severity of the debris flow to a certain extent. The upper reaches of the Yellow River contain many small-"and medium-sized basins with similar stratigraphic structures， landforms， and hydrological conditions， as well as comparable human settlement environments and human-land relationships. Therefore， investigations should be carried out systematically based on the characteristics of this disaster. Regular inspections and investigations for the identified high-risk areas and hidden dangers should be conducted to strengthen the prediction and early warning of major disaster risks. Furthermore， public awareness campaigns should be strengthened to improve scientific understanding of earthquake-induced disasters.

Keywords：Jishishan earthquake; earthquake-induced slump; debris flow; GF-7; Guanting Basin

0引言

2023年12月18日23時(shí)59分，在甘肅省臨夏州積石山縣發(fā)生6.2級(jí)地震，震中位于35.7°N、102.79°E，震源深度10 km（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心）。地震后，在距離震中東北方向約20 km的青海省民和縣中川鄉(xiāng)金田村、草灘村發(fā)生了地震-滑塌-泥石流鏈?zhǔn)綖?zāi)害，導(dǎo)致多棟房屋被淤泥包圍、沖毀或掩埋，最終造成20人死亡。

基于地震臺(tái)網(wǎng)波形資料得到的震源機(jī)制解結(jié)果顯示，積石山地震為逆沖型破裂，發(fā)震斷層應(yīng)為拉脊山北緣斷裂或拉脊山南緣斷裂（圖1）。震中所在的甘東南活動(dòng)構(gòu)造區(qū)位于中國(guó)南北地震帶北部，是青藏高原東北緣的一個(gè)重要組成區(qū)域，受歐亞板塊與印度板塊的長(zhǎng)期擠壓作用，該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，發(fā)育著多條深大斷裂，中強(qiáng)地震活動(dòng)頻繁［1］。根據(jù)中國(guó)地震局發(fā)布的《甘肅積石山6.2級(jí)地震烈度圖》，本次地震最大烈度為Ⅷ度，發(fā)生泥石流的金田村、草灘村位于Ⅷ度區(qū)內(nèi)。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)布的峰值地面加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）等值線圖，泥石流物源區(qū)位于0.16g等值線區(qū)間。

本次地震受災(zāi)較嚴(yán)重的中川鄉(xiāng)位于積石峽和寺溝峽之間黃河北岸的官亭盆地，NW-NNW向的拉脊山斷裂帶從盆地西緣通過(guò)。官亭盆地總體呈三角形展布，面積約60 km2，盆地平均海拔在1 700～1 800 m區(qū)間，被海拔超過(guò)2 000 m山脈環(huán)繞。盆地內(nèi)階地發(fā)育（圖2），其中Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地（分別對(duì)應(yīng)圖中T1和T2，圖中T0為河灘）為侵蝕堆積階地，Ⅲ、Ⅴ級(jí)為侵蝕基座階地，Ⅵ級(jí)為黃河早期中更新世侵蝕堆積階地［2］。尤以Ⅱ級(jí)階地面積最大，約占整個(gè)盆地面積的三分之二。盆地北側(cè)有呂家溝，大馬家溝，崗溝等多條沖溝，古崩塌、古（現(xiàn)代）滑坡、山洪泥石流極其發(fā)育，對(duì)山前黃河Ⅱ級(jí)階地的形成演化產(chǎn)生了重大影響。在（3 792±43）～（3 678±75） a BP間，官亭盆地曾發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的地震事件，誘發(fā)了嚴(yán)重的地震裂縫、滑坡、垮塌和砂土液化現(xiàn)象，毀滅了當(dāng)時(shí)的村莊，形成了現(xiàn)存的喇家遺址［3-5］。

本次地震雖然震級(jí)不大，但造成了嚴(yán)重的人員傷亡，地震誘發(fā)的泥石流成災(zāi)過(guò)程復(fù)雜，影響因素多，受災(zāi)嚴(yán)重，社會(huì)影響大。工作組于次日到達(dá)災(zāi)區(qū)開展地震-滑塌-泥石流災(zāi)害鏈調(diào)查及成災(zāi)機(jī)理分析，并在第一時(shí)間接收和處理災(zāi)區(qū)衛(wèi)星及無(wú)人機(jī)影像。本文涉及的航空及衛(wèi)星影像信息列于表1。

