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2023年积石山6.2级地震诱发的中川乡泥石流灾害过程与成因分析

2024-01-01罗毅李德姜文亮李林林焦其松

地震工程学报 2024年4期
关键词:物源泥石流灾害

摘要:强震极易诱发山区灾变性的泥石流过程,但需辅以必要的地貌、地质、水文或气候条件。2023年积石山地震诱发的青海省民和县中川乡泥石流,因其导致大量人员伤亡而备受关注。基于对中川乡泥石流沟谷及其周边区域的综合考察,包括地貌与第四纪地质特征、天然剖面、泥石流物源和堆积物的颗粒度、颗粒形状特征,以及灾前卫星影像和灾后多型号无人机航摄的多尺度地貌形态等,文章对灾害过程特征、影响因素以及未来防控进行初步的分析和讨论。泥石流在沟谷处的侵蚀程度、堆积厚度及空间分布等特征表明,物源区主要集中在草滩村上游右岸支沟源头。物源区地层丰富的细砂和传统提灌耕作方式,为强震动下滑塌触发提供了有利条件。现场调查表明,物源主要通过群发式浅层(2~3 m)滑塌进行补给,并在运移过程中不断破碎和分散;浅部稳定隔水层的存在和泉水的出露,为源区物质提供持续的水源补给,最终形成流动性的泥石流。灾前流通区谷地横、纵剖面复杂,局部存在小水塘和沟道阻塞的情况,增加了泥石流的阵发性和破坏能力。现场残余堆积物和淤泥痕迹的空间分布特征表明,本次泥石流具有典型的栓流式特征,表现出黏度极大的特点。拥堵导致泥石流淤高和规模持续扩大,持续增加的势能最终导致泥石流冲破谷地障碍继续流动,沿途侵蚀和堆积时有发生。堆积区地形的进一步展开,导致泥石流更容易发生分散和堆积,因此,位于堆积区谷地内的民宅受灾最为严重。此外,由于寒冷天气和夜半发震,以及群众对灾害性质缺乏认知等原因,也在一定程度上加剧了本次泥石流灾害的严重程度。鉴于黄河上游地质构造环境类似于官亭盆地的中小盆地众多,人居环境及人地关系也都相近,可结合本次灾害特点,有步骤地开展灾害调查和排查工作。在此基础上,针对已识别的高风险隐患点,定期开展巡查排查,加强重大灾害风险的预测和预警。同时,加强宣传和科普,提升公众对地震及链生灾害的科学认知水平。

关键词:

积石山地震; 地震滑塌; 泥石流; 高分7号; 官亭盆地

中图分类号: P642.23文献标志码:A文章编号: 1000-0844(2024)04-0802-16

DOI:10.20000/j.1000-0844.20240113004

Process and causes of the debris flow in Zhongchuan Township

induced by Jishishan MS6.2 earthquake in 2023LUO Yi LI Dewen JIANG Wenliang LI Linlin JIAO Qisong

TIAN Yunfeng LI Qiang LI Yongsheng

(1.National Institute of Natural Hazards, Ministry of Emergency Management, Beijing 100085, China;

2. Key Laboratory of Emergency Satellite Engineering and Application, Ministry of Emergency Management, Beijing 100085, China;

3. Key Laboratory of Compound and Chained Natural Hazards Dynamics, Ministry of Emergency Management, Beijing 100085, China)Abstract:

