崩滑型地质遗迹景观的保护与开发
——以青川县东河口王家山滑坡为例*
2014-05-06赵旭彭培好闫亮
赵旭 彭培好 闫亮
①博士研究生,②教授,③博士,成都理工大学地球科学学院,成都 610059
崩滑型地质遗迹景观的保护与开发
——以青川县东河口王家山滑坡为例*
赵旭①彭培好②闫亮③
①博士研究生,②教授,③博士,成都理工大学地球科学学院,成都 610059
地震滑坡;灾害防治;地震地质景观资源;青川县东河口
汶川地震触发的崩滑地质灾害的工程防治、生态修复,以及地质遗迹景观资源的保护与开发,一直是地震灾区灾后重建的重点研究课题之一。笔者以青川县东河口王家山由地震引起的高速远程水平抛射—碎屑流类型的滑坡为例,基于其特殊的形成机制、运动学特征,以及动力学机制等,将生态修复理论与地质灾害防治工程相结合,采用自然景观重建、生态修复、景观打造、区域规划、工程治理等手段,完善区域内生态系统的恢复能力和防护功能,提出汶川地震崩滑型地质遗迹景观资源在生态环境脆弱区的治理措施与保护策略,从而实现对青川县东河口王家山滑坡灾害的有效防治,以及对汶川地震地质遗迹景观资源合理保护、适度开发的目标,满足地震灾区生产生活及经济发展的需要。
汶川地震引发了龙门山构造带及其周边山区众多的崩滑型地质次生灾害的发生,包括崩塌、滑坡、泥石流等。这些崩滑型地质灾害往往发生在生态环境脆弱的地区,一方面严重影响当地的生态系统,威胁人民的生命安全;另一方面,由于其特殊的形成机制、运动学特征和动力学过程也是汶川地震科学考察的重点研究课题之一,具有较高的科研价值和景观观赏价值。因此,对于该类地质次生灾害的治理往往不能仅防治灾害本身,应从合理保护、适度开发地震地质遗迹景观资源的角度出发,通过工程治理、生态修复、景观打造、区域规划等多种手段,重点保护其原真性,突出其地震地质遗迹景观资源的科考价值和景观观赏价值,探寻汶川地震崩滑型地质遗迹景观资源在生态环境脆弱区的保护策略与开发模式。
鉴于此,笔者以汶川地震触发的最为典型的青川县东河口王家山滑坡为例,在遵循生态修复理论为前提的基础上,借鉴国内外众多学者提出的对生态环境脆弱地区崩滑型地质灾害的有效防治方法,以及多种以工程治理与生态资源可持续发展为核心的保护及防治模式的基础上[1-12],采用自然景观重建、生态修复、景观打造、区域规划、工程治理等手段,完善区域内生态系统的恢复能力和防护功能。本文重点突出青川县东河口王家山滑坡地震地质遗迹景观资源的科考价值和旅游观赏价值,提出汶川地震崩滑型地质遗迹景观资源在生态环境脆弱区的保护策略与开发治理措施,实现对青川县东河口王家山滑坡灾害的有效防治以及对汶川地震地质遗迹景观资源合理保护、适度开发的目标。
1 区域概况
青川县东河口王家山滑坡位于四川省青川县关庄镇,地处四川盆地北部边缘山区,白龙江下游,北靠甘肃省,东临陕西省,西接平武县,南临江油市,与甘肃、陕西交界,处秦岭西南部山区,地势西高东低,多为中山,兼有低中山、低山、丘陵、台地、谷地的地貌类型。
在构造上,研究区域属于青藏高原东缘龙门山构造带的南段,主要发育三条活动断裂,即北川—映秀断裂、平武—青川断裂和都江堰—江油断裂。该区域总体表现为由北西向南东的叠瓦状逆冲推覆构造兼右旋走滑特征,具有较强的第四纪活动性(图1)。汶川地震发生后,映秀—北川断裂的地表破裂带经石坎子后,向北东方向延伸至青川县马公乡窝前村一带,并推测该地表破裂带向北东方向一直延伸至红光乡东河口附近消失[13],从而触发了青川东河口王家山滑坡的爆发。同时,由于构造运动的影响,区域内地质条件复杂,岩性碎裂、断裂、褶皱、节理等构造现象较为发育,地层沿主体构造线方向成条带状展布,出露了震旦系元吉组、胡家寨组、碓窝梁组,寒武系油房组、邱家河组,志留系宁强组、毛塔子组、黄坪组以及第四系的地层,主要由一套古老的变质岩(砂板岩、片岩、千枚岩)及灰岩所构成。尤其是,地表广泛分布一套寒武纪邱家河组性硬质脆、垂直节理发育的变质砂岩、硅质板岩为东河口滑坡的发生提供物质条件。
图1 青川县东河口地区地表破裂与基岩断裂分布图(据文献[13]修改)
2 滑坡的基本特征
2.1 滑坡区的地形地貌
