亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        強震區(qū)泥石流物源演化指標(biāo)選取及規(guī)律分析

        2020-04-27 08:06:24龔凌楓史青云
        水土保持研究 2020年1期
        關(guān)鍵詞:震區(qū)物源泥石流

        熊 江, 唐 川, 龔凌楓, 史青云, 李 寧

        (成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室, 成都 610059)

        汶川“5·12”里氏8.0特大地震觸發(fā)了約50 000多處崩塌、滑坡,形成松散堆積體約為52.5億m3[1-3]。地震使得震區(qū)地質(zhì)環(huán)境異常脆弱,崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害異?;钴S,并將持續(xù)較長時期。據(jù)專家研究發(fā)現(xiàn),震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害將以4~5 a為周期呈出震蕩式衰減,持續(xù)時間長達20~25 a[3]。震后隨著時間推移,崩塌、滑坡等地質(zhì)過程將逐漸趨向于穩(wěn)定,而泥石流由于其暴發(fā)的物源條件、地形條件、水源條件充足而進入活躍期,且活躍期將至少持續(xù)10 a[4]。震后,泥石流暴發(fā)臨界雨量和累積雨量相對震前大大降低,由此導(dǎo)致在降雨作用下,震區(qū)易暴發(fā)群發(fā)性泥石流[5]。如北川及蘇保河流域及其支溝暴發(fā)了“9·24”泥石流,沖出固體物質(zhì)淤埋深度約6~10 m,將北川老縣城幾乎全部淹沒[3,6]。清平綿遠河及其支流于2010年暴發(fā)了“8·13”群發(fā)性泥石流,其中文家溝沖出物質(zhì)400萬m3,形成長3 500 m,寬350~400 m的堆積扇,摧毀道路橋梁無數(shù)[6]。映秀鎮(zhèn)紅椿溝暴發(fā)“8·14”特大泥石流,沖出物質(zhì)約75萬m3,并形成堰塞湖以及洪水等次生災(zāi)害,對映秀鎮(zhèn)形成重大威脅[3]。

        地震導(dǎo)致大量松散物源堆積在溝道和坡面上,隨著坡面物源穩(wěn)定性提高、泥石流攜帶和地表徑流侵蝕,泥石流物源將逐漸減少。而物源變化將對泥石流規(guī)模、頻率、流體性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。震后已有部分學(xué)者探討了泥石流物源和堆積體動態(tài)演化規(guī)律[7-9],另外還有學(xué)者基于野外調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù),探討了泥石流性質(zhì)及其物理作用演化規(guī)律[10]。本文在借鑒上述研究成果基礎(chǔ)上,通過選取泥石流物源演化指標(biāo),并結(jié)合“空—天—地”一體調(diào)查數(shù)據(jù),分析物源演化規(guī)律。通過以上研究,對于進一步揭示和認(rèn)識震區(qū)泥石流物源演化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