Strong earthquakes can easily trigger catastrophic debris flow in mountainous areas, but these events also require specific geomorphological, geological, hydrological, or climatic conditions. The debris flow in Zhongchuan Township, Minhe County, Qinghai Province, caused by the Jishishan MS6.2 earthquake in 2023, has attracted significant attention owing to its high casualty rate. A comprehensive investigation was conducted on the debris-flow ravines and surrounding areas in Zhongchuan Township. This included on-site surveys of geomorphology and Quaternary geological characteristics, observations of natural profiles, grain-size and grain-shape analyses of debris-flow sources and deposits, and examination of remote sensing images. These efforts aimed to analyze the disaster process, influencing factors, and future prevention and control measures. The erosion, accumulation thickness, and spatial distribution characteristics of the debris-flow gully indicated that the provenance area is mainly concentrated in the tributary source on the right bank upstream of Caotan Village. Abundant fine sand materials in this provenance area and traditional irrigation methods created favorable conditions for slumps to occur under strong seismic motions. Field investigations revealed that the source material was mainly supplied by numerous shallow (2-3 m) slumps, which gradually broke apart and dispersed during the migration process. The presence of a shallow stable aquiclude and exposed spring water provided a continuous water supply for the materials in the provenance area, ultimately forming a mobile debris flow. Before the disaster, both longitudinal and transverse profiles of the gully in the circulation area were complex, with some small ponds and ditches being blocked, which increased the paroxysmal and destructive ability of debris flow. The spatial distribution characteristics of residual debris and mud traces showed that the debris flow demonstrated characteristics of typical plug flow and high viscosity. The increasing potential energy eventually led to debris flow breaking through valley barriers and continuing to flow. Erosion and accumulation coexisted along the way, reshaping the debris-flow valley. The topography of the accumulation area further opened, causing the debris flows to further disperse and accumulate. Houses located in the valley of the accumulation area were the most seriously affected. In addition, severe cold weather, the midnight timing of the earthquake, and a lack of public awareness about the nature of such disasters aggravated the severity of the debris flow to a certain extent. The upper reaches of the Yellow River contain many small-"and medium-sized basins with similar stratigraphic structures, landforms, and hydrological conditions, as well as comparable human settlement environments and human-land relationships. Therefore, investigations should be carried out systematically based on the characteristics of this disaster. Regular inspections and investigations for the identified high-risk areas and hidden dangers should be conducted to strengthen the prediction and early warning of major disaster risks. Furthermore, public awareness campaigns should be strengthened to improve scientific understanding of earthquake-induced disasters.

Keywords:Jishishan earthquake; earthquake-induced slump; debris flow; GF-7; Guanting Basin

0引言

2023年12月18日23时59分,在甘肃省临夏州积石山县发生6.2级地震,震中位于35.7°N、102.79°E,震源深度10 km(中国地震台网中心)。地震后,在距离震中东北方向约20 km的青海省民和县中川乡金田村、草滩村发生了地震-滑塌-泥石流链式灾害,导致多栋房屋被淤泥包围、冲毁或掩埋,最终造成20人死亡。

基于地震台网波形资料得到的震源机制解结果显示,积石山地震为逆冲型破裂,发震断层应为拉脊山北缘断裂或拉脊山南缘断裂(图1)。震中所在的甘东南活动构造区位于中国南北地震带北部,是青藏高原东北缘的一个重要组成区域,受欧亚板块与印度板块的长期挤压作用,该区构造活动强烈,发育着多条深大断裂,中强地震活动频繁[1]。根据中国地震局发布的《甘肃积石山6.2级地震烈度图》,本次地震最大烈度为Ⅷ度,发生泥石流的金田村、草滩村位于Ⅷ度区内。根据美国地质调查局发布的峰值地面加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)等值线图,泥石流物源区位于0.16g等值线区间。

本次地震受灾较严重的中川乡位于积石峡和寺沟峡之间黄河北岸的官亭盆地,NW-NNW向的拉脊山断裂带从盆地西缘通过。官亭盆地总体呈三角形展布,面积约60 km2,盆地平均海拔在1 700~1 800 m区间,被海拔超过2 000 m山脉环绕。盆地内阶地发育(图2),其中Ⅰ、Ⅱ级阶地(分别对应图中T1和T2,图中T0为河滩)为侵蚀堆积阶地,Ⅲ、Ⅴ级为侵蚀基座阶地,Ⅵ级为黄河早期中更新世侵蚀堆积阶地[2]。尤以Ⅱ级阶地面积最大,约占整个盆地面积的三分之二。盆地北侧有吕家沟,大马家沟,岗沟等多条冲沟,古崩塌、古(现代)滑坡、山洪泥石流极其发育,对山前黄河Ⅱ级阶地的形成演化产生了重大影响。在(3 792±43)~(3 678±75) a BP间,官亭盆地曾发生过强烈的地震事件,诱发了严重的地震裂缝、滑坡、垮塌和砂土液化现象,毁灭了当时的村庄,形成了现存的喇家遗址[3-5]。

