汶川地震前后四川都江堰龍池鎮(zhèn)地區(qū)泥石流物源分布特征及其演化規(guī)律

付智勇，龍晶晶，常 鳴

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074; 2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

0 前言

“5·12”地震觸發(fā)了大量的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，給災(zāi)區(qū)帶來(lái)了極其慘重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[1]。汶川震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害大多具備數(shù)量多、規(guī)模大和類(lèi)型復(fù)雜等特點(diǎn)[2]，致使山區(qū)產(chǎn)生了大量的松散堆積體，為震后泥石流活動(dòng)提供了豐富的物源。此外，這些松散堆積體一部分堆積于溝道中，另一部分分布在溝道兩側(cè)。在降雨作用下，松散堆積體極易轉(zhuǎn)化為泥石流，威脅災(zāi)區(qū)人民的日常生活。唐川等[3]指出汶川地震后5～10年內(nèi)，泥石流活動(dòng)處于活躍期，爆發(fā)過(guò)泥石流的地區(qū)，仍然有很大的可能再次爆發(fā)泥石流災(zāi)害，甚至是大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。2008 年至 2012年，四川省共計(jì)爆發(fā)了2 333起泥石流，這一數(shù)據(jù)是自2003年至2007年所紀(jì)錄的758起的三倍之多[4]。泥石流物源分布規(guī)律和演化趨勢(shì)研究，可以為區(qū)域城鄉(xiāng)的長(zhǎng)期規(guī)劃提供參考。因此，開(kāi)展汶川地震后強(qiáng)震區(qū)泥石流物源分布特征和演化規(guī)律研究具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)泥石流的發(fā)生條件、起動(dòng)機(jī)理、活動(dòng)形式、爆發(fā)頻率和致災(zāi)規(guī)模等方面做了大量研究[5-7]，取得眾多研究成果，但較少關(guān)注泥石流的物源變化規(guī)律。KHATTK G A等[8]選取了68個(gè)滑坡，利用重復(fù)拍攝技術(shù)，在2005年11月、2006年5月和7月、2007年7月和8月5個(gè)時(shí)期的同一位置，對(duì)同一滑坡進(jìn)行拍攝，分析滑坡在地貌上的變化規(guī)律。認(rèn)為只有9%的滑坡面積變化強(qiáng)烈，80%的滑坡面積有輕微變化，其余滑坡面積變化介于二者之間。GIORDAN D等[9]利用6期不同數(shù)字高程模型(DEM)，定量分析了意大利的蒙塔古托滑坡形態(tài)變化規(guī)律，從形態(tài)學(xué)上揭示了滑坡的變化過(guò)程。TSEN等[10]利用多時(shí)相的、高精度的雷達(dá)數(shù)據(jù)，對(duì)泥石流流域內(nèi)的滑坡物源量變化進(jìn)行計(jì)算并預(yù)測(cè)了泥石流的變化規(guī)律。梁京濤等[11]通過(guò)2008年至2010年三個(gè)汛期的高精度遙感影像解譯，研究綿竹市走馬嶺區(qū)域泥石流的動(dòng)態(tài)演化特征。不同學(xué)者采用不同的方法對(duì)不同區(qū)域的滑坡的變化規(guī)律和演化趨勢(shì)進(jìn)行了研究，而對(duì)汶川地震后十年泥石流物源演化趨勢(shì)，特別是在各個(gè)影響因子下的演化趨勢(shì)的相關(guān)研究少有涉及。

