ISSN 1003-8035 CN 11-2852/P
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SBAS-InSAR技术在西藏江达县金沙江流域典型巨型滑坡变形监测中的应用

杨成业, 张涛, 高贵, 卜崇阳, 吴华

杨成业,张涛,高贵,等. SBAS-InSAR技术在西藏江达县金沙江流域典型巨型滑坡变形监测中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报,2022,33(3): 94-105. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2022.03-11
引用本文: 杨成业,张涛,高贵,等. SBAS-InSAR技术在西藏江达县金沙江流域典型巨型滑坡变形监测中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报,2022,33(3): 94-105. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2022.03-11
YANG Chengye, ZHANG Tao, GAO Gui, et al. Application of SBAS-InSAR technology in monitoring of ground deformation of representative giant landslides in Jinsha river basin, Jiangda County, Tibet[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2022, 33(3): 94-105. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2022.03-11
Citation: YANG Chengye, ZHANG Tao, GAO Gui, et al. Application of SBAS-InSAR technology in monitoring of ground deformation of representative giant landslides in Jinsha river basin, Jiangda County, Tibet[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2022, 33(3): 94-105. DOI: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2022.03-11

SBAS-InSAR技术在西藏江达县金沙江流域典型巨型滑坡变形监测中的应用

基金项目: 西藏大学培育基金项目(ZDCZJH19-05);西藏自治区自然科学基金项目(XZ2019ZRG-11(Z));西藏自治区自然科学基金项目(XZ202001ZR0062G);湖南省重点领域研发技术−社会发展领域重点项目(2019SK2173);中央引导地方项目(XZ202001YD0004C);中央支持地方高校改革发展资金项目(20201号);武汉理工大学−西藏大学创新基金项目(LZT2022003)
详细信息
    作者简介:

    杨成业(1990-),男,河南镇平人,硕士研究生,主要从事地质资源与地质工程方向的研究。E-mail:1209097754@qq.com

    通讯作者:

    张 涛(1995-),男,河南台前人,硕士研究生,主要从事SAR目标监测研究。E-mail:ZTSWJTU@outlook.com

  • 中图分类号: P642.22

Application of SBAS-InSAR technology in monitoring of ground deformation of representative giant landslides in Jinsha river basin, Jiangda County, Tibet

  • 摘要: 滑坡是一种破坏力极强的地质灾害,对滑坡易发区域进行长期有效的时序形变监测是研究机理和防灾减灾的重要途径,小基线雷达干涉测量技术(SBAS-InSAR)在滑坡等地质灾害形变监测中的应用为当前地灾防治提供了新的手段。文章使用SBAS-InSAR技术对西藏江达县金沙江流域发生的典型滑坡灾害进行了时序形变特征分析。首先,基于2017年7月—2018年12月的23景Sentinel-1A影像数据,获取了江达县东部及其周边区域在时间跨度内的形变分布图以及时序形变特征;在此基础上,结合区域内沃达和白格2处滑坡的实地勘探资料和现有研究成果验证了形变探测结果的准确性;另监测数据显示沃达滑坡中部及前缘位置存在明显形变,且部分位置的形变量超过100 mm,白格滑坡的残留体同样存在较大的形变,尤其是边界区域存在明显的形变漏斗,最大形变量超过110 mm。同时在金沙江流域西岸存在2处滑坡隐患区域,累计沉降量均超过45 mm,最大形变速率分别为−53 mm/a和−45 mm/a。基于数据分析和现场勘查,表明SBAS-InSAR技术在滑坡灾害的形变监测方面是一种有效手段,另江达县金沙江多处岸坡在不断发生形变,应进一步加强该区域地质灾害形变监测,必要时提前开展防治工作。
    Abstract: Landslide is a kind of natural geological disaster with strong destructive power, long-term effective time-series deformation monitoring of landslide prone areas is an important way to prevent and mitigate disasters, and the application of time-series radar interferometry technology in geological disaster deformation monitoring such as landslide provides a new effective means for current geological disaster prevention and control. This paper uses SBAS-InSAR technology to analyze the time-series deformation characteristics of the representative giant landslides in the areas of Jinsha river basin in Jiangda country, Tibet. Firstly, based on the 23 sentinel-1A images from July 2017 to December 2018, the deformation distribution map and temporal deformation characteristics of eastern Jiangda County and its surrounding areas in the time span were obtained; on this basis, the accuracy of the deformation detection results of this paper were verified by combining the field exploration data of two paleolandslide in the region and the existing research results; finally, the deformation detection results of two landslides show that there were resurrection areas in the middle and front edge of the Woda landslide, and the deformation in some locations exceeded 100 mm, and the residual bodies in the Baige landslide also had large deformation, especially there was an obvious deformation funnel in the boundary area, and the maximum deformation exceeded 110 mm. Meanwhile, there are two potential landslide areas on the west bank of the Jinsha river basin, the cumulative settlement exceeds 45 mm, and the maximum deformation rates are −53 mm/a and −45 mm/a, respectively.Based on data analysis and field investigation, SBAS-InSAR technology provide an effective mean for monitoring and preventing the deformation of landslides geological hazards. In addition, many bank slopes of Jinsha river in Jiangda County are constantly deformed. It is necessary to strengthen the monitoring of local disaster and carry out prevention and control work in advance.
  • 地质灾害链是指一系列在时间上有先后,空间上彼此相依,成因上相互关联、互为因果,呈连锁反应,依次出现的几种地质灾害组成的链式灾害体系[1]。在高山极高山区,暴雨-崩塌-滑坡-泥石流等灾害链较为常见,具有高位、高速、远程、气浪、容易链状成灾等特点,能够在高位滑坡启动以后转化成泥石流,再形成堰塞湖,这类地质灾害隐蔽性强、破坏力大,每年都会造成巨大的经济损失和人员伤亡[2]

