劉果，張友誼，張珊珊，葉小兵，袁亞東

(西南科技大學土木工程與建筑學院，綿陽 621010)

2017年8月8日四川省阿壩州九寨溝縣境內(nèi)發(fā)生Ms7.0級地震，震中位于九寨溝核心景區(qū)西部5 km處比芒村(33.20°N，103.82°E)，震源深度20 km(據(jù)中國地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù))。發(fā)震區(qū)位于巴顏喀拉塊體的東北部頂角區(qū)，屬于龍門山斷裂帶、塔藏斷裂帶、岷江斷裂帶和虎牙斷裂帶的交匯區(qū)，本次地震發(fā)震斷裂帶為虎牙斷裂，地震破裂面沿北西走向，傾向西南，傾角較陡(70°～80°)，最大滑動距離85 cm，主破裂長約30 km。地質(zhì)災害空間分布和密度受地震斷裂帶和地震動強度的控制，斷裂效應和距離效應明顯[1-2]。

九寨溝地震誘發(fā)大量地質(zhì)災害，嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全和公共基礎(chǔ)設(shè)施。本文應用Arcgis軟件平臺對地震前后地質(zhì)災害分布特征進行統(tǒng)計分析，得到地質(zhì)災害點分布規(guī)律，為地震災區(qū)次生地質(zhì)災害預防和災后重建工程選址提供科學依據(jù)。

1 自然環(huán)境

1.1 氣象、水文條件

研究區(qū)位于青藏高原東部邊緣，屬高原寒溫帶-亞熱帶季風氣候。據(jù)九寨溝縣氣象站25 a(1991～2016)觀測資料，研究區(qū)多年平均氣溫7.3℃，多年降水量550～780 mm，集中在5～10月，約占全年降雨量的75%，多以暴雨的形式出現(xiàn)。研究區(qū)地處嘉陵江水系西支涪江水系的西源白水江，縣域內(nèi)發(fā)育黑河、白河、湯珠河、白水江4大河流，整體呈南北徑流。地表徑流主要接受地表水、地下水補給，地下水類型以潛水為主[3]。

1.2 地貌條件

九寨溝縣地處深切割高山峽谷地帶，地勢由北西向東南逐漸降低，最高海拔為尕而納峰4 654 m，最低處為東南邊緣的柴門關(guān)海拔1 161 m，境內(nèi)山脈縱橫，相對高差懸殊。根據(jù)區(qū)內(nèi)海拔高度，劃分為高山山地地貌、高山坡地地貌和高山河谷地貌[4](圖1)。

圖1 災害點分布與地形關(guān)系圖

1.3 地質(zhì)構(gòu)造及巖性

九寨溝縣屬于巴彥喀拉地塊東部的川西北斷塊，處于“南北向地震構(gòu)造帶”的中段，斷塊及附近區(qū)域包括西秦嶺地槽褶皺帶、龍門山推覆斷褶帶、川西北斷塊等構(gòu)造單元。對地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境有較大影響的文縣-馬沁斷裂、岷江斷裂及虎牙斷裂。區(qū)域內(nèi)巖石類型較多，以灰?guī)r為主，出露的地層有泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系和第四系(圖2)。

圖2 研究區(qū)地層巖性分布圖

2 地質(zhì)災害分布特征分析

據(jù)筆者參加的“8.8九寨溝地震災區(qū)恢復重建項目部”資料(截止2017年8月21日)，震前九寨溝縣共發(fā)育地質(zhì)災害472處，222處泥石流、132處崩塌、78處滑坡、40處不穩(wěn)定斜坡；“8.8”九寨溝地震后，新增地質(zhì)災害272處，崩塌156處、滑坡54處、不穩(wěn)定斜坡51處、泥石流11處。本文對地層巖性、高程、坡度、距河流距離、距斷層距離、震中距、地震烈度等7個影響地質(zhì)災害分布的關(guān)鍵環(huán)境因素進行分析，得到地質(zhì)災害分布特征?；A(chǔ)資料包括1∶5萬區(qū)域工程地質(zhì)條件圖、1∶5萬地形圖、中國地震局2017年8月12日發(fā)布的《四川九寨溝7.0級地震烈度圖》以及研究區(qū)域DEM(數(shù)字高程模型)[5]。

