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汶川地震后震区地质灾害动态演化及物质运移研究

汶川地震后震区地质灾害动态演化及物质运移研究

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作者：戴岚欣成都理工大学

学位级别：硕士

山区强震往往会诱发数以千计的地质灾害,造成大量松散堆积物停积在坡体与沟道之中。在震后降雨作用下,易产生再次滑动,并为震后泥石流的发生提供物源,造成震后地质灾害发生频率较震前明显增加,威胁灾后重建和灾区人民的生命财产安全。2... 详细信息

山区强震往往会诱发数以千计的地质灾害,造成大量松散堆积物停积在坡体与沟道之中。在震后降雨作用下,易产生再次滑动,并为震后泥石流的发生提供物源,造成震后地质灾害发生频率较震前明显增加,威胁灾后重建和灾区人民的生命财产安全。2008年“5.12”Ms8.0级汶川大地震诱发了近20万处同震滑坡,是迄今为止国内外单次地震诱发滑坡数量最多的一次地震。地震造成山区地质环境脆弱,加之大量的松散物源,使得震后十年至今,震后次生灾害及灾害链效应明显,例如2008年“9.24”和2010年―8.13‖强降雨,诱发了群发性泥石流,其致灾规模与危害程度都远远超过了原来的预期。对震后地质灾害动态演化机制与规律的认识不足已严重制约了灾区重建与经济发展。震后地质灾害在时间和空间上如何演化?震后效应会持续多长时间?震后地质灾害产生的物质运移又具有哪些规律?这些都是亟待解决的科学问题,同时对指导震区防灾减灾工作也具有重要意义。因此,本文选取震中附近映秀-汶川岷江沿线的42个流域为主要研究区,基于多源、多时相高清遥感影像,采用人工目视解译结合野外复核的方法,建立了目前最完整的震后地质灾害数据库之一。基于该数据库,对震后地质灾害的频率-规模与空间分布随时间的演化规律进行了分析,并初步探讨了控制其演化的影响因素。通过不同尺度,区域尺度与流域尺度研究了震后地质灾害产生的物质运移随时间和空间的演化规律。区域尺度的物质运移研究,主要分析同震滑坡堆积物质,在震后被搬运到沟道和通过沟道以泥石流搬运出山区的物质量随时间的变化,从而量化震后效应,并对震后山区地貌演化提供量化指标。流域尺度的物质运移研究,则通过多期遥感影像、DEM和物探勘测(ERT),重建了北川杨家沟流域的多次泥石流事件,并定量化分析了物质运移特征与运移量。主要研究结果表明:震后地震灾害较震前总体大幅增加,特别是震后最初两年,大量同震滑坡出现了复活,并产生了大规模群发性泥石流,然后随着时间的推移,坡体自我修复(固结度增加、渗透性降低、细颗粒物质减少等)、植被重新覆盖、有效物源量减少等因素,滑坡和泥石流数量呈现明显的衰减趋势(从2008年的9189处降低至2015年的221处)。同震滑坡规模也是控制其活动性的一个关键因素,研究发现大规模滑坡较小滑坡的活跃期更长。从空间演化规律来看,震后滑坡更倾向与发生在高程相对较高的区域,但随着时间的推移,逐渐向低高程部位偏移。同时,汇水面积越大处的同震堆积物越容易发生复活(或再次滑动)。通过宏观区域尺度与流域尺度的物质运移定量分析发现:大量的(区域尺度99.3%,单沟尺度95%)同震堆积物仍停积在山区流域之中,其中仅极小部分(区域尺度10%,单沟尺度21.78%)通过泥石流被搬运到下游沟道。北川杨家沟的单流域尺度物质运移特征分析表明,ERT电法勘测结合多期遥感影像,可以较为有效的重建历史泥石流事件的物质运移量,在一定程度上弥补历史地形数据的缺失,并校准其误差,提高沟道堆积物调查结果的精度与可靠性。此外,还发现滑坡坝堆积物在震后以坡面泥石流(侵蚀)形式向沟道搬运现象明显,而沟道内的物质运移主要受沟谷形态及地形因素控制。震后物质运移整体趋势与震后地质灾害数量与活动性一致,均呈现衰减趋势,目前已基本恢复到了震前水平。因此,根据同震滑坡方量、震后侵蚀速率与地震重现期估算,在下一次8级强震发生前,龙门山区域仍有大量汶川地震产生的同震滑坡堆积物停留在山区,无法被完全搬运走,可对山区地貌演化产生长远的影响。

关键词：汶川地震震后地质灾害-时空演化规律震后物质运移泥石流

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