    金沙江上游河道坡降大、地面切割强烈,山高谷深,为典型的高山峡谷区,V型河谷发育,谷坡地势陡峻、岩体支离破碎、分水岭狭窄,极易发生山体滑坡,该流域堵江滑坡受学者的广泛关注,研究成果主要集中于堵江滑坡的形成机制与稳定性评价[3-7]、灾害灾情应急监测与治理[8-10]、古滑坡堰塞湖溃坝堆积物粒度特征[11]等方面,多以典型堵江滑坡为研究对象,对具有成因联系的不同灾种之间的链式特征鲜有报道。在遥感方面,姚鑫等以金沙江及其支流定曲河谷为例,利用多源遥感影像的图斑特征配合实地考察,总结了该地区古滑坡、活动滑坡的识别特征[12],但该地区滑坡相对不发育,样本数量有待进一步补充。本文以光学遥感技术为研究手段,采用光学卫星、无人机等遥感数据,分析了金沙江流域直门达-石鼓段堵江滑坡地质灾害的分布规律,总结了堵江滑坡地质灾害的链式特征,以期为金沙江流域直门达-石鼓段堵江滑坡调查评价、风险评估、防灾减灾提供光学遥感基础资料。

    金沙江流域直门达—石鼓段位于青藏高原东部三江地区,地处冈瓦纳大陆与泛华夏大陆结合部位的金沙江结合带,地势总体西高东低,由横断山脉、云贵高原、四川盆地等三大地貌组成。研究区气候条件复杂多变,属季风气候区,夏秋季受印度洋和太平洋暖湿气流影响,降水较多,冬春季受亚欧大陆中心及蒙古高原干冷气团控制,降水稀少。整体上,从北西向南东,降水量逐渐增大,气温逐步升高。

    研究区经历了漫长的地质变迁史、构造复杂,是古特提斯洋闭合形成的重要缝合带,地震活跃。构造行迹以近南北向的金沙江断裂带为代表,该断裂带由东、西边界断裂以及金沙江主断裂等3条主要断裂和其他近南北向次级断裂组成,宽约50~60 km,总体走向近南北向,断裂带内主要出露岩浆岩体、基性岩脉、古生代地层等地质体[13],空间上自西向东可分为陆缘火山弧带、构造混杂岩带、裂谷盆地带、蛇绿构造混杂岩带、前陆褶皱-冲断层带等5个地质构造单元。根据各地质构造单元内岩性特点、成因类型与岩土物理力学性质,可划分出层状碎屑岩类、层状碳酸盐岩类、结晶岩类三大岩体类型。

    研究区选用高分一号、高分二号、WorldView-2、无人机航摄等多源卫星数据,数据分辨率包括中高分辨率2.0 m、0.8 m、0.5 m及0.2 m。其中,卫星影像云覆盖<1%,雪覆盖<5%,满足研究要求。

    根据遥感影像上滑坡地质灾害隐患的色调、形态、纹理、阴影等特征,经过野外验证,建立遥感解译标志,开展金沙江上游堵江滑坡地质灾害隐患的遥感解译。研究区滑坡隐患点在影像上表现为绿色、灰色、灰白色、黄褐色、灰褐色等色调,具扇形、舌形、半圆形、梨形、倒梨形、簸箕形、矩形、复合型等平面形态,常见滑坡壁、剪切裂缝、拉裂缝、崩滑破坏、滑坡台阶、滑坡舌、滑坡鼓丘、后缘洼地等变形标志和微地貌。有时可见滑坡堰塞湖、河道弯曲等重要间接解译标志(图1b—e)。

    图  1  金沙江上游光学遥感解译滑坡灾害分布图
    Figure  1.  Landslides distribution map interpreted by optical remote sensing in upper reach of Jinsha River