青川县东河口王家山滑坡位于四川省广元市青川县中南部红光乡与关庄镇的交界地带,地处红石河与清竹江交汇处,滑坡中心坐标为N32°24′40.7″,E105°06′50.5″。在地貌特征上,该滑坡区为上陡下缓的中山区地形:上部为一负地形斜坡,呈不对称的撮箕形,坡度相对较陡,局部平缓,平均坡度约36°;下部坡度相对较缓,平均坡度为29°。同时,王家山滑坡两岸谷坡与河谷相对高程差大的特点,也为形成王家山滑坡体的高位剪出提供了有利的地形条件。
2.2 滑坡的形成过程
青川县东河口王家山滑坡形成于寒武系邱家河组的深灰—黑色硅质板岩、炭质绢云母石英千枚岩、块状白云质灰岩地层中。滑坡上部为白云质灰岩段,地形陡峭,坡度70°~80°,局部近为直立陡崖,下部为板岩、千枚岩段,相对较缓,为20°~30°,坡体总体上表现为上硬下软的结构特征[14]。
之前的研究成果表明[15],东河口王家山滑坡属于由地震引起的高速远程水平抛射—碎屑流类型的滑坡。在汶川地震效应的作用下,斜坡顶部首先产生竖向拉裂缝,并逐渐向下扩大延伸,随着拉裂缝的不断延伸,裂缝底端的岩层面开始出现滑动面并向外侧(临空侧)扩展产生张性破坏并形成滑坡体,最后滑体在地震力的作用下整体被抛掷而出。其形成过程大致可分为后缘拉裂—滑体水平抛射、整体下落—碎屑高速流动、碎屑堆积三个阶段。
在汶川地震的强震作用下东河口王家山高速远程水平抛射—碎屑流滑坡无论是在变形破坏方式、成因机制、地质模式、动力学特征过程,以及地表表现等方面都有别于其他的崩滑型地质灾害,具有重要的科考价值和景观观赏价值。
2.3 滑坡的分区特征
东河口王家山滑坡平面形态呈“蝌蚪”状分布,主滑方向为北东55°,滑坡长约2 450 m,宽100~600 m,滑坡剪出口距谷底高差约260 m,滑源区较宽,滑坡碎屑流堆积区相对较窄,面积约1.08 km2。根据滑坡区不同部位物质的运动和堆积特征,可将其分为三个大区,即滑坡启动区、滑坡运动区和滑坡碎屑流堆积区。滑坡启动区可进一步分为滑源区和崩塌源区两个亚区;滑坡运动区可分为临空抛射运动区和铲削抛撒运动区两个亚区[15](图2)。
图2 东河口王家山滑坡分区特征示意图
滑坡启动区中,滑源区是指滑坡后缘陡壁最高点至滑坡剪出口之间的坡体部分,可清晰地看到岩体滑落后被拉断的基岩断裂面。崩塌源区位于东河口滑坡的左侧,形状为一小垭口。滑坡运动区主要为滑体临空抛射高速下滑撞击地面后碎屑流动的区域,在平面上滑体在临空抛射运动区内的线性运动特征清晰可见。碎屑流堆积区是从滑体落地处开始一直到堆积体的最前缘部分,该区域长约1 550 m,堆积物平均厚度30 m,面积约0.58 km2。
基于上述分析可知,东河口王家山滑坡是由于其特殊的地形地貌、地层岩性、坡体结构等因素在汶川地震的地震效应作用下直接引发的,其在地表的表现形式、运动学特征,以及动力学机制等方面具有自身的独特性与唯一性,是极具保护与开发价值的地震地质遗迹景观资源。因此,对于东河口王家山滑坡地质遗迹资源的保护与开发,应结合当地脆弱的生态环境,充分考虑有效治理滑坡地质灾害的共性和保护与开发地震地质遗迹资源的特性两方面的因素,重点保护地震地质遗迹资源的原始性和真实性,探索汶川地震灾区崩滑型地质遗迹景观资源在生态环境脆弱区的保护策略与开发模式。
3 崩滑灾害的治理措施及开发与保护对策
3.1 治理原则及目标
青川县东河口王家山地区具有地质条件复杂、灾害种类多、规模大、地质环境脆弱等特点,同时,其自身的独特性与唯一性也决定了该滑坡作为重要的地震地质景观资源具有旅游观赏价值。因此,王家山崩滑地质灾害的治理应从地质遗迹及旅游景观资源的双重角度出发,本着“保护为主、防治结合、综合考虑、平衡发展”的理念[11],以重点保护王家山滑坡的原真性与完整性为前提,在有效结合生态景观修复和地质灾害防治的基础上,充分认识王家山滑坡共性和特性两方面的因素。一方面,遵循有效治理泥石流灾害的共性;另一方面,突显修复与完善生态系统、打造特色地震地质遗迹景观资源的特性。
通过对区域内崩滑灾害的发育特征、地形地貌变化、土壤条件、物种的生态习性以及震后地质遗迹的景观旅游评价等方面的科学分析,建立一个完善的生态景观修复体系,实现王家山崩滑灾害的有效治理和地震地质遗迹资源可持续开发的双重目标,最终达到灾害防治、生态修复以及地质遗迹资源开发保护三者之间的和谐共存。
3.2 治理措施
