帕隆藏布绞东滑坡堵江风险评估

时间：2024-07-28

周学铖，徐争强，胡祎，张继宏

（1.四川省核工业地质调查院，四川成都 610052；2.内蒙古第三地质矿产勘查开发有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010011）

0 引言

绞东滑坡位于林芝市巴宜区鲁朗镇老排龙地段。据历史影像推测，绞东滑坡首次滑塌时间约在2000年5月4日至2000年8月8日，见图1A 区。2000年6月10日易贡湖溃决[1]，随后形成的高速大流量洪水流对下游河道造成了巨大冲击[2]，处于洪流下游回型弯区域的绞东滑坡受洪峰冲击，斜坡稳定性出现波动（文章认为，绞东滑坡首滑大概率为易贡湖溃决形成的洪流冲击所诱发），至今该滑坡仍处于活动状态，对其下方帕隆藏布以及雅鲁藏布江河道造成威胁。

图1 绞东滑坡区位示意图Fig.1 Location diagram of Jiaodong landslide

易贡滑坡灾情发生后，国内外有关学者对灾害链模拟[2],滑坡机理[3-6]、动力学等方面进行了研究，对易贡滑坡流域内其它潜在的隐患区（体）辐射较少，对绞东滑坡的研究为空白，而绞东滑坡地处帕隆藏布左岸，一旦大规模滑塌将有堵塞帕隆藏布的风险，进而影响雅鲁藏布江及下游两岸人民的生命财产安全，因此对绞东滑坡进行深入研究具有重要的应用价值。

鉴于绞东滑坡发生至今一直存在的活动性以及潜在威胁对象的重要性，文中借助RS、GIS 对绞东滑坡堵江风险展开了评估，为下一步预防与治理提供思路。

1 绞东滑坡基本情况

绞东滑坡后缘高程2 030～2 092 m，前缘高程1 585～1 590 m，最大落差达515 m，主滑方向214°。滑体长260～640 m，前缘横向宽约200～350 m，滑体厚度5～12 m，已发生两次滑塌事件，体积共约51.5×104m3，推测仍有100×104m3以上潜在滑体。综合判断，绞东滑坡为大型顺向浅表层滑坡。

1.1 地质环境背景

绞东滑坡位于帕隆藏布河道北东侧山坡中上部，地形起伏大、切割深。滑坡面基岩大面积出露，后缘外侧近山脊，地形稍缓。坡面整体坡向210°～280°，坡度30°～40°。已有滑面呈负地形地貌，降雨时滑坡后缘和两侧坡体形成的水流均向滑坡区汇集，为滑坡的形成提供了有利条件。

滑坡区出露的地层为一套蛇绿混杂岩构造岩片，滑坡中上部为混杂带基质，下部为石英片岩岩片。区内岩层倾向总体在220°～280°，倾角较大，在70°～82°。区内构造线主要方向为南东向，构造规模大小不一，断层破碎带发育、断层面倾角通常大于60°、性质为正断兼小规模走滑。

1.2 绞东滑坡特征分析

为理清绞东滑坡的危险性，必要对滑坡特征进行进一步分析，尤其是潜在滑体规模、分布位置等。由于研究区域位于深切割无人区内，滑坡实测数据难以获得，依据现有的影像资料和DEM 资料亦难以直接获得滑坡体规模。为有效估算滑体规模，在前人研究的基础上引入缺乏实地测量数据区域的高位滑坡体规模估算方法。

近年来，研究人员对滑坡碎屑流运动的距离有诸多研究[7-11]，其中郑光等[11]首次建立了滑坡碎屑流和岩体势能之间的基本公式，并加以验证，结果符合性较好。具体公式如下：

式中：L——碎屑流运动水平滑移距离；

d——碎屑体最大粒径；

B——滑面宽度；

α——滑面倾角；

µ——摩擦系数；

V——滑坡体体积；

H——滑坡体最大垂直滑移距离。

由于绞东滑坡所在斜坡面已发生两次滑坡灾害，根据遥感影像可直接获取L和B的值，并可估测d的值，而根据DEM 则可获取H和α 的值，µ则可依据HEIM[12]1932年提出的µ=H/L计算。

由上可知，在已知L、H、B、d、α、µ 的前提下，计算滑坡体体积V则成为可能，因此式（1）可改写为：

将绞东滑坡已知数据代入式（2），计算结果见表1。

通过表1计算可以看到，基于式（2）计算得到的滑坡体体积与现场估算的滑坡体体积接近率超过90%。在缺乏准确资料的情况下，利用式（2）进行滑坡体规模估算是可行的。当然，文中的检验数据有限，该模型的通用性尚待进一步检验。

表1 高位滑坡体体积计算模型检验计算表Table 1 Check calculation table of high-level landslide volume calculation model

根据前文，在缺乏准确资料的情况下，通过模型计算得到了绞东滑坡两个滑体的体积，而滑体平均厚度则可根据h平均=V/S计算得到，其中h平均为滑体平均厚度，S为滑体表面积（表2）。

表2 高位滑坡体平均厚度计算表Table 2 Calculation table of average thickness of high-level landslide mass

1.3 潜在滑坡体分布位置及规模分析

绞东滑坡斜坡区已发生两次滑坡事件。为进一步分析滑坡影像特征，绘制了滑坡三维影像图（图2）。

图2 绞东滑坡斜坡区三维影像图Fig.2 3D image of Jiaodong landslide slope area

根据图2可直观发现，北侧滑体（A 区）主体以崩滑为主，InSAR 监测显示的形变迹象较弱，实地堆积体较少，至目前尚未形成大规模崩滑现象；南侧滑体（C 区）已发生滑动，堆积体较多，InSAR 监测显示其滑面仍存在明显形变迹象；中部区域（B 区）左侧为已滑坡区，右侧为沟谷带，其形态上符合潜在滑坡形貌。