“5·12”汶川地震后，位于地震災(zāi)區(qū)的映秀、龍池和清平地區(qū)于2010年和2013年集體爆發(fā)了大規(guī)模的泥石流活動(dòng)[12-14]。龍溪河流域與“5·12”汶川地震震中映秀鎮(zhèn)僅一山之隔。汶川地震發(fā)震斷裂(北川-映秀斷裂)橫穿該流域，使得區(qū)域內(nèi)斜坡的穩(wěn)定性急劇下降，產(chǎn)生了大量松散堆積物[5]。每逢汛期，區(qū)域泥石流災(zāi)害頻發(fā)。2010年8月，四川省都江堰市龍池鎮(zhèn)龍溪河流域的48條溝集體爆發(fā)泥石流[5]。泥石流使龍溪河河床整體抬升將近5 m，破壞了沿河的大部分房屋，同時(shí)破壞了龍池風(fēng)景區(qū)的公路橋梁等交通設(shè)施，使龍池鎮(zhèn)成為一座孤城，造成了高達(dá)5.5億多元的經(jīng)濟(jì)損失[15]。本文以都江堰市龍池鎮(zhèn)龍溪河流域的水打溝、白果堂溝、麻柳槽溝、沙子坪溝和李泉太溝5條泥石流溝為研究對(duì)象，利用2007.09.18、2009.02.10、2011.04.16、2015.04.15及2016.02.26的五期高精度遙感影像，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)野外調(diào)查結(jié)果分析泥石流物源在坡度因子、坡向因子、地層巖性因子和距斷層距離因子上的分布規(guī)律。最后，將各期遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析，揭示汶川地震前后近十年龍溪河典型流域的泥石流物源在各個(gè)影響因子上的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律。

1 研究區(qū)基本概況

龍溪河流域位于四川省都江堰市龍池鎮(zhèn)。龍溪河流域全長(zhǎng)18 km，在平面上呈樹(shù)枝狀分布。主溝龍溪河居中，兩側(cè)發(fā)育多條泥石流支溝，其中西側(cè)泥石流溝密度明顯大于東側(cè)。支溝具有溝道陡，流域面積小等特征。研究區(qū)泥石流溝平均縱坡降363‰，最大縱坡降948‰，最小縱坡降309‰。兩側(cè)斜坡坡度大多在30°～70°。選擇水打溝、白果堂溝、麻柳槽溝、沙子坪溝和李泉太溝泥石流流域作為研究區(qū)。各個(gè)泥石流流域基本信息見(jiàn)表1。研究區(qū)地層巖性主要為震旦系下統(tǒng)火山巖組(Za)，三疊系上統(tǒng)須家河組(T3x)，以及第四系地層(Q4)?？傮w來(lái)說(shuō)，龍溪河流域具有山高、溝多和坡陡等特點(diǎn)，有利于降水和泥石流物源匯集。

表1 研究區(qū)泥石流流域基本信息

圖1 研究區(qū)1987～2009年月平均降雨量分布圖(據(jù)Chang.2016)Fig.1 Monthly rainfall distribution in the study area from 1987 to 2009

研究區(qū)位于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候區(qū)。自1955年以來(lái)的氣溫和降雨資料統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)最高溫度35°，最低溫度-4.1°，年平均溫度為12.2°。區(qū)內(nèi)降雨較為充沛。多年平均降雨量1 134.8 mm，最大年降雨量1 605.4 mm(1978年)，最小年降雨量為713.5 mm(1974年)。1987～2009年各月平均降雨量見(jiàn)圖1[5]。降雨量在月份分配上極其不均勻。平均月最大降雨量為289.9 mm，平均月最小降雨量為12.7 mm。五月份至九月份的降雨量占全年降雨量的80%，因此五月至九月是地質(zhì)災(zāi)害爆發(fā)的高發(fā)期。研究區(qū)降雨在空間范圍內(nèi)分布不均。總體上，降雨量由東南向西北逐漸升高，東南部平原年平均降雨量為1 100～1 300 mm，西北部山區(qū)年平均降雨量為1 300～1 800 mm[16]。

2 遙感影像解譯及分析

2.1 遙感影像獲取

遙感影像具有分辨率高，獲取方便，數(shù)據(jù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域。特別是在高山陡峻地區(qū)，人類(lèi)的活動(dòng)范圍受限，遙感技術(shù)更是發(fā)揮其不可替代的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)研究區(qū)不同時(shí)期滑坡所具有的特點(diǎn)，本文選用了5期不同的遙感影像對(duì)泥石流物源進(jìn)行分析。

