西南地形急变带地质灾害综合调查与风险制图

2017-06-09

由中国地质调查局成都地质调查中心（成都地质矿产研究所）主持承担的“西南地形急变带地质灾害综合调查与风险制图”项目紧密结合我国地质灾害防治工作的需求，基于青藏高原东缘地质灾害及其孕育背景调查和多元地质资料综合分析，揭示西南地形急变带地质灾害发育特征，建立了地质灾害数据库和信息系统；以汶川地震灾区为重点，进行地质灾害易发性分区和风险制图；开展重点城镇与重大工程区地质灾害风险评价与制图；提出地质灾害预警指标，建立和完善了西南地形急变带地质灾害调查-评价-预警体系，为国家减灾防灾、应急救灾和重大工程规划提供了地质灾害资料和依据。

项目完成地质灾害成灾背景系列图（1:50万）10幅，建立地质灾害数据库和信息系统1套，编制了地质灾害分布图和易发性分区评价图（1:50万）、重点城镇与重大工程区地质灾害风险评价分区图（1:1万），构建了汶川地震灾区（绵远河流域）地质灾害预警指标体系。在国内外期刊发表论文36篇，其中SCI/EI论文20篇，核心期刊论文16篇。编著完成《青藏高原东部地震地质灾害成灾背景》图集。培养博士后3名、博士研究生12名、硕士研究生23名。

一、项目在系统收集、整理和分析西南地形急变带地质灾害资料基础上，开展西南地形急变带滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害调查，综合分析了地质灾害的分布、规模、灾情、险情、结构特征及其影响因素，分析总结了地质灾害的基本特征和区域发育分布规律，对典型地质灾害的形成机理及其演变趋势进行研究、预测，加强地震-地质灾害链的调查与评价

西南地形急变带地质灾害类型多，规模差异大，危害严重，险情巨大。西南地形急变带74县（市、区）境内发育地质灾害及隐患点17 841处，地质灾害类型多样，崩塌、滑坡、泥石流以及潜在不稳定斜坡隐患共同构成西南地形急变带范围内控制性地质灾害类型，其中，滑坡8 768处，崩塌3 505处，泥石流沟 2 634条，潜在不稳定斜坡2 934处。

二、通过调查，分析滑坡、崩塌、泥石流发生的地质环境、岩土体结构条件和孕灾背景，开展西南地形急变带区域地质和地震活动性分析，为建立地质灾害易发性评价指标体系提供了参考。提出兼顾降雨主导的重力型地质灾害和地震地质灾害的综合易发性评价思路，对于活动构造区地质灾害易发性综合评价和区划具有重要的指导意义

从地形地貌形态来看，西南地形急变带以高-中山为主要地貌单元，其中川东和川南红层地区以中低山和丘陵为主。地形坡度、地形起伏度和斜坡坡形对地质灾害具有较明显的控制作用，斜坡坡向对地质灾害的影响不大，地质灾害敏感性最高坡度介于25°～35°坡度区间内，地质灾害敏感性最高的地形起伏度为120～160m/km²，凹形坡的地质灾害敏感程度高于凸形坡。

三、地震滑坡具有突发性、群发性，一次强震在较短时间内即可诱发大量滑坡灾害，从而加剧灾情。在新构造活动强烈、地震频发的西南地形急变带，探索潜在地震滑坡危险性预测评价对于减轻地震地质灾害具有重要意义。以曾诱发多次历史强烈地震的鲜水河断裂带为例，开展了潜在地震诱发滑坡危险性预测评价

鲜水河断裂带是中国西南山区现今活动强烈的大型左旋走滑断裂带。结合区内历史地震时空分布特点，利用震级与频数最小二乘法关系拟合曲线和不同断裂段诱发地震的消逝时间，对鲜水河断裂带未来地震危险性发展趋势进行了推测，表明在道孚和乾宁之间未来具有发生Ms7.0级以上强震的可能性。