    采用多源遥感数据,本次在金沙江上游共识别出87处堵江滑坡地质灾害隐患点(图1表1)。其中已发生滑动造成堵江事件的9处,局部发生变形、整体未滑动的潜在滑坡78处。9处已发生的堵江滑坡中堵塞金沙江干流有6处,分别是特米滑坡(HP11)、岗达滑坡(HP26)、王大龙滑坡(HP27)、旺各滑坡(HP28)、白格滑坡(HP30)、昌波滑坡(HP71);堵塞金沙江支流有3处,分别是通错滑坡(HP16)、上卡岗滑坡(HP31)、苏洼龙滑坡(HP70)。根据光学遥感解译堵江滑坡地质灾害隐患点的平面面积,估算其体积,按照滑坡规模划分标准,金沙江上游堵江滑坡地质灾害隐患主要为大型、特大型,其中大型40处,特大型47处。以堵江滑坡地质灾害隐患失稳后可能形成的灾害链为划分依据,研究区潜在滑坡-堵江灾害链54处、崩塌-滑坡-堵江灾害链20处、滑坡-泥石流-堵江灾害链13处。

    表  1  金沙江上游滑坡地质灾害隐患光学遥感解译一览表
    Table  1.  Optical remote sensing interpretation list of landslide in upper reach of Jinsha River
    滑坡编号滑坡名称地理位置前缘高程/m后缘高程/m相对高差/m规模金沙江
    位置
    可能灾害链
    HP01藏曲河口滑坡江达县波罗乡29153179265特大型右岸滑坡-堵江
    HP02圭利滑坡江达县波罗乡28923285393特大型右岸滑坡-堵江
    HP03肖莫久滑坡江达县波罗乡28903643754特大型右岸滑坡-堵江
    HP04色拉滑坡贡觉县沙东乡26503460810特大型右岸滑坡-堵江
    HP05敏都滑坡贡觉县敏都乡26483023375大型左岸滑坡-堵江
    HP06麦绿席滑坡贡觉县敏都乡26373316679特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP07瓦堆村滑坡贡觉县敏都乡26402823183大型右岸滑坡-堵江
    HP08拍若滑坡巴塘县拉哇乡25582785227大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP09通中拉卡滑坡巴塘县拉哇乡25683554986特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP10曲引郎滑坡巴塘县拉哇乡25773096520大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP11特米滑坡巴塘县拉哇乡25413013472特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP12打呷龙滑坡巴塘县拉哇乡24242660236大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP13萨荣白拉滑坡巴塘县昌波乡23712708337大型右岸滑坡-堵江
    HP14霍荣滑坡巴塘县昌波乡23142855541大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP15尼吕滑坡得荣县贡波乡22342639405大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP16通错滑坡贡觉县雄松乡33043930626特大型左岸支沟滑坡-堵江
    HP17岗苏村滑坡贡觉县雄松乡32063545338大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP18扎木塘隆滑坡贡觉县雄松乡29733590617特大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP19下缺所滑坡贡觉县雄松乡27372847110大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP20约德同滑坡曲麻莱县巴干乡38244117293大型左岸滑坡-堵江
    HP21沙东乡2#滑坡贡觉县敏都乡29203626706特大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP22优巴村滑坡白玉县绒盖乡32284167939大型左岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP23宁巴村滑坡白玉县波罗乡30593265206大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP24尼增滑坡巴塘县拉哇乡25362986450特大型右岸滑坡-泥石流-堵江
    HP25丁巴滑坡贡觉县罗麦乡27712970198大型左岸滑坡-堵江
    HP26岗达滑坡芒康县索多西乡24363362926特大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP27王大龙滑坡巴塘县昌波乡23702860490特大型左岸滑坡-堵江
    HP28旺各滑坡巴塘县昌波乡24813270788特大型左岸滑坡-堵江
    HP29波罗寺滑坡江达县波罗乡29403072132大型右岸支沟滑坡-堵江
    HP30白格滑坡江达县波罗乡28933704811特大型右岸滑坡-堵江
    HP31上卡岗滑坡江达县波罗乡30263488461大型左岸滑坡-堵江
    HP32卡岗村滑坡江达县波罗乡29253558632特大型左岸滑坡-堵江
    HP33染莫滑坡江达县波罗乡34313949518特大型右岸滑坡-堵江
    HP34沙丁麦2#滑坡白玉县金沙乡29623346384特大型右岸滑坡-堵江
    HP35扎永滑坡白玉县金沙乡29713230260大型左岸滑坡-堵江
    HP36金沙江乡滑坡白玉县金沙乡29653167202大型左岸支沟滑坡-堵江
    HP37若翁洞滑坡白玉县金沙乡29883383395特大型左岸支沟滑坡-堵江
    HP38探戈滑坡白玉县金沙乡31703950780特大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP39甘棒滑坡白玉县金沙乡29683797829特大型左岸滑坡-堵江
    HP40冷普东滑坡江达县岩比乡29783227249大型右岸滑坡-堵江
