刘洪江，徐 旌，伍宇明

(1．乐山师范学院 旅游学院，四川 乐山614000；2.云南大学，云南 昆明650223；

3.中国科学院 地理科学与资源研究所，北京100101)

0 引言

2013年4月20日上午08时02分，四川省雅安市芦山县龙门乡马边沟(30°18′N，102°57′E)发生Ms7.0级地震，造成196人遇难，21人失踪，11 470人受伤，200多万人受灾。地震诱发了大量次生滑坡地质灾害，对震区灾后恢复重建带来很大威胁。开展其危险性评价，并据此提出防治对策，对于指导灾区减灾以及未来其它地区类似灾害应急救援具有参考意义。

长期以来，国内外学者在地震次生灾害风险评估上做了大量工作，尤其是在汶川地震后，概括起来主要有：

(1)地震次生灾害评价模型与方法

OMAR D.C.采用灾害损失模型、风险暴露模型、易损性模型构建地震概率损失风险模型，并采用成本—效益分析法进行地震灾害风险分散分析，用于欧洲地震研究[1]。兰恒星等人探讨了CF敏感性分析方法与信息量模型评估的灾害评价方法[2-4]，以及采用崩塌模型数值模拟对滑坡灾害进行危险性评价[5]。苏凤环通过易发性指数对芦山地震滑坡进行了易发性评价[6]。

(2)宏观定性评估

刘凤民根据中国历史地震次生地质灾害活动程度及发生条件，以地(市、区、盟)为单元，进行了风险性评价：高度和中度风险区主要分布在中国中部的陕甘宁川渝滇藏地区，形成一个大致NE向高风险带，其余大部分地区为轻度风险区，适合全国性大区域尺度[7]。程根伟采用比较方法进行震后堰塞湖的溃坝风险级别划分[8]。崔鹏等采用地形、地貌、地质、气候、水文、植被、灾害状况、人类活动等11个因子，采用定性与定量结合的方法对汶川地震次生山地灾害进行了评价，主要采用乡镇单元级别进行评价[9]。也有学者对地震灾区资源环境承载能力进行评价[10]。徐旌，刘洪江采用泊松统计方法计算了云南省地震灾害泊松分布参数和活动频率[11]。徐霞，刘洪江根据灾害风险管理4R模式提出了云南省自然灾害风险防范对策[12]。

1 研究区

研究区为2013年5月7日国务院划定的“4.20”芦山地震灾后恢复重建区，涉及四川省4市2州的21县，共382个乡镇。含雅安市芦山县、雨城区、名山区、荥经县、汉源县、石棉县、天全县和宝兴县；成都市大邑县、邛崃市、蒲江县；眉山市东坡区、丹棱县、洪雅县；乐山市金口河区、峨眉山市、夹江县、峨边县；甘孜藏族自治州泸定县、康定县及凉山彝族自治州甘洛县。极重灾区为芦山县，重灾区为宝兴县、雨城区、天全县、名山区及邛崃市南宝乡、高何镇、天台山镇、夹关镇、火井镇及道佐乡6个乡镇，其余为一般灾区，总评价面积4.31×104km2，总人口550万人[14]。区内主构造受控于3条深切割大断裂(NE向龙门山断裂带、NW向鲜水河断裂带与SW向安宁河、小江断裂带)，于石棉附近交汇，形成一个“Y”字形构造带，其中龙门山断裂带分为前山断裂和后山断裂(封三图版Ⅰ图1)。近几年，中国大地震均发生在 “Y”字形断裂上，2008年5月12日汶川Ms8.0级地震发生在龙门山后山断裂带上，2010年玉树Ms7.0级地震发生在鲜水河断裂带上，“4.20” 芦山地震则发生于龙门山前山断裂。区域新构造运动活跃，曾于1327年在天全附近发生Ms6.0级地震；1941年6月12日在宝兴与康定间发生Ms6.0级地震；1949年11月13日，雅安石棉、甘孜泸定交界发生Ms5.5级地震；1951年3月16日雅安石棉发生Ms5.0级地震；1957年8月9日，雅安汉源县、荥经县交界发生Ms5.0级地震；1970年2月24日雅安芦山县与成都大邑县交界发生Ms6.2级地震。本次地震属于评估区内有历史记载以来最大的一次地震。频繁的地震活动说明本区域构造的活跃性[15]。