1區(qū)域地層、地貌和水文調(diào)查

本次現(xiàn)場(chǎng)考察對(duì)中川鄉(xiāng)的自然地理、地質(zhì)特征進(jìn)行了初步調(diào)查，主要包括第四紀(jì)地層、地貌、水文特征等（圖3）。

1.1第四系地層

官亭盆地第四系基本層序與黃土高原中東部地區(qū)相同，從下向上依次為晚更新世馬蘭黃土—全新世早期黃土質(zhì)過(guò)渡層—全新世中期黑壚土—全新世晚期黃土—現(xiàn)代土壤［6］。全新世底界在3.8 m左右，其中，全新世中期黑壚土層被兩組紅色黏土質(zhì)泥流沉積層穿插，分裂成為3個(gè)亞層，即古土壤層上段、中段和下段。根據(jù)野外調(diào)查并結(jié)合黃春長(zhǎng)課題組做的官亭盆地第四紀(jì)地層年代工作，我們將對(duì)區(qū)域第四紀(jì)地層的總結(jié)列于表2。

1.2地貌與水文格局

物源區(qū)上緣在區(qū)域上與官亭盆地東北緣的陡坎基本一致（圖3）。本次調(diào)查對(duì)陡坎進(jìn)行了連續(xù)追蹤，重點(diǎn)觀察草灘村以東與本次泥石流溝近平行的幾條溝谷。在切割較深處，出露條件較好的地段（圖3中點(diǎn)17），可直接觀察到從上到下依次為黃土→砂層→礫石層組→紅黏土的地層組合（圖4）。礫石層組局部可能加厚（圖3中點(diǎn)14），或可為上下兩層（圖3中點(diǎn)15）。部分沖溝谷底發(fā)育點(diǎn)，地下水直接出露于作為隔水層的紅黏土層之上（圖4、圖5）。

2侵蝕與堆積特征

2.1總體特征

本次泥石流影響范圍及侵蝕堆積情況如圖6所示。侵蝕（堆積）厚度主要通過(guò)地震前后的數(shù)字地表模型（Digital Surface Mode，DSM）數(shù)據(jù)差值獲取，采用了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值和高程控制點(diǎn)校正。

震前DSM數(shù)據(jù)采用受云覆蓋、地面植被以及積雪等影響最小的2022年4月22日高分7號(hào)遙感影像的立體像對(duì)提取，分辨率1 m。震后DSM數(shù)據(jù)采用無(wú)人機(jī)影像生成（2023年12月21日），分辨率為0.1 m。經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)校正，并大致掩膜了成片水體、電塔及樹木等造成的較大誤差（用最鄰近的平地點(diǎn)高程代替掩膜區(qū)域），進(jìn)行了適當(dāng)?shù)钠交幚恚囱谀とコ课萁ㄖ锏仍斐傻恼`差。計(jì)算得到此次泥石流的物源區(qū)侵蝕厚度大致在0～15 m，堆積區(qū)堆積厚度大致在0～8 m。使用ArcGIS CUT-FILL函數(shù)統(tǒng)計(jì)滑塌方量超過(guò)71.75萬(wàn)m3，其中被堆積物掩埋的2處池塘按照深度3 m進(jìn)行估計(jì)。由于大量掩膜區(qū)域未參與計(jì)算，總體方量估算偏低。因?yàn)闉?zāi)前DSM分辨率及精度不足，以及孤立林木、電塔和房屋等建構(gòu)筑物的影響，導(dǎo)致圖中出現(xiàn)個(gè)別異常值，考慮到不影響整體評(píng)價(jià)，所以暫未作進(jìn)一步處理。

2.2物源區(qū)

草灘村谷地常年有地表流水。村上游約1.1 km處有兩條支溝，其中主溝向北延伸。右岸支溝向NW方向延伸約450 m出露泉水（位置在圖3點(diǎn)2附近），泉水以上區(qū)域?yàn)槲镌磪^(qū)主體。物源區(qū)后緣最高海拔約1 800 m，最低海拔在1 760 m以下，落差約40 m。整體呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀，NWW向延展。近EW向長(zhǎng)約700 m，近SN向?qū)捈s250 m（圖7）。對(duì)源區(qū)后壁出露剖面2.3 m厚度的沉積物進(jìn)行詳細(xì)采樣（圖3中點(diǎn)9），所獲結(jié)果如表3所列和圖8所示。

