淺論汶川地震對震區河流演化的影響
1研究背景
2008年5月12日，四川省龍門山斷裂帶發生了里氏8級特大地震，震源深度僅14km，震中烈度11度。此次地震對地表破壞強烈，從而直接或間接地改變了山區河流流域的產沙輸沙條件，主要表現在以下幾個方面:
(1)地震直接造成震區強烈的山體變形破壞，從而產生了大規模的流域松散堆積體。此次汶川地震主震區位于西部山區，其主震強烈，震中烈度達到11度，斷裂帶出現明顯的逆沖走滑，對山體造成了嚴重的破壞。
(2)地震誘發了大量滑坡、崩塌、泥石流以及不穩定斜坡等次生地質災害。據地質災害隱患排查工作組在岷江、沱江、嘉陵江流域的震區133個縣(市、區)已經查明地質災害及其隱患點18997處，其中滑坡9326處，崩塌5511處，泥石流1279處，不穩定斜坡2692處，其它(包括地面塌陷、地面裂縫等)189處。地震本身及次生災害的頻發，產生了大規模松散堆積物，據估計，汶川地震中形成的松散堆積體規模約為2.8109m3。
(3)汶川地震加劇了地震災區的水土流失。由于滑坡、崩塌、泥石流破壞了大量的森林植被，并形成大面
積裸露面；地震還損毀了大量谷坊、攔砂壩、塘堰、蓄水池、灌排溝渠、梯坎等水保工程。水土流失面積、侵蝕強度等的明顯增加勢必會導致水土流失的加劇。地震造成山體變形破壞，誘發了大量的次生山地災害，同時加劇了震區的水土流失，產生的大量松散堆積物改變了山區河流的來沙條件。
地震災區流域松散堆積體進入河道是一個在暴雨條件下以泥沙輸移比為指標的較長期的衰減過程，因此地震對震區河流演化必將產生深遠的影響。震區河流未來的演化趨勢主要取決于降水條件的變化、震后地表松散堆積物的輸移速率和人類活動的變化。本文旨在結合野外調查，對強震區河流河床演化的成因類型、河床演化的特點進行分析，從而為地震災區的河道修復以及災后重建提供科學依據。
2震后河床劇烈演化的成因分析
2.1地震堰塞湖堵潰
地震堰塞湖是由地震活動引起脆弱山體崩塌、滑動，在河道過流的范圍內形成堵截、攔斷水流，產生壅水而形成的天然湖泊。512汶川地震誘發了震區多處山體滑坡、河道淤堵。在四川省成都、德陽、綿陽、廣元、阿壩等4市1州共形成104座地震堰塞湖，這些堰塞湖分布于長江上游岷江、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。與人工壩相比，堰塞壩有2個較顯著的特點：一是結構成分雜亂，隨地而變；二是壩體自身強度低，穩定性差，抗滲透性能弱。壩體結構的特點決定了其易發生潰決。Costa等人統計了73處地震堰塞湖資料，
發現在潰決形式上，地震堰塞壩約90%以漫頂形式潰決，約10%以管涌的形式潰決；在潰決時間上，約20%在形成后1天內潰決，約50%在10天內潰決，約80%在6個月內潰決，約90%在1年內潰決。
2.2泥石流入匯主河
512汶川地震誘發了大量的崩塌、滑坡等山地災害。據初步估計，震區的崩塌、滑坡等產生的松散固體物質達2.8109m3，這些都為該區泥石流的長期活動提供了豐富的物質基礎。同時，震災植被受到了大面積毀滅性破壞，并改變了流域的微地貌。這使得震后泥石流表現出數量增多，規模增大，頻度增加，臨界降雨強度降低，多發育粘性泥石流等特點。泥石流是震后最為活躍的次生山地災害類型，大量的泥石流匯入山區河流，強烈地抬升了山區河流的河床。
2.3高強度的泥沙輸移
512地震在災區范圍內造成了大量的滾石、崩塌、滑坡、堰塞湖、泥石流等次生山地災害，而大多數山地災害均會產生大量的泥沙進入河道。這些泥沙或堆積于河道的邊坡上，或淤高
河床；伴隨著地震災區山洪的暴發，河床及其邊坡上的泥沙便開始起動，向下游輸移。山區河道在較短的山洪歷時中形成高強度的輸沙，使河道沿程發生強烈的沖刷或淤積，加劇了河床的演化程度。以綿陽市北川縣五星公社雙流河為例進行分析。
3強震區河流河道演化特征
錢寧對山區河流的特點做了歸納，概括起來包括3個方面:①洪峰暴漲暴落;②流量與水位變幅很大;③中水歷時不長。由于汶川強震區地勢陡峻，降雨豐沛，地震本身及頻發的次生山地災害給山區河流的演化帶來了一些新的特點。
3.1河型的演化