岩性上区内主要以泥页岩加碳酸盐、碳酸盐夹砂板岩、近代河流洪冲积物、花岗岩为主，占区域总面积的70%以上；地层年代上则主要为三叠纪地层，占全区域的26%左右，其次是震旦纪和第四纪地层，二者约占全区面积21%左右。

地貌总体西高东低，最高峰位于泸定县境内的贡嘎山主峰，海拔7 558 m，最低点为夹江县境内的青衣江出口，海拔379 m，二者直线距离156 km。区内地形陡峻，大于25度以上的陡坡占全区总面积56%，小于8度的平坝区占16%。

两大长江支流流域自东向西发育，分别为岷江和雅砻江，岷江支流大渡河在乐山交汇，宝兴、天全、洪雅以东区域为岷江干流流域；康定东部、泸定、石棉、汉源、甘洛、金口河、峨眉山属于岷江支流大渡河流域；康定西部为雅砻江流域。区内降雨充沛，多年平均降雨雨量线在雅安形成1 800 mm的降雨中心。受二郎山地形阻挡影响，距离雅安100 km的康定附近仅为800 mm，夏季6～8月，雅安附近降雨量约900 m，至康定衰减为400 mm左右。区内降雨强度大，震后雨季容易诱发次生地质灾害。

根据震后地质灾害地面调查，在研究区内共排查出滑坡灾害点2 611个，占总排查点5 128个的50.9%。其中震前滑坡灾害点2 179个，震后432个，震后滑坡灾害增加19%。同时地震对原有滑坡及古滑坡点会产生一定影响，部分隐患点出现规模增大、变形特征增强、稳定性降低等现象。在暴雨等极端条件下，有进一步失稳的趋势，加剧了滑坡灾害的破坏和危险性。“4.20”地震诱发滑坡多为高位滑坡，滑坡物质位于山坡上方，平时很难发现，降雨时突然发生，危害极大。2013年5月9日上午10时05分，在芦山县与宝兴县灵关镇交界处的铜头村发生滑坡，造成3人死亡，3人重伤，3人轻伤，3辆车被埋，其中一辆是救援车。芦山至宝兴救援道路再次被阻断。开展震后滑坡危险性评估对于震后滑坡监测及防治具有时效性和重要意义。本文基于敏感性分析和GIS数据分析处理得到芦山地震灾后滑坡灾害危险性分布，针对道路，县城、村镇等易损体提出风险应对策略。

2 资料来源及研究方法

滑坡数据采用震后4月21日至5月3日之间的13个不同单位的野外灾害排查数据，研究区内共分布有滑坡点2 116个；重点调查区数据采用无人机进行遥感目视解译，根据影像的形状、大小、色调、阴影、纹理、位置等特征，勾画出滑坡滑动面及滑体分布，解译区内新增滑坡面积0.914 km2。故存在两类灾害数据，一是大区域的点状数据，二是重点区的面状数据。用于敏感性分析的区域地质背景数据为中国1∶50万地质图；DEM数据采用国家测绘局1∶5万DLG等高线生成DEM，等高距20 m，栅格分辨率20 m；降雨为区内现存气象观测站建站至2012年监测数据。

对于点状数据的敏感性分析，由于区域尺度较大，一般滑坡尺度较小，可以近似认为滑坡分布点符合实际灾害的分布情况。敏感性分析采用敏感性系数sc(sensitivity coefficient)来定量描述不同因子对滑坡灾害的敏感性，见公式(1)。

sci=Hi/D

(1)

其中，sci表示第i种因子对于滑坡的敏感性，Hi表示第i种因子中滑坡出现的频率或概率，D表示研究区滑坡出现的总频率或概率。sci的值大于1时，表示敏感性高，值越大表示该类因子越容易导致滑坡灾害发生；值小于1时，表示不敏感程度，值越小，越不敏感，滑坡灾害发生概率越低；值为0时，表示某类因子中没有出现过滑坡，为不敏感。

由于滑坡具有不同规模，规模反映滑坡的严重程度，在某种程度上说也是易发度的体现，因此考虑将滑坡规模按照国内外通用的体积划分法进行规模划分，并进行权重赋值(表1)。

表1 滑坡级别划分与权重赋值Tab.1 Landslide types and its weight

将滑坡规模考虑进敏感性因子计算时，公式(1)变为公式(2)：

sci=Hi/D=(∑Hi×Wi/Asi)/(AN/AT)

