强震区滑坡时空分布特征及活跃规律研究——以汶川震区为例

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我国处于两条全球性地震带的夹持地区,地震活动十分频繁,是全球性大陆地震最集中、活动性最高的地区之一。2008年5月12日,四川省汶川县发生了Ms8.0级特大地震,强烈的地震作用触发了大量的次生地质灾害,它是地震灾害的重要组成部分,增强了地震灾害的破坏效应,加剧了地震灾害的损失程度。  不同于降雨诱发地质灾害的短期效应,地震对地质灾害具有长时期效应。通常情况下,震后地质灾害显著增强的现象要延续相当长的一段时间,直到随着地震灾区生态和地理地质环境的逐渐恢复,才会显著降低并恢复到震前水平,这种地震效应对地质灾害产生持续影响的现象称为地震后效应。  目前,针对同震地质灾害的相关研究已经相当丰富,但是对于地震前后长时期地质灾害变化规律的研究非常缺乏。地震地质灾害研究尚存在几个问题:(1)缺乏强震区长时间序列的地质灾害数据;(2)地震效应改变了地质灾害的空间分布特征,但是长时期地质灾害空间分布的变化规律还不是很清楚;(3)地震触发滑坡强度-频率分布的研究较少,地震效应对滑坡强度-频率分布的影响以及强震区长时期滑坡强度-频率分布的变化规律尚不清楚;(4)汶川震后长时期地质灾害活跃规律的已有研究多为定性结果,差异较大,还没有达成统一共识,并且多采用单因子指标,难免存在数据不连续性和不确定性等问题。  针对地震地质灾害研究中存在的问题,本文首先收集整理了汶川震区的长时间序列滑坡数据,建立了长时期滑坡数据库,滑坡数据时间跨度为14年(2000-2013年);然后进行了强震区滑坡时空分布特征及震后长时期滑坡活跃规律研究,主要研究成果和重要发现有:  (1)采用滑坡密度方法研究分析地震效应对长时期滑坡空间分布的影响,发现地震效应改变了滑坡空间分布的优势因子控制区间。例如:优势高程控制区间从震前的750-1000m上升到震后的1000-1250m,优势坡度控制区间从震前的30-35°上升到震后的35-40°,随着震后时间的推移,优势断层距离控制区间对滑坡空间分布的控制作用呈现非线性衰减趋势。  (2)采用概率密度分布方法研究分析强震区长时期不同诱发因子和环境因子对滑坡面积-频率分布的影响,发现不同诱发因子(降雨,地震,降雨和地震的共同作用)影响下的滑坡面积-频率分布都符合幂律分布规律,地震效应降低了滑坡规模变异性,但增加了最大概率滑坡规模和极端滑坡事件的发生频率。  (3)通过统计分析地震前后降雨量和滑坡频率之间的相关关系,消除了震后滑坡中的降雨效应,获得了物理意义更清楚的地震后效应对滑坡活跃性的影响。然后采用多因子指标的综合统计分析方法,根据地震后效应影响下的多个因子指标的长时期变化趋势来获得震后长时期滑坡活跃规律,弥补了单一因子指标分析中的数据不连续性和不确定性等问题。发现地震后效应影响下的滑坡活跃性呈现非线性下降趋势,震后10年是高滑坡活跃性阶段,震后10-23年是低滑坡活跃性阶段,之后的滑坡活跃性基本不受地震后效应的影响。  (4)不同类型的地质灾害具有不同的强震响应规律,导致其震后长时期活跃性存在差异。通过对比分析影响滑坡、泥石流活跃性的相关因子指标的变化趋势,发现震后泥石流的活跃周期长于滑坡。  (5)统计分析滑坡引起的人员伤亡特征,发现滑坡伤亡强度-概率密度分布符合幂律分布规律,地震后效应增加了滑坡伤亡强度的发生频率,增加了滑坡社会风险。汶川震区的滑坡社会风险高于大多数国家或地区,足以说明汶川震区防御滑坡社会风险的艰巨性。  本博士论文在地震滑坡研究中加入了时间维度,为定量评价强震区滑坡时空分布特征及其长时期滑坡活跃规律提供了很好的研究思路和方法,其研究结果可以作为强震区长时期防灾减灾的重要参考依据。
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