本次地震虽然震级不大,但造成了严重的人员伤亡,地震诱发的泥石流成灾过程复杂,影响因素多,受灾严重,社会影响大。工作组于次日到达灾区开展地震-滑塌-泥石流灾害链调查及成灾机理分析,并在第一时间接收和处理灾区卫星及无人机影像。本文涉及的航空及卫星影像信息列于表1。

1区域地层、地貌和水文调查

本次现场考察对中川乡的自然地理、地质特征进行了初步调查,主要包括第四纪地层、地貌、水文特征等(图3)。

1.1第四系地层

官亭盆地第四系基本层序与黄土高原中东部地区相同,从下向上依次为晚更新世马兰黄土—全新世早期黄土质过渡层—全新世中期黑垆土—全新世晚期黄土—现代土壤[6]。全新世底界在3.8 m左右,其中,全新世中期黑垆土层被两组红色黏土质泥流沉积层穿插,分裂成为3个亚层,即古土壤层上段、中段和下段。根据野外调查并结合黄春长课题组做的官亭盆地第四纪地层年代工作,我们将对区域第四纪地层的总结列于表2。

1.2地貌与水文格局

物源区上缘在区域上与官亭盆地东北缘的陡坎基本一致(图3)。本次调查对陡坎进行了连续追踪,重点观察草滩村以东与本次泥石流沟近平行的几条沟谷。在切割较深处,出露条件较好的地段(图3中点17),可直接观察到从上到下依次为黄土→砂层→砾石层组→红黏土的地层组合(图4)。砾石层组局部可能加厚(图3中点14),或可为上下两层(图3中点15)。部分冲沟谷底发育点,地下水直接出露于作为隔水层的红黏土层之上(图4、图5)。

2侵蚀与堆积特征

2.1总体特征

本次泥石流影响范围及侵蚀堆积情况如图6所示。侵蚀(堆积)厚度主要通过地震前后的数字地表模型(Digital Surface Mode,DSM)数据差值获取,采用了现场测量值和高程控制点校正。

震前DSM数据采用受云覆盖、地面植被以及积雪等影响最小的2022年4月22日高分7号遥感影像的立体像对提取,分辨率1 m。震后DSM数据采用无人机影像生成(2023年12月21日),分辨率为0.1 m。经过配准、高程基准校正,并大致掩膜了成片水体、电塔及树木等造成的较大误差(用最邻近的平地点高程代替掩膜区域),进行了适当的平滑处理,但未掩膜去除房屋建筑物等造成的误差。计算得到此次泥石流的物源区侵蚀厚度大致在0~15 m,堆积区堆积厚度大致在0~8 m。使用ArcGIS CUT-FILL函数统计滑塌方量超过71.75万m3,其中被堆积物掩埋的2处池塘按照深度3 m进行估计。由于大量掩膜区域未参与计算,总体方量估算偏低。因为灾前DSM分辨率及精度不足,以及孤立林木、电塔和房屋等建构筑物的影响,导致图中出现个别异常值,考虑到不影响整体评价,所以暂未作进一步处理。

2.2物源区

草滩村谷地常年有地表流水。村上游约1.1 km处有两条支沟,其中主沟向北延伸。右岸支沟向NW方向延伸约450 m出露泉水(位置在图3点2附近),泉水以上区域为物源区主体。物源区后缘最高海拔约1 800 m,最低海拔在1 760 m以下,落差约40 m。整体呈不规则长条状,NWW向延展。近EW向长约700 m,近SN向宽约250 m(图7)。对源区后壁出露剖面2.3 m厚度的沉积物进行详细采样(图3中点9),所获结果如表3所列和图8所示。