(2)

式中：Wi为第i个滑坡体积分类权重；Asi为研究区内第i个因子的总面积；AN为区内滑坡出现的总频率或概率；AT为研究区总面积。

对于面状滑坡数据而言，采用sci=Hi/D=(Ai/Asi)/(AN/AT)进行分析，Ai为滑坡区域内某个因子面积，Asi为研究区内第i个因子的面积；AN为区内滑坡出现的总面积；AT为研究区总面积。具体计算时，由于无人机数据仅在重点区出现，因此Ai为无人机解译出的滑坡区内第i个因子的面积；Asi为无人机整个影像区内第i个因子的面积；AN为无人机影像区内总滑坡面积；AT为无人机影像区总面积。

根据敏感性分析得到各个因子滑坡的敏感区域，然后进行级别划分，共分为5个级别，分别对应极易诱发、易诱发、中度易诱发，低度易诱发和微度易诱发，分别赋予权重5至1，然后将各因子进行叠加，得到滑坡的危险性分级共5个级别：极危险，危险，中度危险，低度危险和安全，然后根据实际易损体(基础设施、城市)的分布情况等提出防治对策。

3 敏感性分析

3.1 滑坡岩性敏感性

实际工作中，由于岩性组合成千上万，进行敏感性分析时岩组类别过多，实际上有些岩组是可以进行分类合并的，比如页岩夹灰岩，粉砂岩夹砂岩，砂岩夹板岩等，均可划分至软硬相间岩组。同时，即使是同类岩组，如处于不同构造部位，其敏感性也有差异的。因此对岩性在处理前进行了预处理，分别考虑岩性和构造影响，分别代表岩土体的强度和结构完整。不同的岩组按照1～10的级别进行打分：1代表抗剪强度高，不易破坏，如侵入岩；10代表抗剪强度极低，如水体。构造分为大断裂和小断裂。大断裂分为3个级别影响区，根据无人机及卫星影像判断，大断裂I级影响区影响范围3 km，Ⅱ级影响区4 km；小断裂I级影响区2 km，Ⅱ级影响区3 km。I级影响区权重5分，Ⅱ级影响区3分，其余1分。对两个图层归一化后，分别按照0.5和0.5的权重叠加得到岩土体强度分值，分值范围为1～10，依据公式1进行敏感性分析，结果表明：对滑坡敏感性最高的是7～8和5～6的岩组(表2，图2)。

图2 岩性敏感性Fig.2 Lithology sensibility

3.2 滑坡地层年代敏感性

按照地层年代分类表进行地层划分，根据公式1结果显示，最为敏感的地层是侏罗纪，其次是白垩纪，第三纪和志留纪敏感性一般，其他年代地层不敏感(图3)。

图3 地层敏感性Fig.3 Strata sensibility

3.3 滑坡坡度敏感性

对坡度按照0～15°，15～25°，25～35°，35～45°，45～55°，大于55°进行划分和敏感性分析。结果显示，震后滑坡易发性与坡度有关，呈指数上升，坡度越大，敏感性上升越快(图4)。

3.4 滑坡降雨敏感性

降雨采用年内降雨变差系数进行分析，年内降雨变差是反应各月降雨变化的一个指标，反应雨季可能发生灾害的可能性大小。结果显示震后滑坡降雨敏感性高的变差系数分布于16.5%～18.0%(图5)。

3.5 震后滑坡危险性评价

滑坡危险性评价选择了岩性、地层、坡度及降雨变差以及地震强度进行危险性评价，根据震后各因子敏感性分析结果进行分值分段，利用AHP分析方法得到各因子的权重，进行危险性评价(表3)，经过计算，“4.20”芦山地震在评估区内的Arias强度最大值为7.64，最小值为0，将其归一化至0～5，采用其分布值作为计算值。

