泸定地震诱发的流域尺度高位滑坡-泥石流灾害链：演化机制与动力学过程

《Engineering Geology》：Watershed-scale high-position landslide-debris flow hazard chain triggered by the Luding Earthquake: Evolution mechanism and dynamic processes

　　

•调查了一条典型的地震灾害链。•分析了灾害链的触发因素。•揭示了灾害链的演化过程和形成机制。

引言

青藏高原东缘是板块汇聚的构造敏感带，地形起伏剧烈、地层复杂。该区域是全球内陆地震活动最频繁的地区之一，强震频发（Royden et al., 2008; Han et al., 2024; Fan et al., 2025）。近几十年来，该区域经历了多次破坏性强的地震事件，如2008年汶川Ms8.0地震、2010年玉树Ms7.1地震和2022年泸定Ms6.8地震。这些强烈的地震事件容易引发多种次生地质灾害，包括滑坡、崩塌和泥石流。此外，这些单一灾害之间能够相互关联、级联发展，形成灾害链，导致更为复杂的失稳机制（Yin et al., 2017; Liu and Dai, 2018; Wei et al., 2023; Guerriero et al., 2025）。

强震是山区大规模同震滑坡的主要触发因素，它在坡面和沟道中迅速产生大量松散堆积物（Fan et al., 2021）。例如，2008年汶川地震触发的同震滑坡占此后14年累积滑坡总面积的43.9%。这些松散堆积物在降雨条件下极易发生坍塌或液化（Wang et al., 2024a）。在主震之后，受余震、极端降雨、融雪和人类活动等综合因素驱动，这些堆积物可能在数年至数十年的时间内反复活化，对震区构成持续风险（Harvey et al., 2025; Montoya-Araque et al., 2025）。特别是在高海拔山地流域中，显著的水汇效应加速了降雨入渗和滑坡坡体的饱和软化。一旦体质量超过流变屈服阈值，滑坡便重新起动并转化为泥石流（Wang et al., 2025），形成更大尺度的流域型高位滑坡-泥石流灾害链（WHLC）（Cui et al., 2013; Baggio et al., 2024）。

这种WHLC不仅直接影响下游城镇、主要交通线路和水枢纽等工程设施，还可通过堵塞河道和改变流域水文情势引发级联灾害（Xiao et al., 2024）。这些效应造成长期、多重潜在风险，显著提高了震区灾害防治和风险管理的复杂性和难度。

迄今为止，大量关于地震诱发地质灾害的研究主要聚焦于单一灾害类型，如同震滑坡和震后泥石流。例如，Zhao等（2025）分析了Ms6.8泸定地震诱发滑坡的空间分布特征，并识别了主要构造和地形控制因素。Fan等（2025）建立了首个全球同震滑坡数据库（近40万条记录），并开发了用于全球震后滑坡概率快速精确预测的深度学习模型。Zhang等（2024a, 2024b）建立了基于能量守恒的震后滑坡运动性分析快速模型，适用于地震危险区的现场评估和灾害减灾。Marino等（2022）揭示了汶川地震后泥石流演化规律，提出了结合流域蓄水状态的雨-气象预警阈值方法。

这些研究推进了对单一地震诱发灾害形成机制和分布规律的认识，为地质灾害风险评估提供了关键基础。

然而，强震触发的地质灾害并非孤立的单一灾害事件，而是经历跨越分钟至数年时空尺度的全生命周期级联演化过程，具有三个不同阶段：同震响应、震后效应和长期效应（Wang et al., 2024a, Wang et al., 2024b; Fan et al., 2025）。与单一灾害不同，灾害链的显著特征在于其级联效应——前序事件通过改变物质条件直接提高后续事件的发生概率和破坏强度，形成连续的演化序列（Yanites et al., 2025）。这种因果递进式的逐步演进赋予了灾害链显著的跨尺度空间传播特征。局部坡体失稳可通过松散物质供给和能量传递逐渐扩展至支沟乃至整个流域，最终演化为流域尺度的灾害事件。这一特征在WHLC中尤为突出。以2008年汶川地震为例，Yang等（2021）研究表明，震区泥石流活动在震后十余年内仍保持高度活跃，这是由于整个流域内广泛分布的同震滑坡堆积物持续提供松散物质供给所致。

这一现象揭示了一个关键局限性：传统的单一灾害分析方法无法充分捕捉灾害的空间累积放大效应和长期连续演化特征。无论是基于遥感识别的滑坡识别方法还是基于能量守恒的运动性模型，均未将滑坡向泥石流的相变关键过程纳入统一的分析框架。