        1 研究區(qū)概況

        研究區(qū)位于四川省阿壩州汶川縣映秀鎮(zhèn)北部,地理坐標(biāo)范圍約為31°03′20.28″—31°06′39.50″N,103°26′51.15″—103°31′33.06″E(圖1)。研究區(qū)內(nèi)泥石流流域分布在岷江和漁子溪兩岸,流域面積大小、溝道長度、平均縱比降相差各異(表1)。其中最小流域面積為0.13 km2,最大為5.5 km2,溝道長度變化范圍為0.91~4.03 km。地形地貌上,研究區(qū)屬于高山峽谷區(qū),海拔高度多在1 500 m以上,流域內(nèi)流水下切侵蝕作用強烈,溝谷呈V型,坡度多大于35°,為泥石流暴發(fā)提供充足動力條件。地質(zhì)構(gòu)造上,研究區(qū)地處秦嶺地質(zhì)構(gòu)造帶、龍門山地質(zhì)構(gòu)造帶、馬爾康地質(zhì)構(gòu)造帶結(jié)合部位,流域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,褶皺和斷裂發(fā)育[11],在地震作用下形成大量松散碎屑物質(zhì)為泥石流暴發(fā)提供充足物源條件。氣候上,研究區(qū)平均多年降雨約750 mm,降雨多集中在5—10月,約占全年降雨量80%~90%,為泥石流暴發(fā)提供充足降雨條件。震后,研究區(qū)內(nèi)泥石流暴發(fā)條件充足,暴發(fā)頻率較高,據(jù)前人研究可知,關(guān)山溝于2008年5—8月共發(fā)生6場泥石流,在溝口形成長約80 m,寬約150 m,面積約為6 200 m2的堆積體,將岷江河道束窄成僅剩5 m河道,嚴(yán)重影響到人民生命財產(chǎn)和交通設(shè)施安全[11]。另外還有紅椿溝等大型潰決性泥石流溝,其暴發(fā)泥石流頻率、規(guī)模等較大,對震區(qū)居民生命財產(chǎn),基礎(chǔ)設(shè)施造成巨大威脅。因此開展震后泥石流物源演化規(guī)律及其演化特征分析,對于防災(zāi)減災(zāi)及震區(qū)恢復(fù)建設(shè)具有重要作用。

        表1 研究區(qū)泥石流流域信息統(tǒng)計

        圖1 研究區(qū)地理位置

        2 數(shù)據(jù)和方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

        文章用于分析震后泥石流物源演化規(guī)律的數(shù)據(jù)包括等高距為5 m的地形圖,通過地形圖繪制高精度數(shù)字高程模型(DEM),通過將影像與DEM 進行疊加,使得解譯結(jié)果更加準(zhǔn)確。另外從Spot,Goole Earth上獲取了2008年、2011年、2013年、2017年4期多源高分辨率光學(xué)遙感影像(表2),所獲取影像云層活動較少,數(shù)據(jù)質(zhì)量較高,能滿足物源解譯目的。

        在遙感影像中,土體、植被、水體在紅、綠、藍3個波段上有相應(yīng)反射值,其中土體反射值最大,因此全色影像中,土體顏色較明亮[12]。因此對于地震造成松散堆積體的形狀,運動軌跡、變化范圍等信息都可以根據(jù)影像色調(diào)、紋理等提取[13]。由于不同來源影像,其傳感器特征不一致,導(dǎo)致影像數(shù)據(jù)特征,坐標(biāo)系等不一致,因此在解譯前需要對多源影像進行地理配準(zhǔn)。同時由于其他物體遮蓋、背景反差等原因?qū)е掠行┪镌措y以識別,因此需要對圖像做增色處理、圖像銳化、波段變換等工作[12]。如圖2所示,圖2A為未處理影像,物源單體形狀、物源流動軌跡、以及基巖坡等信息不明確,經(jīng)過圖像處理以后結(jié)果如圖2B所示,物源單體形狀、物源流動軌跡、基巖坡等信息較為清晰。在此基礎(chǔ)上,通過人機交互方式開展泥石流物源解譯。本文主要想探討震后泥石流物源演化規(guī)律和侵蝕方式變化,因此將物源分為溝道物源和坡面物源進行解譯,并通過ArcGIS軟件強大的空間統(tǒng)計分析功能,對物源數(shù)量、面積、物源單體長度等進行計算。

