汶川地震前后重災(zāi)區(qū)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(xué)院水土保持研究所，武漢 430010；2.四川省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都 610041）

汶川地震前后重災(zāi)區(qū)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(xué)院水土保持研究所，武漢 430010；2.四川省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都 610041）

5.12汶川地震誘發(fā)大量的崩塌、滑坡、泥石流等新生水土流失問題，具有擾動(dòng)強(qiáng)度大、影響范圍廣、破壞程度高等顯著特點(diǎn)，水土流失狀況加劇，已嚴(yán)重威脅震區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通過采用統(tǒng)計(jì)分析方法，探討地震前后不同生態(tài)系統(tǒng)類型的水土流失變化特征。結(jié)果顯示，震后重災(zāi)區(qū)輕度水土流失面積比重呈降低趨勢(shì)，中度和重度水土流失面積比重呈增加趨勢(shì)。究其原因，震后重災(zāi)區(qū)農(nóng)田、草地、森林生態(tài)系統(tǒng)的不同等級(jí)水土流失面積間存在一種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系，即輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉(zhuǎn)化；相較于震區(qū)水土流失面積變化幅度而言，震后水土流失的程度和強(qiáng)度顯著增加。

汶川地震；水土流失；變化趨勢(shì)

水土流失是我國重大環(huán)境問題，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，長江流域水土流失（包括水蝕和風(fēng)蝕）面積達(dá)53.1×104km2，而水土流失問題又進(jìn)一步誘發(fā)并導(dǎo)致區(qū)域土地退化、生態(tài)環(huán)境惡化等問題，使得長江流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)［1］?！?.12”汶川大地震，作為新中國成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最廣、救災(zāi)難度最大的一次地震，不僅對(duì)震區(qū)各地人民生命、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大威脅，造成了無法估量的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，由于地震引發(fā)泥石流、滑坡、崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害，并進(jìn)一步誘發(fā)新生水土流失問題，給當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)環(huán)境等都造成了巨大影響［2］。

強(qiáng)烈地震誘發(fā)的新生水土流失的面積、數(shù)量和程度，不僅取決于地震本身的影響，而且與發(fā)震地區(qū)的地質(zhì)條件和發(fā)震時(shí)的降雨、融雪等各種因素密切相關(guān)?！?.12”四川汶川大地震使受災(zāi)區(qū)域山體大面積垮塌，森林植被毀損嚴(yán)重，誘發(fā)的水土流失十分嚴(yán)重，水土流失潛在條件使將進(jìn)入長江的泥沙達(dá)到10.74×108m3；地震對(duì)自然生態(tài)環(huán)境影響深遠(yuǎn)，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(zāi)害，使生態(tài)環(huán)境更加脆弱，并嚴(yán)重威脅著影響區(qū)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全［3－5］。

1 研究區(qū)概況

2008年5月12日，四川汶川境內(nèi)發(fā)生里氏8.0級(jí)大地震，其重災(zāi)區(qū)覆蓋岷江、涪江、嘉陵江等長江上游源區(qū)，涉及行政區(qū)包括都江堰市、什邡縣、北川縣、汶川縣等21個(gè)縣（市）（圖1），面積約15×104km2［6－8］。

圖1 汶川地震重災(zāi)區(qū)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(gòu)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(cuò)帶。該區(qū)域氣候?qū)儆诒眮啛釒降貪駶櫺约撅L(fēng)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(fēng)交替作用，降水豐枯季較明顯，強(qiáng)降雨主要集中于夏季；地震重災(zāi)區(qū)氣候空間差異性較大，少雨區(qū)（汶川、茂縣、理縣）多年平均年降水量在500～800 mm，過渡區(qū)（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(qū)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(qū)多年平均年降水量在1 000～2 200 mm［5］。區(qū)內(nèi)自然條件復(fù)雜、水系眾多、景觀及其組合類型多樣、生態(tài)環(huán)境脆弱、抗干擾能力弱、嚴(yán)重退化后恢復(fù)困難［7］。

2 汶川地震區(qū)新生水土流失類型與特征

2.1 汶川重災(zāi)區(qū)新生水土流失調(diào)查

2009年1月，為分析汶川地震區(qū)新生水土流失的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，通過實(shí)地踏勘、野外定位考察，研究地震重災(zāi)區(qū)新生水土流失特征與危害強(qiáng)度。通過數(shù)據(jù)搜集與文獻(xiàn)檢索，采用Excel 2007、SPSS Statistics 17.0對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理與統(tǒng)計(jì)分析，探討汶川地震水土流失變化規(guī)律與特征。具體調(diào)查區(qū)域與內(nèi)容見表1。