    HP41沃达滑坡江达县岩比乡29913653662特大型右岸滑坡-堵江
    HP42然贡寺滑坡江达县岩比乡30093549541特大型右岸滑坡-堵江
    HP43格纳滑坡江达县岩比乡30073378372特大型右岸滑坡-堵江
    HP44延若滑坡江达县岗托镇30193346327特大型右岸滑坡-堵江
    HP45底巴滑坡江达县岗托镇30553456401特大型右岸滑坡-堵江
    HP46来格村滑坡江达县岗托镇30803710630特大型左岸滑坡-堵江
    HP47波桥滑坡江达县岗托镇30123655643特大型右岸滑坡-堵江
    HP48燃灯寺滑坡江达县汪布顶乡30623510448大型右岸滑坡-堵江
    HP49热公下游滑坡江达县汪布顶乡32483482234大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP50热公滑坡江达县汪布顶乡30753687612特大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP51林切滑坡江达县汪布顶乡31203542422特大型左岸滑坡-堵江
    HP52汪布顶滑坡江达县汪布顶乡31083909801特大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP53索达滑坡石渠县麻呷乡32033520317大型左岸滑坡-堵江
    HP54俄波贡村滑坡石渠县麻呷乡36173749132大型左岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP55东仲滑坡石渠县麻呷乡35653829264大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP56擦塘滑坡石渠县麻呷乡32643471207大型右岸滑坡-堵江
    HP57挡底滑坡石渠县奔达乡33593710351特大型右岸滑坡-堵江
    HP58莫罗宫滑坡石渠县奔达乡39764203227大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP59色考滑坡石渠县奔达乡34723875403大型右岸支沟滑坡-泥石流-堵江
    HP60色巫滑坡石渠县奔达乡33754200825特大型右岸滑坡-堵江
    HP61热科塘滑坡石渠县麻呷乡32853762477大型右岸滑坡-堵江
    HP62麦巴村滑坡贡觉县敏都乡26463437791特大型右岸滑坡-堵江
    HP63上缺所村对岸滑坡贡觉县敏都乡26533555902特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP64下松哇滑坡巴塘县拉哇乡25632923360大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP65下松哇对岸滑坡巴塘县拉哇乡25662956390大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP66刀出顶滑坡芒康县竹巴龙乡24702949479特大型左岸滑坡-堵江
    HP67琼冲阁对岸滑坡芒康县竹巴龙乡24262799373特大型左岸滑坡-堵江
    HP68老衣对岸滑坡芒康县竹巴龙乡24452810365特大型左岸滑坡-堵江
    HP69巴窝滑坡曲麻莱县巴干乡38784300422大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP70苏洼龙滑坡芒康县苏哇龙乡28153139324大型左岸支沟滑坡-堵江
    HP71昌波滑坡巴塘县昌波乡23952750355特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP72明惹滑坡石渠县真达乡35223919398特大型右岸滑坡-堵江
    HP73羊拉登桥滑坡巴塘县昌波乡23102683373大型左岸滑坡-堵江
    HP74吉布卡堆滑坡巴塘县地巫乡23673236869特大型左岸滑坡-堵江
    HP75拿荣滑坡得荣县徐龙乡21912630439特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP76格亚顶滑坡得荣县徐龙乡21952903708特大型右岸崩塌-滑坡-堵江
    HP77莫丁滑坡得荣县徐龙乡21962754558特大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP78雪拉滑坡芒康县古龙乡20412466425特大型左岸滑坡-堵江
    HP79维热纳滑坡石渠县奔达乡33783537159大型右岸滑坡-堵江
    HP80民则口滑坡石渠县奔达乡33903603213大型右岸滑坡-堵江
    HP81奔达滑坡石渠县奔达乡34113576165大型左岸滑坡-堵江
    HP82僧提滑坡石渠县奔达乡34223686264大型右岸滑坡-堵江
    HP83牙们儿滑坡香格里拉市尼西乡19822353371大型左岸崩塌-滑坡-堵江
    HP84供仁滑坡德钦县拖顶傈僳族乡19352681746特大型右岸滑坡-堵江
    HP85达叶滑坡察雅县真达乡35113784273大型右岸滑坡-堵江
    HP86嘎达滑坡玉树市安冲乡37063971265大型右岸滑坡-堵江
    HP87沙东滑坡贡觉县沙东乡32904170880特大型右岸滑坡-堵江
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    金沙江上游堵江滑坡地质灾害隐患分布在青海省、四川省、西藏自治区、云南省等4个省12个市(县),其中西藏自治区42处、四川省40处,少量分布在青海省(3处)和云南省(2处),具体可划分出6个集中分布区,自北向南依次为:石渠县奔达乡集中分布区(Ⅰ)、石渠县麻呷乡集中分布区(Ⅱ)、江达县汪布顶乡—白玉县绒盖乡集中分布区(Ⅲ)、贡觉县沙东乡—雄松乡集中分布区(Ⅳ)、巴塘县拉哇乡集中分布区(Ⅴ)、芒康县竹巴龙乡—巴塘县地巫乡集中分布区(Ⅵ)(图1),均位于河流深切割的高山峡谷区,岸坡陡峻,地质构造强烈。从金沙干流及其支流左右两岸分布特征来看,金沙江干流分布堵江滑坡70处,其中左岸分布31处,右岸分布39处;金沙江支流分布17处,其中左岸支流分布6处,右岸支流分布11处。