研究區(qū)泥石流新增物源主要為崩滑體，其中主要為滑坡。本文只關(guān)注新增的物源，因此對(duì)滑坡與崩塌不進(jìn)行區(qū)分。為了后文敘述方便，統(tǒng)一稱(chēng)為滑坡。 “5·12”汶川地震前，研究區(qū)滑坡極少發(fā)育，數(shù)量有限。本文采用2007年9月1日經(jīng)波段融合后15 m的TM影像圖結(jié)合野外調(diào)查對(duì)研究區(qū)滑坡進(jìn)行解譯?！?·12”汶川地震后，研究區(qū)泥石流流域內(nèi)的滑坡特別發(fā)育，數(shù)量巨大。Spot-5影像能夠清晰的勾勒出因地震誘發(fā)的滑坡特征，選取2009年2月10日2.5 m分辨率的Spot-5影像；為了更加細(xì)微的區(qū)分2010年“8·13”暴雨發(fā)生后滑坡新增面積和震前相比的擴(kuò)大部分，采用2011年4月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2影像。同時(shí)為了辨識(shí)滑坡的細(xì)微變化，繼續(xù)收集了研究區(qū)2015年4月15日及2016年2月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2影像。各個(gè)遙感影像數(shù)據(jù)信息見(jiàn)表2。

表2 遙感影像數(shù)據(jù)信息

2.2 五期遙感影像解譯

由于衛(wèi)星的高度、經(jīng)緯度、速度或者天氣、氣候等原因，使得遙感影像出現(xiàn)一定的幾何變形和輻射失真現(xiàn)象。為了增強(qiáng)影像的解譯性和提高目視解譯的準(zhǔn)確率，幾何校正、灰度增強(qiáng)、彩色增強(qiáng)等方法被用來(lái)進(jìn)行影像預(yù)處理(圖2)。

圖2 2009年2月與2011年4月遙感影像中典型滑坡解譯Fig.2 The results of landslides interpretation fromremote sensing image in February 2009 and April 2011

依據(jù)滑坡典型地形地貌特征以及色調(diào)、紋理等影像特征進(jìn)對(duì)滑坡的邊界、規(guī)模和形態(tài)特征等進(jìn)行解譯。由于滑坡形成機(jī)制復(fù)雜，類(lèi)型繁多，而且各個(gè)滑坡的大小、形態(tài)也不盡相同。利用遙感影像在進(jìn)行滑坡災(zāi)害遙感解譯時(shí)，必須對(duì)各種地物信息進(jìn)行綜合分析判斷。結(jié)合研究區(qū)的DEM，利用ArcScene生成研究區(qū)三維模型可以增加目視解譯效果?，F(xiàn)選取2009年、2011年、2015年、2016年的遙感影像中的典型滑坡進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖2a是汶川地震后2009年2月10號(hào)分辨率為2.5 m的Spot-5遙感影像中的典型滑坡。該滑坡位于李泉太溝。滑坡整體形態(tài)呈長(zhǎng)條形，能明顯分辯出滑坡后壁和堆積體?；潞蟊诔嗜榘咨?，堆積體以淺黃色為主，與周?chē)匚锏G色色調(diào)顯著區(qū)別。滑坡堆積體上出現(xiàn)了堆積紋理，以及滑坡下滑產(chǎn)生的拉裂紋理。ArcScene的三維立體顯示結(jié)果表明，滑坡以側(cè)向滑動(dòng)為主，運(yùn)動(dòng)距離較近。圖2b是汶川地震前該滑坡區(qū)域圖，汶川地震前該區(qū)域色彩無(wú)明顯差異，均被植被覆蓋，呈深綠色，紋理特征不明顯，表明汶川地震前該區(qū)域尚未發(fā)生大的地貌變化。

圖2c是“8·13”暴雨后2011年4月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡。滑坡位于麻柳槽溝。滑坡整體呈簸箕狀，滑坡后壁明顯，寬度和長(zhǎng)度較近，坡度較為平緩?；露逊e體分布范圍較小，顏色以灰綠色為主，與周?chē)匚锃h(huán)境的深綠色對(duì)比明顯。滑坡中下游部位見(jiàn)解體的灰綠色斑狀和長(zhǎng)條狀的滑坡塊體。在A(yíng)rcScene三維模型上可以較為明顯的看出滑坡滑動(dòng)方式為推動(dòng)式并且堆積體厚度較厚。圖2d是“8·13”暴雨前2009年4月滑坡區(qū)域遙感影像?；聟^(qū)域主要為淺綠色，中部出現(xiàn)了小型滑坡崩塌體，呈亮白色，與2011年4月該區(qū)域的遙感影像灰綠色呈強(qiáng)烈對(duì)比。影像解譯結(jié)果表明，滑坡區(qū)在“8·13”暴雨前，尚未發(fā)生大規(guī)模的變形。在汶川地震的作用下，斜坡巖土已經(jīng)松裂。