表1 調(diào)查區(qū)域與內(nèi)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(zhì)災(zāi)害而誘發(fā)產(chǎn)生的諸如滑坡、泥石流以及坡面侵蝕等形態(tài)的水土流失問題。

（1）滑坡：地震誘發(fā)大量滑坡，重災(zāi)區(qū)滑坡面密度大于50%以上，最大可達(dá)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(fā)育和分布滑坡，多處沿河發(fā)育的大規(guī)?；略斐闪硕陆纬傻卣鹧呷?；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(dòng)，大量崩塌、落石、滑坡活動(dòng)使溝道內(nèi)松散碎屑物質(zhì)劇增，為泥石流發(fā)育提供了固體物質(zhì)條件［3］。震區(qū)谷底與山頂?shù)南鄬?duì)高度大，便于山坡高處物質(zhì)勢(shì)能的釋放和轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，利于泥石流發(fā)育。泥石流活動(dòng)范圍大、持續(xù)時(shí)間長、活動(dòng)頻率高、暴發(fā)點(diǎn)多且規(guī)模不一。

（3）崩塌：受地震影響，坡體平衡被破壞，地震災(zāi)區(qū)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(zhì)量大且集中，并形成各種形態(tài)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(zhì)災(zāi)害強(qiáng)烈活動(dòng)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(shí)對(duì)山坡裸露風(fēng)化層片蝕作用加強(qiáng)；同時(shí)，地表徑流對(duì)山坡裸露風(fēng)化層侵蝕作用加劇，坡面侵蝕作用強(qiáng)烈，形成新的沖溝，破壞地表水系，同時(shí)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(zāi)區(qū)震后新生水土流失影響范圍廣?！?.12”四川汶川大地震造成的新生水土流失分布區(qū)域較廣、影響較集中。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，在受災(zāi)的139個(gè)區(qū)（縣）中，震后水土流失面積達(dá)到14.92× 104km2，占災(zāi)區(qū)縣面積的50.77%，較地震前新增水土流失面積增加11.03%；87個(gè)水土保持受災(zāi)區(qū)（縣），震后水土流失面積為8.93×104km2，占87個(gè)災(zāi)區(qū)縣面積的55.40%，較地震前增加17.97%；39個(gè)重災(zāi)區(qū)縣，震后水土流失面積為5.63×104km2，占災(zāi)區(qū)（縣）幅員面積的44.66%，較地震前增加28.15%［8－10］。

（2）災(zāi)區(qū)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(dòng)、裂縫、崩塌，使得本就十分破碎的下墊面變得更不穩(wěn)定，滑坡、泥石流等各種次生災(zāi)害不斷發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，危害極大。同時(shí)，由于滑坡、泥石流形成的各種松散堆積物質(zhì)進(jìn)入河道、堵塞河流形成堰塞湖，也會(huì)對(duì)下游水利設(shè)施、人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅［3－5］。以什邡市為例探討地震引發(fā)的新生水土流失危害，僅水土保持直接經(jīng)濟(jì)損失而言，地震對(duì)什邡市的影響達(dá)到7 946.46萬元，水土保持設(shè)施損失殆盡，蓄水、保水工程損失嚴(yán)重①，其中，損毀坡改梯357.96 hm2；節(jié)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(jīng)果林2 015.31 hm2。

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

（3）災(zāi)區(qū)震后新生水土流失擾動(dòng)強(qiáng)度大。據(jù)重災(zāi)區(qū)新生水土流失現(xiàn)狀調(diào)查分析，災(zāi)區(qū)震后新生水土流失量強(qiáng)度大，顯著大于一般的水土流失。災(zāi)區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)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(shù)將高達(dá)12 784 t／（km2·a）［9］，地震前后的土壤侵蝕強(qiáng)度有顯著增加趨勢(shì)。

（4）震區(qū)水土流失狀況加劇，威脅震區(qū)生態(tài)環(huán)境。5.12震后水土流失強(qiáng)度明顯增加，水土流失面積呈急劇增加趨勢(shì)。主要原因有：原有水土保持設(shè)施失去了控制水土流失的能力；地震造成大量山體松動(dòng)、裂縫、崩塌，出現(xiàn)了新的次生地質(zhì)災(zāi)害隱患；主汛期暴雨集中，對(duì)現(xiàn)有水土保持措施破壞將日益嚴(yán)重，新增水土流失面積將不斷增加［2，5－10］。