2.1 與地層巖性的關(guān)系

對比震前、震后地質(zhì)災害點分布與地層巖性的相對關(guān)系(表1)，震前地質(zhì)災害分布于灰?guī)r地層最多，砂巖次之，多以崩塌、泥石流為主。地震前后第四系土層中災害點密度最大，灰?guī)r次之。震后新增地質(zhì)災害主要集中于灰?guī)r地區(qū)，多為淺表層滑坡、崩塌等地震伴生地質(zhì)災害。這與多位學者對汶川地震、蘆山地震等地震伴生地質(zhì)災害發(fā)展趨勢一致[6]。

表1 災害分布與巖性的關(guān)系

2.2 與高程的關(guān)系

以600 m為區(qū)間對區(qū)域高程進行劃分，統(tǒng)計災害點分布與高程關(guān)系(表2)，震前、震后新增災害點在高程2 000～2 600 m區(qū)間內(nèi)分布最多，高程<2 000 m災害點密度最大，>2 000時隨著高程的增加災害點數(shù)量呈遞減的趨勢。研究區(qū)內(nèi)海拔2 000 m以下多為縣城及村鎮(zhèn)等地勢寬緩地區(qū)，地質(zhì)災害點數(shù)量較少，2 000～2 600 m主要為九寨溝景區(qū)內(nèi)各村寨聚集點、主要河流及景點分布高程。隨著高程的增加地貌呈現(xiàn)出由高山河谷地貌向高山山地地貌的過渡狀態(tài)，研究區(qū)內(nèi)山高坡陡，河床狹窄，山體臨空面較大，利于地質(zhì)災害發(fā)育[7]。

表2 地質(zhì)災害分布與高程的關(guān)系

圖3 災害分布與坡度關(guān)系

2.3 與坡度的關(guān)系

震前472處和震后新增272處災害點中，在不同斜坡坡度范圍內(nèi)分布規(guī)律相似。15°～45°范圍內(nèi)震前和震后新增災害點數(shù)量分別占總數(shù)的82.2%和84.2%，其中25°～35°內(nèi)分布災害點數(shù)量最多(圖3)；震前災害點密度隨斜坡坡度的增加而增大，在>15°后增長速率明顯增大；震后新增災害點密度在0°～35°坡度范圍內(nèi)呈遞增趨勢，>45°范圍內(nèi)新增災害點密度有所下降。因為隨著地形坡度的增加，受災對象減少，且地表地層由第四系覆蓋層向基巖過渡，這與前述次生地質(zhì)災害在第四系土層中分布密度最大的觀點相吻合。震前災害種類以崩塌、泥石流為主，多發(fā)育在坡度25°～45°[8]。

2.4 與河流距離的關(guān)系

以300 m為標準劃分災害點與河流的距離，統(tǒng)計分析地震前后災害點與距河流距離的關(guān)系，如圖4所示。地震前后災害點集中分布在距河流300 m范圍內(nèi)，分別占災害點總數(shù)的79.45%和81.25%，災害點數(shù)量與密度均隨著與河流間距離增加而呈遞減的趨勢，災害點沿河流呈明顯的線狀分布。因為河流對兩岸及兩側(cè)斜坡有較強下切侵蝕作用，導致山體臨空面增加，穩(wěn)定性下降。