对源区边缘的调查发现大量滑塌体(图7~图9)。单个滑塌体长度几米至30 m,以10 m左右常见,宽度1~3 m,以1 m左右常见。原始地面大多保留完好,但倾向不定,部分向上游倾斜,部分向下游倾斜。组成物质以细砂、粉砂和含砂黏土为主,偶见砂砾石。从平面上看,滑塌体长轴方向大多与后缘走向基本一致,但远离后壁后,长轴方向可能发生偏转;从后壁向下游方向,在运动方向上相邻的滑塌体彼此大多近平行排列,但滑塌体规模逐渐减小。在80~100 m以外,大多已破碎为直径1~2 m的团块,显示运动特征由近边缘的整体平移向外持续碎化,逐渐分散并混合以泥石流形式搬运。

野外调查发现,沟渠、道路等人工构筑物破坏后残留的大型块体显示源区物质在滑塌启动之后的早期阶段向南东东方向运移(图7)。碎屑越过支沟与主沟之间的分水岭,推进200~300 m,形成厚约2 m的堆积,局部因沟谷等地势较低填充更厚。震前GF7号提取的DSM显示物源区主体与主沟之间分水岭较低,在地形上为鞍部。

由图8可知,物源区的沉积物以细粉砂为主,底部出现极细砂、细砂和中砂。砂土粒度分布曲线和粒形分析结果均显示出多组分的特点,除底部四个样品外,绝大多数样品lt;5 μm的细粒组分均超过20%。

2.3流通区

流通区从泉水出露点(图3中点2)附近开始至草滩村北,长约1.2 km。海拔从上游的约1 780 m逐渐降低到下游的1 740 m,落差约40 m。整体宽50~70 m,但宽度变化大,局部展宽处可达230 m(如主沟与支沟交汇处),局部束紧收缩可至15 m(如主沟与支沟交汇处向上游约200 m处)。

在支沟汇入主沟之前的位置,震前存在一个小水塘(位置在图3中点3EN向)。根据震前(2023年11月23日)影像估计的水域面积约940 m2,对比震前和震后DSM,估计震后的蓄水量约2 800 m3。在主沟与支沟交汇处的下游一侧(位置见图3中点3),震前沟道被东西向道路截断。参考东侧相邻的沟谷,从无人机DSM数据估计的路面与谷地之间高差约14 m。由于地形展宽和道路堵塞,上游泥石流到此展开。在北侧沿主谷溯源扩展约140 m,在南西侧向外拓展约80 m。地面留下大量草皮和冰块,内含植物残体。东侧距离主谷约60 m的民房西侧壁记录到泥石流扩展到接近二楼的高度,但在民房北侧迅速降低至地面,留下长宽约0.3 m的冰块,内含植物残体。这些冰块与西侧发现的冰块特征基本一致,推测均来自震前池塘水面浮冰。

泥石流在冲开公路后,下游通道变窄,谷地外缘常见泥石流涌上岸后形成的团块状堆积体(图10,位置如图3中点3至点5),震后36 h现场调查仍可见大量冰块包含其内。部分堆积体表面出现扭曲滚动的构造特征,代表黏度特别大的极端情形。观察河道两侧地面和树木上(图3中点4和点5)留下的淤泥痕迹位置,几乎全部由谷地向两侧有规律地快速降低,显示泥石流体两侧边缘陡峻,这些特征指示本次泥石流具有典型的栓流作用特点[7-8]。河道仍可见大量未分散的砂质团块,部分被流水浸泡后裂解成尖塔状。

