汶川地震触发崩塌滑坡数量及其密度特征分析

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第20卷 第 3 期 20 09 年 9月
地质灾害与环境保护
Journal of Geological Hazards and Envir onment P reservation
文章编号: 1006- 4362( 2009) 03- 0001- 07
Vol. 20, No. 3 Sept ember 2009
上述应急排查确定的地质灾害点主要是对抗震
救灾和灾后恢复重建有影响的, 并不包括灾区大量 分布的、在一定时期内不构成直接影响的/ 野滑坡0。 为了获得这部分数据, 在地震后的一年时间里, 我们 通过多种途径收集了震后地震灾区各种航天、航空
遥感影像, 主要包括: ( 1) 日本 A LOS 卫星影像数据 ( 分辨率 10 m) ; ( 2) 美国和日本 ASTER 卫星影像 数据( 分辨率 15 m) ; ( 3) 震后空军司令部、中国国土 资源航空物 探遥感中心的航 空遥感资料 ( 分辨 率 01 5 m) ; ( 4) 其他数据源 ( IKNOS、SPOT、ETM+ 等) 。以上遥感影像基本上覆盖了此次地震触发滑
图 1 汶川地震崩塌滑坡 分布与地震烈度 F ig. 1 Distribution of Wenchuan ear thquake2t rigger ed landslides and seismic intensity
从图 1 可以看出, 宏观上这些崩塌滑坡主要沿 面运动峰值加速度为 0. 20 g( 8 度) 以上的区域, 绝 发震断裂呈带状分布, 且断层上盘的发育密度明显 大多数( 96% ) 分布在地面运动峰值加速度 0. 15 g( 7 大于下盘[ 3, 9, 10] 。16 704 处崩塌滑坡 76% 分布在地 度) 以上的区域。地面震动的强度不仅决定了崩塌
为此, 如图 1, 我们 选取了 9 个典型采样区, 分
别统计了各采样区崩塌滑坡的平均分布密度, 结果
如表 1 所列和图 2 所示。其中 ×度区和 Ø度区选取 的采样区面积较大( 图 1 中 8、9 号采样区) , 获得崩 塌滑坡密度分别为 0. 05 个/ km2 和 0. 15 个/ km2;
Ù度区分别在汶川和青川县境内各选了一个典型采 样区, 获得崩塌滑坡密度分别为 1. 5 个/ km2 和 11 0 个/ km2; Ú度区的典型采样区 选择在绵竹和 平武 县境内, 获得崩塌滑坡密度分别为 2. 0 个/ km2 和 2. 5 个/ km2; Û度区的典型采样区分别位于汶川、 彭州和北川县境内, 获得崩塌滑坡密度分别为 3. 0 个/ km2 、31 0 个/ km2 和 3. 5 个/ km2 。可见, 崩塌
3 地震触发崩塌滑坡数量的统计分析
由于排查范围及遥感数据精度和覆盖范围的局 限, 上述数据并不能代表这次地震触发崩塌滑坡总 的数量。由图 1, 可以发现它们主要分布在烈 度 × 度以上的山区, 且随地震烈度的增加, 崩塌滑坡的分 布密度也呈增加的趋势。因此, 在不同烈度范围内 选取排查和遥感数据都较好的典型区块, 计算出其 中的崩塌滑坡分布密度, 再乘以不同烈度区相应的 面积, 求和, 就可以估算出整个地震灾区地震触发崩 塌滑坡的总量。
第 20 卷 第 3 期
黄润秋、李为乐: 汶川地震触发崩了其发生的规模和类 型。浅层崩滑体在灾 区烈度 7 度以上地区普 遍分 布, 而大型的、深层的滑坡, 如大光包滑坡、文家沟滑 坡、东河口滑坡等 则分布在距发震断层 5 km 以内 的范围[ 10] 。
GIS 系统圈定出崩塌滑坡的分布范围, 其总面积约 为 10 @104 km2 。
将上述各烈度区崩塌滑坡分布面积乘以对应的 分布密度, 便估算出地震崩塌滑坡的总数, 结果见表 1。可见, 灾区地震触发的崩塌滑坡数量在 27 700~ 34 200 个之间。考虑到遥感数据的分 辨率会导致 部分事件的缺漏, 因此, 我们取上限即 35 000 处作 为汶川地震触发崩塌滑坡 总数的估计值。宏观来 看, 这个估计值是较为符合灾区实际情况的。