3 重災(zāi)區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)新生水土流失變化特征分析

王文杰等人選擇森林、草地、農(nóng)田和水體等8類生態(tài)類型進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)受損情況分析，相關(guān)研究結(jié)果顯示森林、草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受損最為嚴(yán)重，其統(tǒng)計(jì)區(qū)（縣）的新生水土流失面積達(dá)到7.39 km2。其中，森林生態(tài)系統(tǒng)破壞面積為5.03 km2，占森林總面積的2.80%；草地生態(tài)系統(tǒng)破壞面積為1.69 km2，占森林總面積的2.21%；森林生態(tài)系統(tǒng)破壞面積為0.67 km2，占森林總面積的1.08%［6，9］。為進(jìn)一步分析地震前后變化情況，采用統(tǒng)計(jì)分析方法探討了14個(gè)重災(zāi)區(qū)地震前后不同生態(tài)系統(tǒng)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(duì)于14個(gè)重災(zāi)區(qū)，通過統(tǒng)計(jì)分析可知：

（1）地震后不同的生態(tài)系統(tǒng)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(shì)；整體而言，14個(gè)重災(zāi)區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)類型的變化量和變化率（%）都較高，主要的典型區(qū)有汶川、文縣、理縣和平武；文縣的農(nóng)田、草地和森林生態(tài)系統(tǒng)輕度流失面積變化量和變化率皆較高；汶川和理縣的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)的輕度流失面積變化量和變化率都較高；平武縣的農(nóng)田和森林生態(tài)系統(tǒng)輕度流失面積變化較為明顯。

圖2 地震前后不同生態(tài)系統(tǒng)類型水土流失面積變化（數(shù)據(jù)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(duì)于中度水土流失而言，14個(gè)重災(zāi)區(qū)地震后不同生態(tài)系統(tǒng)類型的水土流失面積比重呈顯著升高趨勢(shì)，典型區(qū)有汶川、茂縣、平武、文縣、理縣；平武、文縣和理縣的農(nóng)田、草地和森林生態(tài)系統(tǒng)中度流失面積變化量和變化率皆較高；汶川和茂縣農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)的中度水土流失面積變化量和變化率都較高。

（3）對(duì)于重度水土流失而言，14個(gè)重災(zāi)區(qū)地震后不同生態(tài)系統(tǒng)類型的流失面積比重呈增加趨勢(shì)，典型區(qū)有汶川、北川、平武。汶川草地和森林生態(tài)系統(tǒng)水土流失面積變化量大、變化率較低，而其農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的水土流失面積變化量和變化率都較低；北川和平武農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水土流失面積變化量較高、變化率很低。

通過對(duì)農(nóng)田、草地、森林生態(tài)系統(tǒng)的輕度、中度和重度水土流失面積變化耦合分析可知：區(qū)域輕度水土流失面積比重呈降低趨勢(shì)、中度和重度水土流失面積比重呈增加趨勢(shì)，究其原因，震后14個(gè)重災(zāi)區(qū)的農(nóng)田、草地、森林生態(tài)系統(tǒng)的水土流失面積存在一種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系，即輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉(zhuǎn)化，震區(qū)水土流失面積變化程度較低（10%～20%），但水土流失程度和強(qiáng)度則呈顯著增加趨勢(shì)。

總體而言，汶川地震重災(zāi)區(qū)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(yīng)屬于新生水土流失爆發(fā)強(qiáng)度大，但范圍相對(duì)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(yīng)屬于新生水土流失爆發(fā)范圍較廣，但損害強(qiáng)度及程度相對(duì)較小，如坡面侵蝕；③面積變化量與變化率皆較高，此類應(yīng)屬于新生水土流失爆發(fā)范圍及強(qiáng)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(yīng)屬于新生水土流失爆發(fā)范圍及強(qiáng)度相對(duì)皆較低，如坡面侵蝕。

4 結(jié) 論

5.12 汶川地震誘發(fā)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(dòng)強(qiáng)度大、影響范圍廣、破壞程度高等顯著特點(diǎn)，使得震區(qū)水土流失狀況加劇，嚴(yán)重威脅震區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

通過已有資料分析14個(gè)重災(zāi)區(qū)地震前后不同生態(tài)系統(tǒng)類型的新生水土流失變化趨勢(shì)，震后不同生態(tài)系統(tǒng)類型的輕度水土流失比重呈降低趨勢(shì)，而中度與重度水土流失比重呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)；通過對(duì)農(nóng)田、草地、森林系統(tǒng)的輕度、中度和重度水土流失變化耦合分析可知：震后14個(gè)重災(zāi)區(qū)的農(nóng)田、草地、森林生態(tài)系統(tǒng)的水土流失面積存在一種動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系，輕度水土流失類型向中度和重度水土流失類型轉(zhuǎn)化；相較于震區(qū)水土流失面積變化而言，震后水土流失的程度和強(qiáng)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?？?、什邡市水保站等單位在汶川考察中提供的支持和幫助。

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（編輯：趙衛(wèi)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(yè)科研經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（20091050）；長江科學(xué)院博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目（CKSQ2010079）

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