河流的平面形態稱為河型，在我國普遍采用錢寧與謝鑒衡提出的河型劃分方法，將河流劃分為順直、彎曲、分汊與游蕩4大類。汶川震區河流大多流經地勢高峻、地形復雜的山區，而512汶川地震及地震誘發的次生山地災害，對強震區河流河型的影響是顯而易見的。歸納災區河流河型的變化原因，震后主要有以下2類典型的形式:
(1)河道大幅抬升或展寬導致河床游蕩分汊。錢寧、謝鑒衡等曾對河流出現游蕩分汊的成因進行了分析。錢寧和周文浩認為造成河流游蕩分汊的根本原因是河床的堆積抬高和兩岸的不受約束。謝鑒衡等則將游蕩型河道的主流在平面上擺動劇烈的原因概括為:①河床堆積抬高，主流奪汊;②洪水拉灘，主流擺動;③沙灘移動，主流變化;④上游主流方向改變。汶川震區河流在高強度山洪作用下易形成高強度的輸沙。泥沙在落淤的過程中，河床不斷抬高，河道斷面逐漸變得寬淺；但山洪過后的中枯水位時，河流必然發生擺動或者沖出一條新槽，或者進入另一股汊流。以北川縣擂鼓鎮的雙流河為例，該河于20
10年8月13日和9月16日兩度暴發山洪。經過計算，山洪洪峰流量為1711m3/s，但2010年10月5日調查當天，雙流河流量僅4.8m3/s，兩者相差竟達360倍。巨大的山洪搬運輸移了大量的泥沙，抬高了河床并擴寬了橫斷面。但山洪過后，河流的正常流量較小，必將在淤高展寬的河道上分汊并出現擺動。
(2)河流兩側山地災害頻發擠壓河道，引起河流彎曲改道。震區河流兩側暴發了大量的崩塌、滑坡、泥石流和坡積體等次生災害。頻發的次生山地災害將產生大量的松散固體物質并進入河道，一定程度上將河流向對岸擠壓，從而使河流彎曲改道。由于泥石流入匯擠壓河道，原本順直的河段出現了彎曲改道，河道左移了9m。地震本身對河型的影響，河流將通過改道形成新河道逐步穩定。但震后崩塌、滑坡、泥石流等次生災害都將進入一個相對的活躍期，崩塌、滑坡的活躍期預計將持續10年左右，尤其是震后的前5年是崩塌、滑坡、滾石的易發期。因此，次生山地災害對河型的影響將長期存在。
3.2河道橫斷面演化
河道的橫斷面應該包括2部分組成：床面與灘岸。床面即河底部分；灘岸是指水流所淹沒的那一部分河谷、堤岸及灘地等的邊坡。河道的橫斷面演化是指河道在橫斷面上發生的沖刷與淤積。震區河流橫斷面演化具有2個特點：一方面，災區河流兩側崩塌、滑坡、泥石流和坡積體等次生山地災害頻發，產生了大量固體松散物質。這些物質進入并擠壓河道，使山區河流橫斷面發生驟變，同時為山區河流演化提供豐富的來沙量；另一方面，地震災區高強度、短歷時降雨誘發的山洪，是山區河流河道演化的強大驅動力。
4結語與思考
512汶川地震的暴發，直接或間接地破壞了強震區河流的河道，并將在今后若干年內對強震區河流的河道演化產生深遠影響。因此，對震后山區河流河道演化規律和發展趨勢進行準確的分析和預測，是震區河道修復及震后恢復重建的關鍵。
震后大量的次生災害對山區河流的演化必將產生深遠的影響：堰塞湖的堵潰為河道演化提供了大量固體松散物質和高強度的潰決洪水；泥石流入匯使河床局部強烈淤高；大量松散固體物質涌入河道并在山洪的作用下形成高強度輸沙，加劇了河床的沿程沖淤變化程度。本文整
理了近2年震后山區河流演化的野外考察資料，對震后山區河流演化規律進行了如下分析: (1)河流河型的演化。震區斷層的性質及斷層與河流之間的位置關系可能引起河流改道；由于震后河流上游來沙量的變化，山區河流的中下游被大幅抬高展寬，引起河流游蕩分汊；另外，河流兩岸的次生山地災害頻發，部分河段河道被擠壓，引起河流河型的變化。
(2)河流橫斷面的演化。災區高強度短歷時的山洪及河流兩側頻發的次生災害為山區河流河道演化提供了豐富的水沙條件。河流的橫斷面由于泥沙的淤積而被抬高或束窄，也會因為山洪對岸灘的沖刷而被展寬。在山區河流橫斷面的演化過程中，河流岸灘沖刷以及巨石在演化過程中的作用值得注意。
(3)河流縱斷面的演化。大量的野外調查發現，震后山區河流縱斷面總體表現為淤高。在固體物質匯入河道較多且具有一定量的大石塊的中上游河段，山區河流會逐漸形成階梯-深潭或者階梯狀結構；在山區河流中下游以細顆粒淤積為主的河段，由于山洪沖刷加劇會形成下凹型縱斷面，但隨著河流進一步演化，河道縱斷面會逐漸趨向于直線型。通過對山區河流河道演化規律進行上述的理論分析和規律總結，對震后河流河道修復方案的擬定以及災區恢復重建將具有重要意義。
