本文關(guān)鍵詞：四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

LU-016-四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議 投稿：夏攊攋

 

 

第32卷第4期2013年04月地理科學(xué)進(jìn)展Vol.32,No.4Apr.,2013四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議蘭恒星，周成虎，高星，程維明，王治華，楊志華，李郎平，伍宇明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)摘要：20…

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第32卷第4期2013年04月

地理科學(xué)進(jìn)展

Vol.32,No.4Apr.,2013

四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害

評估及對策建議

蘭恒星，周成虎，高星，程維明，王治華，楊志華，李郎平，伍宇明

(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)

摘

要：2013年4月20日08點(diǎn)02分，四川雅安蘆山縣發(fā)生了7.0級強(qiáng)震。此次地震發(fā)生的區(qū)域地形條件復(fù)雜，地

震烈度大，使得震區(qū)地質(zhì)條件進(jìn)一步惡化，在強(qiáng)降雨等疊加等條件下，次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)顯著加劇。本文收集了震區(qū)地形、地質(zhì)、構(gòu)造斷層分布、地震烈度分布、歷史災(zāi)害、降雨以及衛(wèi)星影像等資料，對震區(qū)的次生地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性從以下3個(gè)方面進(jìn)行了評估：①地震力觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布；②不同降雨觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布及趨勢分析；③地震與降雨共同作用下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布。在此基礎(chǔ)上圈定了震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害高危和需要重點(diǎn)監(jiān)測防范區(qū)域，為災(zāi)害救援與重建過程中次生地質(zhì)災(zāi)害的防范提出了對策建議。關(guān)鍵詞：蘆山地震；次生地質(zhì)災(zāi)害；危險(xiǎn)性評估；對策建議；四川雅安doi:10.11820/dlkxjz.2013.04.001

1引言

2013年4月20日08點(diǎn)02分，四川雅安蘆山縣

發(fā)生7.0級強(qiáng)震。該地震與汶川5·12特大地震的震源機(jī)制類似，屬于逆沖型淺源地震，破壞力強(qiáng)。

汶川地震的教訓(xùn)表明，除了地震本身的影響，大量的人員傷亡是由于次生災(zāi)害，特別是次生地質(zhì)災(zāi)害造成的。因此在蘆山地震的黃金救援期間內(nèi)，快速評估震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，確定受影響居民點(diǎn)和生命線工程等的位置，可以為救援、安置和今后的重建提供科學(xué)依據(jù)，避免進(jìn)一步的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

地震發(fā)生當(dāng)天，我們迅速收集了震區(qū)地形、地質(zhì)、構(gòu)造斷層分布、地震烈度分布、歷史災(zāi)害、降雨以及衛(wèi)星影像等資料，在分析震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防范形勢的基礎(chǔ)上，著重考慮強(qiáng)震和降雨的影響，開展了震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)工作，對震區(qū)在疊加地震力和降雨影響下的次生地質(zhì)災(zāi)害的空間分布和發(fā)展趨勢進(jìn)行分析和預(yù)測，快速評估了次生地質(zhì)災(zāi)害可能對人員生命安全、交通設(shè)施、村落等影響范圍和破壞風(fēng)險(xiǎn)，提出了重點(diǎn)監(jiān)測防范區(qū)域，為災(zāi)害救援與重建過程中次生地質(zhì)災(zāi)害的防范提出對策建議。

2震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害防范形勢分析

震區(qū)嚴(yán)峻的次生地質(zhì)災(zāi)害防范形勢主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

(1)震區(qū)山高、坡陡、谷深，地形條件復(fù)雜。震區(qū)地處青藏高原東部邊緣的龍門山斷裂帶，地形自西北向東南傾斜，大部分地區(qū)被河流切割成山地。震區(qū)海拔高差可達(dá)4000m，山區(qū)半數(shù)以上地形坡度超過30°(如寶興縣)。地形破碎，交通不便，大大增加了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性和救援難度。

(2)地震烈度大，震區(qū)地質(zhì)條件進(jìn)一步惡化。汶川5·12地震已經(jīng)對本區(qū)造成了嚴(yán)重的影響，本次地震震中地帶烈度達(dá)到破壞性較強(qiáng)的九度。多次強(qiáng)烈地震造成震區(qū)山體松動，地質(zhì)條件進(jìn)一步惡化，大量松散物質(zhì)產(chǎn)生使得災(zāi)害體抗剪強(qiáng)度大大降低，極易觸發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害。

