Geomorphic Features of the Bailongjiang River Drainage Basin and Its Relationship with Geological Disaster
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摘要: 活动构造是影响地质灾害发生的主要因素之一.利用SRTM-3数字高程模型 (digital elevation model，简称DEM) 数据，基于ArcGIS空间分析技术及Matlab程序脚本系统提取白龙江流域宏观地貌信息、拟合流域内部7个4级亚流域的S-A图解，并结合流域内部新构造特征、活动断裂分布、岩性展布特征以及降水条件等系统分析了白龙江流域滑坡泥石流地质灾害发育的控制因素.其中，S-A拟合图形上凸者代表流域内物质的输出量大于输入量，反之，S-A拟合图形下凹者代表流域内物质的输出量小于输入量，而物质输入表现为山体隆升，较大的物质输出量具体表现形式即为突发事件形成的滑坡、泥石流灾害；另外区域构造运动控制下的强烈褶皱破碎甚至糜棱化或半糜棱化岩层分布也是地质灾害发生必不可少的条件.受上述因素综合影响，本区地质灾害通常发生在高程突变、起伏度与切割深度大的高坡度分布区，而由于区域差异隆升所形成的不同的亚流域地貌形态则控制了地质灾害高发区，即物质输出量大于输入量的亚流域内部滑坡泥石流等地质灾害频繁，而输入量大于输出量的亚流域内部并无明显地质灾害分布点.Abstract: Active tectonics is one of the factor that impacts the geological disaster. In this paper, the control factors of the geological disasters (landslide and debris flow) in Bailongjiang drainage basin are studied. Based on SRTM-3 Digital Elevation Model, we make use of ArcGIS spatial analysis techniques and Matlab scripts to extract various geomorphic parameters in Bailongjiang drainage basin systematically, such as the macro landform information, seven fitting S-A graphics of four graded rivers. Combined with neotectonic features, active faults, lithological distribution and rainfall condition, the control factors of geodisasters are analyzed. The results show that the convex fitting S-A graphics represents that the material output is bigger than the material input; on the contrary, the concave fitting S-A graphics represents that the material output is less than the material input; among which, the material input performs mountain uplift and the concrete manifestation of material output is landslide, debris flow disaster produced in emergency. In addition, mylonitization or half mylonitization strata distribution controlled by regional tectonic movement is the essential factors for geological disasters. Affected by the comprehensive factors above, it is concluded that geological disasters usually occurs in the region that elevation changes rapidly, high relief amplitude and high slope distribution and different sub-basin topography caused by regional differences in uplift control the area where geological disasters occur frequently, that is, geological disasters occur frequently in the sub-basin where material output is bigger than material input and the sub-basin where material input is bigger than material output doesn't show the geological disasters distribution point.
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Key words:
- Bailongjiang river /
- geological disaster /
- geomorphology /
- stream-power incision model
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0. 引言
构造地貌学是近年来兴起的地貌学与构造地质学的交叉学科，已广泛应用于造山带系统内部河流地貌的分析、流域地貌与构造活动的响应关系、构造地貌对地质灾害诱发的影响等领域 (Kirby et al., 2003；张会平等，2006；Wang et al., 2014)，尤其是近年来，随着空间分析技术的发展，对于造山带系统内部河流地貌的分析，特别是流域内地形地貌对于地质灾害控制作用的分析，越来越受到众多地质、地貌以及灾害学家的青睐 (Istanbulluoglu，2003；Lin，2005；Chen，2011；谢树成等，2015).
