研究揭示龙门山区震后侵蚀灾害趋势及其对古代文明影响

2018-02-26| 发布者: 中科院之声| 查看: 25 |原作者: 中科院之声

揭示了区域剥蚀速率的波状动态过程及山洪与泥石流灾害的演化特征,讨论了成都古城在灾害影响下的迁移可能性。

2018-02-25中科院之声

近日,中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员陈宁生团队围绕“地震等加剧次生山地灾害的作用可以延续多少年”、“经过多长时间受地震影响区域的剥蚀速率可以回到震前”、“历史时期同类型地震对人类带来怎样的灾害影响”等问题,以龙门山地震带的白沙-龙溪河流域中下游为研究对象,针对2009年-2014年的山洪泥石流事件引发的剥蚀数量开展调查研究,并结合震前的区域剥蚀研究成果及其它地震山区剥蚀特征,揭示了区域剥蚀速率的波状动态过程及山洪与泥石流灾害的演化特征,讨论了成都古城在灾害影响下的迁移可能性。


研究发现,龙门山区强震以后区域的剥蚀过程表现为波状震荡衰减过程,并由区域松散固体物质的数量变化、土体固结的过程、生态环境和降水的波动性决定。该过程可用高斯方程模拟,方程由2个包络线控制,上包络线代表剥蚀的峰值,是一个先大后小的双曲线下降过程,下包络线代表剥蚀的低谷数值随时间的变化,呈指数下降。2007年-2010年,区域的剥蚀速率出现一个强烈增加过程,剥蚀速率从0.3mm/a增加到18.4mm/a,再增加到45.9mm/a。至2011年回落到2.8mm/a,2012年为1.70mm/a,2013年略有增加达6.0mm/a,2014年再次回落到1.7mm/a。通过模拟测算得出,大约在81年后,区域的侵蚀模数降为0.3mm,回到震前状态。测算显示,汶川地震26年后的2034年,峰值剥蚀速率降到了泥石流不发育的2014年的1.9mm/a的水平, 可推算此后应无大规模泥石流发生。


龙门山成都区域,震后灾害面积占区域总面积的14.7%,2009年-2014年因灾死亡177人,平均每年29.5人,为震前的22倍,造成的经济损失11.5亿元,平均每年1.92亿元,是震前的1.6倍。基于“将今论古”原则推断,历史上成都古城镇迁移的最大可能因素应是山洪泥石流灾害,历史上最近一次的金沙古城毁灭与2300年-2600年前的区域大地震时代背景吻合。因此,地震活动引发大规模山洪泥石流灾害可作为解释成都古城人类迁移过程的一个佐证。公元前300年左右,龙门山区发生强烈地震,之后发生山洪泥石流,毁灭金沙遗址,蜀国国力的衰弱导致公元前316年被秦国所灭。同时,为充分利用岷江上游水资源,提高防灾减灾能力,公元前256年左右蜀郡太守李冰父子在前人鳖灵开凿的基础上,组织修建大型水利工程都江堰,促使成都平原发展成为水旱从人、沃野千里的“天府之国”。


相关研究成果发表在 Geomorphology 上。该研究得到了国家自然科学基金、成都山地所“一三五”重点培育方向项目的资助


图1.成都龙门山区剥蚀速率随时间的演化过程模式


图2.成都平原古人类迁徙图成都平原古人类迁徙图

 

图3.古代气候变化与古代文明阶段的对比


来源:中国科学院成都山地灾害与环境研究所






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