圖3a是2015年4月15日分辨率為0.5 m 的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡?；挛挥谒驕稀；乱?guī)模較小，平面形狀呈扇貝形，前緣鼓漲隆起?；抡w呈淺灰色，邊緣為黑色，與周?chē)匚锏幕揖G色色調(diào)相區(qū)分?；禄瑒?dòng)面平整無(wú)紋理，滑坡周界紋理粗糙模糊。結(jié)合ArcScene三維立體模型，初步判定該滑坡為淺層滑坡。圖3b是2011年4月滑坡區(qū)域遙感影像，區(qū)域被低矮的灌木覆蓋，整體呈淺綠色，色彩上與周?chē)h(huán)境無(wú)明顯差異。

圖3 2015年4月與2016年2月遙感影像中典型滑坡解譯Fig.3 The results of landslides interpretation in remote sensing image in February 2015 and April 2016

圖3c是2016年2月26日分辨率為0.5 m的Worldview-2遙感影像中的典型滑坡?；挛挥诎坠脺稀；乱?guī)模較小并且滑坡長(zhǎng)度大于其寬度?；录y理清晰，影像上見(jiàn)明顯下滑紋理。圖3d是2015年4月滑坡區(qū)域遙感影像，該區(qū)域上部被植被覆蓋。區(qū)域主體為灰綠色，邊緣呈淺灰色，兩側(cè)植被色彩不連續(xù)，出現(xiàn)小型裂縫。

基于上述解譯方法，對(duì)五期遙感影像中新增的滑坡進(jìn)行解譯。其中2007年解譯出1個(gè)滑坡、2009年汶川地震后解譯出118個(gè)滑坡、2011年“8·13”暴雨后共解譯出38個(gè)滑坡、2015解譯出了2個(gè)滑坡、2016解譯出了3個(gè)滑坡。各個(gè)泥石流流域解譯的滑坡數(shù)量見(jiàn)表3。

表3 研究區(qū)泥石流流域解譯的滑坡數(shù)量

汶川地震和“8·13”群發(fā)性泥石流后，成都理工大學(xué)泥石流研究團(tuán)隊(duì)在遙感解譯的基礎(chǔ)上對(duì)都江堰龍溪河流域崩滑體開(kāi)展了較為詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查(圖4)。此外，為了研究汶川地震后都江堰龍池區(qū)域泥石流物源演化，團(tuán)隊(duì)定期對(duì)研究區(qū)進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查。對(duì)比遙感解譯與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5期影像滑坡面積的解譯誤差在8%～12%，表明本文所解譯的滑坡基本能夠反映出龍溪河典型流域在汶川地震后十年泥石流物源的分布與演化規(guī)律。

3 泥石流物源分布規(guī)律

3.1 影響因子選擇

滑坡分布主要受地質(zhì)因素、巖土體工程地質(zhì)條件以及人類(lèi)工活動(dòng)影響。Chang等選擇了龍池地區(qū)的48條泥石流溝，基于GIS和野外調(diào)查研究，利用Bayes和主成分分析理論，研究了地形地貌和地質(zhì)因素對(duì)泥石流物源(滑坡體)的控制程度(表4)，并結(jié)合灰色系統(tǒng)理論建立了龍池地區(qū)泥石流敏感性模型[17]。由表4，溝壑密度影響程度系數(shù)最大為0.4，其次是坡向0.32、坡度0.25和地層巖性0.16，高程因子影響程度僅有0.01。因此，溝壑密度、坡度和坡向是影響研究區(qū)滑坡分布的重要因素。研究區(qū)5處泥石流流域的溝壑密度范圍5.78～8.54，范圍變化較小，故本次研究選擇地層巖性、坡度、坡向、斷層距四個(gè)影響因素研究強(qiáng)震區(qū)龍溪河區(qū)域泥石流物源分布規(guī)律。