白龙江流域地处青藏高原东缘，是一个地质构造和地形地貌极为复杂的地区，同时也是我国滑坡、泥石流等地质灾害最为发育的地区之一，例如2010年8月8日白龙江上游的舟曲县就因遭受强降雨影响爆发的特大型暴洪泥石流地质灾害，给当地人民生命财产安全造成了巨大损失 (http://www.gscn.com.cn/pub/special/2010zt/zqlsl/index.html).研究人员对白龙江流域阶地发育过程、岩性特征及其年代的研究证实，该流域曾有过两次泥石流灾害强烈发育的时期 (陈洪凯和李吉均，1997).同时，沿白龙江流域还发育了一系列近于平行的晚第四纪活动断裂带，主要包括：临潭-宕昌断裂 (F1)、光盖山-迭山断裂 (F2)、迭部-白龙江断裂 (F3)、东昆仑断裂 (F4) 以及流域下游的哈南-青山湾-稻畦子断裂 (F5)、文县-康县-略阳断裂 (F6)、青川断裂 (F7)、两当-江洛断裂 (F8) 等 (图 1).
图 1 白龙江流域活动构造分布F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂；F8.两当-江洛断裂；F9.礼县-罗家堡断裂；A-A′、B-B′、C-C′和D-D′分别代表4条条带状剖面Fig. 1. Active tectonics' distribution in Bailongjiang drainage basin活动构造既是地震活动、地形地貌塑造的主要因素，也是影响和制约地质灾害发生的主要因素.本文以滑坡、泥石流等地质灾害频发的白龙江流域地形地貌特征为研究的切入点，利用数字高程模型 (digital elevation model，简称DEM) 提取必要的河流地貌参数并以该区活动构造、岩性分布以及气候条件等作为约束，进行流域地貌与区域地质灾害空间分布特征的相关性探讨.
1. 数据与研究方法
1.1 数据来源
本研究所用DEM是由美国太空总署和美国国防部国家测绘局联合实施的SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 计划获得，数据分为两类：SRTM-1和SRTM-3，分别代表 30 m和90 m的分辨率.除美国本土之外的其他地区仅有SRTM-3数据实现共享，该数据已被广泛应用于青藏高原构造地貌的分析与研究，本研究使用的也是SRTM-3数字高程模型 (DEM) 数据.
1.2 主要地貌参数
现代地形地貌是在内、外营力共同作用下经过长时间演化形成的.在地貌发育过程中，两种力量同时出现，彼此消长，相互作用，控制和影响了地形地貌发育过程 (严钦尚和曾昭璇，2013；杨景春和李有利，2013).不管是作为内因、还是作为外因，它们塑造地形地貌的过程，也伴随着地质灾害的发生，可以说地质灾害是地形地貌塑造的表现形式之一.
1.2.1 宏观地貌参数
目前，宏观构造地貌定量指标应用已较为广泛，如区域高程、区域地形起伏、切割深度和地形坡度等，对于区域总体地貌特征具有良好的表征意义 (刘静等，2006).其中，区域地形起伏定义为在一定的取样空间内最高高程与最低高程之差，是表现地表地势起伏程度或地表粗糙度的量化指数；切割深度是某一点邻域范围内平均高程与最低高程的差值，是宏观表示区域内地表被侵蚀切割程度的重要指标；坡度为过地表某点的切平面与水平地面的夹角，表示地表在该点处的倾斜程度，通常取决于该点与周围各点的相对高程.这些因子不但反映了区域构造地貌特征，也同样蕴含着对地质灾害诱发的影响作用，因此也是分析地质灾害诱因的重要地貌因子.