對(duì)源區(qū)邊緣的調(diào)查發(fā)現(xiàn)大量滑塌體（圖7～圖9）。單個(gè)滑塌體長(zhǎng)度幾米至30 m，以10 m左右常見，寬度1～3 m，以1 m左右常見。原始地面大多保留完好，但傾向不定，部分向上游傾斜，部分向下游傾斜。組成物質(zhì)以細(xì)砂、粉砂和含砂黏土為主，偶見砂礫石。從平面上看，滑塌體長(zhǎng)軸方向大多與后緣走向基本一致，但遠(yuǎn)離后壁后，長(zhǎng)軸方向可能發(fā)生偏轉(zhuǎn);從后壁向下游方向，在運(yùn)動(dòng)方向上相鄰的滑塌體彼此大多近平行排列，但滑塌體規(guī)模逐漸減小。在80～100 m以外，大多已破碎為直徑1～2 m的團(tuán)塊，顯示運(yùn)動(dòng)特征由近邊緣的整體平移向外持續(xù)碎化，逐漸分散并混合以泥石流形式搬運(yùn)。

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溝渠、道路等人工構(gòu)筑物破壞后殘留的大型塊體顯示源區(qū)物質(zhì)在滑塌啟動(dòng)之后的早期階段向南東東方向運(yùn)移（圖7）。碎屑越過(guò)支溝與主溝之間的分水嶺，推進(jìn)200～300 m，形成厚約2 m的堆積，局部因溝谷等地勢(shì)較低填充更厚。震前GF7號(hào)提取的DSM顯示物源區(qū)主體與主溝之間分水嶺較低，在地形上為鞍部。

由圖8可知，物源區(qū)的沉積物以細(xì)粉砂為主，底部出現(xiàn)極細(xì)砂、細(xì)砂和中砂。砂土粒度分布曲線和粒形分析結(jié)果均顯示出多組分的特點(diǎn)，除底部四個(gè)樣品外，絕大多數(shù)樣品lt;5 μm的細(xì)粒組分均超過(guò)20%。

2.3流通區(qū)

流通區(qū)從泉水出露點(diǎn)（圖3中點(diǎn)2）附近開始至草灘村北，長(zhǎng)約1.2 km。海拔從上游的約1 780 m逐漸降低到下游的1 740 m，落差約40 m。整體寬50～70 m，但寬度變化大，局部展寬處可達(dá)230 m（如主溝與支溝交匯處），局部束緊收縮可至15 m（如主溝與支溝交匯處向上游約200 m處）。

在支溝匯入主溝之前的位置，震前存在一個(gè)小水塘（位置在圖3中點(diǎn)3EN向）。根據(jù)震前（2023年11月23日）影像估計(jì)的水域面積約940 m2，對(duì)比震前和震后DSM，估計(jì)震后的蓄水量約2 800 m3。在主溝與支溝交匯處的下游一側(cè)（位置見圖3中點(diǎn)3），震前溝道被東西向道路截?cái)唷⒖紪|側(cè)相鄰的溝谷，從無(wú)人機(jī)DSM數(shù)據(jù)估計(jì)的路面與谷地之間高差約14 m。由于地形展寬和道路堵塞，上游泥石流到此展開。在北側(cè)沿主谷溯源擴(kuò)展約140 m，在南西側(cè)向外拓展約80 m。地面留下大量草皮和冰塊，內(nèi)含植物殘?bào)w。東側(cè)距離主谷約60 m的民房西側(cè)壁記錄到泥石流擴(kuò)展到接近二樓的高度，但在民房北側(cè)迅速降低至地面，留下長(zhǎng)寬約0.3 m的冰塊，內(nèi)含植物殘?bào)w。這些冰塊與西側(cè)發(fā)現(xiàn)的冰塊特征基本一致，推測(cè)均來(lái)自震前池塘水面浮冰。

泥石流在沖開公路后，下游通道變窄，谷地外緣常見泥石流涌上岸后形成的團(tuán)塊狀堆積體（圖10，位置如圖3中點(diǎn)3至點(diǎn)5），震后36 h現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查仍可見大量冰塊包含其內(nèi)。部分堆積體表面出現(xiàn)扭曲滾動(dòng)的構(gòu)造特征，代表黏度特別大的極端情形。觀察河道兩側(cè)地面和樹木上（圖3中點(diǎn)4和點(diǎn)5）留下的淤泥痕跡位置，幾乎全部由谷地向兩側(cè)有規(guī)律地快速降低，顯示泥石流體兩側(cè)邊緣陡峻，這些特征指示本次泥石流具有典型的栓流作用特點(diǎn)［7-8］。河道仍可見大量未分散的砂質(zhì)團(tuán)塊，部分被流水浸泡后裂解成尖塔狀。