2.4堆积区

堆积区受民宅和地形控制,从草滩村由北向南一直延伸至罗家村北,长约1.4 km;宽度在杨家村附近可达400 m,至最南端逐渐过渡为漫渠洪水;海拔大致从上游的1 740 m到下游的1 720 m,落差约20 m。草滩村附近由于地形进一步展宽和民宅的阻拦,促进泥石流越岸堆积,主要以流动性较差的团块状淤泥、碎冰为主(图3中点6)。在下游方向,流动性较好的分散式淤泥继续冲刷沟床,漫过村落,向南至杨家村附近,以整体谷地填充为主,堆积物填满村镇广场(图3中点7),堆积体表面可见死亡的观赏鱼和带荷叶的冰块。根据残余建筑和原始地形,估计淤积厚度2~4 m,与DSM估计的结果基本一致。

根据通达条件,野外调查期间针对泥石流的堆积区上段(草滩村北)和中段(杨家村东)堆积体表面细粒沉积物进行了粒度样品采集,测试结果如表4所列和图11,图12所示。各样品间差异较小,沉积物以粉砂为主,频率曲线和粒形分析结果(图11、图12)均显示出多组分特点,lt;5 μm的细粒组分均超过20%。

3泥石流成因分析

3.1砂土液化分析

参照《建筑抗震设计规范(GB 50011—2010)》[9],本文对液化土层初判主要是依据地层年代、工程粉土黏粒含量和地下水埋深。

地震基本烈度为Ⅶ、Ⅷ度时晚更新世(Q3)及更老地层可判为不液化。参照区域地层资料[6],仅表层2~4 m全新统(Q4)地层有必要进行砂土液化的判定。

地震基本烈度分别为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度时,工程上粉土黏粒(lt;5 μm的颗粒)含量百分率分别不小于10%、13%和16%时,可判为不液化土。源区后壁剖面2.3 m沉积物采样粒度分析结果表明,底部2.15~2.3 m样品JSS-215、JSS-220和JSS-230小于5 μm的组分含量分别为6.9%、4.8%和4.5%,Ⅷ度烈度时,在2~3 m深度土体有液化可能。

震前物源区地势起伏较现在更为和缓,由于提灌频繁且地层地下水埋深较浅(有泉水出露),因此具备满足液化的地下水埋藏条件。

3.2发生机制分析

据现场调查发现,滑塌体位于沟道源头,灾害发生坡面和沟道内都有耕地,坡面和沟道内都建有灌溉水渠,灌溉水渠结冰,推断地下水位较高,土体中含水量较高。根据现场踏勘情况推测,地震发生过程中,土体内可能受到地震波作用而微观结构发生改变,其中粉土和沙土等粗颗粒排列和结合方式受到破坏,孔隙水因为压力增加而无法迅速排出,导致孔隙水压力升高,土体颗粒间有效应力减少,进而造成土层强度和刚度降低,造成土体解体,转化为泥流。同时,沟道黄土体也可能发生了液化,加剧了地震滑塌和泥石流在沟道内运动并使规模放大,增加了运动冲量和冲出距离。

根据调查初步判断,地震滑塌-泥石流灾害链发生机制模式为:在高水位地下水和高含水土体共同作用下源区的黄土滑塌体已处于饱和状态,在6.2级地震强震加载下,饱和黄土液化叠加重力作用,导致垮塌滑动并不断解体,致使滑塌体与物源区及流通区上游的水(冰)进一步混合形成泥石流。泥石流沿沟道向下流动(顺直沟道直进、弯道超高、侧向扩离),并随沟道坡降变小,泥流流动速度逐渐减缓,沿程淤积,造成耕地、房屋、建筑物淤埋,直至停止运动。

3.3成灾过程分析

综合上述资料,初步认为中川乡泥石流灾害的发生的基本过程如下:

(1) 谷地上游右岸支沟源头饱水砂层在强震动下局部失稳滑塌,后壁新形成的临空面通过一系列滑塌持续后退,卷入滑塌的源区面积持续扩大,滑塌体在移动过程中不断碎化、分散混合,为泥石流的形成提供充足的物源。

(2) 滑塌体在足够的水中分散混合形成泥石流涌入流通区。由于缺乏降水或相当规模的水体补给水源,滑塌体分散形成的泥石流黏度必然很大。物质进入流通区上段的狭窄谷地后,出现了堵塞,淤积和填高。但是,底部泉水上涌不仅阻碍或迟滞碎屑物质的沉降,还将导致静水压力的升高和颗粒浓度和黏度的降低以及流动性的增强,使得松散物质不会因为长时间滞留而失水堆积。