1.2.2 河流水力侵蚀模型
河水沿着河道流动，同时也侵蚀着河道，河水的侵蚀力对于河道是一种剪应力作用.侵蚀的结果往往造成基岩河道下切，然而，当基岩河道的抬升速率等于河流的下切速率时，河流发育达到均衡状态，河道高程保持不变 (dz/dt=0)(Kirby et al., 2003)，这时我们定义河流水力侵蚀模型 (stream power incision model) 为：
dz/dt=U−E=U−KAmSn, (1) 式中：U为基岩河道的抬升速率；E为垂直向下的河流下切速率；K为侵蚀系数；A为河道上游流域盆地的面积；S河段坡度；m、n为经验参数.若dz/dt=0，则U=KAmSn，稍加变换可得到：
S=(U/K)1/nA−m/n, (2) 令Θ=-m/n，ks=(U/K)1/n，S=ks×A Θ，即：
lnS=−ΘlnA+lnks, (3) 式中：Θ代表河道凹曲度指标 (concavity index)；ks代表河道陡峭度指标 (steepness index).由式 (3) 可知，在坡度-面积的双对数坐标关系图中，流域面积与河段坡度可拟合为一条倾斜的直线，其斜率为-Θ，截距为lnks.陈彦杰 (2008)通过研究台湾地区27条河流的地形发育后指出，若河流的下切量大于基岩河道的隆升量，则该河流控制的地形为崩塌山脉地形；若河流的下切量小于基岩河道的隆升量，则受该河流控制的地形为成长山脉地形，而若河流下切量等于基岩河道隆升量，则该处地形为均衡山脉地形；相应地，3种山脉地形所对应的河流水力侵蚀模型S-A图解分别为上凸的曲线、下凹的曲线以及倾斜的直线.联合式 (2)、式 (3) 可知，ks=(U/K)1/n，由于K和n分别与流域盆地的演化岩体强度、河床物质以及水文特性有关，则在定量理解K与n的基础上，陡峭系数ks与基岩隆升速率U成正相关关系，即基岩隆升速率越大，河段陡峭指数ks越大，反之亦然.
由此可见，河流陡峭指数和S-A图不但反映流域地貌当前的演化状态，而且这种状态与流域地貌的构造隆升和物质输送的平衡关系息息相关，而这些也是直接或间接制约和影响地质灾害发生的重要因素.
2. 结果分析
2.1 构造地貌特征
由于受晚第四纪岷山、迭山强烈隆升的影响 (赵小麟等，1994)，白龙江流域下切侵蚀严重 (郭进京等，2006).利用条带状剖面统计一定区域范围内地形高程的最大、最小和平均值，可半定量-定量分析研究区内山峰、河谷的高程变化以及侵蚀程度 (梁明剑等，2014).本文系统地提取平行于流域盆地走向的A-A′剖面和垂直于流域盆地走向的B-B′、C-C′、D-D′ 4条剖面所穿过的流域盆地的绝对高程以及坡度信息 (图 2，位置见图 1).从A-A′剖面上可知，整个白龙江流域盆地由北西向南东方向高程逐渐降低，最大高差达3 500 m，剖面上局部下凹的区域为白龙江及其支流河道所在.然而坡度信息的变化趋势却与高程变化趋势不匹配，在绝对高程缓慢降低的同时，坡度却一直维持在一个较高的范围内 (28°~36°)，直到河流穿过文县汇入嘉陵江时坡度才开始缓慢下落 (12°~20°)，这与该区数条横穿流域的活动断裂 (F5~F7) 的挤压逆冲构造活动密切相关.而垂直于流域盆地走向的B-B′剖面展布在白龙江流域的上游地区，剖面西侧绝对高程稳定在3 500~4 000 m左右，而坡度在最西段一直稳定在10°以下，构成高原内部较宽阔平坦的地形地貌特征，但随着向东扩展其坡度快速增加到一个较高的程度 (20°~24°)，在剖面东侧绝对高程起伏较大，局部下凹处为白龙江干流通过处，也是被活动断裂严格控制，造成坡度剧烈变化 (F2~F3).而在剖面东侧坡度值随着绝对高程值的降低相应地降低.展布于流域盆地中下游的C-C′与D-D′剖面总体高程相对于B-B′剖面较小，但两条剖面的坡度同样具有较高的值；与B-B′剖面相同，后两条剖面的坡度值同样随着高程信息呈正相关变化，局部的不一致可能是因为活动断裂的构造活动所产生的影响.
图 2 4条条带状剖面F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂Fig. 2. Four swath profiles从上述分析可知：本区地形地貌，尤其是地形坡度变化明显受区域活动断裂的差异构造活动的影响，是地貌发育的重要制约因素之一.