2.4堆積區(qū)

堆積區(qū)受民宅和地形控制，從草灘村由北向南一直延伸至羅家村北，長(zhǎng)約1.4 km;寬度在楊家村附近可達(dá)400 m，至最南端逐漸過(guò)渡為漫渠洪水;海拔大致從上游的1 740 m到下游的1 720 m，落差約20 m。草灘村附近由于地形進(jìn)一步展寬和民宅的阻攔，促進(jìn)泥石流越岸堆積，主要以流動(dòng)性較差的團(tuán)塊狀淤泥、碎冰為主（圖3中點(diǎn)6）。在下游方向，流動(dòng)性較好的分散式淤泥繼續(xù)沖刷溝床，漫過(guò)村落，向南至楊家村附近，以整體谷地填充為主，堆積物填滿村鎮(zhèn)廣場(chǎng)（圖3中點(diǎn)7），堆積體表面可見死亡的觀賞魚和帶荷葉的冰塊。根據(jù)殘余建筑和原始地形，估計(jì)淤積厚度2～4 m，與DSM估計(jì)的結(jié)果基本一致。

根據(jù)通達(dá)條件，野外調(diào)查期間針對(duì)泥石流的堆積區(qū)上段（草灘村北）和中段（楊家村東）堆積體表面細(xì)粒沉積物進(jìn)行了粒度樣品采集，測(cè)試結(jié)果如表4所列和圖11，圖12所示。各樣品間差異較小，沉積物以粉砂為主，頻率曲線和粒形分析結(jié)果（圖11、圖12）均顯示出多組分特點(diǎn)，lt;5 μm的細(xì)粒組分均超過(guò)20%。

3泥石流成因分析

3.1砂土液化分析

參照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011—2010）》［9］，本文對(duì)液化土層初判主要是依據(jù)地層年代、工程粉土黏粒含量和地下水埋深。

地震基本烈度為Ⅶ、Ⅷ度時(shí)晚更新世（Q3）及更老地層可判為不液化。參照區(qū)域地層資料［6］，僅表層2～4 m全新統(tǒng)（Q4）地層有必要進(jìn)行砂土液化的判定。

地震基本烈度分別為Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度時(shí)，工程上粉土黏粒（lt;5 μm的顆粒）含量百分率分別不小于10%、13%和16%時(shí)，可判為不液化土。源區(qū)后壁剖面2.3 m沉積物采樣粒度分析結(jié)果表明，底部2.15～2.3 m樣品JSS-215、JSS-220和JSS-230小于5 μm的組分含量分別為6.9%、4.8%和4.5%，Ⅷ度烈度時(shí)，在2～3 m深度土體有液化可能。

震前物源區(qū)地勢(shì)起伏較現(xiàn)在更為和緩，由于提灌頻繁且地層地下水埋深較淺（有泉水出露），因此具備滿足液化的地下水埋藏條件。

3.2發(fā)生機(jī)制分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑塌體位于溝道源頭，災(zāi)害發(fā)生坡面和溝道內(nèi)都有耕地，坡面和溝道內(nèi)都建有灌溉水渠，灌溉水渠結(jié)冰，推斷地下水位較高，土體中含水量較高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況推測(cè)，地震發(fā)生過(guò)程中，土體內(nèi)可能受到地震波作用而微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其中粉土和沙土等粗顆粒排列和結(jié)合方式受到破壞，孔隙水因?yàn)閴毫υ黾佣鵁o(wú)法迅速排出，導(dǎo)致孔隙水壓力升高，土體顆粒間有效應(yīng)力減少，進(jìn)而造成土層強(qiáng)度和剛度降低，造成土體解體，轉(zhuǎn)化為泥流。同時(shí)，溝道黃土體也可能發(fā)生了液化，加劇了地震滑塌和泥石流在溝道內(nèi)運(yùn)動(dòng)并使規(guī)模放大，增加了運(yùn)動(dòng)沖量和沖出距離。