在王家山崩滑灾害的治理措施上,本文提出以“分类治理、分区修复”的方式进行区域崩滑灾害的防治。所谓“分类治理”是指根据区域内不同类型的崩滑灾害选取针对性的工程治理措施进行有效的治理;“分区修复”则是在分类治理的基础上,结合区域内崩滑灾害的发育规模、破坏程度以及原始的生态景观特色,针对不同区域内崩滑灾害的发育特征利用人工辅助手段进行生态景观的自我修复。
3.2.1 分类治理
根据青川县东河口王家山地区崩滑地质灾害的总体发育特征,可将其分为滑坡、崩塌、小型泥石流和堰塞湖四种灾害类型。其中滑坡、崩塌和小型泥石流主要发育于上游的中高山地区,危害性较大;而堰塞湖则主要发育于下游的山麓地区,危害性相对较小。
基于以上灾害类型的划分,在对王家山崩滑灾害的分类治理过程中应采取以下措施。
首先,由于王家山崩滑灾害是重要的地震地质景观遗迹资源,所以在治理过程中以保护滑坡和崩塌的原真性和整体形态为首要原则,在滑坡和崩塌后缘采用支挡工程、镶补沟缝,以及局部的刷坡(削坡)等小型工程手段,采用避开视线和弱化处理的方法,以防止风化作用对后缘拉裂面的进一步侵蚀扩大,以及局部危石、孤石的滑落;在前缘的堆积区则主要以排水工程和疏导工程为主,重点保留典型的滑坡和崩塌地质地貌景观,如倒石堆、滑坡鼓丘、滑坡台阶等。
其次,对于中高山的小型泥石流来说,由于其危害较大且不属于重要的地震地质遗迹景观资源,因此对该种类型的灾害主要采取工程治理等手段,以确保其不再危害景区的自然景观资源以及游人生命财产的安全为基本原则。
第三,对于下游青竹河和红石河堰塞湖的治理,重点发挥其旅游观赏的功能优势,利用堤岸防护、河道清淤以及截弯取直等手段,扩展湖(河)面观赏面积,增加景观效益。值得注意的是,由于东河口地区的泄流弯道坡度大,上下游落差大,因此在区域内的截弯取直中不应采用整体的截弯取直,而应采取局部小范围的截取来延长水流流动距离,降低治理工程中溃坝的危险。
3.2.2 分区修复
在对王家山地区崩滑地质灾害进行分区修复的过程中,本文主要采用生态系统修复、自然景观重建、分区规划等理念,结合区域内崩滑灾害的发育特征、生态系统的功能结构以及自然景观要素的构成等,在人工辅助的基础上,完成区域生态资源的自我修复。
鉴于此,我们将王家山崩滑地质灾害地区划分为生态修复区、生态维护区和河流生态廊道保护区。其中,生态修复区涵盖了王家山滑坡和崩塌地震地质遗迹景观资源的绝大部分区域;生态维护区则为该景观资源以外的山体景观部分;河流生态廊道保护区在主要为青竹河和红石河的河流水系网络。
在生态修复区,根据王家山滑坡和崩塌自上而下的分布特征,结合地形梯度、堆积物特征、坡面径流等情况,在工程有效治理的基础上,建造人工防护生态体系(主要以低矮灌木和地皮植物为主),稳定土壤结构,减少地表径流量。在下游碎屑堆积区,通过地形的重新改造,建立人工梯状种植田(林)体系,形成逐级防护的生态修复体系。
在生态维护区,主要以打造山体景观、维护原有生态系统为主要原则,通过景观植物的配置和优化改造区域主要地段,形成结构立体、绿化树种与观赏树种结合的配置模式,逐步提高和改善区内山体景观的观赏层次。
在河流生态廊道保护区,将以青竹河和红石河原有的水系网络为主体,利用河流生态体系结构,从纵向(上游—下游)、横向(河岸—河面)、垂向(河道—基底)和时间分量(每个方向随时间变化)上来重建河流生态系统[16],优化区域生态系统的稳定性。
3.3 地震地质遗迹景观资源的开发与保护对策
青川县东河口王家山崩滑地质灾害是汶川地震引发的一次高速远程水平抛射—碎屑流类型的滑坡,不仅在地学上有较高的研究价值,同时也具有极高的独特性与旅游观赏价值。因此,在对王家山崩滑灾害进行工程治理、生态修复以及自然景观重建的基础上,本文对青川东河口王家山崩滑型地震地质遗迹景观资源的开发与保护对策进行了探讨。
(1) 建立以地震地质遗迹旅游资源为主体的开发模式。以王家山崩滑型地震地质遗迹景观资源为开发的核心内容,对典型的地质遗迹景观资源、重点事件以及重点场所等进行有效的保护;同时,带动青川东河口附近的青龙、窝前、马公等崩滑型地震地质遗迹景观资源的共同开发,加快青川东河口国家地震地质公园品牌的建设与申报工作。