2.2 宏观地貌因子
由于白龙江处在青藏高原东缘地貌阶梯带上，流域内部的地貌特征受构造作用控制明显 (张会平等，2010)，地势陡峭处呈带状分布并与活动断裂走向一致.从白龙江流域地形地貌、起伏度、切割深度和坡度总体分布特征看 (图 3)，流域内高程分布极不均匀，最高峰海拔超过4 800 m，而在下游汇入嘉陵江时海拔仅有450 m，高程相差近4 500 m.受区域降雨条件影响，流域内部水系极为发育且切割能力强，整个流域被深切河谷划分为残余中高山区.区域地形起伏的变化范围介于0~1 340 m，多数集中在500~1 000 m范围内；与高程分布不同的是，在流域上游大高程处如迭部、宕昌一带，起伏度反而较小，这可能与该区“削高填低”造成的局部地形平缓有关或局部地区为残余的早期夷平面 (刘静等，2006).切割深度能够很好地表示一定区域内地形被切割、破碎的程度，在白龙江流域内部，切割深度与区域地形起伏分布具有很好的相似性，表现为大的地形起伏区同时也是地表深切割区，而且切割深度较大的区域也主要分布在白龙江干流及其支流两侧.白龙江流域整体表现出高坡度分布特征，特别是在流域中上游中高山区起伏度与切割深度均较大的区域地表坡度均有异常高值.
图 3 白龙江流域地貌参数a.地形高程分布；b.地形起伏度分布；c.地形切割深度分布；d.地形坡度分布Fig. 3. Integrated topography parameters in Bailongjiang river2.3 陡峭度指标
在定量理解K与n的基础上，陡峭系数ks与基岩隆升速率U之间成正比关系.如图 4所示，以文县-康县-略阳断裂 (F6) 为边界，流域上游岩体的隆升速率明显高于下游，尤其是处于临潭-宕昌断裂 (F1) 与光盖山-迭山断裂 (F2) 之间的舟曲地区以及迭部-白龙江断裂 (F3) 和东昆仑断裂 (F4) 之间的九寨沟地区均具有大的河流陡峭指数，代表了较高的基岩河道隆升速率；流域下游主河段也显示出明显的河流陡峭系数高值异常，这可能与流域西南一侧的岷江断裂与虎牙断裂有关；由于上述断裂由北西向南东方向持续的挤压逆冲活动，造成北西侧整体隆升，形成高海拔的岷山、迭山山系等较宽阔的构造隆升带 (赵小麟等，1994)，而在文县-康县断裂以及青川断裂通过之处却是地形急剧变化，坡降明显的地段，其地貌形态类似于川西高原与龙门山前受构造活动影响而形成的显著地貌梯级带 (高明星等，2013)，从而使得河流下游主干河道快速的侵蚀下切而具有较高的陡峭系数.
图 4 河流纵剖面陡峭系数分析结果F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂；F8.两当-江洛断裂；F9.礼县-罗家堡断裂Fig. 4. Channel steepness index result2.4 S-A图解
选取白龙江流域7条4级水系分别计算其S-A图解以确定各支流所在区域物质的输出与输入状况 (在崩塌山脉地形中，河流下切量大于基岩河道的抬升量，即流域内物质的输出量大于输入量，而在生长山脉地形中则正好相反；在均衡山脉地形中，物质的输出量等于输入量)(陈彦杰，2008).7条4级水系 (亚流域) 的分布如图 5所示，可以明显看出:亚流域I、Ⅱ、Ⅲ以及Ⅵ的S-A曲线呈现明显的上凸形状，Ⅳ、Ⅴ有明显的下凹形态而亚流域Ⅶ呈直线状态并有轻微下凹趋势；根据原理可知流域S-A图像上凸则代表该流域属于崩塌山脉地形，即流域内物质的输出量大于输入量；流域物质的输入主要来源于基岩河道 (山体) 的隆升 (李勇等，2006；王岩等，2013)，而物质的输出除了河流的侵蚀下切还包括地质历史时期的突发事件如地震造成的大型滑坡、泥石流以及大洪水等 (王二七等，2008).