综合A、B、C 三个区域的活动特性，考虑其地质环境的一致性，认为B 区可能存在和C 区相似的地表活动性，而C 区已发生滑坡，则本文关注的再发灾害的重点区域应该为B 区。

结合遥感影像和DEM，获取B 区的参数，潜在滑区表面积284 648 m2，参照计算C 区的滑坡体平均厚度，则可知B 区潜在滑体体积为1 787 592 m3。

2 绞东滑坡活动性分析

根据历史光学影像，自首滑后，于2014年（具体时间未知）在绞东滑坡南侧约500 m 处的钢郎一带再次发生滑塌事件，见图3C、图4C 区。此次滑塌虽未在绞东滑坡原址，但二者在空间上同属一个微斜坡单元，故认为是同一个滑坡。

图3 绞东滑坡三处斜坡区平均形变时序曲线图Fig.3 Time series curve of average deformation in three slope areas of Jiaodong landslide

依据光学影像获取绞东滑坡两次活动的时间节点，由于光学传感器的成像特点，仅据此难以获取更详细的滑坡活动信息。为进一步探索绞东滑坡的活动性，选用2019—2020年共22 景Sentinel-1A 降轨数据，22 景日期见图3横坐标。基于POD 精密定轨星历数据对原始数据进行了修正，再结合ALOS 12.5m DEM 数据采用PS-InSAR 对滑坡区域进行形变分析（图4）。

由图4可知，绞东滑坡存在两处已滑塌区域，目前均存在活动迹象，其中南侧滑坡体形变速率总体较高。对南侧滑坡体进一步分析，平均形变速率-34.09 mm/a，最大形变速率为-96.13 mm/a，形变速率≥50 mm/a 的PS 点共10 个，其中除一个点位于后缘下方约180 m 处外，其余9 个点集中分布于滑体中下部，形变速率突出（LOS 方向即视线方向，正代表靠近LOS 方向，负代表远离LOS 方向）。为充分反映滑坡体活动情况，文章对绞东滑坡的平均形变量进行时序分析（图3），发现，A 区与C 区自2019年10月3日至2020年4月24日之间相对稳定，之后出现形变迹象；B 区自2019年10月3日至2020年7月29日呈持续形变迹象，在2020年4月24日至2020年7月5 间有加速形变趋势。

图4 绞东滑坡形变速率图（2019年 10月 3日至 2020年 7月 29日，LOS 方向）Fig.4 Deformation rate diagram of Jiaodong landslide (October 3,2019 to July 29,2020,LOS direction)

综合分析表明，绞东滑坡所在斜坡坡体目前仍处于不稳定状态，滑坡再发性较高。

3 绞东滑坡堵江风险性

绞东滑坡直接威胁对象为帕隆藏布以及雅鲁藏布江河道，在理清绞东滑坡斜坡区潜在高危区域后，进一步分析其堵江风险至关重要。

3.1 绞东滑坡潜在堵江类型分析

由前文可知，B 区和C 区具有相似的地质环境背景，假设B 区在某刻发生了滑坡灾害，认为其滑面倾角、碎屑流最大粒径以及摩擦系数均与C 区相同，即α=35°，d=1.5 m，µ=0.74。同时，根据遥感影像和DEM测算，再发滑坡的H=457 m，B=297 m，代入式（1），可求得L=23.45·

即，假定该次推测滑体碎屑流前部无地形阻挡，则碎屑流最大滑移平距为713.2 m（图5）。

图5为绞东滑坡潜在滑区（B 区）地形示意图。由图5可知，潜在滑区前部为河道区，宽约90 m，之后便是缓坡区。假设B 区全部滑坡，碎屑流倾泻而下，必然覆盖现有河道区，止于对岸斜坡1 588 m 高程点（无地形阻挡下碎屑流终止点与实际地形的交汇点）以下。基于该假设，则B 区全部滑坡时会造成河道完全堵塞。

图5 绞东滑坡潜在滑区（B）地形剖面示意图Fig.5 Topographic profile of potential sliding area（B） of Jiaodong landslide

3.2 绞东滑坡潜在堵江坝体分析

前文可知，若绞东滑坡B 区全部滑坡则会造成河道完全堵塞，因此对堰塞坝体高度有必要进一步分析。目前常见的堰塞坝高度估算方法主要为一般经验公式法和离散元软件PFC 模拟[13-14]，吴建川等[4]认为基于PFC软件模拟可获得更准确的数据。有鉴于此，本文引用梁承洋[13]基于PFC 计算得出的冰碛物滑坡堵江坝高快速评估表（表3）来快速评估绞东滑坡潜在堵江坝体的最小坝高。

绞东滑坡坡脚沟谷宽W约90 m，河谷坡度α 约35°，B 区潜在滑体体积V为1 787 592 m3，滑坡宽度B为297 m，对应的单位宽度体积为：V单位宽度=V总/B≈6 000 m3，根据表3，绞东滑坡潜在堵江坝体最小坝高大致在32～35 m。

表3 滑坡堵河最小坝高快速评估表Table 3 Quick evaluation table for minimum dam height of landslide blocking river

综上，绞东滑坡B 区斜坡若在同一时段全部滑坡，则存在造成帕隆藏布完全堵塞进而威胁下游雅鲁藏布江的风险。帕隆藏布是雅鲁藏布江的主要支流之一，一旦引起堵塞将引起系列严重后果。