    此类灾害链是金沙江上游主要的潜在堵江滑坡灾害链之一,分布在金沙干流左右两侧,表现为坡度较陡的新生滑坡或老滑坡复活,滑坡滑动后堵塞河道,形成堰塞湖,堰塞湖满库后导致堰塞坝溃决,下游形成洪水灾害,淹没村庄、耕地、公路、桥梁等,造成人员和财产损失。部分滑坡后缘可再次发生滑动,进一步造成人员和财产损失。以白格滑坡(HP30)、色拉滑坡(HP04)为代表。

    采用2020年6月无人机航测影像,分辨率为0.2 m,对色拉滑坡进行精细解译,滑坡平面面积约1.5×106 m2,按照平均厚度50 m估算,体积约75×106 m3,为特大型滑坡,滑坡前缘高程约2650 m,后缘高程约3460 m,高差810 m,根据滑坡的变形特征,将滑坡分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变形区(图2)。

    图  2  色拉滑坡隐患点光学遥感精细解译图
    Figure  2.  Fine interpretation map of optical remote sensing for Sela landslide

    Ⅰ区分布在滑坡体前部,该区域变形较强烈,坡体发生多次滑动。根据变形特征又将该区分为Ⅰ-1、Ⅰ-2两个亚区。Ⅰ-1亚区主要分布在滑坡前部上游侧,属于强变形区,前缘受江水冲刷发生溜滑,溜滑区呈灰白色带状,沿坡向长约40~90 m。Ⅰ-1亚区内发育多级圈椅状陡坎,形成HT-3、HT-4两个次级滑体。其中,HT-3次级滑体分布在Ⅰ-1亚区中前部,后缘陡坎呈驼峰状,可见多条拉裂缝,宽约2~5 m,两侧剪切裂缝明显,次级滑体长约490 m,宽约530 m,平面面积约25×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约7.50×106 m3,为大型滑坡,该次级滑体坡整体破碎,多处发生滑塌,呈逐步解体破坏的趋势。HT-4次级滑体位于HT-3次级滑体前部,后缘滑坡陡坎明显,错落高约10~20 m,坡体呈散体状,发育多级拉裂缝,次级滑体长约220 m,宽约360 m,平面面积约7.5×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约2.25×106 m3,为大型滑坡,该次级滑体整体滑动可能性大。Ⅰ-2亚区分布于滑坡前部下游侧,坡体破碎,裂缝发育,根据变形特征可以明显划分出HT-1、HT-2两个次级滑体。HT-1次级滑体分布在下游侧前缘,次级滑体长约260 m,宽约230 m,平面面积约5.5×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约1.65×106 m3,该次级滑体后缘滑坡壁明显,宽约15 m,有整体滑动的趋势。HT-2次级滑体平面形态呈舌形,次级滑体长约560 m,宽约130 m,平面面积约8.2×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约2.46×106 m3,次级滑体后缘发育圈椅状拉裂陡坎,坡体发育多级拉裂缝,可能发生多级滑动。

    Ⅱ区主要分布在滑坡体中部,该区域变形相对Ⅰ区较弱。该区坡体冲沟、陡坎发育,光学影像上未见明显的变形迹象。

    Ⅲ区分布在滑坡后部,后缘坡体发生局部溜滑,形成明显的滑坡壁,该区斜坡整体较稳定。

    通过光学遥感解译分析,色拉滑坡受河流下切作用的影响,在重力作用下局部表层发生滑塌变形,堆积体沿斜坡分布,堆积体前缘受金沙江水冲刷。滑坡所在斜坡为斜向坡,受金沙江断裂带影响,岩体较破碎,节理裂隙发育,滑坡前缘发生强烈的变形,发生多级滑动,形成多级拉裂陡坎,如进一步扩展,将有可能形成牵引式的大规模滑坡,破坏模式类似白格滑坡,形成滑坡-堵江灾害链。