图4 震后滑坡坡度敏感性Fig.4 Slope sensibility after shock

图5 降雨变差敏感性Fig.5 Sensibility of rainfall variation

表3 滑坡危险性评价分级Tab.3 Assessment classification of landslide risk

在GIS下进行空间叠加，得到震后滑坡危险性评价图。评价因子介于0.83～4.43。

得到评价区震后滑坡危险度分布图(封三图版Ⅰ图6)，重度危险区集中分布在芦山至宝兴之间北东向条带区，共5个条带，是未来震后地质灾害的重点防御区。

各级别的分布见表4，极度危险的区域占0.65%，共计278.4 km2，主要分布在芦山县至宝兴县之间的震中山区，是目前急需实施监控的地区。

表4 滑坡危险度分布Tab.4 Landslide risk distribution area

4 结果分析

以芦山震后5月9日发生的滑坡灾害为例，对结果合理性进行验证。该滑坡体造成3车被埋，3人死亡。在无人机影像上显示该处较为安全，而在评估结果图上为极度危险区。表明采用科学的评价方法可以揭示：地震导致山体松动，加上岩性组合利于滑坡发育。此外对已发生滑坡的几个地点如宝盛乡、双石镇，评价均表现为极度危险，说明评价结果合理((封三图版Ⅰ图7，图8)。

对于震后滑坡的坡度敏感性，有文献论述震后35～45度的坡度是最敏感的[2]，本文经过分析得到的结论是地震滑坡危险性随坡度的增加敏感性呈指数加大，为此采用2个不同的方法进行分析，结果得到了相同的结论，一是无人机解译的滑坡面状资料进行分析，得到的敏感性见图9，与坡度呈指数关系；二是采用震后灾害2 611个滑坡地面排查点数据进行滑坡易发坡度敏感性分析，同样得到指数分布图(图5)，说明敏感性的合理性。发生滑坡最多的坡度是35°～45°，但这个区域也是山坡普遍的坡度，基数本身很大。

图9 无人机解译滑坡坡度敏感性分析Fig.9 Landslide slope sensibility of UAV

5 结论与讨论

基于因子敏感分析、 GIS空间分析，结合地面调查以及无人机影像灾害调查的技术方法可以很好地进行大地震次生灾害危险性评价。准确度和精度得到提高，可以为震后减灾提供科学的技术支持。

震后滑坡灾害的发育敏感性随坡度增加呈指数上升，岩性最敏感区域是碳酸盐夹软硬岩层，侏罗纪及白垩纪地层；基于因子敏感性分析结合地震阿氏强度分布方法可解决大震后大区域尺度滑坡灾害危险性评价，结果与震后已发滑坡灾害点吻合，准确度和精度均得到提高；“4.20”地震后滑坡高危区表现为与龙门山断裂带平行的5个高危带(封三图版Ⅰ图10)，在其内的乡镇、县城及与之相交的公路成为重点危害对象；宝兴县五龙乡、芦山县鱼泉乡和宝盛乡存在较大滑坡风险，要进一步排查，以防震后雨季发生滑坡。宝兴县城虽然极度危险区呈零星分布，但由于地处县城，灾害一旦发生危害极大，需要进行治理；在沿线主要道路设置雨季监测员，对来往车辆进行人工预警；加强极度危险区群策群防工作的开展。

依据危险性分析结果，叠加县城、乡镇与道路图，可以判断出受危害的对象，为此建议：

乡镇方面要注意宝兴县五龙乡、芦山县鱼泉乡和宝盛乡的滑坡风险，对于滑坡风险要进一步仔细排查，以防震后雨季发生滑坡。宝兴县城虽然极度危险区呈零星分布，但由于地处县城，危害大，需要进行治理。

增加极危险区域的滑坡监测工作，在沿线道路设置雨季监测员监测，对来往车辆进行人工预警。主要的路段有：芦山至灵关镇灵关河峡谷段；宝兴县城至五龙乡河谷地段；雅安市区至飞仙关镇峡谷地带；陇西乡至下关乡峡谷地带；龙门乡至宝盛乡及鱼泉乡沿线。

极度危险区是未来滑坡风险发生的高区域，每年5～10月是地质灾害高发区，也是未来8～10年滑坡灾害的易发区，要加强此区域的地质灾害监测，加强群策群防工作。

致谢：感谢中测新图、轻小型无人机航空遥感联盟、北京天下图数据技术有限公司、国家测绘地理信息局、民政部减灾中心等单位提供的遥感及基础地理信息支持！