(2) 开发多元性产品。在进行科普教育的同时,要注重大众的体验式参与。地震遗址本身不仅是对地质灾害现象的展示,更是对人与自然如何和谐这个基本命题的思考。我们以青川东河口地震遗址现场为背景,体现现场的真实性,再通过三维模拟、实景营造等方法,让大众能亲身体验到灾害发生时的感受,这样更容易引起人们的共鸣,更好实现地震遗迹的展示和宣传。
(3) 整合区域资源,发展区域参观体验线路。5·12汶川特大地震让我们遭受到了世人难以想象的重创,同时,也在川内很多地方产生了世界级的旅游资源——5·12地震遗址,四川获得了来自全世界人民的关注。所以青川东河口地震地质遗迹要与汶川地震震中纪念地、北川地震遗址博物馆、虹口地震遗迹纪念地串联起来,构筑不同特色的展示产品,形成汶川地震地质遗迹参观体验的大循环线路。
4 结论
通过对青川县东河口王家山崩滑地质灾害的地质背景、形成过程、分区特征以及动力学机制的充分分析,本文将生态修复理论与地质灾害防治工程相结合,采用“分类治理、分区修复”的方式进行区域崩滑灾害的防治,提出青川县东河口王家山崩滑地质灾害的开发与保护对策,力求达到灾害防治、生态修复以及地质遗迹资源开发保护三者之间和谐共存的目标。实现了地震灾区到旅游景区的功能转变,促进了地震灾区灾后经济效益、生态效益和社会效益的共赢。
(2013年12月27日收稿)■
参考文献
[1] 崔鹏. 九寨沟泥石流预测[J]. 山地研究, 1991, 9(2): 88-92.
[2] CUI PENG. Studies on condition and mechanism of debris flow initiation by means of experiment [J]. Chinese Science Bulletin, 1992, 37(9): 759-763.
[3] CUI PENG. A study on theoretical methods of forecasting debris flow [C]// Proceedings of International Symposium of Interpraevent.Bern(Switzerland): Tagungspublikation, 1992: 307-321.
[4] CUI PENG,THOMES J B, GUAN J W. Study on the properties of debris flow initiation by means of catarophe theory [C]// Proceedings of International Symposium of Interpraevent.Garmisch‐Partenkirenchen (Germany): Tagungspublikation, 1996: 103-112.
[5] KEEFER D K. Landslides caused by earthquakes [J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1984, 95: 406-421.
[6] KEEFER D K. Statistical analysis of an earthquake-induced landslide distribution-the 1989 Loma Prieta, California event [J].Engineering Geology, 2000, 58: 213-249.
[7] KEEFER D K. Investigating landslides caused by earthquakes—A historical reviews [J]. Surveys in Geophysics, 2002, 23: 473-510.
[8] 王治国. 关于生态修复若干概念与问题的讨论[J]. 中国水土保持, 2003(10): 4-5.
[9] 焦士兴. 关于生态修复几个相关问题的探讨[J]. 水土保持研究, 2006, 13(4): 127-129.
[10] BULMER M, FARQUHAR T, ROSHAN M, et al. Landslide hazards after the 2005 Kashmir earthquake [J]. EOS Transactions, 2007, 88: 53.