3.2 泥石流物源在地形上的分布規(guī)律

基于DEM，利用ArcGIS中的“3D分析工具”的“柵格表面分析”工具，生成研究區(qū)坡度圖。為了研究方便，通過(guò)自然斷裂法將坡度分成0°～14°、14°～26°、26°～36°、36°～46°和46°～73°五個(gè)區(qū)間并利用ArcGIS中的“Map Algebra”工具，計(jì)算得到五期滑坡在不同坡度級(jí)別下的分布面積(圖5、圖6)。由圖6，地震前滑坡主要分布在坡度36°～46°和46°～73°的區(qū)域。分布在此坡度區(qū)間內(nèi)的滑坡面積約占滑坡總面積的80%。地震后滑坡主要分布在坡度36°～46°的區(qū)域，約占此時(shí)期滑坡面積的42%；2011年4月遙感影像解譯表明，滑坡主要分布在坡度36°～46°區(qū)域，約占此時(shí)滑坡面積的38%；2015年4月遙感影像表明，滑坡主要分布在坡度14°～26°區(qū)域，約占此時(shí)期滑坡面積的43%； 2016年2月遙感解譯表明，滑坡主要分布在26°～36°和36°～46°坡度區(qū)域，各約占此時(shí)期滑坡面積的40%，而其它坡度區(qū)間上滑坡分布較少。

表4 龍池地區(qū)泥石流物源的主成分分析結(jié)果(據(jù)Chang.2014,有修改)

圖4 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)影像解譯結(jié)果Fig.4 Checking the result of landslide interpretion

圖5 五期遙感影像的滑坡在坡度上的分布Fig.5 Landslide distribution in slope angle in five-period remote sensing images

圖6 滑坡在坡度因子上演化規(guī)律Fig.6 Landslides evolution rules in slope angle in five-period remote sensing images

3.3 泥石流物源在坡向上的分布規(guī)律

斜坡的穩(wěn)定性與斜坡的臨空面和地震波傳播方向密切相關(guān)。采用均值分類(lèi)法以45°為間隔將坡向因子劃分為九類(lèi)。其中平坦區(qū)域沒(méi)有坡向，單獨(dú)劃分一類(lèi)。其它分類(lèi)區(qū)間如下：北(337.5°～22.5°)、北東(22.5°～67.5°)、東(67.5°～112.5°)、東南(112.5°～157.5°)、南(157.5°～202.5°)、南西(202.5°～247.5°)、西(247.5°～292.5°)、西北(292.5°～337.5°)?；略诟鱾€(gè)坡向下的分布見(jiàn)圖7，并統(tǒng)計(jì)不同坡向區(qū)間下的滑坡面積。研究區(qū)五期影像解譯滑坡主要分布在東、東南坡向上(圖8)。分布面積約26×104m2，約占全部滑坡面積的60%。汶川地震前，滑坡主要分布在南、東南坡向區(qū)域。分布在此坡向區(qū)間上的滑坡面積約占同時(shí)期滑坡面積的60%。汶川地震后，滑坡主要分布在東南、東坡向區(qū)域上。該坡向區(qū)間上的滑坡面積為20.8×104m2，約占此時(shí)期新增面積的63%。2011年4月遙感影像解譯結(jié)果表明，滑坡主要分布在東南、東坡向區(qū)域，分布面積約4.3×104m2，約占此時(shí)期滑坡面積的60%，并且滑坡在東南坡向上的分布面積與同時(shí)期滑坡總面積的比值與汶川地震后相同。

圖7 五期遙感影像的滑坡在坡向上的分布Fig.7 Landslide distribution in slope aspect factors in five-period remote sense images

圖8 五期遙感影像的滑坡在坡向上的演化趨勢(shì)Fig.8 Landslides evolution rules in slope aspect in five-period sensing images

滑坡在坡向因子上的分布規(guī)律與此區(qū)域的地應(yīng)力和地震波的傳播方向密切相關(guān)。北東、東、東南、南坡向分級(jí)，特別是東、東南坡向與龍門(mén)山斷裂帶滑動(dòng)方向和地震波傳播方向近于一致，致使該坡向區(qū)域內(nèi)的滑坡面積和滑坡個(gè)數(shù)在震后急劇增加。龍溪河河流流向近南北方向。由于河流下切作用，坡向與河流流向大角度相交的斜坡發(fā)生卸荷回彈，產(chǎn)生卸荷裂隙，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)完整性發(fā)生破壞。在地震作用下，該坡向分級(jí)區(qū)域的斜坡更易失穩(wěn)。南坡向分級(jí)的滑坡新增面積所占比例呈現(xiàn)出倒鐘形，可能與區(qū)域的溝道切割相關(guān)。此外，研究區(qū)的溝道數(shù)量顯著多于河道，故無(wú)重大地質(zhì)事件時(shí)，滑坡有較大可能性發(fā)生在南坡向區(qū)。