(3) 野外可见部分源区物质直接向东越过分水岭进入主谷。对此可能的解释是,在强震动输入下,该分水岭范围与源区同步失稳滑塌,部分物质顺地形坡降向东运移;另外,支沟通道堵塞淤高到一定程度,也可能顶托源区上部,导致局部坡面质量流向东寻求最陡坡降路径外泄。从地震前后物源区地形对比和现有地形配置来看,这两种情形均存在,只是由于后期支沟物质下泄后坡降增大,导致部分原来向东输送物质的源区重新调整路径,通过支沟输送碎屑。

(4) 当泥石流通过支谷运移到主沟和支沟交汇处时,从谷地先存的水塘获得额外的碎屑和水的补给,为大规模泥石流的形成创造了条件。由于东西向道路的阻拦,泥石流首先淤填到道路以上的谷地空间(估计深度约14 m),随着上游碎屑和水源源不断地输入,泥石流体不断拥堵、侧向扩展和增高,在通道两侧堆积土块、冰块等密度较小的大型“碎屑”,形成“天然堤”[7],有效限制了泥石流能量的耗散。由于泥石流自身黏度大等原因,形成宽200 m以上,中间向上凸起的巨型舌状体,直至突破极限,从交汇处冲开东西向道路,挟带大量碎屑和强大的势能,沿途拓展谷地。在从两岸侵蚀大量物质的同时,也局部堆积了少量土块和冰块。

(5) 泥石流运移到草滩村以北,由于地形进一步展宽和能量分散,泥石流开始大面积堆积,填埋原有沟道,在扇面上重新分布碎屑物质,造成灾害,直至上游积累的碎屑物质和水输送完毕。

考虑到物源区后缘分布着大量方向各异的小滑塌体、流通区两侧天然堤和越岸堆积体以及堆积区均可见大量未分散的团块和冰块,这些不同密度、形状和大小的碎屑对泥石流动力过程有着重要影响[10-12],本文使用地震-滑塌-泥石流这个灾害链来描述本次灾害事件。通过高分辨率的灾前灾后遥感影像建立DSM差值图像,可以对泥石流的侵蚀和堆积特征进行定量描述,从而从空间演化上推断其成灾过程,但对于泥石流的时间演化特征,虽然可以从现场调查、如树木的倒伏、岸坡冲刷、回淤区的分布等进行大致的推断,但实地走访和电话调查当地村民获取的信息则出入较大,本文暂未展示相关分析结果。

3.4成灾因素分析

本次6.2级地震触发的地震滑塌-泥石流灾害,淹埋多栋房屋,致20人死亡,损毁道路、水渠和电力铁塔(图13),造成如此严重的损失是多种因素叠加的结果。

上游:物源区以细砂、极细砂和黏土为主的地层结构,为泥石流提供了充足的物源。

隔水层:稳定隔水层的存在,导致地下水直接出露地表,为泥石流的形成和运移提供了必要的水源。

流通区:通道横断面的复杂性和局部水体[图14(a)]的存在对泥石流运移特征有着重要影响,增加了泥石流的阵发性和破坏能力,且大量民宅位于流通区的沟口位置。

耕作传统:持续提灌促进上游物源区土层含水量或饱水,有效降低了土层的抗剪能力,也是一个可能的液化加剧因素。

气候条件:寒冷的天气条件导致表层水容易结冰,增加泥石流表面黏度,为泥石流推进过程中在两岸形成天然堤提供助力。全程迟滞泥石流沿沟谷运动,增加泥石流体量、高度,也即势能,进而增加泥石流灾害的突发性和破坏性。