    此类灾害链分布在高位斜坡区,在高陡斜坡处常发育危岩带,受几组控制性结构面作用,危岩体发生高位崩塌,岩体解体沿斜坡、沟道形成松散堆积体,剖面呈陡-缓-陡形态。在自重力作用下,加之后部局部不断再次发生崩塌加载,前缘受金沙江河流侵蚀破坏,滑坡体整体缓慢蠕变。在强降雨、地震等诱发因素下,可能发生大规模崩塌,并以巨大能量冲击加载在下部斜坡上,形成崩塌-滑坡-堵江灾害链,以汪布顶滑坡(HP52)为代表。

    采用2020年6月无人机航测影像,分辨率为0.2 m,对滑坡进行精细解译,滑坡平面面积约80×104 m2,按照平均厚度40 m估算,体积约3.2×106 m3,为特大型滑坡,滑坡前缘高程约3108 m,后缘高程约3909 m,高差801 m,根据滑坡的变形特征,将滑坡分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个变形区(图3a)。

    图  3  汪布顶滑坡隐患点光学遥感精细解译图
    Figure  3.  Fine interpretation map of optical remote sensing for Wangbuding landslide

    Ⅰ区主要分布在滑坡前缘,该区域变形较强烈,受公路切坡、金沙江侧蚀作用的影响,坡体发生多次滑动,形成4处坡表溜滑体,滑塌体平面面积介于0.5×104~2.8×104 m2,总面积约5.7×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约1.71×106 m3

    Ⅱ区主要分布在滑坡中下部。根据地形和变形特征又将该区分为Ⅱ-1、Ⅱ-2两个亚区。Ⅱ-1亚区分布于滑坡上游侧,该区域发育1条拉裂缝、3处坡表溜滑体,滑塌体平面面积介于0.3×104~0.7×104 m2,总面积约1.7×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约51×104 m3,整体变形相对较小,可见由块石碎石组成的崩滑堆积体。Ⅱ-2亚区主要分布在滑坡下游侧,该区地形较陡,坡体变形强,以滑塌变形为主,发育1处坡表溜滑体,面积约1×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约30×104 m3

    Ⅲ区主要分布在滑坡中部。该区域受基岩锁固作用变形较弱,整体较稳定,坡体局部发生滑塌现象,可见2处坡表溜滑体,滑塌体平面总面积约0.4×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约12×104 m3

    Ⅳ区主要分布在滑坡中后部(图3b)。根据变形特征可细分Ⅳ-1、Ⅳ-2两个亚区。Ⅳ-1亚区分布在滑坡后部上游侧,该区后缘发育危岩带,高约30~50 m,前方有大量崩塌堆积体,变形区平面面积介于0.3×104~12×104 m2,总面积约13×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约3.9×106 m3,以块石、碎石为主,最大块径约20 m。Ⅳ-2亚区分布在滑坡中后部下游侧,该区变形强烈,发育危岩带和多条拉裂缝,可分为崩塌变形区和拉裂变形区。崩塌变形区变形最强烈,地形陡峻,基于高分辨率的无人机航空倾斜摄影三维模型,危岩带发育4组优势结构面(图3c),分别为:311°~5°∠48°~55°、130°~150°∠58°~70°、32°~50°∠65°~80°、200°~225°∠81°~87°,在其控制下危岩体失稳发生高位崩塌,产生大量崩塌堆积体,崩塌变形区平面面积介于0.6×104~5.1×104 m2,总面积约11×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约3.30×106 m3,危岩体下方堆积大量松散块石,最大块石块径约30 m。拉裂变形区地形相对较缓,后部发育多条NE向拉裂缝,裂缝长度不一,未完全贯通。根据高分辨率无人机影像初步估计,Ⅳ区的危岩带平面面积约18×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约5.4×106 m3,规模为特大型,位于“陡-缓-陡”斜坡形态的上部较陡处(图3b),该危岩体失稳后可将以巨大的冲积载荷直接加载于斜坡中部较缓处,预计直接影响面积约16×104 m2,涉及Ⅱ-1区后缘、Ⅲ区、Ⅳ-2区前缘。

    根据本次解译分析,汪布顶滑坡所在斜坡为斜向坡,坡体前缘受金沙江侧蚀作用和公路坡体开挖等人类工程活动的影响,局部发生滑塌变形。滑坡后缘斜坡较陡,发育大量的危岩带,一旦发生较大规模的崩滑失稳,滑塌体将会铲刮中下部的堆积体,形成大规模的滑坡碎屑流,形成崩塌-滑坡-堵江灾害链。

    此类灾害链分布在金沙江两岸的支沟中,高位滑坡在坡体中下部和沟道内堆积了大量的松散堆积物,在强降雨的影响下很可能转化为沟道泥石流冲出支沟,挤压、堵塞金沙江,以探戈滑坡(HP38)为代表。