3.4 泥石流物源在距斷層距離上的分布規(guī)律

汶川地震觸發(fā)了大量的大型滑坡，如北川縣唐家山滑坡[18]、青川縣東河口滑坡[19]和綿竹市清平鄉(xiāng)文家溝滑坡[12]。理論和實(shí)際現(xiàn)象調(diào)查均表明，距發(fā)震斷層越近，地震對(duì)坡體的破壞作用越強(qiáng)烈，也就越容易觸發(fā)大(巨)型滑坡。利用ArcGIS的“Analysis Tools”中的“Multiple Ring Buff”生成距斷層距離影響因子的多環(huán)緩沖區(qū)。將距斷層距離因子分為0～300 m、300～600 m、600～900 m、900～1 200 m和大于1 500 m 五個(gè)區(qū)間并利用“Map Algebra”工具，計(jì)算得到不同距斷層距離的滑坡面積和滑坡個(gè)數(shù)分布圖(圖9、圖10)。五期影像解譯滑坡主要分布在距斷層距離0～300 m范圍內(nèi)。其中，共有120個(gè)滑坡，分布面積約27.42×104m2，約占五期滑坡面積的60%。汶川地震前，研究區(qū)滑坡全部位于0～300 m斷層距離之內(nèi)。汶川地震以及“8·13”群發(fā)性泥石流后，70%新增滑坡分布在距斷層0～300 m的區(qū)域。2015年4月以及2016年2月80%新增滑坡面積分布在距斷層距離600～900 m范圍之內(nèi)，與汶川地震以及“8·13”暴雨后滑坡分布明顯不同?；略诰鄶鄬泳嚯x影響因子上的分布規(guī)律表明滑坡受斷裂帶控制。汶川地震后滑坡在距斷層距離因子上的分布規(guī)律與2010年暴雨后滑坡在距斷層距離因子上的分布規(guī)律相同，表明汶川地震已經(jīng)使斷裂帶附近區(qū)域巖土體松動(dòng)，在極端降雨下，斜坡最終發(fā)生破壞。

圖9 五期遙感影像的滑坡在距斷層距離上的分布Fig.9 Landslide distribution in distance from faults in five-period remote sensing images

圖10 五期遙感影像的滑坡在距斷層距離上的演化趨勢(shì)Fig.10 Landslides evolution rules in distance from faults in five-period remoting sense images

3.5 泥石流物源在地層巖性上的分布規(guī)律

地層巖性是影響斜坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。研究區(qū)主要包括震旦系凝灰?guī)r和三疊系砂泥巖。二者的地質(zhì)界線(xiàn)與李泉太溝溝道近似重合，在麻柳槽溝流域頂部穿過(guò)(圖11)。為了探討研究區(qū)的滑坡在地層巖性因子上的空間分布規(guī)律，通過(guò)計(jì)算相應(yīng)的地層巖性上的滑坡的分布面積，進(jìn)而描繪滑坡在地層巖性因子上的分布規(guī)律(圖12)。研究區(qū)滑坡面積主要分布在三疊系砂巖地區(qū)，約占研究區(qū)滑坡總面積的85%，個(gè)數(shù)約占80%。震旦系凝灰?guī)r區(qū)域滑坡分布較少，約占總滑坡分布面積的15%。汶川地震前研究區(qū)滑坡全部位于砂巖地區(qū)，震后研究區(qū)凝灰?guī)r地區(qū)增加了4.8×104m2，約占整個(gè)期間的滑坡面積的15%。經(jīng)歷2010年的強(qiáng)降雨后，到2011年4月，研究區(qū)凝灰?guī)r區(qū)域新增滑坡面積1.71×104m2，此后的五年里凝灰?guī)r區(qū)域尚未發(fā)生新的滑坡。

圖11 研究區(qū)地層巖性分布Fig.11 Distribution of lithology in the study area

圖12 五期遙感影像的滑坡在地層巖性上的演化趨勢(shì)Fig.12 Landslides evolution rules in lithology in five-period remote sensing images