采用适于我国西南山地区域的基于无限斜坡极限平衡理论的地震动累积位移模型（Newmark模型），以1973年炉霍地震诱发滑坡为样本，校正并获得适应于研究区地震地质背景和岩土体特性的Newmark模型参数，开展潜在地震诱发滑坡危险性预测，结果表明潜在地震诱发滑坡具有沿鲜水河断裂带呈带状展布的趋势。

四、选择汶川县城、映秀镇、成（都）兰（州）铁路关键段等重点城镇和重大工程建设区，开展地质灾害风险评价和制图技术研究，建立西南地形急变带地质灾害易发性、危险性和风险评价指标体系

在大量文献分析及野外调查的基础上，分析和研究地震诱发地质灾害分布规律、特征及成因。选取两大类（基本环境因素和诱发因素）共11个评价因子，建立了一套地震条件下地质灾害易发性评价指标体系，提出针对单体地质灾害危险性评价的方法流程。建立重大工程区（成兰铁路松潘段）泥石流灾害危险性评价模型。评价结果表明，成兰铁路松潘段泥石流的12条泥石流沟中，低危险性泥石流沟4条，中等危险性泥石流沟7条，高危险性泥石流沟1条。

从铁路工程选址因素、工程建设规格与结构因素和泥石流灾害特征三方面构建铁路工程设施易损性评价指标体系。总体来看，泥石流风险值相对集中，且都比较低。由此可见，成兰铁路松潘段的选址设计比较合理。

五、以绵竹市绵远河流域为例，开展震后次生地质灾害诱发因素分析，通过地质灾害发生同降雨关系的研究，提出地质灾害气象预警的临界指标，进行汶川地震次生地质灾害气象预警指标体系研究，构建了低频泥石流的早期识别指标体系及评价方法

汶川地震区的泥石流激发雨型可分为3类，即快速激发型、中速激发型和慢速激发型。地震后泥石流的累积雨量和临界雨量较地震前都有所降低。比较目前常用的连续降雨的分割方法，改善了詹氏法的缺点，提出以时雨量大于1毫米作为降雨开始，以时雨量连续6小时均小于1毫米处作为结束的修正法。分别采用詹氏法和修正法对汶川地震灾区的11场典型泥石流发生的降雨数据进行处理。处理的结果表明，获得的降雨参数之间存在一定的差异，其中累积雨量之间的差异不大，但平均雨强和降雨历时的差异较大。

通过分析平均雨强-降雨历时、累积雨量-降雨历时、标准化平均雨强-降雨历时和标准化累积雨量-降雨历时之间的关系，采用单线法拟合了泥石流发生的降雨临界线方程，建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值，并以四川绵竹市的清平乡泥石流灾害事件进行验证，结果表明该方法合理可行。

六、建立用于存储和管理包括基础地质信息、地质灾害信息、监测数据等多源信息的数据管理系统，研发数据信息共享接口及用于实时更新、查询和分析处理的地质灾害数据库与信息系统

进行地质灾害数据库设计，完成地质灾害数据入库和管理，创建了基于地理信息系统的可视化导航数据定位。数据导航和浏览以地理信息数据为依据，选择地图区域和地质灾害类型后，系统在地图上显示该地质灾害分布。通过鼠标点击可获取任意地质灾害点的详细数据资料，包括调查表和相关图片。点击不同的地理信息标记点即可切换不同灾害点数据。地图底图分为带地形的数字地图和卫星图像两种，可切换。在数据查询窗口输入相关文字可进行数据查询，返回匹配的数据集。

项目成果为该区域国家重大工程建设及相关企业提供了基础资料；提出的兼顾降雨主导的重力型地质灾害和地震地质灾害的综合易发性评价思路，对于活动构造区地质灾害易发性综合评价和区划具有重要的指导意义；通过构建低频泥石流的早期识别指标体系及评价方法，促进了地质灾害研究水平的提升。项目成果对于地质灾害调查和监测预警具有引领示范作用，将为该地区的地质灾害防治工作提供有力的技术支撑。