    采用WorldView-2卫星影像,分辨率为0.5 m,对滑坡进行精细解译,滑坡纵剖面呈“陡-缓-陡”阶梯状地形,平面面积约1.8×106 m2,按照平均厚度50 m估算,体积约90×106 m3,为特大型滑坡,滑坡前缘高程约3170 m,后缘高程约3950 m,高差780 m,结合滑坡各部位的变形特征,将滑坡分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变形区(图4)。

    图  4  探戈滑坡遥感精细解译图
    Figure  4.  Fine interpretation map of optical remote sensing for Tan'ge landslide

    Ⅰ区分布在滑坡体前部,该区域地形较陡,可见多处坡体滑动。根据变形强弱程度又将该区分为Ⅰ-1、Ⅰ-2两个亚区。Ⅰ-1亚区主要分布在滑坡前部支沟上游侧,该区滑坡变形强烈,属于强变形区,前缘临空条件较好,在重力作用下发生多处溜滑。溜滑区呈灰色带状,沿坡向长约150~200 m,后缘发育拉裂缝,裂缝断续分布,未整体贯通;溜滑体直达沟底,在坡脚形成扇形、近扇形松散堆积体。根据拉裂缝、溜滑体的分布和变形特征,可识别出HT-1、HT-2、HT-3三个次级滑体。HT-1次级滑体分布在Ⅰ-1亚区左前部,后缘陡坎明显,早期滑动面交错呈树枝状分布,次级滑体长约280 m,宽约130 m,平面面积约3.5×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约1.05×106 m3,为大型滑坡,该次级滑体坡整体破碎,呈逐步解体破坏的趋势。HT-2次级滑体分布在Ⅰ-1亚区中前部,后缘滑坡陡坎明显,错落高约50 m,坡体左侧呈散体状,发育多级拉裂缝,变形最为强烈,次级滑体长约500 m,宽约500 m,平面面积约20×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约为6×106 m3,为大型滑坡。HT-3次级滑体分布在Ⅰ-1亚区右前部,后缘滑坡陡坎高约15~20 m,次级滑坡呈哑铃状,中后部整体破碎,溜滑现象明显,次级滑体长约550 m,宽约240 m,平面面积约14×104 m2,按照平均厚度30 m估算,体积约4.2×106 m3,为大型滑坡。Ⅰ-2亚区分布于滑坡前部下游侧,坡体整体较稳定,前缘地形变陡处可见多处小规模溜滑。

    Ⅱ区主要分布在滑坡体中部,该区域地势较平缓、坡体无明显变形迹象,从光学影像上看斜坡整体较稳定。

    Ⅲ区分布在滑坡后部,根据变形强度的不同可识别出HT-4次级滑坡体。HT-4次级滑体分布在Ⅲ区左前部,滑坡壁清晰可见,后缘滑坡陡坎错落高约80 m,坡体整体破碎,变形强烈,与HT-1、HT-2、HT-3次级滑坡体有逐步贯通,整体下滑的趋势。HT-4次级滑体长约770 m,宽约630 m,平面面积约40×104 m2,按平均厚度30 m估算,体积约12×106 m3,为特大型滑坡。

    根据本次解译分析,探戈滑坡在重力作用下局部发生溜滑变形,堆积体沿斜坡分布,前缘直达沟底。滑坡所在斜坡为顺向坡,滑坡体前缘和后缘均发生强烈变形,表现为滑坡陡坎、拉裂缝、多级滑动。据遥感影像可知,坡体下部支沟中泥石流堆积物已十分丰富,物源主要以溜滑堆积体为主,面积约16×104 m2,在沟口可见新近泥石流扇汇入金沙江。在地震、强降雨等因素诱发下,潜在滑坡体可能失稳大规模下滑至坡前沟道中堵塞沟道,并形成泥石流物源,探戈滑坡所在沟道中流域面积约50.11×106 m2,主沟两侧发育大小支沟近22条(图5),探戈滑坡位于沟口附近,具备堵塞19条支沟汇水水量的条件,相当于可拦截该流域约86%的水流量,在冰雪融化、强降雨等充足水流量条件下,探戈滑坡可最终演化成滑坡-泥石流-堵江灾害链。

    图  5  探戈滑坡流域水系简图
    Figure  5.  Hydrographic sketch of Tan'ge landslide

    从地理位置上看,金沙江断裂带明显控制了金沙江干流直门达-石鼓段的平面展布,断裂带附近构造混杂岩发育、岩体结构复杂、斜坡完整性差、地形坡度大,具备发生堵江滑坡的有利条件。受印度板块向欧亚板块的NNE向持续挤压作用,金沙江断裂带新生代以来发生持续隆升和挤压构造变形,是现今地球表面地形地貌和地质构造演化最复杂、构造活动最强烈的地区之一[6],新构造运动在研究区主要表现为断裂复活、地震等,具有继承性、新生性和节奏性。中国地震台网公开资料显示,自2012年以来研究区发生2≤Ms<3地震11起,3≤Ms<4地震58起,4≤Ms<5地震19起,5≤Ms<6地震4起,地震活动会破坏山体的稳定性,使岩体变得更加松散、破碎,节理、裂隙更加发育,增加了地质灾害发生的风险。