根據(jù)調(diào)查初步判斷，地震滑塌-泥石流災(zāi)害鏈發(fā)生機(jī)制模式為：在高水位地下水和高含水土體共同作用下源區(qū)的黃土滑塌體已處于飽和狀態(tài)，在6.2級(jí)地震強(qiáng)震加載下，飽和黃土液化疊加重力作用，導(dǎo)致垮塌滑動(dòng)并不斷解體，致使滑塌體與物源區(qū)及流通區(qū)上游的水（冰）進(jìn)一步混合形成泥石流。泥石流沿溝道向下流動(dòng)（順直溝道直進(jìn)、彎道超高、側(cè)向擴(kuò)離），并隨溝道坡降變小，泥流流動(dòng)速度逐漸減緩，沿程淤積，造成耕地、房屋、建筑物淤埋，直至停止運(yùn)動(dòng)。

3.3成災(zāi)過(guò)程分析

綜合上述資料，初步認(rèn)為中川鄉(xiāng)泥石流災(zāi)害的發(fā)生的基本過(guò)程如下：

（1） 谷地上游右岸支溝源頭飽水砂層在強(qiáng)震動(dòng)下局部失穩(wěn)滑塌，后壁新形成的臨空面通過(guò)一系列滑塌持續(xù)后退，卷入滑塌的源區(qū)面積持續(xù)擴(kuò)大，滑塌體在移動(dòng)過(guò)程中不斷碎化、分散混合，為泥石流的形成提供充足的物源。

（2） 滑塌體在足夠的水中分散混合形成泥石流涌入流通區(qū)。由于缺乏降水或相當(dāng)規(guī)模的水體補(bǔ)給水源，滑塌體分散形成的泥石流黏度必然很大。物質(zhì)進(jìn)入流通區(qū)上段的狹窄谷地后，出現(xiàn)了堵塞，淤積和填高。但是，底部泉水上涌不僅阻礙或遲滯碎屑物質(zhì)的沉降，還將導(dǎo)致靜水壓力的升高和顆粒濃度和黏度的降低以及流動(dòng)性的增強(qiáng)，使得松散物質(zhì)不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間滯留而失水堆積。

（3） 野外可見部分源區(qū)物質(zhì)直接向東越過(guò)分水嶺進(jìn)入主谷。對(duì)此可能的解釋是，在強(qiáng)震動(dòng)輸入下，該分水嶺范圍與源區(qū)同步失穩(wěn)滑塌，部分物質(zhì)順地形坡降向東運(yùn)移;另外，支溝通道堵塞淤高到一定程度，也可能頂托源區(qū)上部，導(dǎo)致局部坡面質(zhì)量流向東尋求最陡坡降路徑外泄。從地震前后物源區(qū)地形對(duì)比和現(xiàn)有地形配置來(lái)看，這兩種情形均存在，只是由于后期支溝物質(zhì)下泄后坡降增大，導(dǎo)致部分原來(lái)向東輸送物質(zhì)的源區(qū)重新調(diào)整路徑，通過(guò)支溝輸送碎屑。

（4） 當(dāng)泥石流通過(guò)支谷運(yùn)移到主溝和支溝交匯處時(shí)，從谷地先存的水塘獲得額外的碎屑和水的補(bǔ)給，為大規(guī)模泥石流的形成創(chuàng)造了條件。由于東西向道路的阻攔，泥石流首先淤填到道路以上的谷地空間（估計(jì)深度約14 m），隨著上游碎屑和水源源不斷地輸入，泥石流體不斷擁堵、側(cè)向擴(kuò)展和增高，在通道兩側(cè)堆積土塊、冰塊等密度較小的大型“碎屑”，形成“天然堤”［7］，有效限制了泥石流能量的耗散。由于泥石流自身黏度大等原因，形成寬200 m以上，中間向上凸起的巨型舌狀體，直至突破極限，從交匯處沖開東西向道路，挾帶大量碎屑和強(qiáng)大的勢(shì)能，沿途拓展谷地。在從兩岸侵蝕大量物質(zhì)的同時(shí)，也局部堆積了少量土塊和冰塊。

（5） 泥石流運(yùn)移到草灘村以北，由于地形進(jìn)一步展寬和能量分散，泥石流開始大面積堆積，填埋原有溝道，在扇面上重新分布碎屑物質(zhì)，造成災(zāi)害，直至上游積累的碎屑物質(zhì)和水輸送完畢。