3. 控制因素讨论
3.1 构造活动对于地质灾害的控制作用
白龙江流域在大地构造位置上处于南北强震构造带中段与西秦岭构造带的交界区，由于受到该区两条边界走滑活动断裂 (东昆仑断裂和西秦岭北缘断裂) 的控制和影响，介于二者之间的甘肃东南地区形成多条次级剪切断裂并以逆左旋走滑的形式实现它们之间的构造转换 (袁道阳等，2004)，这些逆走滑断裂主要包括临潭-宕昌断裂 (F1)、光盖山-迭山断裂 (F2) 和迭部-白龙江断裂 (F3) 等 (图 1).上述这些近于平行的NWW向断裂及其东侧的NEE向断裂，通过各条断裂相对较低的滑动速率 (走滑和逆冲)，以及断裂之间隆起山脉及不同时代盆地的变形，共同承担了自东昆仑断裂向西秦岭北缘断裂过渡过程中运动分量的吸收 (郑文俊等，2013).同时，研究区内历史及现今强震活动频繁，如在临潭-宕昌断裂上曾发生过1837年岷县北6级地震以及2013年岷县6.6级地震 (郑文俊等, 2007, 2013；何文贵等，2013)，在光盖山-迭山断裂上曾发生842年碌曲7级地震 (袁道阳等，2014)，而迭部-白龙江断裂是186年甘肃武都~7级地震的发震构造 (袁道阳等，2007).大地震会强烈改变地形并在一定时间内影响边坡土体稳定性而断裂的差异活动会使得岩层揉皱、破碎，地震产生的大量松散物质在遭遇强降水之后会成为滑坡泥石流地质灾害的物质来源 (Hung，2000；Zhu et al., 2011).区内新构造活动发育，差异隆升极为明显；活动构造的最新活动及其孕育、发生的地震作用是造成该区地质灾害严重的重要因素之一，例如公元前86年武都地震造成“汉高后二年正月地震，羌道、武都道山崩”、“杀七百六十人”(谢毓寿和蔡美彪，1983；袁道阳等，2007)；公元842年碌曲地震造成“……地震裂，水泉涌，岷山崩，洮水逆流三日……”严重的地质灾害 (谢毓寿和蔡美彪，1983；袁道阳等，2014).
3.2 地层岩性的控制作用
白龙江流域地层岩性复杂多样，各时代地层大致沿着河谷流向以及主要断裂构造线的方向呈条带状分布.如图 6所示，在临潭-宕昌断裂 (F1) 与光盖山-迭山断裂 (F2) 之间广泛分布有中生代地层，其中以三叠纪碎屑岩、含砾砂岩、普通花岗岩，侏罗纪泥岩、页岩、生物碎屑灰岩以及白垩纪钙质砂、泥岩互层为主；光盖山-迭山断裂与迭部-白龙江断裂 (F3) 之间夹持了一整套古生代地层，其中除二叠系含有玄武岩以及苦橄岩类外，多以各个时代的碳酸盐岩、泥岩砂岩以及碎屑岩为主；迭部-白龙江断裂以西广泛分布中生代地层；文县断裂 (F6) 以及青川断裂 (F7) 沿线主要分布有全新统、古生代以及前寒武纪地层，所含比例略有不同.流域上游古生代与中生代地层有白龙江干流及其支流横切而过且刚好被临潭-宕昌断裂、光盖山-迭山断裂和迭部-白龙江断裂所夹持，三条断裂晚更新世以来强烈的差异运动使得流域内部断层、节理极其发育，岩层强烈褶皱破碎甚至糜棱化或半糜棱化 (唐永仪，1992) 连同区内广泛的易风化软岩分布一起成为滑坡泥石流等地质灾害的源物质 (孟兴民等，2013)，即岩性条件的差异是制约滑坡泥石流等地质灾害发育的重要控制因素之一，岩性软弱破碎、遇水易风化，会大大加重地质灾害发生的频度和强度.