        表2 遙感影像相關(guān)信息

        圖2 處理前后影像對比

        2.2 指標(biāo)選取與計算

        為探究物源演化規(guī)律,文章選取物源數(shù)量、物源面積、物源密度、物源長軸長、物源形狀系數(shù)幾個參數(shù)作為物源演化量化指標(biāo)(表3)。地震觸發(fā)滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象產(chǎn)生大量物源,在影像上每一處崩塌、滑坡形成物源都有一定形狀、范圍。震后隨著地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)、降雨和重力作用、物源穩(wěn)定性提高等必將導(dǎo)致物源數(shù)量、面積發(fā)生變化。坡面或溝道物源在重力和降雨作用下逐漸向地勢低洼處運移,因此不同類型物源在運移過程中會逐漸相連接。因此物源長軸長和物源連接度體現(xiàn)了物源的運動特性,其中物源長軸長是沿解譯物源單體形狀中線量取的長度,可以描述物源運移強度大??;物源連接度可以描述坡面物源轉(zhuǎn)換為溝道物源程度,同時也可以說明物源運移通道連通完善狀況[14]。物源形狀系數(shù)是參照流域水系理論定義,是指物源面積與長軸長平方比值,描述物源形狀變化的重要參數(shù),其值越大,說明物源形狀越接近方形,反之則說明接近長條形[15]。通過物源連接度和物源形狀系數(shù)變化,可以揭示震區(qū)泥石流物源演化方式變化規(guī)律。通過以上指標(biāo)選取,將物源分為溝道物源和坡面物源兩類,在參考前人建立物源解譯標(biāo)志基礎(chǔ)上[16],利用ArcGIS軟件根據(jù)物源單體在影像上紋理、色調(diào)等變化進行詳細解譯。并利用軟件空間分析功能和統(tǒng)計功能獲取所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。利用軟件屬性統(tǒng)計功能時,分別建立物源面積、物源連接、物源長軸長等字段。將不同類型物源相互連接時屬性記為“1”,反之記為“2”;物源長軸長是通過量測工具量測并記錄;物源面積通過軟件自動獲取。結(jié)合前期他人解譯結(jié)果、野外考察數(shù)據(jù)、野外核查、影像特征等將屬于基巖溝床,基巖坡面的解譯結(jié)果進行剔除,由此統(tǒng)計和建立論文所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        表3 物源演化量化指標(biāo)

        3 結(jié)果與分析

        3.1 物源時空演化規(guī)律

        通過對研究區(qū)多期遙感影像物源解譯,利用ArcGIS軟件計算功能和統(tǒng)計功能計算出物源面積、物源密度、物源數(shù)量、連接度等,整理結(jié)果見表4—6。由解譯結(jié)可知,震初大量崩塌、滑坡造成松散物源堆積在溝道或懸掛在岸坡上。震后2008年,影像共解譯出物源1 310處,物源面積7.86 km2,物源密度為0.4。由圖3可知,地震導(dǎo)致靠近溝道兩側(cè)崩塌、滑坡物源直接進入主溝或支溝,支溝物源經(jīng)過地表徑流沖刷或泥石流挾帶作用與主溝相連結(jié),有利于震區(qū)泥石流物源輸出,經(jīng)過統(tǒng)計可知,2008年,坡面物源連接度為0.34,溝道物源連接度為0.45。到2011年,坡面物源和溝道物源都有所增加,物源數(shù)量增長到1 582處,增長了21%,面積為6.67 km2,物源面積增加了15%,物源密度為0.34。這是由于地震導(dǎo)致山體松弛、地表破碎,松散物源充足,在降雨觸發(fā)條件下,進一步誘發(fā)新的崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象,同時隨著時間發(fā)展,一些崩塌、滑坡物源逐漸開始恢復(fù)穩(wěn)定,因此表現(xiàn)出物源數(shù)量增多,而面積在逐漸減少趨勢。另外在降雨沖刷和重力作用下,物源逐漸向下游運移,經(jīng)溝道徑流沖刷或泥石流挾帶作用排出溝口。該時期內(nèi)坡面物源連接度增長到0.56,溝道物源連接度增長到0.83。物源演化至2013年,部分坡面物源、溝道物源逐漸消失,物源數(shù)量減少到1 203處,較上期影像解譯結(jié)果減少了24%,物源面積減少到4.67 km2,減少了30%,物源密度由0.34減少到0.24,減少了29%。這是由于震后,隨著時間發(fā)展,震區(qū)地質(zhì)環(huán)境逐漸改善,植被恢復(fù)、泥石流物源趨于穩(wěn)定等所致。到2017年,坡面物源和溝道物源持續(xù)減少,部分物源逐漸消失。統(tǒng)計結(jié)果顯示,到2017年,物源數(shù)量減少到1 004處,減少了17%,物源面積為3.25 km2,減少了30%,物源密度為0.17,減少了29%。