(3)降雨疊加，次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)加劇。震區(qū)為降雨豐富區(qū)域，據(jù)中央氣象臺預(yù)計(jì)，2013年4月21日夜間至24日，蘆山地震災(zāi)區(qū)多陣雨天氣，未來幾日陰雨天氣將進(jìn)一步持續(xù)。研究表明，強(qiáng)震后地質(zhì)災(zāi)害的降雨觸發(fā)閾值將顯著降低，導(dǎo)致蘆山震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)加劇，并進(jìn)一步增加救援難度。

收稿日期：2013-04；修訂日期：2013-04.基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41072241，41272354)。作者簡介：蘭恒星(1972-)，博士，研究員，主要從事自然災(zāi)害與遙感、地理信息系統(tǒng)等研究。E-mail:Lanhx@lreis.ac.cn

499-504頁

500地理科學(xué)進(jìn)展32卷

3強(qiáng)震與降雨作用下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布與危險(xiǎn)性評估

分別對地震力和降雨觸發(fā)條件下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間分布進(jìn)行了評估，得到綜合考慮強(qiáng)震和降雨二者共同作用下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間分布，圈定了高危區(qū)域。

(1)地震力觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布針對蘆山震區(qū)地形地質(zhì)條件和本次地震峰值加速度等實(shí)測數(shù)據(jù)，采用Newmark動力模型和斜坡極限平衡模型，，對蘆山地震動力作用下的山體動力位移進(jìn)行了定量的計(jì)算。分析了地震動力作用下山體斜坡物質(zhì)松散程度現(xiàn)狀，進(jìn)行了地震力觸發(fā)下斜坡穩(wěn)定性的分析，對地震動力觸發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率進(jìn)行了評估(圖1)。

Newmark模型以無限斜坡模型為基礎(chǔ)，加入地震動力峰值加速度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了地震力觸發(fā)下斜坡穩(wěn)定性的分析(Newmark,1965)。以斜坡上的塊體遭受地震力觸動的累積位移量作為檢測邊坡對其的反應(yīng)，同時(shí)可以作為評估地震力造成斜坡巖土體松散破壞程度的重要指標(biāo)。在評估的過程中涉及

有效凝聚力、滑坡深度、巖土體容重、摩擦角、坡度等重要參數(shù)。根據(jù)震區(qū)的地質(zhì)分布圖和《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》手冊進(jìn)行相關(guān)巖土參數(shù)的賦值；坡度等地形參數(shù)通過Aster的30m×30m的DEM計(jì)算的坡度數(shù)據(jù)；滑坡深度采用Khazai和Sitar統(tǒng)計(jì)的坡度和滑坡深度關(guān)系進(jìn)行深度計(jì)算(Keefer,2000)。然后以峰值地動加速度(PGA)和臨界加速度的擬合關(guān)系得到地震動力位移，用Newmark動力位移和實(shí)際觀測的滑坡分布進(jìn)行匹配，計(jì)算得到地震動力滑坡發(fā)生概率(Jibsonetal,2000;Rodriguez-Pecesetal,2011)，用于評估由于地震力造成的滑坡危險(xiǎn)性。

評估結(jié)果顯示，從蘆山縣到寶興縣之間的雙石鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)、穆坪鎮(zhèn)、寶盛鄉(xiāng)、靈關(guān)鎮(zhèn)、中壩鄉(xiāng)等區(qū)域由于地震觸發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級為高，局部地區(qū)極高。

(2)不同降雨觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布及趨勢分析

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌和觸發(fā)條件等因素分析出震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵致災(zāi)因子，建立了震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)模型(Lanetal,2003,2004)，

對不同降雨觸發(fā)條件下的次生地質(zhì)災(zāi)害空

圖1地震力觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布Fig.1Distributionofsecondarygeohazardinducedbyseismicforce

