浅论汶川地震对震区河流演化的影响

1研究背景

2008年5月12日，四川省龙门山断裂带发生了里氏8级特大地震，震源深度仅14km，震中烈度11度。此次地震对地表破坏强烈，从而直接或间接地改变了山区河流流域的产沙输沙条件，主要表现在以下几个方面:

地震直接造成震区强烈的山体变形破坏，从而产生了大规模的流域松散堆积体。此次汶川地震主震区位于西部山区，其主震强烈，震中烈度达到11度，断裂带出现明显的逆冲走滑，对山体造成了严重的破坏。

地震诱发了大量滑坡、崩塌、泥石流以及不稳定斜坡等次生地质灾害。据地质灾害隐患排查工作组在岷江、沱江、嘉陵江流域的震区133个县已经查明地质灾害及其隐患点18997处，其中滑坡9326处，崩塌5511处，泥石流1279处，不稳定斜坡2692处，其它189处。地震本身及次生灾害的频发，产生了大规模松散堆积物，据估计，汶川地震中形成的松散堆积体规模约为2.8109m3。

汶川地震加剧了地震灾区的水土流失。由于滑坡、崩塌、泥石流破坏了大量的森林植被，并形成大面积裸露面;地震还损毁了大量谷坊、拦砂坝、塘堰、蓄水池、灌排沟渠、梯坎等水保工程。水土流失面积、侵蚀强度等的明显增加势必会导致水土流失的加剧。地震造成山体变形破坏，诱发了大量的次生山地灾害，同时加剧了震区的水土流失，产生的大量松散堆积物改变了山区河流的来沙条件。

地震灾区流域松散堆积体进入河道是一个☭在暴雨条件下以泥沙输移比为指标的较长期的衰减过程，因此地震对震区河流演化必将产生深远的影响。震区河流未来的演化趋势主要取决于降水条件的✞变化、震后地表松散堆积物的输移速率和人类活™动的变化。本文旨在结合野外调查，对强震区河流河床演化的成因类型、河床演化的特点进行分析，从而为地震灾区的河道修复以及灾后重建提供科学依据。

2震后河床剧烈演化的成因分析

2.1地震堰塞湖堵溃

地震堰塞湖是由地震活动引起脆弱山体崩塌、滑动，在河道过流的范围内形成堵截、拦断水流，产生壅水而形成的天然湖泊。512汶川地震诱发了震区多处山体滑坡、河道淤堵。在四川省成都、德阳、绵阳、广元、阿坝等4市1州共形成104座地震堰塞湖，这些堰塞湖分布于长江上游岷江、沱江、涪江及嘉陵江4大流域，其中:嘉陵江流域22座，涪江流域52座，沱江流域16座，岷江流域14座。与人工坝相比，堰塞坝有2个较显著的特点:一是结构成分杂乱，随地而变;二是坝体自身强度低，稳定性差，抗渗透性能弱。坝体结构的特点决定了其易发生溃决。Costa等人统计了73处地震堰塞湖资料，发现在溃决形式上，地震堰塞坝约90%以漫顶形式溃决，约10%以管涌的形式溃决;在溃决时间上，约20%在形成后1天内溃决，约50%在10天内溃决，约80%在6个月内溃决，约90%在1年内溃决。

2.2泥石流入汇主河

512汶川地震诱发了大量的崩塌、滑坡等山地灾害。据初步估计，震区的崩塌、滑坡等产生的松散固体物质达2.8109m3，这些都为该区泥石流的长期活动提供了丰富的物质基础。同时，震灾植被受到了大面积毁灭性破坏，并改变了流域的微地貌。这使得震后泥石流表现出数量增多，规模增大，频度增加，临界降雨强度降低，多发育粘性泥石流等特点。泥石流是震后最为活跃的次生山地灾害类型，大量的泥石流汇入山区河流，强烈地抬升了山区河流的河床。

2.3高强度的泥沙输移

512地震在灾区范围内造成了大量的滚石、崩塌、滑坡、堰塞湖、泥石流等次生山地灾害，而大多数山地灾害均会产生大量的泥沙进入河道。这些泥沙或堆积于河道的边坡上，或淤高河床;伴随着地震灾区山洪的暴发，河床及其边坡上的泥沙便开始起动，向下游输移。山区河道在较短的山洪历时中形成高强度的输沙，使河道沿程发生强烈的冲刷或淤积，加剧了河床的演化程度。以绵阳市北川县五星公社双流河为例进行分析。

3强震区河流河道演化特征

钱宁对山区河流的特点做了归纳，概括起来包括3个方面:①洪峰暴涨暴落;②流量与水位变幅很大;③中水历时不长。由于汶川强震区地势陡峻，降雨丰沛，地震本身及频发的次生山地灾害给山区河流的演化带来了一些新的特点。