2 基础数据的获取与分析
本文用于分析的数据主要来自于两方面: 一方 面是灾后的应急排查数据; 另一方面是各种遥感数 据。
地震后国土资源部、四川省国土资源厅紧急组
收稿日期: 2009207210 改回日期: 2009208216
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地质灾害与环境保护
2009 年
织全国 36 家单位对四川 42 个重灾县( 市) 进行了地 震次生地质灾害的应急排查工作。据 2008 年 6 月 的应急排查的总结报告, 42 个重灾县( 市) 共排查确 定地质灾害点 10 613 处, 其中包括震前的地质灾害 点 5 519 处( 其中滑坡 3 572 处, 崩塌 600 处, 泥石流 737 处, 不稳定斜坡 521 处, 地面塌陷 88 处, 地裂缝 1 处)。因此, 地震新诱发的地质灾害点实际为 5 094 处( 其中滑坡 1 701 处, 崩塌 1 866 处, 泥石流 304 处, 不稳定斜坡 1 093 处, 地面塌陷 21 处, 地裂 缝 123 处) [ 7] 。我们将这 5 094 处地质灾害 点进行 汇总, 并输入到 GIS 中。
汶川地震触发崩塌滑坡数量及其密度特征分析
黄润秋, 李为乐
( 成都理工大学地质灾害防治与地质环境 保护国家重点实验室, 成都 610059)
摘要: / 5. 120 汶川地震由于震级高、持续时间长、震 区地质环境复杂, 因而触发了大 量的崩塌、滑 坡。 地震一年来, 作者根据灾后对崩滑地质灾害的应急排查, 并结合震后有限的 ALOS、AST ER 以及航空 摄 影等多源数据对地震重灾区的崩滑体数量进行了统计分析, 获 得确定性 的崩滑灾 害点有 16 704 处, 但 是, 由于排查范围及遥感数据的局限性, 上述数据并不能代表这次地震触发崩塌滑坡总的数量。为了查 明这个问题, 本文在上述资料的基础上, 采用不同烈度 地区典型抽取样本统计的方法, 获得了不 同烈度 区崩塌滑坡的发育密度, 进而根据不同烈度区面积统计得出了本次地震触发崩塌滑坡数量的估计值, 并 与国际上若干大地震触发崩塌滑坡数量及分布面积进行了对 比分析。最后, 作者给 出了灾区地震触 发 崩塌滑坡的密度分布图, 并讨论了其分布特征。本文的研究结果表明: 汶川地震触发的崩塌滑坡数量约 为 3. 5 万处, 分布面积约为 10 @104 km 2, 发育密度最高在映秀2北川断裂上盘都江堰和彭州段以及沿岷 江河谷的映秀2草坡段, 约为 5~ 6 处/ k m2。
坡崩塌的主要分布区。我们对这些影像数据进行了 目视解译, 以期获得进一步的数据。
为了避免与排查数据的重复, 遥感解译时先将 地面排查的 5 094 处地 质灾害点 叠加在遥 感影像 上, 确保地面排查已确定 的灾害点不被重 复解译。 并坚持/ 高精度影像优先0原则, 即解译时尽量使用 该地区精度高的影像进行解译。影像数据分辨率直 接决定着同一地区可分辨的崩塌滑坡点的个数; 实 验表明同一地区由 0. 5 m 航空影像确定的崩塌滑 坡个数可以达到由 10 m ALOS 数据确定的崩塌滑 坡个数的两倍。由于高精度的遥感影像覆盖范围非 常有限, 主要还是利用 ALOS 和 ASTER 数据作为 解译数据源, 对于整个灾区大区域范围的研究, 其精 度是可以满足分析要求的[ 8] 。
在 ALOS 和 ASTER 影像的 432 波 段假彩色 合成影像上, 震后崩塌滑坡点呈高亮度显示, 影像特 征明显, 很好辨认。通过目视解译, 共确定出崩塌滑 坡 11 610 处。
将地面排查的地质灾害点 5 094 处和遥感解译 的崩塌滑坡 11 610 处结合在一起, 我们获得了灾区 确定性的崩塌滑坡共计 16 704 处。这些数据通过 GIS 形成的分布图如图 1。