4期蘭恒星等：四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議501

間分布進(jìn)行分析，并進(jìn)行了等級劃分，確定了不同

降雨條件下的高危區(qū)域(圖2)。研究表明，雅安地區(qū)日降雨量達(dá)到50mm時(shí)觸發(fā)滑坡的概率約為35%，日降雨量達(dá)到100mm時(shí)觸發(fā)滑坡的概率約為60%�？紤]到未來幾天雅安地區(qū)的陰雨天氣，對3種降雨情況下的震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行了評價(jià)，分別為：(a)小雨(20mm/d)、(b)中雨(50mm/d)和(c)大雨(100mm/d)。

從圖中可以看出，位于震區(qū)西北側(cè)的寶興縣及其附屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)的次生地質(zhì)災(zāi)害對于降雨因素更為敏感，危險(xiǎn)性等級高，需要重點(diǎn)防范。隨著降雨強(qiáng)度的增加，受威脅區(qū)域顯著擴(kuò)大。蘆山縣北側(cè)的太平

a

b

502地理科學(xué)進(jìn)展32卷

c

圖2不同觸發(fā)條件下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間分布(a.小雨；b.中雨；c.大雨)

Fig.2Distributionofsecondarygeohazardinducedbylight(a),moderate(b)andintensive(c)precipitation

鎮(zhèn)、寶勝鄉(xiāng)等區(qū)域也受到次生地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重

威脅。

(3)地震與降雨共同作用下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害空間分布

將地震力觸發(fā)下和降雨觸發(fā)下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害的評價(jià)結(jié)果參數(shù)進(jìn)行歸一化處理，同時(shí)考慮不同降雨情況的發(fā)生概率，并綜合考慮地震次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的各種孕災(zāi)環(huán)境因子(斜坡安全性指標(biāo)(SI)、地震烈度、高程、相對高差、坡度、地質(zhì)巖性、斷層、震后地表松弛指標(biāo)等)，得到地震和降雨共同作用下震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評估結(jié)果圖(圖3)(Leroi,1996;陳劍等,2005)。

對處于各危險(xiǎn)等級的居民點(diǎn)(村)進(jìn)行了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)(表1)。評估顯示，震區(qū)受到嚴(yán)重次生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域(高、極高)超過1500km2，主要集中在寶興縣和蘆山縣的北半側(cè)境內(nèi)。

表1震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害各級危險(xiǎn)區(qū)影響的居民點(diǎn)分布表

Tab.1Residentiallocationsaffectedbysecondarygeologicalhazardsinducedby

earthquake

4期蘭恒星等：

四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議503

圖3蘆山震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評估圖

Fig.3MapofcomprehensivesecondarygeohazardassessmentinLushanseismicarea

4對策及建議

(1)震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)嚴(yán)重傷亡可能性

大，亟需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評估和隱患排查。此次地震誘發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害造成大范圍破壞的可能性高，有可能引發(fā)較重大傷亡。需要快速評估次生地質(zhì)災(zāi)害對潛在的人員生命安全、交通設(shè)施、村落等影響范圍和破壞風(fēng)險(xiǎn)，圈定重點(diǎn)的監(jiān)測防范區(qū)域，迅速排查并采取有效措施預(yù)防次生地質(zhì)災(zāi)害造成的新的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)應(yīng)密切監(jiān)控余震可能造成的新的次生地質(zhì)災(zāi)害。

(2)強(qiáng)震和降雨疊加導(dǎo)致次生地質(zhì)災(zāi)害加劇，加強(qiáng)動態(tài)監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急防范。由于蘆山震區(qū)特殊的地質(zhì)、地形地貌特征，在強(qiáng)烈地震和今后陰雨天氣共同作用下，震后次生地質(zhì)災(zāi)害會進(jìn)一步加劇，亟需開展相關(guān)的應(yīng)急防范工作。在災(zāi)害救援和重建過程中，應(yīng)著重考慮降雨因素的影響，災(zāi)害治理工程中要做好導(dǎo)水排水工作。加強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與防范協(xié)調(diào)工作，密切注意氣象部門的降雨預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果對相應(yīng)的高危險(xiǎn)區(qū)域及時(shí)預(yù)警，特別是加強(qiáng)夜間的預(yù)警和防范。

(3)圈定高危區(qū)域，集中重點(diǎn)防范和局部積極

避讓相結(jié)合，做好應(yīng)急救援預(yù)案。位于震中西北側(cè)