        表4 物源解譯統(tǒng)計

        表5 坡面物源解譯統(tǒng)計

        表6 溝道物源解譯統(tǒng)計

        圖3 物源解譯結(jié)果

        3.2 物源演化階段分析

        汶川地震后,對于地震導(dǎo)致崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害后效應(yīng)問題一直備受廣大專家學(xué)者關(guān)注。由于數(shù)據(jù)限制,對地質(zhì)災(zāi)害演化趨勢預(yù)測的問題一直難以解決。震后有專家學(xué)者結(jié)合臺灣集集地震、日本關(guān)東地震演化規(guī)律指出汶川震后滑坡和泥石流活躍性保持高強度水平,且將持續(xù)10 a以上[4],還有學(xué)者通過分析地震前后地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù),指出地震災(zāi)害后效應(yīng)將持續(xù)20~25 a[3]結(jié)論。震區(qū)泥石流物源不同演化階段對泥石流暴發(fā)頻率、規(guī)模等影響也不相同,為探究震區(qū)泥石流物源演化階段,本文在前人研究成果基礎(chǔ)上(圖4),結(jié)合物源連接度、物源密度、物源數(shù)量、物源長軸長4個指標(biāo),將物源演化階段劃分為幼年期、青年期、壯年期、老年期4個階段。

        幼年階段:該階段約為地震后至2009年,該時期特征主要為地震觸發(fā)大量崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象,形成大量松散堆積體堆積在溝道和坡面上(圖3)[3],同時由于地震導(dǎo)致山體松弛、破裂,出現(xiàn)較多震裂和松動的山體,在降雨入滲增大孔隙水壓和重力作用下,破碎山體逐漸趨向于失穩(wěn)。

        青年階段:該階段表現(xiàn)為由于前期降雨入滲增大孔隙水壓,使得崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象異常活躍,快速增加至最大值(圖4,5)。同時在降雨形成地表徑流沖刷和重力作用下,物源逐漸向下游運移,部分物源經(jīng)支溝排入主溝。因此該時期物源連接度、物源數(shù)量、物源長軸長不斷增長,而隨著部分物源逐漸恢復(fù)穩(wěn)定及大量物源輸出流域,物源密度在逐漸減少(圖5)。隨著物源數(shù)量、物源連接度增加,使得該時期泥石流進入高暴發(fā)期,泥石流異?;钴S。據(jù)圖4,圖5演化特征可知,該時期大致為2009—2011年前后。

        壯年期:隨著前期坡面物源連接度增加,坡面物源大量輸出補給溝道物源,以致于泥石流暴發(fā)頻率高,泥石流松散物源被大量輸出流域。另外隨著震區(qū)地質(zhì)環(huán)境改善、植被恢復(fù)、崩塌和滑坡等造成松散固體物質(zhì)穩(wěn)定性提高,物源數(shù)量、物源密度、物源面積、物源連通度將逐漸降低(圖5),但其所處水平仍高于震前最大暴雨年(圖4)。結(jié)合唐川、黃潤秋等人研究成果[3-4],該時期大致為2011—2025年前后。

        老年期:該時期是指隨著崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象恢復(fù)穩(wěn)定,地質(zhì)災(zāi)害活躍性、數(shù)量等都低于震前最大暴雨年水平(圖4)。隨著崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象活躍性持續(xù)降低,泥石流物源連接度、物源數(shù)量、物源密度將不斷減少,震區(qū)泥石流活躍性將逐漸降低。