表 2 列出了近 20 a 来全球几次重大地震事件 诱发崩塌滑坡的数目和分布范围面积。可见, 汶川 地震触发崩塌、滑坡数量是近 20 a 来强震触发崩塌 滑坡数量最多、分布面积最大的一次。分布面积正 好位于 Keffer ( 1984) 通过大量历史统计数据建立 的统计关系的上界线上( 图 3) 。图 4 是基于几次历 史地震和汶川地震的崩塌滑坡总个数与震级建立的 地震震级与崩塌滑坡总个数的关系图, 可以看出地 震触发崩塌滑坡的个数整体上是随震级呈数量级递 增的, 也就是说, 震级每增加一级, 所触发的崩塌滑 坡个数就增加一个数量级, 比如 M6. 0 级地震触发 的崩塌滑坡个数一般为数百个, M7. 0 级地震触发 的崩塌滑坡个数为数千个, 而 M8. 0 级地震触发的 崩塌滑坡则为数万个。
3 037 3 810 7 491~ 11 237 6 414~ 8 018 6 909~ 8 061 27 661~ 34 161
由图 1 可见, 烈度在 ×度以下的地区, 基本已无 崩塌滑坡现象。因此, 我们将烈度 ×度及其以上地 区作为汶川地震触发崩塌滑坡的分布区, 由此通过
图 2 各烈度区崩塌滑坡密度 F ig. 2 Landslide density of differ ent seismic intensity
t rigger ed landslides
地震烈度
× Ø Ù Ú Û 合计
面积 / km 2
60 737 25 400
7 491 3 207 2 303 99 138
滑坡密度 ( 个/ km 2)
0. 05 0. 15 1. 0~ 1. 5 2. 0 ~ 2. 5 3. 0~ 3. 5
估算滑坡 个数
地震发生一年来, 不同的研究者从地质灾害的 角度, 对地震触发崩塌滑坡灾害进行了大量的现场 考察及相关的研究工作[ 1~ 6] 。但是, 此次地 震究竟 触发了多少崩塌滑坡? 它们在全区的发育分布有什 么主要特征? 这个问题既为人们所关注, 同时, 由于 条件的限制, 也难以给出一个相对准确的估计和全 局的分析。尽管在地震发生后, 国土资源部门组织 了对灾区崩塌滑坡地质灾害拉网式的排查, 但排查 的主要对象是对抗震救灾和灾后恢复重建有影响的 崩塌滑坡/ 地质灾害0, 并不包括灾区大量分布的、在
一定时期内没有直接影响的/ 野滑坡0。 为了对上述问题给出一个相对准确的回答, 作
者根据灾后对崩滑地质灾害的应急排查, 并结合震 后有限的 ALOS、ASTER 以及航空摄 影等多源数 据对地震灾区的崩滑体数量进行了统计分析, 获得 确定性的崩滑点 16 704 处。以此为基础, 采用不同 烈度地区抽取典型样本统计的方法, 获得了不同烈 度区崩塌滑坡的发育密度, 进而根据不同烈度区面 积统计得出了本次地震触发崩塌滑坡的总数量约为 3. 5 万处, 并与国际上若干大地震触发崩塌滑坡数 量及分布面积进行了对比分析。在上述基础上, 作 者给出了汶川地震灾区地震触发崩塌滑坡的密度分 布图, 并分析了地震触发崩塌滑坡的密度分布特征。
滑坡的分布密度随地震烈度的 增加是显著增 加的 ( 图 2) , ×度区内平均密度最小, 为 0. 05 个/ km2, Û度区内平均密度最大, 达到 3. 0~ 3. 5 个/ km2; 小 于 ×度的区域则极少, 在本文的分析中可忽略不计。
表 1 不同烈度区地震触发崩塌滑坡数量估算 Table 1 T he est imated number of Wenchuan Ear thquake
关键词: 汶川地震; 崩塌滑坡; 数量; 发育密度; 遥感解译 中图分类号: P 315; P642. 21; P642. 22 文献标识 码: A
1 前言
/ 5. 12- 汶川地震是近百年来中国大陆发生在人 口相对密集的中、高山地区的强度最大的一次地震 灾害。由于地震发生在地质环境原本就比较脆弱的 龙门山地区, 加之地震持续时间长( 约 120 s) , 地面 震动响应强烈( 地面峰值加速度高达 1. 5~ 2. 0 g) , 从而触发了大量的崩塌滑 坡, 其数量 之多、规 模之 大、类型之复杂、导致损失之惨重举世罕见[ 1~ 3] 。
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