发震时间:夜半发震,灾区群众难于准确发现和躲避险情。

灾情判断失误:根据现场救援情况推测,遇难群众对震害特征的判断失误。

其他可能的原因,如潜蚀作用等。在本次泥石流源区上游多处可见潜蚀作用形成的竖井和无源谷地[图14(b)]。

4结论

2023年甘肃积石山6.2级地震诱发的青海民和县中川乡泥石流,因其严重的受灾情况和复杂的控制因素而备受关注。本文基于对泥石流沟谷及其周边区域的综合考察,对灾害过程特征、影响因素以及未来防控进行了初步的分析和讨论,主要获得以下认识:

(1) 泥石流特征

灾害前后DSM对比获得的泥石流沟谷侵蚀或堆积厚度及其空间分布特征表明,泥石流物源区主要集中在草滩村上游右岸支沟源头。源区现场考察和低空航片显示物源主要通过群发式的浅层(2~3 m)滑塌补给,在运移过程不断破碎和分散。地下水的持续补给降低了松散碎屑层的黏度和颗粒浓度,为源区物质最终变成流动性的泥石流提供了条件。

在流通区,泥石流在从支沟进入主沟之前,从灾前先存的水塘(面积约1 000 m2,蓄水量约3 000 m3)获得一定量的水沙补给,进一步促进了泥石流的流动性和破坏性。进入主沟后,由于东西向道路阻塞(参照东侧谷地估算的路面与谷底高差约14 m)和地形的相对展宽,导致泥石流堆积体大规模滞留。根据现场残余堆积物和淤泥痕迹的空间分布特征,判断本次泥石流具有典型的栓流特征,表现出黏度极大的特点;拥堵导致泥石流淤高和规模持续扩大,宽度最大超过230 m,其中从交汇处向主谷上游溯源堆积超过120 m。持续增加的势能最终导致泥石流冲破东西向道路的阻隔继续流动,沿途重塑泥石流谷地,侵蚀和堆积并存。在堆积区(自草滩村向下游),地形进一步展开和谷地内民宅的阻隔,导致泥石流分散和堆积,形成灾害。

(2) 主要的控制因素

通过对邻区地貌、地质和水文特征的调查,认为物源区地层丰富的细粒物质,浅部稳定隔水层的存在和泉水的出露,为泥石流的启动提供了充分的水沙保障。流通区横断面的复杂性和局部水体的存在,增加了泥石流的突发性和破坏性。此外,寒冷天气和夜半发震,以及群众对灾害性质缺乏认知等原因,也在一定程度上加剧了本次泥石流灾害的严重程度。

(3) 灾害防治

对地貌、地质和水文条件组合相似地区进行排查,识别高风险隐患点。黄河上游中小盆地众多,地层结构、地貌水文条件相近,人居环境及人地关系也都相似。有步骤、分阶段地查明区内相关情况,进行有针对性的调查排查工作,建立更加完善的地质灾害风险普查隐患数据库,评估未来强震动(或其他触发条件)下发生类似次生灾害的风险,排除隐患。

加强高风险隐患源区的持续监控或定期巡查。系统性复盘分析此次地震次生泥石流灾害,针对本次泥石流灾害事件特征,加强对该区域地震次生灾害成灾机理与致灾机制的研究。在此基础上,针对已识别的高风险地质灾害与地震链生灾害隐患点,借助“天空地”立体协同观测技术手段,定期开展风险隐患不同尺度的巡查排查,建立“通导遥测”一体化的监测监控技术系统,通过技防加强重大灾害风险的预测预警。

加强震害特征和防灾减灾法律法规的宣传和普及。针对该区域自然灾害特点,加强对公众防灾减灾救灾知识的科普宣传与中小学课堂教育,提升公众对地震地质灾害及链生灾害的科学认知水平。加强公众应对重大灾害的意识与技能,提升自救互救与逃生能力。

致谢:中国资源卫星应用中心提供高分一号、资源一号、高分三号、高分二号、高分七号卫星影像,国家遥感数据与应用服务平台提供高分七号立体像对影像,二十一世纪空间技术应用股份公司提供北京三号卫星影像,成都纵横自动化技术股份有限公司提供部分无人机影像;灾研院地震灾害研究中心黄雅虹副研究员协助完成液化潜力分析;宁夏大学孙冠军教授提供了灾前谷地部分水文信息;青海省减灾中心及海东市应急管理局为本研究野外调查进行了大量协调工作。作者对以上单位和个人表示诚挚谢意。

参考文献(References)

[1]邓起东.中国活动构造图[M].北京:地震出版社,2007.DENG Qidong.Map of active tectonics in China[M].Beijing:Seismological Press,2007.