[11] 何杰, 杨薇, 闫亮, 等. 结合新疆天池泥石流防治模式的风景区生态景观修复对策研究 [J]. 成都理工大学学报: 自然科学版, 2010, 37(2): 181-187.
[12] 闫亮, 李勇, 何杰, 等. 生态修复对策在新疆天池泥石流地质灾害防治中的应用[J]. 自然杂志,2011, 33(2): 106-111.
[13] 李传友, 魏占玉. 汶川MS 8.0地震地表破裂带北端位置的修订[J]. 地震地质, 2009, 31(1): 2-8.
[14] 黄润秋. 汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及其地质力学模式[J]. 岩石力学与工程学报, 2009, 28(6): 1239-1249.
[15] 丁月双, 程江涛, 马志刚. 基于Monte-Carlo模拟的岩村滑坡稳定可靠度研究及其程序开发[J]. 工程地质计算机应用, 2008, 52(4): 21-24.
[16] 王薇, 李传奇. 河流廊道与生态修复[J]. 水利水电技术, 2003, 34(9): 56-58.
[17] 李晓琴. 地质公园创新管理模式探讨[J]. 中国国土资源经济, 2011(1): 44-46.
[18] 周本刚, 张裕明. 中国西南地区地震滑坡的基本特征[J]. 西北地震学报, 1994, 16(1): 95-103.
[19] 袁仁茂, 谭锡斌, 陈桂华, 等. 地震破裂带特殊部位大型滑坡及其基于构造地貌发生模型的机制解释: 以东河口抛射型滑坡为例[J]. 地学前缘, 2010, 17(5): 243-253.
[20] 包维楷, 庞学勇. 四川汶川大地震重灾区灾后生态退化及其基本特点[J]. 应用与环境生物学报, 2008, 14(4): 441-444.
[21] 殷跃平. 汶川八级地震地质灾害研究[J]. 工程地质学报, 2008, 16(4): 433-444.
[22] 孟洋. 浅析滨水空间生态景观概念设计[J]. 现代园林, 2010 (8): 33-35.
[23] 李忠生. 国内外地震滑坡灾害研究综述[J]. 灾害学, 2003, 18(4): 64-70.
[24] 薛东剑, 何政伟, 陶舒, 等.“5.12”震后区域地质灾害危险性评价研究——以青川、平武县为例[J]. 地球科学进展, 2011, 26(3): 311-317.
[25] 覃建雄, 李晓琴. 地质公园与可持续发展[M]. 成都: 四川科技出版社, 2006: 180-190.
[26] 李晓琴. 地质公园的建设与发展[J]. 地理与地理信息科学, 2003, 19(5): 96-99.
[27] YOUD T L, PERKINS D M. Mapping liquefaction-induced ground failure potential [J]. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 1978, 104(4): 433-466.
[28] MEUNIER P, HOVIUS N, HAINES A J. Regional patterns of earthquake-triggered landslides and their relation to ground motion [J]. Geophysical Research Letters, 2007, 34: L20408.
[29] DUNNING S A, MITCHELL W A, ROSSER N J, et al. The Hattian Bala rock avalanche and associated landslides triggered by the Kashmir earthquake of 8 October 2005 [J]. Engineering Geology, 2007, 93(3/4):130-144.
Protection and development countermeasures of collapse-slide geoheritage landscape: a case study of Wang Jia Mountain slide at Donghekou of Qingchuan county
ZHAO Xu①, PENG Pei-hao②, YAN Liang③
①Ph. D. Candidate, ②Professor, ③Ph. D. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
Engineering protection, ecological restoration, conservation and development of geological heritage landscape resources for landslide geological disaster which triggered by Wenchuan Earthquake are one of the important research topics for reconstruction in quick-hit area. Taken Wang Jia mountain debris flows long-runout landslides caused by earthquake in Donghekou of Qingchuan County as an example, based on its particular formation mechanism, kinematical characteristics and dynamics mechanics, etc., combined with ecological remediation theory and geological engineering of prevention and control, this paper use means of natural landscape reconstruction, ecological remediation, landscape creation, regional planning, project management to perfect recovery capability of ecosystem and protection function in this region, and put forward treatment measures and protection strategies of Wenchuan collapse-slide geoheritage landscape resources in ecological weak region to realize effective prevention and treatment of landslide hazard at Donghekou of Qingchuan County as well as properly protection and moderate exploitation of Wenchuan Earthquake geological heritage landscape resources and satisfy the requirements of life and production and economic development in earthquake stricken area.
seismic landslide, disaster control, seismic geological landscape resource, Donghekou of Qingchuan
(编辑:段艳芳)
10.3969/j.issn.0253-9608.2014.03.008