震后山区孕灾环境变化下的“滑坡-泥石流-山洪”形成机制及其综合风险评估-以四川平武洪溪河流域为例

It has been almost eight years after Wenchuan Earthquake, the earthquake stricken areas still experience frequent subsequent landslides, debris flows and flash floods. The change of disaster environment after earthquake is one of the main reasons of increasing risk. The large amount of loose materials induced by the earthquake are unstable and often moved into river channel under the force of new landslides and debris flows triggered by severe rainfall. This increases the elevation of riverbed and wideness of river banks, and further results increased flooding risk. This project takes Hongxi river basin at Pingwu Sichuan as the study area. The project evaluates the disaster environment change before and after the earthquake, conducts a dynamic analysis of the susceptibility of landslides and debris flows, simulates the dynamic processes of flash floods for multiple scenarios, and assesses the associated integrated risk by taking advantage of both remote sensing time series and field observed data. The project aims to reveal the patterns of landslides and debris flow occurrence and their affecting factors, and to disclose the mechanism of “landslides-debris flow-flash flood” under the changed disaster environment. This project further strengths our understanding of the formation mechanism of disaster risk and proposes a dynamic risk assessment method for the “landslides-debris flow-flash flood” in the Wenchuan earthquake impacted areas.

汶川地震过去将近8年了，灾区震后滑坡、泥石流、山洪等灾害仍然频繁发生，震后灾区孕灾环境的变化是灾区灾害风险剧增的主要原因之一。震后山区产生了大量松散物质，在强降雨引发的滑坡和泥石流作用下，松散物质往河道搬运和转移，造成流域河道的河床抬升、宽度加大，流域洪水风险剧增。本项目选择四川省平武县洪溪河流域为研究区，综合运用多源遥感影像和野外观测数据，评估研究区地震前后孕灾环境的变化，开展震后滑坡和泥石流易发性的动态分析，模拟流域多情景下山洪的动态过程，定量评估研究区震后”滑坡-泥石流-山洪“的综合风险，以此来揭示研究区孕灾环境变化过程中滑坡和泥石流灾害的时空分异规律和影响因素，阐明汶川地震灾区孕灾环境变化下震后“滑坡-泥石流-山洪”的形成机制，进一步加深理解汶川灾区震后灾害风险的形成规律，建立震后山区“滑坡-泥石流-山洪”的动态风险评估方法。

汶川地震山区产生了大量松散物质，在强降雨引发的滑坡和泥石流作用下，松散物质往河道搬运和转移，造成流域河道的河床淤升，流域洪水风险剧增。震后滑坡和泥石流的发生具有什么样的时空规律，受哪些孕灾环境要素变化的影响？如何模拟未来一定时间尺度下震后孕灾环境的演变过程，以及这如何量化评估“滑坡-泥石流-山洪”的动态风险？是需要解决的关键科学问题。（1）以汶川地震灾区洪溪河流域为例，定量评估了研究区震后地形变化，分析了其驱动因素，研究表明，汶川地震对研究造成了剧烈的地形变化，震后的极端性降雨事件同样也对地形产生显著影响，震后松散物质在降雨作用下的剧烈运移，淤升河道，显著增加后续洪涝灾害风险。（2）揭示了研究区震后十年间孕灾环境变化过程中滑坡和泥石流灾害的时空分异规律和影响因素，研究表明，随着时间迁移，滑坡泥石流的数量和面积呈现下降趋势，松散物质向低海拔和缓坡区域运移。在极端降雨情景下，新增滑坡多出现在高海拔陡坡区域，这也为泥石流的形成创造了条件。虽然总体滑坡泥石流有变少趋势，但是也呈现波动性，这种特征将在震后灾区持续相当长的时间。（3）首次将地貌演变模型运用到震后灾区的孕灾环境模拟和洪水过程模拟，运用CAESAR-Lisflood模型了2013年研究区极端降雨下的侵蚀、堆积和洪水过程，并通过实地调研和影像解译进行了模型校验。模拟了未来十年三种降雨情景（普通降雨情景、极端降雨频率增加情景、降雨量总体增加情景）下的物质运移和洪水淹没。（4）揭示了未来降雨情景下震后山区流域响应规律，提出了动态风险评估方法。建立了基于NEX-GDDP数据站点尺度未来极值降雨情景预估模型，驱动CAESAR-Lisflood模型模拟未来地表演变过程及产沙能力，分析震后山区未来极端降雨情景下流域响应。研究结果表明：震后山区依然经历剧烈的地形变化。降水驱动下，地震与滑坡导致的松散物质主要堆积在河道与洪泛区，并往出水口运移，山坡和间汇水区呈现持续性的侵蚀趋势。随着时间推移，研究区物质平衡量逐渐由堆积转变为侵蚀，这种剧烈的物质搬运和地貌变化需要20年才能相对稳定。