汶川地震前后湔江流域输沙量对比及其变化趋势研究

Co-seismic landslides and post-seismic debris flows, caused by Wenchuan earthquake, lead to significant sediment discharge change and river evolution rate, which becomes an important focus in sediment discharge change for local and foreign scholars. In this paper, citing Jianjiang drainage as a typical area, and using sediment discharge as a key parameter, sediment transport process, time and velocity of earthquake disaster chain (including seismic landslide, post-seismic debris flow and sediment discharge increase) in the close drainage are analyzed. Based on statistics of sediment discharge change, mathematical model is built about sediment discharge before and after the earthquake. Comparing Wenchuan earthquake zone with other strong seismic area, key factors leading to sediment discharge increase are proposed. The relation between sediment discharge increase and geological condition, landform, precipitation, earthquake intensity is established. After assessing the observation and monitoring data about river evolution and sediment discharge, sediment discharge change trend is predicted by grey theory model. The result of this study will provide primary case and restrain for change trend of sediment discharge under the condition of strong earthquake and will provide the base for rebuilding after Wenchuan earthquake.

汶川地震驱动的同震滑坡、震后泥石流沉积物导致了河流输沙量的巨量增加和河流演变速率的显著提高，成为国内外研究震后河流输沙量变化规律的重要课题。本次以龙门山前缘的湔江流域为典型区域，以输沙量为代用指标分析地震灾害链（地震滑坡-震后泥石流-输沙量增量）的沉积物在封闭流域中的传输过程、时间和速度。在对汶川地震前后输沙量变化量进行统计与计算的基础上，建立震前、震后输沙量数学模型并对比其差异性；在对汶川地震区与其他强震区输沙量的变化规律对比基础上，提出震后湔江流域输沙量增量的主要控制因素，建立输沙量增量与地质、地貌、降雨强度、地震强度之间的关系；在对河道演变和输沙量等观测和监测数据进行统计和分析的基础上，采用灰色理论模型预测未来几十年输沙量的变化趋势。该研究成果将为震后河流输沙量的变化趋势研究提供原始案例和约束条件，对灾后重建和次生灾害防治具有重要的理论意义和现实意义。

汶川地震驱动的大量同震滑坡松散沉积物进入河流系统，并导致河流输沙量的增加，同时随后的强降雨所驱动的震后泥石流也将导致今后几十年内河流输沙量的增加，这使得我们可以以输沙量为代用指标测量地震滑坡沉积物在河流系统中的传输过程、时间和速度。本次研究通过输沙量表征强震条件下同震滑坡、震后泥石流沉积物在封闭河流系统中的传输、转移、侵蚀等现象，探索强震条件下河流输沙量的变化趋势。第一，以龙门山中段湔江流域为典型区域，系统整合该封闭流域内汶川地震所导致的地表破裂、同震滑坡、震后泥石流、地形、水文和气候变化的相关数据；第二，分析湔江流域水系样式、坡度、降水量、径流量、输沙量及其相互之间的定量对比关系，建立震前（非地震期常态条件下）输沙量数学模型。第三，在对湔江流域汶川地震后水文特征进行实地观测、数据分析的基础上，建立震后（地震期的强震条件下）输沙量数学模型。第四，对比湔江流域汶川地震前、后输沙量变化的数值关系，分析地震灾害链和强降雨对输沙量增量的控制作用，为定量评价汶川地震后输沙量变化趋势提供一个范例和定量约束条件。第五，在总结国内外对强震条件下河流输沙量变化研究成果的基础上，对比汶川地震、台湾集集地震等典型地震后输沙量的增量及其变化幅度，对比不同地震带、地震强度、降雨强度对河流输沙量增量和变化幅度的控制作用；第六，在对河道演变和输沙量等观测和监测数据进行统计和分析的基础上，采用灰色理论模型预测未来几十年输沙量的变化趋势，探索强震条件的河流输沙量的变化规律。研究成果表明，同震的地震滑坡对流域输沙量的影响巨大，震后河流输沙量比震前输沙量增加了30%以上，汶川地震驱动的滑坡、泥石流导致了河流输沙量巨量增加，可以用输沙量作为代用指标测量地震滑坡沉积物在河流系统中的传输过程、时间和速度。龙门山强震区巨量的地震滑坡-泥石流灾害链及其对流域输沙量的影响将持续30-50年以上，震后泥石流-输沙量将进入高度活跃期，将成为龙门山强震区的严重的地质灾害。该研究成果将为强震条件下河流输沙量的变化趋势研究提供关键信息、原始案例和约束条件，具有重要的理论意义，对灾后重建和次生灾害防治具有重要的理论意义和现实意义。