        圖4 汶川震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害演化趨勢[3]

        3.3 物源侵蝕方式演化

        地震形成大量松散堆積體,Tang C等[5]將震區(qū)泥石流物源總結(jié)為懸掛物源和溝道物源兩類。在強降雨條件坡面物源或產(chǎn)生新的滑坡物源將向下運移輸入溝道成為溝道物源[17],據(jù)統(tǒng)計分析,震區(qū)泥石流物源約有50%以上來源于坡面物源[18]。震后一段時間內(nèi),坡面物源穩(wěn)定性較差,且物源量充足,在降雨條件下多以坡面流、碎屑流等方式補給溝道物源[19],溝道物源常由于消防管效應(yīng)、坡體液態(tài)化、以及地表徑匯流沖刷等形式啟動形成泥石流[18-19]。泥石流在運動過程中不斷發(fā)生揭底侵蝕以及溝道兩岸物源不斷坍塌補給泥石流,輸出流域出山口。由坡面物源和溝道物源解譯結(jié)果表5,表6可知,該時期坡面物源和支溝物源數(shù)量和連接度不斷在增加。據(jù)Zhang S等[20]研究發(fā)現(xiàn),隨著震區(qū)泥石流物源內(nèi)細顆粒物質(zhì)被沖走,物源抗侵蝕能力提高,使得物源供給能力下降,泥石流類型將由土力類泥石流轉(zhuǎn)換為水力類泥石流。由表5,表6可知,隨著時間發(fā)展,坡面物源連接度快速降低,而溝道物源連接度則將長期處于較高水平。另外物源形狀系數(shù)越小,說明物源形狀呈長條形,圖6顯示坡面物源和溝道物源形狀系數(shù)整體上呈下降趨勢,說明物源形狀上逐漸向長條形演變。這主要是由于隨著后期坡面物源植被恢復(fù),物源穩(wěn)定性提高,坡面物源侵蝕方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧殰稀_溝侵蝕,由此導(dǎo)致物源形狀呈現(xiàn)長條形。而溝道物源侵蝕由于坡面物源補給量減少,溝道物源細粒物質(zhì)被沖走,因此溝道物源多以徑流下切侵蝕為主,溝道兩岸物源較少出現(xiàn)崩塌或坍塌補給現(xiàn)象。

        圖5 物源演化趨勢

        4 結(jié) 論

        (1) 通過高清影像解譯,四期影像物源面積解譯結(jié)果分別為7.86 km2,6.67 km2,4.67 km2,3.25 km2,分別減少了15%,30%,30%;物源數(shù)量為1 310處、1 582處、1 203處、1 004處,分別增長了21%,-24%,-17%。

        (2) 地震導(dǎo)致大量同震滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,造成大量松散堆積體堆積在溝道或懸掛在岸坡上。同時由于地震導(dǎo)致山體破裂、松弛,山體穩(wěn)定性降低,在降雨增加孔隙水和重力作用下誘發(fā)新的崩塌、滑坡將導(dǎo)致震區(qū)物源數(shù)量、物源連接度、物源長軸長呈先增長后降低趨勢,于2011年前后增長到最大值,隨后逐漸降低,直至恢復(fù)至震前水平,而物源面積以近直線形式逐漸降低。