考慮到物源區(qū)后緣分布著大量方向各異的小滑塌體、流通區(qū)兩側(cè)天然堤和越岸堆積體以及堆積區(qū)均可見大量未分散的團(tuán)塊和冰塊，這些不同密度、形狀和大小的碎屑對(duì)泥石流動(dòng)力過(guò)程有著重要影響［10-12］，本文使用地震-滑塌-泥石流這個(gè)災(zāi)害鏈來(lái)描述本次災(zāi)害事件。通過(guò)高分辨率的災(zāi)前災(zāi)后遙感影像建立DSM差值圖像，可以對(duì)泥石流的侵蝕和堆積特征進(jìn)行定量描述，從而從空間演化上推斷其成災(zāi)過(guò)程，但對(duì)于泥石流的時(shí)間演化特征，雖然可以從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、如樹木的倒伏、岸坡沖刷、回淤區(qū)的分布等進(jìn)行大致的推斷，但實(shí)地走訪和電話調(diào)查當(dāng)?shù)卮迕瘾@取的信息則出入較大，本文暫未展示相關(guān)分析結(jié)果。

3.4成災(zāi)因素分析

本次6.2級(jí)地震觸發(fā)的地震滑塌-泥石流災(zāi)害，淹埋多棟房屋，致20人死亡，損毀道路、水渠和電力鐵塔（圖13），造成如此嚴(yán)重的損失是多種因素疊加的結(jié)果。

上游：物源區(qū)以細(xì)砂、極細(xì)砂和黏土為主的地層結(jié)構(gòu)，為泥石流提供了充足的物源。

隔水層：穩(wěn)定隔水層的存在，導(dǎo)致地下水直接出露地表，為泥石流的形成和運(yùn)移提供了必要的水源。

流通區(qū)：通道橫斷面的復(fù)雜性和局部水體［圖14（a）］的存在對(duì)泥石流運(yùn)移特征有著重要影響，增加了泥石流的陣發(fā)性和破壞能力，且大量民宅位于流通區(qū)的溝口位置。

耕作傳統(tǒng)：持續(xù)提灌促進(jìn)上游物源區(qū)土層含水量或飽水，有效降低了土層的抗剪能力，也是一個(gè)可能的液化加劇因素。

氣候條件：寒冷的天氣條件導(dǎo)致表層水容易結(jié)冰，增加泥石流表面黏度，為泥石流推進(jìn)過(guò)程中在兩岸形成天然堤提供助力。全程遲滯泥石流沿溝谷運(yùn)動(dòng)，增加泥石流體量、高度，也即勢(shì)能，進(jìn)而增加泥石流災(zāi)害的突發(fā)性和破壞性。

發(fā)震時(shí)間：夜半發(fā)震，災(zāi)區(qū)群眾難于準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和躲避險(xiǎn)情。

災(zāi)情判斷失誤：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)救援情況推測(cè)，遇難群眾對(duì)震害特征的判斷失誤。

其他可能的原因，如潛蝕作用等。在本次泥石流源區(qū)上游多處可見潛蝕作用形成的豎井和無(wú)源谷地［圖14（b）］。

4結(jié)論

2023年甘肅積石山6.2級(jí)地震誘發(fā)的青海民和縣中川鄉(xiāng)泥石流，因其嚴(yán)重的受災(zāi)情況和復(fù)雜的控制因素而備受關(guān)注。本文基于對(duì)泥石流溝谷及其周邊區(qū)域的綜合考察，對(duì)災(zāi)害過(guò)程特征、影響因素以及未來(lái)防控進(jìn)行了初步的分析和討論，主要獲得以下認(rèn)識(shí)：

（1） 泥石流特征

災(zāi)害前后DSM對(duì)比獲得的泥石流溝谷侵蝕或堆積厚度及其空間分布特征表明，泥石流物源區(qū)主要集中在草灘村上游右岸支溝源頭。源區(qū)現(xiàn)場(chǎng)考察和低空航片顯示物源主要通過(guò)群發(fā)式的淺層（2～3 m）滑塌補(bǔ)給，在運(yùn)移過(guò)程不斷破碎和分散。地下水的持續(xù)補(bǔ)給降低了松散碎屑層的黏度和顆粒濃度，為源區(qū)物質(zhì)最終變成流動(dòng)性的泥石流提供了條件。