随着中国西部大开发战略的推进，高铁、高速公路和水电站等大型线性基础设施项目快速向地震活跃区延伸。这些项目虽然推动了区域发展，但也引入了前所未有的灾害风险（Zhao et al., 2025; Fan et al., 2021; Gao et al., 2025）。在全球气候变化增加强降雨频率和区域构造活动持续活跃的背景下，地质灾害的发生模式正在发生改变。地震诱发的地质灾害较少以孤立事件出现，越来越频繁地以链式模式演化。特别是在山地流域中，滑坡、崩塌和泥石流相互关联、动态转化，形成时空维度上极为复杂的WHLC。

与单一灾害相比，WHLC威胁更大，影响时空尺度更广，预测和防治难度更高（Kamali Zarch et al., 2025; Chang et al., 2025; Xu et al., 2025）。此外，由于构造隐蔽性、频发性和复杂性，地震触发的次生灾害可在震后数天至数年处于休眠状态（Yang et al., 2021），对基础设施和区域社会经济稳定性构成持续威胁。这凸显了深入研究整个灾害链过程的紧迫性和重要性。

基于上述背景，我们以2022年泸定地震触发的典型白鹰坪WHLC为研究对象，通过野外调查和室内试验，刻画了灾害链的地质、地貌和变形失稳特征，定量分析了不同含水量和动荷载条件下土体物理力学性质的演化规律，分析了其灾害易发性因素和演化过程，并系统揭示了其形成机制。

本研究揭示了泸定地震诱发WHLC的成因和演化过程，深化了对强震-降雨耦合条件下滑坡-泥石流相变和流域尺度灾害演化的认识，为西南地区山地流域灾害链防治和工程安全提供了科学支撑。

研究区

研究区位于四川省甘孜藏族自治州东南部泸定县境内，地处青藏高原东缘强烈活动构造带上，属于康定-甘孜地震带组成部分，位于四川盆地与青藏高原之间的构造-地貌过渡带。该区域构造活动性强，是中国强震和地质灾害极易发生的区域之一。

研究区具有……

材料

野外调查期间，我们在白鹰坪流域中游目标滑坡主滑区中部采集了25 kg的滑坡堆积体土样，用于室内直剪试验和流变试验。同时，采用标准环刀取样法采集了三组原状标准土样，用于测定天然密度和天然含水率等关键物理指标。所有……

动荷载下土体的固结硬化和含水软化特征

在动荷载条件下，土体的动力特性主要由两个关键参数控制：动剪切模量（Gd）和阻尼比（λ）（Cai et al., 2018; Zhang and Cui, 2018）。动剪切模量是土体抗剪变形能力的关键指标，表征其在动荷载下的刚度。其动力构关系通常采用Hardin和Drnevich（1972; Zhang et al., 2025）提出的双曲线模型描述，

WHLC物理力学性质分析

地震扰动诱发的白鹰坪WHLC滑坡阶段显著增加了山地流域的松散物质负荷。大量固体滑坡堆积物滞留于坡面或沉积于沟道中，提高了局部泥石流易发性。这种震后松散物质累积效应与汶川地震灾区记录的普遍规律一致。Wang等（2024a）通过对21年时间序列遥感影像的分析发现……

结论

以地震诱发的白鹰坪WHLC为案例研究对象，本研究采用野外调查、遥感解译、室内试验、GIS分析、数值模拟和理论分析相结合的方法，对灾害链进行了系统调查。

主要结论如下：

（i）研究区土体在动力扰动后表现出显著的动软化特征，脆性指标降低，并伴随含水软化效应。

CRediT作者贡献声明

许初一：撰写——初稿、可视化、软件、方法学、调查研究、形式分析、数据管理。王新刚：撰写——审阅与编辑、概念化。张楠：经费获取、数据管理。王道正：调查研究、经费获取。刘凯：撰写——审阅与编辑、验证、监督。廉宝琴：撰写——审阅与编辑、可视化。王浩宇：方法学、形式分析。赵安：验证、软件。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到国家重点研发计划项目（编号：2023YFC3008401）、国家自然科学基金（编号：42672382, 42677200）和陕西省自然科学基础研究计划（项目编号：2026JC-JCQN-044）的资助。感谢主编Paolo Frattini教授、客座编辑以及三位匿名审稿人对本文提出的建设性意见，这些意见显著提高了论文质量。

许初一 | 王新刚 | 张楠 | 王道正 | 刘凯 | 廉宝琴 | 王浩宇 | 赵安