的寶興縣和蘆山縣北側(cè)是次生地質(zhì)災(zāi)害影響嚴(yán)重的地區(qū)，需要進(jìn)行重點(diǎn)防范。進(jìn)一步確定次生地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)的具體區(qū)域，災(zāi)民安置和災(zāi)區(qū)重建應(yīng)避讓次生地質(zhì)災(zāi)害高危區(qū)域，遠(yuǎn)離陡峭溝谷、強(qiáng)風(fēng)化和構(gòu)造破碎等不穩(wěn)定斜坡區(qū)域。并對高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)分布和道路受損情況進(jìn)行預(yù)測評估，制定地震誘發(fā)次生災(zāi)害預(yù)警和快速救援預(yù)案。

(4)震區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害以崩塌、滾石為主，對生命線工程威脅大，建議加強(qiáng)針對性預(yù)警防范和避讓措施，同時(shí)密切監(jiān)測大規(guī)�；隆⒛嗍麟[患。震區(qū)的厚狀灰?guī)r和灰?guī)r砂巖互層的地質(zhì)條件決定了次生地質(zhì)災(zāi)害的主要類型為崩塌和巨型滾石為主，這些災(zāi)害發(fā)生頻率高，嚴(yán)重威脅震區(qū)的交通等生命線工程。在降雨等因素疊加的情況下不排除大型滑坡和泥石流發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。建議對高危隱患區(qū)域進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測，同時(shí)做好緊急避讓和有效撤離等預(yù)防措施。

致謝：感謝中科院地理科學(xué)與資源研究所對此工作的支持和中科院光電研究院對震區(qū)遙感影像基礎(chǔ)資料的提供。

504地理科學(xué)進(jìn)展32卷

參考文獻(xiàn)(References)

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SecondarygeologicalhazardassessmentandhazardmitigationcountermeasuresinLushan,Ya'anEarthquake,SichuanProvince

LANHengxing,ZHOUChenghu,GAOXing,CHENGWeiming,WANGZhihua,

YANGZhihua,LILangping,WUYuming

(InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch,CAS,Beijing100101,China)

Abstract:Astrongearthquakewithamagnitudeof7.0strucktheLushanCounty,Ya'anCity,SichuanProvinceonApril20th2013at8:02AM.Thisseismicareaisextremelypronetothesecondarygeologicalhazardduetoitsruggedgeomorphology,adversegeologicalconditionscausedbyhighseismicintensityandintensiveprecipi-tation.ImportantdatahavebeencollectedinLushanseismicareaincludingtopologicaldata,geologicaldata,tec-tonicdata,historicalgeohazards,seismicintensity,rainfalldata,satelliteimages,etc..Weconductedthecompre-hensivehazardassessmentonsecondarygeologicalhazardsincluding:(1)Hazardassessmentandspatialdistri-butionofsecondarygeohazardinducedbyseismicforce;(2)Spatialdistributionanddevelopingtrendofsecond-arygeohazardinducedbyprecipitation;(3)ComprehensivesecondarygeohazardassessmentinLushanseismicareainducedbyearthquakesuperposedbyprecipitation.Basedontheassessmentresult,vitalinfluencingre-gionsareidentifiedthatneedintensivemonitoringandmitigation.ThisworkisexpectedtoprovideimportantsuggestionsforboththeemergencyrescueandthereconstructionoftheLushanseismicarea.

Keywords:LushanEarthquake;secondarygeologicalhazards;hazardassessment;countermeasureandsugges-tion;Ya'anofSichuan

 

第32卷第4期2013年04月地理科學(xué)進(jìn)展Vol.32,No.4Apr.,2013四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議蘭恒星，周成虎，高星，程維明，王治華，楊志華，李郎平，伍宇明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)摘要：20…

第32卷第4期2013年04月地理科學(xué)進(jìn)展Vol.32,No.4Apr.,2013四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議蘭恒星，周成虎，高星，程維明，王治華，楊志華，李郎平，伍宇明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)摘要：20…

第32卷第4期2013年04月地理科學(xué)進(jìn)展Vol.32,No.4Apr.,2013四川雅安蘆山地震災(zāi)區(qū)次生地質(zhì)災(zāi)害評估及對策建議蘭恒星，周成虎，高星，程維明，王治華，楊志華，李郎平，伍宇明(中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101)摘要：20…

 

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本文編號：197572