3.1河型的演化

河流的平面形态称为河型，在我国普遍采用钱宁与谢鉴衡提出的河型划分方法，将河流划分为顺直、弯曲、分汊与游荡4大类。汶川震区河流大多流经地势高峻、地形复杂的山区，而512汶川地震及地震诱发的次生山地灾害，对强震区河流河型的影响是显而易见的。归纳灾区河流河型的变化原因，震后主要有以下2类典型的形式:

河道大幅抬升或展宽导致河床游荡分汊。钱宁、谢鉴衡等曾对河流出现游荡分汊的成因进行了分析。钱宁和周文浩认为造成河流游荡分汊的根本原因是河床的堆积抬高和两岸的不受约束。谢鉴衡等则将游荡型河道的主流在平面上摆动剧烈的原因概括为:①河床堆积抬高，主流夺汊;②洪水拉滩，主流摆动;③沙滩移动，主流变化;④上游主流方向改变。汶川震区河流在高强度山洪作用下易形成高强度的输沙。泥沙在落淤的过程中，河床不断抬高，河道断面逐渐变得宽浅;但山洪过后的中枯水位时，河流必然发生摆动或者冲出一条新槽，或者进入另一股汊流。以北川县擂鼓镇的双流河为例，该河于2010年8月13日和9月16日两度暴发山洪。经过计算，山洪洪峰流量为1711m3/s，但2010年10月5日调查当天，双流河流量仅4.8m3/s，两者相差竟达360倍。巨大的山洪搬运输移了大量的泥沙，抬高了河床并扩宽了横断面。但山洪过后，河流的正常流量较小，必将在淤高展宽的河道上分汊并出现摆动。

河流两侧山地灾害频发挤压河道，引起河流弯曲改道。震区河流两侧暴发了大量的崩塌、滑坡、泥石流和坡积体等次生灾害。频发的次生山地灾害将产生大量的松散固体物质并进入河道，一定程度上将河流向对岸挤压，从而使河流弯曲改道。由于泥石流入汇挤压河道，原本顺直的河段出现了弯曲改道，河道左移了9m。地震本身对河型的影响，河流将通过改道形成新河道逐步稳定。但震后崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害都将进入一个相对的活跃期，崩塌、滑坡的活跃期预计ϟ将持续10年左右，尤其是震后的前5年是崩塌、滑坡、滚石的易发期。因此，次生山地灾害对河型的影响将长期存在。

3.2河道横断面演化

河道的横断面应该包括2部分组成:床面与滩岸。床面即河底部分;滩岸是指水流所淹没的那一部分河谷、堤岸及滩地等的边坡。河道的横断面演化是指河道在横断面上发生的冲刷与淤积。震区河流横断面演化具有2个特点:一方面，灾区河流两侧崩塌、滑坡、泥石流和坡积体等次生山地灾害频发，产生了大量固体松散物质。这些物质进入并挤压河道，使山区河流横断面发生骤变，同时为山区河流演化提供丰富的来沙量;另一方面，地震灾区高强度、短历时降雨诱发的山洪，是山区河流河道演化的强大驱动力。

4结语与思考

512汶川地震的暴发，直接或间接地破坏了强震区河流的河道，并将在今后若干年内对强震区河流的河道演化产生深远影响。因此，对震后山区河流河道演化规律和发展趋势进行准确的分析和预测，是震区河道修复及震后恢复重建的关键。

震后大量的次生灾害对山区河流的演化必将产生深远的影响:堰塞湖的堵溃为河道演化提供了大量固体松散物质和高强度的溃决洪水;泥石流入汇使河床局部强烈淤高;大量松散固体物质涌入河道并在山洪的作用下形成高强度输沙，加剧了河床的沿程冲淤变化程度。本文整理了近2年震后山区河流演化的野外考察资料，对震后山区河流演化规律进行了如下分析:

河流河型的演化。震区断层的性质及断层与河流之间的位置关系可能引起河流改道;由于震后河流上游来沙量的变化，山区河流的中下游被大幅抬高展宽，引起河流游荡分汊;另外，河流两岸的次生山地灾害频发，部分河段河道被挤压，引起河流河型的变化。

河流横断面的演化。灾区高强度短历时的山洪及河流两侧频发的次生灾害为山区河流河道演化提供了丰富的水沙条件。河流的横断面由于泥沙的淤积而被抬高或束窄，也会因为山洪对岸滩的冲刷而被展宽。在山区河流横断面的演化过程中，河流岸滩冲刷以及巨石在演化过程中的作用值得注意。

河流纵断面的演化。大量的野外调查发现，震后山区河流纵断面总体表现为淤高。在固体物质汇入河道较多且具有一定量的大石块的中上游河段，山区河流会逐渐形成阶梯-深潭或者阶梯状结构;在山区河流中下游以细颗粒淤积为主的河段，由于山洪冲刷加剧会形成下凹型纵断面，但随着河流进一步演化，河道纵断面会逐渐趋向于直线型。通过对山区河流河道演化规律进行上述的理论分析和规律总结，对震后河流河道修复方案的拟定以及灾区恢复重建将具有重要意义。