圖4 災害分布與距河流距離的關(guān)系

2.5 與主要斷層距離的關(guān)系

沿主要斷裂帶按5 km間距，對研究區(qū)域進行劃分，其分布特征如表3所示。震前、震后新增災害點距活動斷裂帶越遠，其密度越小，3 km以內(nèi)地質(zhì)災害最為發(fā)育，災害點密度也相對較大，距斷層10 km以外范圍災害點數(shù)量明顯降低。宏觀分析，震前、震后新增災害點沿斷層呈帶狀分布，<5 km范圍內(nèi)最為敏感，研究區(qū)域地質(zhì)災害點受斷層控制明顯。

表3 災害分布與斷層距離的關(guān)系

3 地震與新增災害點分布關(guān)系

研究區(qū)西、北、南三面均有明顯的斷裂帶，構(gòu)造復雜，存在不同構(gòu)造體系的新老構(gòu)造形跡，屬新構(gòu)造運動強烈區(qū)，地震活動頻發(fā)。根據(jù)中國地震臺網(wǎng)速報目錄，此次震中(九寨溝核心景區(qū)西部5 km處)周邊200 km內(nèi)近5 a來發(fā)生3級以上地震共142次[9]。

3.1 與地震烈度的關(guān)系

根據(jù)中國地震局發(fā)布的《四川九寨溝7.0級地震烈度圖》，將研究區(qū)域劃分為Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ，4個烈度區(qū)，新增地質(zhì)災害點在各地震烈度區(qū)分布如表4。新增災害點主要集中分布Ⅷ度及以上區(qū)域區(qū)，共計新增183處，占總數(shù)的67.28%，該區(qū)域面積僅914 km2，占研究區(qū)面積的17.28%。隨著地震烈度的降低，新增災害點密度也逐步減少。Ⅸ度區(qū)地震烈度最高，但該區(qū)域面積小，受災體少，故地質(zhì)災害數(shù)量較少[10]。

表4 災害分布與烈度的關(guān)系

3.2 與震中距的關(guān)系

采用10 km間距為標準，統(tǒng)計震后新增災害點與震中距的關(guān)系，如表5所示。本次地震震中位于九寨溝核心景區(qū)內(nèi)部深山林區(qū)，距震中<10 km范圍內(nèi)受災體少，新增的災害點數(shù)量相對較少。在震中距10～20 km范圍內(nèi)新增災害點最多，共計117處，占總數(shù)的43%，大部分位于九寨溝景區(qū)內(nèi)部。新增災害點密度隨震中距的增大而減小，地震對新增災害點分布起主控作用。

表5 災害分布與震中距的關(guān)系

4 結(jié)論

本文主要得出以下主要結(jié)論：

(1) 地震對震后新增地質(zhì)災害的分布起主要控制作用，距震中30 km范圍內(nèi)震后新增災害點220處，占新增總數(shù)的80.88%，新增災害點密度隨震中距的增大而減小。此外，災害點主要集中分布在地震烈度Ⅷ度及以上區(qū)域，災害點占總數(shù)的67.28%，區(qū)域面積僅占總數(shù)的17.28%，災害點密度隨地震烈度的減小而減小。

(2) 地震前后，災害點的分布與河流距離有著密切關(guān)系，集中分布在距離河流300 m范圍以內(nèi)，其分布規(guī)律隨著距河流距離的增大而減小，呈明顯線狀分布。

(3) 震后新增地質(zhì)災害分布在高程2 000～2 600 m最多，2 600～3 200 m次之。高程 2 000～3 200 m為高山河谷向高山山地過渡地貌，大部分河流、湖泊也位于此高程，有利于地質(zhì)災害形成。

(4) 震后新增災害點多分布在坡度25°～35°范圍內(nèi)，以淺表層滑坡、崩塌為主。

(5) 九寨溝景區(qū)內(nèi)各村寨聚集點、景點等符合地質(zhì)災害多發(fā)區(qū)特征，并且地震伴生的淺表層地質(zhì)災害為泥石流發(fā)育提供較好的物源條件。因此，在未來3～5 a內(nèi)雨季應切實做好泥石流預防工作[11]。