[2]殷志强.黄河上游滑坡泥石流时空演化及触发机制[M].北京:科学出版社,2016.YIN Zhiqiang.Temporal and spatial evolution and trigger mechanism of landslide and debris flow in the upper reaches of the Yellow River[M].Beijing:Science Press,2016.

[3]杨晓燕,夏正楷,崔之久.黄河上游全新世特大洪水及其沉积特征[J].第四纪研究,2005,25(1):80-85.YANG Xiaoyan,XIA Zhengkai,CUI Zhijiu.Holocene catastrophic flood in the upper reaches of the Yellow River and its sedimentary characteristics[J].Quaternary Sciences,2005,25(1):80-85.

[4]吴庆龙,张培震,张会平,等.黄河上游积石峡古地震堰塞溃决事件与喇家遗址异常古洪水灾害[J].中国科学(D辑:地球科学),2009,39(8):1148-1159.WU Qinglong,ZHANG Peizhen,ZHANG Huiping,et al.Weir dam break of Jishixia ancient earthquake in the upper reaches of the Yellow River and abnormal ancient flood disaster in Lajia site[J].Science in China (Series D: Earth Sciences),2009,39(8):1148-1159.

[5]李智敏,李延京,田勤俭,等.拉脊山断裂古地震与喇家遗址灾变事件关系研究[J].地震研究,2014,37(增刊1):109-115.LI Zhimin,LI Yanjing,TIAN Qinjian,et al.Study on the relationship between the ancient earthquake of Lajishan fault and the catastrophic event of Lajia site[J].Journal of Seismological Research,2014,37(Suppl01):109-115.

[6]黄春长,郭永强,张玉柱,等.青海官亭盆地喇家遗址全新世地层序列与史前灾难研究[J].中国科学:地球科学,2019,49(2):434-455.HUANG Chunchang,GUO Yongqiang,ZHANG Yuzhu,et al.Holocene sedimentary stratigraphy and pre-historical catastrophes over the Lajia Ruins within the Guanting Basin in Qinghai Province of China[J].Scientia Sinica (Terrae),2019,49(2):434-455.

[7]ALLEN J R L.Sedimentary structures their character and physical basis:volume 1[M].Amsterdam:Elsevier Scientific Publishing Company,1982.

[8] IVERSON R M.The physics of debris flows[J].Reviews of Geophysics,1997,35(3):245-296.

[9]中华人民共和国原城乡建筑环境保护部.建筑抗震设计规范:GB 50011—2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.Former Ministry of Urban and Rural Building Environmental Protection of the People's Republic of China.Code for seismic design of buildings:GB 50011—2010[S].Beijing:China Architecture amp; Building Press,2010.

[10]TRUJILLO-VELA M G,RAMOS-CA N A M,ESCO-BAR-VARGAS J A,et al.An overview of debris-flow mathematical modelling[J].Earth-Science Reviews,2022,232:104135.

[11]GEORGE D L,IVERSON R M.A depth-averaged debris-flow model that includes the effects of evolving dilatancy.Ⅱ.Numerical predictions and experimental tests[J].Proceedings of the Royal Society A:Mathematical,Physical and Engineering Sciences,2014,470(2170):20130820.

[12]IVERSON R M,GEORGE D L.A depth-averaged debris-flow model that includes the effects of evolving dilatancy. I. Physical basis[J].Proceedings of the Royal Society A:Mathematical,Physical and Engineering Sciences,2014,470(2170):20130819.

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