        圖6 物源形狀系數(shù)演化趨勢

        (3) 結(jié)合前人研究基礎(chǔ),將物源演化過程劃分為幼年階段、青年階段、壯年階段、老年階段4個階段。其中青年階段約為地震發(fā)生時到2009年前后。物源多為同震滑坡、崩塌形成松散物質(zhì),在降雨入滲作用下,震裂山體逐漸失穩(wěn)或趨向于失穩(wěn)過程。青年階段為前期大量趨向失穩(wěn)山體發(fā)生崩塌、滑坡階段,該時期物源數(shù)量、物源密度、物源長軸長快速增長至最大值。該時期約為2009—2011年前后。壯年期特征為泥石流暴發(fā)頻率高,泥石流松散物源被大量輸出流域,且隨著震區(qū)地質(zhì)環(huán)境改善、植被恢復(fù)、崩塌和滑坡等造成松散固體物質(zhì)穩(wěn)定性提高,物源數(shù)量、物源密度、物源面積、物源連接度將逐漸降低,但其所處水平仍高于震前最大暴雨年,該時期大致為2011—2025年前后。老年期為泥石流物源最后時期,該時期隨著崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象進一步恢復(fù)穩(wěn)定,泥石流物源連接度、物源數(shù)量、物源密度將不斷減少,泥石流活躍性將低于震前最大暴雨年水平。

        (4) 震后大量松散物源堆積在溝道和岸坡上,在降雨和重力作用下岸坡物質(zhì)多以坡面流、碎屑流方式補給溝道物源,而溝道物源多以消防管效應(yīng)、坡體液態(tài)化、徑流沖刷等作用形成泥石流,不斷揭底侵蝕溝道物源,同時溝道兩岸物源以坍塌、崩塌形式繼續(xù)補給泥石流固相物質(zhì)。但是隨著物源細粒物質(zhì)被沖走,物源抗侵蝕能力和穩(wěn)定性逐漸提高,坡面物源侵蝕逐漸以溝道侵蝕為主,而溝道物源由于補給量減少,溝道內(nèi)泥石流將由土力類轉(zhuǎn)換為水力類泥石流,溝道被不斷下切侵蝕加深。

        猜你喜歡
        震區(qū)物源泥石流
        流浪衛(wèi)星
        九寨溝縣九寨溝景區(qū)克澤溝8.8地震后物源統(tǒng)計
        泥石流
        雜文月刊(2018年21期)2019-01-05 05:55:28
        “民謠泥石流”花粥:唱出自己
        海峽姐妹(2017年6期)2017-06-24 09:37:36
        蘆山震區(qū)大田壩崩塌發(fā)育特征及其防治措施
        泥石流
        機械班長
        南海北部陸架表層沉積物重礦物分布特征及物源意義
        物源對子洲氣田山2段儲層的影響
        強震區(qū)軟弱地基上承式連拱橋設(shè)計總結(jié)
        中国老熟妇自拍hd发布| 亚洲国产一区二区av| 亚洲国产精品av在线| 欧美亚洲熟妇一区二区三区| 狠狠色狠狠色综合久久第一次| 中文无码制服丝袜人妻AV| 一区二区三区乱码专区| 在线观看的网站| 日日干夜夜操高清视频| 精品999无码在线观看| 国产精品熟女少妇不卡| 国产精品永久免费| 在线免费日韩| 日韩乱码精品中文字幕不卡| 在线观看亚洲第一黄片| 乌克兰少妇xxxx做受野外| 免费无码又爽又刺激高潮的视频网站 | 国产精成人品日日拍夜夜免费| 五月婷婷六月激情| 一区二区三区少妇熟女高潮 | 色又黄又爽18禁免费网站现观看| 成人无码免费一区二区三区| 国产乱人视频在线观看播放器| 日韩一二三四区在线观看| 亚洲 欧美 国产 制服 动漫| 成人无码视频| 日本看片一区二区三区| 国产自拍精品一区在线观看| 人人妻人人澡人人爽久久av| 亚洲精品一区网站在线观看| 一本色道久久综合亚洲精品不| 少妇粉嫩小泬喷水视频| 无码中文字幕在线DVD| 在线观看日韩精品视频网站| 青青草原综合久久大伊人精品| 真人直播 免费视频| 校花高潮一区日韩| 亚洲中文字幕乱码第一页| 精品9e精品视频在线观看| 99热成人精品国产免| 久久一区二区视频在线观看|