摘要
岷江上游地处四川盆地向青藏高原的过渡地带,地形起伏大、地质构造复杂、地震活动频繁,是泥石流等地质灾害的多发地区。汶川大地震改变了震后泥石流的成灾环境,使得震后泥石流高频发生,本文从震前、震后泥石流灾害发育环境本底因素出发,探究研究区震前、震后泥石流发育特征与分布规律,构建震前、震后两个时期易发性评价体系,使用信息量、随机森林、极限随机树、GBDT、LGBM和XGB模型开展易发性评价,找出适用于研究区泥石流易发性评价的最优模型,在此基础上分析震前、震后易发性分布和变化规律,主要结论如下: (1)震前泥石流流域数量主要分布在杂谷脑流域、黑水河流域、岷江干流南段流域和岷江干流北段流域,占震前泥石流流域总数的71.01%;震后主要分布在黑水河流域、杂谷脑流域、岷江干流中段流域、岷江干流南段流域,占震后泥石流流域总数的77.25%。岷江干流和支流震前和震后泥石流发生率均表现为由下游向上游逐渐减小。 (2)六种评价模型结果均表现为:随着易发性等级的提高,震前和震后泥石流发生率均随易发性等级的提高逐渐增大,且震后泥石流发生率普遍高于震前。所有模型评价结果的AUC值均大于0.8,准确性较好,机器学习模型的AUC值均大于信息量模型,XGB模型震前和震后AUC值分别为0.876和0.889,是研究区泥石流易发性的最优模型。 (3)震前和震后一级指标贡献度均为:流域特征因子>环境因子>地质因子,侵蚀传递系数的贡献度普遍较高,侵蚀传递系数反映了岷江上游侵蚀基准面对河流及其支流侵蚀强度的控制,沿着河流下游到上游、干流到支流、支流到小流域的顺序,影响小流域的地貌演化和泥石流发育强度。 (4)震后不同易发性等级的泥石流发生率均高于震前,震后极低和低易发性等级流域数量降低,中、高和极高易发性等级流域数量显著增大。汶川地震改变了岷江上游震后泥石流孕灾环境,对泥石流发育的影响具有普遍性,大量崩塌和滑坡松散堆积物为泥石流发生提供了充足物源,显著增强了泥石流易发性。 (5)岷江断裂南段、黑水河中游、茂县—汶川断裂是岷江上游三个典型泥石流发育区,侵蚀传递系数、纵沟比降和延伸率分别影响小流域侵蚀背景条件、水动力条件和汇水条件,其组合是震前泥石流发生的重要基础(黑水河中游);强震作用(汶川地震和叠溪地震)产生的大量松散堆积物为泥石流的发育提供了丰富的物源;当强震作用与前述组合叠加,其实质是加速了泥石流的形成与演化,以茂县—汶川断裂最为典型,震后这一区域泥石流多发、频发,震后十年以后的2019年和2020年,都汶高速在雨季泥石流仍表现为群发和规模大的特点。