4 泥石流物源演化規(guī)律

4.1 泥石流物源整體演化規(guī)律

為了研究汶川地震對(duì)研究區(qū)泥石流物源的影響，將“5·12”震前TM影像與“5·12”震后Spot-5影像對(duì)比解譯，發(fā)現(xiàn)大量的滑坡分布在泥石流溝道兩岸地勢(shì)較平緩的區(qū)段，特別是一些規(guī)模較小的滑坡，大量分布在溝道兩側(cè)的中下游區(qū)域。規(guī)模較大的滑坡多分布在泥石流流域的中部區(qū)域，且順溝道北岸滑坡個(gè)數(shù)和展布面積明顯大于順溝道南岸。經(jīng)過(guò)遙感調(diào)查統(tǒng)計(jì)，滑坡的面積由震前的1.0×103m2增加到汶川地震后的3.266×105m2?；聜€(gè)數(shù)由震前的1個(gè)增加到汶川地震后的118個(gè)。經(jīng)過(guò)地震后，研究區(qū)泥石流流域內(nèi)新增及擴(kuò)大滑坡面積達(dá)99.76%，新增及擴(kuò)大滑坡個(gè)數(shù)達(dá)99.65%。豐富的堆積體為“8·13”龍池地區(qū)大規(guī)模群發(fā)性泥石流活動(dòng)提供了前提條件，從而也間接的證明，在汶川地震強(qiáng)震區(qū)突遇強(qiáng)降雨時(shí)“溝溝吹喇叭”這一論斷。

本文采用2011年4月26日Worldview-2的全色遙感影像對(duì)暴雨后研究區(qū)泥石流流域內(nèi)的滑坡開(kāi)展詳細(xì)的解譯工作?！?·13”暴雨后，滑坡面積增加了7.39×104m2，滑坡個(gè)數(shù)增加了38個(gè)。2010年“8·13”暴雨后，研究區(qū)泥石流流域內(nèi)新增及擴(kuò)大滑坡面積的比例達(dá)23.92%，而新增及擴(kuò)大滑坡個(gè)數(shù)比例達(dá)28.60%。

對(duì)2011年4月26日、2015年4月15日和2016年2月26日的Worldview-2全色影像進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)2011年4月26日至2015年4月15日期間滑坡面積增加了8.7×103m2，滑坡個(gè)數(shù)增加了2個(gè)?；轮饕植加谒驕虾桶坠脺现?，且主要分布于泥石流溝道的中部區(qū)域，多為淺層堆積體滑坡。2015年4月15日至2016年2月26日，滑坡面積增加了1.08×104m2，滑坡個(gè)數(shù)增加了3個(gè)。這些滑坡也分布于水打溝與白果堂溝區(qū)域。

對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制滑坡個(gè)數(shù)和滑坡面積演化趨勢(shì)圖(圖13)。研究區(qū)在汶川地震后，流域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率經(jīng)歷一個(gè)快速銳減期，震后約十年，研究區(qū)的滑坡發(fā)生頻率逐步趨于平穩(wěn)。

圖13 滑坡個(gè)數(shù)和滑坡面積整體演化趨勢(shì)Fig.13 The overallevolution trend of the landslide in number and area

4.2 泥石流物源在地形地貌上演化規(guī)律

對(duì)五期遙感影像中的滑坡個(gè)數(shù)和滑坡面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并繪制各個(gè)坡度分級(jí)下的滑坡面積和滑坡個(gè)數(shù)隨時(shí)間的變化圖。各個(gè)坡度級(jí)別下滑坡面積和滑坡個(gè)數(shù)變化趨勢(shì)大體相同(圖6)?；滦略鰝€(gè)數(shù)與滑坡新增面積隨時(shí)間變化關(guān)系近似成倒鐘形分布，即汶川地震前滑坡個(gè)數(shù)較少；2008年汶川地震后，研究區(qū)各個(gè)坡度級(jí)別下新增滑坡分布面積均陡增；2011年時(shí)，各個(gè)坡度級(jí)別滑坡面積大幅度下降；之后5年里，各個(gè)坡度區(qū)間內(nèi)新增滑坡面積均較小并且基本恢復(fù)到地震前水平。