在流通區(qū)，泥石流在從支溝進(jìn)入主溝之前，從災(zāi)前先存的水塘（面積約1 000 m2，蓄水量約3 000 m3）獲得一定量的水沙補(bǔ)給，進(jìn)一步促進(jìn)了泥石流的流動(dòng)性和破壞性。進(jìn)入主溝后，由于東西向道路阻塞（參照東側(cè)谷地估算的路面與谷底高差約14 m）和地形的相對(duì)展寬，導(dǎo)致泥石流堆積體大規(guī)模滯留。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)殘余堆積物和淤泥痕跡的空間分布特征，判斷本次泥石流具有典型的栓流特征，表現(xiàn)出黏度極大的特點(diǎn);擁堵導(dǎo)致泥石流淤高和規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，寬度最大超過(guò)230 m，其中從交匯處向主谷上游溯源堆積超過(guò)120 m。持續(xù)增加的勢(shì)能最終導(dǎo)致泥石流沖破東西向道路的阻隔繼續(xù)流動(dòng)，沿途重塑泥石流谷地，侵蝕和堆積并存。在堆積區(qū)（自草灘村向下游），地形進(jìn)一步展開和谷地內(nèi)民宅的阻隔，導(dǎo)致泥石流分散和堆積，形成災(zāi)害。

（2） 主要的控制因素

通過(guò)對(duì)鄰區(qū)地貌、地質(zhì)和水文特征的調(diào)查，認(rèn)為物源區(qū)地層豐富的細(xì)粒物質(zhì)，淺部穩(wěn)定隔水層的存在和泉水的出露，為泥石流的啟動(dòng)提供了充分的水沙保障。流通區(qū)橫斷面的復(fù)雜性和局部水體的存在，增加了泥石流的突發(fā)性和破壞性。此外，寒冷天氣和夜半發(fā)震，以及群眾對(duì)災(zāi)害性質(zhì)缺乏認(rèn)知等原因，也在一定程度上加劇了本次泥石流災(zāi)害的嚴(yán)重程度。

（3） 災(zāi)害防治

對(duì)地貌、地質(zhì)和水文條件組合相似地區(qū)進(jìn)行排查，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。黃河上游中小盆地眾多，地層結(jié)構(gòu)、地貌水文條件相近，人居環(huán)境及人地關(guān)系也都相似。有步驟、分階段地查明區(qū)內(nèi)相關(guān)情況，進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)查排查工作，建立更加完善的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查隱患數(shù)據(jù)庫(kù)，評(píng)估未來(lái)強(qiáng)震動(dòng)（或其他觸發(fā)條件）下發(fā)生類似次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，排除隱患。

加強(qiáng)高風(fēng)險(xiǎn)隱患源區(qū)的持續(xù)監(jiān)控或定期巡查。系統(tǒng)性復(fù)盤分析此次地震次生泥石流災(zāi)害，針對(duì)本次泥石流災(zāi)害事件特征，加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域地震次生災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理與致災(zāi)機(jī)制的研究。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)已識(shí)別的高風(fēng)險(xiǎn)地質(zhì)災(zāi)害與地震鏈生災(zāi)害隱患點(diǎn)，借助“天空地”立體協(xié)同觀測(cè)技術(shù)手段，定期開展風(fēng)險(xiǎn)隱患不同尺度的巡查排查，建立“通導(dǎo)遙測(cè)”一體化的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)技防加強(qiáng)重大災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)預(yù)警。

加強(qiáng)震害特征和防災(zāi)減災(zāi)法律法規(guī)的宣傳和普及。針對(duì)該區(qū)域自然災(zāi)害特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)公眾防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)知識(shí)的科普宣傳與中小學(xué)課堂教育，提升公眾對(duì)地震地質(zhì)災(zāi)害及鏈生災(zāi)害的科學(xué)認(rèn)知水平。加強(qiáng)公眾應(yīng)對(duì)重大災(zāi)害的意識(shí)與技能，提升自救互救與逃生能力。

致謝：中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供高分一號(hào)、資源一號(hào)、高分三號(hào)、高分二號(hào)、高分七號(hào)衛(wèi)星影像，國(guó)家遙感數(shù)據(jù)與應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)提供高分七號(hào)立體像對(duì)影像，二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份公司提供北京三號(hào)衛(wèi)星影像，成都縱橫自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司提供部分無(wú)人機(jī)影像;災(zāi)研院地震災(zāi)害研究中心黃雅虹副研究員協(xié)助完成液化潛力分析;寧夏大學(xué)孫冠軍教授提供了災(zāi)前谷地部分水文信息;青海省減災(zāi)中心及海東市應(yīng)急管理局為本研究野外調(diào)查進(jìn)行了大量協(xié)調(diào)工作。作者對(duì)以上單位和個(gè)人表示誠(chéng)摯謝意。

參考文獻(xiàn)（References）

［1］鄧起東.中國(guó)活動(dòng)構(gòu)造圖［M］.北京：地震出版社，2007.DENG Qidong.Map of active tectonics in China［M］.Beijing：Seismological Press，2007.