    金沙江断裂带大致以NE向的巴塘断裂和NW向的德钦—中甸—大具断裂为界,可分为北、中、南3段[13],各段活动周期、强度存在差异性。地形地貌特征显示,断裂带活动性及强度由东向西、由北向南呈递增趋势,具体表现在:①研究区具整体间歇性抬升,发育两级夷平面,同时以金沙江为界,同一级夷平面差异升降明显,海拔高度表现出西高东低、南高北低的特点;②金沙江“V”型河谷的相对高差由北往南分别为500~1000 m、1000~2000 m,增幅近两倍。GPS水平速度场显示,金沙江断裂带北段活动性不明显,中段及南段表现出明显的右旋走滑运动,现今滑动速率分别为4.9 mm/a和5.5 mm/a,中段及南段存在应变积累,具有地震危险性[14]。采用面波振幅谱能量衰减特征拟合研究区及邻区已发生地震的震源深度一般在5~10 km范围内[15],均属浅源地震,破坏性强。前人研究表明,在断层活动性相对较弱的金沙江断裂带北段,白格滑坡-碎屑流-堵江灾害链的形成仍与多次地震作用关系密切[5],那么在断层活动性较强的金沙江断裂带中段、南段,应变积累更快,地震作用可能相对频繁,在巴塘以南的金沙江两岸有利斜坡区可能更具发生大规模堵江滑坡的风险,应加强研究和监测。

    (1)根据遥感影像上滑坡地质灾害隐患的色调、平面形态、变形标志和微地貌,建立遥感解译标志,在金沙江上游直门达—石鼓段共识别出堵江滑坡地质灾害隐患点87处,分析了其基本特征和空间分布规律。

    (2)以堵江滑坡地质灾害隐患点失稳后可能形成的链式灾害为基础,划分出滑坡-堵江灾害链、崩塌-滑坡-堵江灾害链、滑坡-泥石流-堵江灾害链等3类灾害链,基于光学遥感技术分析了其变形特征和链式特征。

    (3)研究区地处金沙江活动断裂带,地震等地质作用与研究区堵江滑坡地质灾害隐患的稳定性关系密切,活动性较强、应变积累更快的中段和南段可能更具备发生堵江滑坡灾害链的区域地质环境背景。

  • 图  1   SBAS-InSAR技术处理流程

    Figure  1.   Processing flow of SBAS-InSAR technology

    图  2   研究区范围

    Figure  2.   Scope of the study area

    图  3   干涉对以及基线连接图

    Figure  3.   Interference pairs and baseline connection diagram

    图  4   沃达村和白格村滑坡区域的相干点分布

    Figure  4.   Distribution of coherent points in the landslide area of Woda and Baige Village

    图  5   白格滑坡与沃达滑坡区域地表覆盖特征

    Figure  5.   Surface cover characteristics of Baige landslide and Woda landslide areas

    图  6   研究区的整体形变分布结果

    Figure  6.   Results of the overall deformation distribution in the study area

    图  7   沃达滑坡形变速率图及现场照片

    Figure  7.   Woda landslide deformation rate map and site photos

    图  8   白格滑坡形变速率图及现场照片

    Figure  8.   Baige landslide deformation rate map and site photos

    图  9   白格与沃达滑坡形变特征和区域内月降水量

    Figure  9.   Baige and Woda landslides deformation characteristics and monthly rainfall in the region

    图  10   滑坡隐患区域A、B时序形变

    Figure  10.   Time-series deformation of landslide hazards (A、B)

    表  1   Sentinel-1A数据集

    Table  1   Sentinel-1A data set

    序号成像时间时间基线/d空间基线/m
    12017-07-04−96−76.3019
    22017-07-28−72−14.389
    32017-08-21−48−40.7962
    42017-09-14−24−6.9448
    52017-10-0800
    62017-11-012424.3437
    72017-11-2548−19.665
    82017-12-197240.3736
    92018-01-1296−6.72568
    102018-02-05120−8.33992
    112018-03-0114441.6516
    122018-03-25168−122.65
    132018-04-18192−116.634
    142018-05-1221639.3469
    152018-06-05240−128.818
    162018-06-29264−29.1712
    172018-07-23288−39.5201
    182018-08-16312−70.3451
    192018-09-21348−17.7032
    202018-10-153728.636.3
    212018-11-0839631.0979
    222018-12-02420−9.71988
    232018-12-2644440.6537
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-08
  • 修回日期:  2022-04-05
  • 网络出版日期:  2022-05-16
  • 刊出日期:  2022-06-29

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