為了研究研究區(qū)滑坡在坡向上的演化規(guī)律，對(duì)不同時(shí)期不同坡向上新增滑坡個(gè)數(shù)和新增滑坡面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。北、北東、東和東南坡向上的新增滑坡面積和個(gè)數(shù)的演化趨勢(shì)彼此相同并與滑坡整體演化趨勢(shì)一致(圖8)。而南和西南坡向上滑坡新增面積變化趨勢(shì)滯后于北和北東等坡向的滑坡面積變化。即在2011年南和西南坡向上的滑坡新增面積達(dá)到最大，隨后逐漸降低。直至2016年2月時(shí)，該坡向區(qū)域內(nèi)的滑坡新增面積為0。坡向西、西北的區(qū)域在整個(gè)研究年限內(nèi)，始終沒(méi)有發(fā)生新的崩塌和滑坡。未來(lái)該坡向區(qū)域發(fā)生的滑坡概率較低。

滑坡在距斷層距離上的演化趨勢(shì)也與滑坡整體演化趨勢(shì)大致相同。不同的是，在距斷層300 m以?xún)?nèi)的區(qū)域只在汶川地震后和2010年暴雨后才爆發(fā)滑坡，而在其它時(shí)間內(nèi)均無(wú)滑坡發(fā)生。前文已經(jīng)敘述，汶川地震使斜坡的巖土體發(fā)生松動(dòng)，內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。松動(dòng)的巖體在極端降雨作用下，斜坡發(fā)生失穩(wěn)。綜上所述，因汶川地震受“內(nèi)傷”的斜坡，在2010年極端降雨作用下，基本均發(fā)生失穩(wěn)。即2010年后，研究區(qū)距離斷層0～600 m范圍內(nèi)的區(qū)域滑坡發(fā)生概率基本恢復(fù)到地震前水平。

研究區(qū)地層巖性較為單一，并且砂泥巖與凝灰?guī)r巖體強(qiáng)度差異較大。研究區(qū)只在汶川地震和強(qiáng)降雨下，凝灰?guī)r區(qū)域才會(huì)產(chǎn)生滑坡(圖12)。因此，在未來(lái)幾年里，研究區(qū)新發(fā)生的滑坡可能分布在三疊系砂泥巖區(qū)域。

5 結(jié)論

(1)利用五期遙感影像對(duì)龍溪河典型流域的泥石流物源進(jìn)行對(duì)比解譯，共解譯出滑坡162個(gè)，總面積4.202×105m2。其中汶川地震前滑坡個(gè)數(shù)1個(gè)，面積為1.0×103m2；汶川地震后2009年2月新增滑坡個(gè)數(shù)118個(gè)，面積為3.266×105m2；2011年4月新增滑坡個(gè)數(shù)38個(gè)，面積為7.39×104m2；2015年4月新增滑坡個(gè)數(shù)2個(gè)，面積為8.1×103m2；2016年2月新增滑坡個(gè)數(shù)3個(gè)，面積為1.08×104m2；

(2)五期遙感影像中，超過(guò)50%的滑坡分布在坡度26°～36°和36°～46°兩個(gè)坡度范圍內(nèi)；汶川地震后十年里，超過(guò)50%的滑坡分布在與地震波傳播近似相同的東(67.5°～112.5°)和東南(112.5°～157.5°)坡向上；汶川地震震后3年里，研究區(qū)約70%新增的滑坡分布在距斷裂300 m范圍內(nèi)。汶川地震震后八年，研究區(qū)新增滑坡主要分布在距斷層300 m以外區(qū)域；研究區(qū)80%新增滑坡主要分布在砂巖區(qū)域。僅在汶川地震后和“8·13”暴雨后，凝灰?guī)r區(qū)域出現(xiàn)少量滑坡。

(3)研究區(qū)在汶川地震后，泥石流物源急劇增加。3～5年后，流域內(nèi)的泥石流物源經(jīng)歷了一個(gè)快速銳減期。近十年后，研究區(qū)的泥石流新增物源逐步恢復(fù)到地震前水平。

(4)研究區(qū)泥石流物源在巖性、坡度、坡向和距斷層距離的各個(gè)分級(jí)區(qū)間的演化趨勢(shì)與泥石流物源整體演化趨勢(shì)相同。泥石流物源在南、南西坡向上的變化趨勢(shì)滯后泥石流整體演化趨勢(shì)，即泥石流新增物源在2010年“8·13”暴雨后達(dá)到最大，隨后逐漸降低。