［2］殷志強(qiáng).黃河上游滑坡泥石流時(shí)空演化及觸發(fā)機(jī)制［M］.北京：科學(xué)出版社，2016.YIN Zhiqiang.Temporal and spatial evolution and trigger mechanism of landslide and debris flow in the upper reaches of the Yellow River［M］.Beijing：Science Press，2016.

［3］楊曉燕，夏正楷，崔之久.黃河上游全新世特大洪水及其沉積特征［J］.第四紀(jì)研究，2005，25（1）：80-85.YANG Xiaoyan，XIA Zhengkai，CUI Zhijiu.Holocene catastrophic flood in the upper reaches of the Yellow River and its sedimentary characteristics［J］.Quaternary Sciences，2005，25（1）：80-85.

［4］吳慶龍，張培震，張會(huì)平，等.黃河上游積石峽古地震堰塞潰決事件與喇家遺址異常古洪水災(zāi)害［J］.中國(guó)科學(xué)（D輯：地球科學(xué)），2009，39（8）：1148-1159.WU Qinglong，ZHANG Peizhen，ZHANG Huiping，et al.Weir dam break of Jishixia ancient earthquake in the upper reaches of the Yellow River and abnormal ancient flood disaster in Lajia site［J］.Science in China （Series D： Earth Sciences），2009，39（8）：1148-1159.

［5］李智敏，李延京，田勤儉，等.拉脊山斷裂古地震與喇家遺址災(zāi)變事件關(guān)系研究［J］.地震研究，2014，37（增刊1）：109-115.LI Zhimin，LI Yanjing，TIAN Qinjian，et al.Study on the relationship between the ancient earthquake of Lajishan fault and the catastrophic event of Lajia site［J］.Journal of Seismological Research，2014，37（Suppl01）：109-115.

［6］黃春長(zhǎng)，郭永強(qiáng)，張玉柱，等.青海官亭盆地喇家遺址全新世地層序列與史前災(zāi)難研究［J］.中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2019，49（2）：434-455.HUANG Chunchang，GUO Yongqiang，ZHANG Yuzhu，et al.Holocene sedimentary stratigraphy and pre-historical catastrophes over the Lajia Ruins within the Guanting Basin in Qinghai Province of China［J］.Scientia Sinica （Terrae），2019，49（2）：434-455.

［7］ALLEN J R L.Sedimentary structures their character and physical basis：volume 1［M］.Amsterdam：Elsevier Scientific Publishing Company，1982.

［8］ IVERSON R M.The physics of debris flows［J］.Reviews of Geophysics，1997，35（3）：245-296.

［9］中華人民共和國(guó)原城鄉(xiāng)建筑環(huán)境保護(hù)部.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50011—2010［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.Former Ministry of Urban and Rural Building Environmental Protection of the People's Republic of China.Code for seismic design of buildings：GB 50011—2010［S］.Beijing：China Architecture amp; Building Press，2010.

［10］TRUJILLO-VELA M G，RAMOS-CA N A M，ESCO-BAR-VARGAS J A，et al.An overview of debris-flow mathematical modelling［J］.Earth-Science Reviews，2022，232：104135.

［11］GEORGE D L，IVERSON R M.A depth-averaged debris-flow model that includes the effects of evolving dilatancy.Ⅱ.Numerical predictions and experimental tests［J］.Proceedings of the Royal Society A：Mathematical，Physical and Engineering Sciences，2014，470（2170）：20130820.

［12］IVERSON R M，GEORGE D L.A depth-averaged debris-flow model that includes the effects of evolving dilatancy. I. Physical basis［J］.Proceedings of the Royal Society A：Mathematical，Physical and Engineering Sciences，2014，470（2170）：20130819.

（本文編輯：任棟）