图 6 白龙江流域岩性分布Fig. 6. The plane distribution of different rock types of Bailongjiang drainage结合流域内部滑坡泥石流地质灾害综合分析发现，夹持于迭部-白龙江断裂与临潭-宕昌断裂之间的古生代与中生代地层发育大量地质灾害而处在东昆仑断裂 (F4) 与迭部-白龙江断裂之间的中生代地层确无明显地质灾害分布点，这可能与该区域植被分布不均匀有关.白龙江下游位于中纬度亚热带北缘，属于北亚热带气候；中游河谷地带气候干旱降雨量少，具有干热河谷的特点；上游温带和寒温带气候，冬长而寒冷 (康永祥等，1999)；区内植被类型具有明显垂直地带性分布 (孙学刚等，2000).不同的气候条件决定了不同的植被发育 (中国植被编辑委员会，1983)；目前虽无明显证据证明白龙江各流域植被分布对于区内的地质灾害分布有明显的控制作用，但植被分布可通过影响岩石物理、生物风化作用从而达到控制滑坡、泥石流等地质灾害源区物质的作用.
3.3 降水量的控制作用
白龙江流域位于青藏高原、黄土高原以及四川盆地三大不同地貌形态的交接部位，由于同时受到来自印度洋与太平洋高空暖湿气团的影响，研究区内降雨丰富、水量充沛，河流携带能力较强.Hijmans et al.(2005)利用全球50年内 (1950—2000年) 的气象观测资料、采用thin-plate smoothing spline插值方法，并以经度、纬度以及绝对高程作为变量得到了在全球尺度、甚至整个青藏高原尺度内分辨率最高的降水数据.如图 7所示，研究区及邻区的降水明显呈现东南强、西北弱的分布态势，这与东亚季风的流动有关；而在白龙江流域内部，降雨量随高程增高而呈增强的趋势，最强降雨量分布在塔藏、九寨沟西南以及青川县西侧，达到了1 000 mm/a，最弱降水量在红星乡、宕昌以及武都一带，年均降水量只有约500 mm/a.然而结合白龙江流域地质灾害分布特征可知，其地质灾害的多发区并不是年降水量最多的区域，一方面可能与区域岩性、植被差异密切相关之外，另一方面可能与区域骤发性强降雨相关 (袁斌等，2012).
图 7 白龙江流域年均降水量分布Fig. 7. The plane distribution of annual precipitation of Bailongjiang drainage3.4 宏观地貌的控制作用
滑坡泥石流等地质灾害与流域内部地形坡度、地貌高差密切相关 (张帆宇和刘高，2005；李永进等，2009；殷志强等，2015).白龙江流域处于西秦岭的中、高山区，晚新生代以来抬升运动强烈，沟谷发育且多呈“Ⅴ”字形，山坡相对高差一般都在700~1 400 m，区域起伏度和切割深度分别达到1 300 m和800 m，优势坡度为20°~50°.白龙江流域特别是上游流域具有高程易变、起伏大、切割深、坡度陡等特点，具体表现为流域地貌破碎程度高、地形陡峻、起伏强烈、河流比降大的特点 (图 3).斜坡越高陡，其坡脚应力越集中，系统稳定性越差，发生变形破坏的可能性越大 (孟兴民等，2013).高陡的地形为地质灾害的发育和形成提供了必要的势能和物质积累条件而大的河流比降也为滑坡泥石流等地质灾害提供了源源不断的动力.白龙江流域内部滑坡、泥石流易发点分布证明了宏观地貌对于地质灾害的爆发具有较强的控制作用.
3.5 河流侵蚀作用
整个白龙江流域存在明显的差异隆升，流域中上游隆升速率明显大于下游地区，这与该区主干活动断裂的新活动性息息相关 (张会平等，2010)；已有研究指出，光盖山-迭山主断裂晚第四纪以来的左旋滑动速率为0.51±0.13 mm/a，垂向滑动速率为0.49±0.08~1.15±0.28 mm/a (俞晶星等，2012)；迭部-白龙江北缘断裂晚第四纪以来的逆冲速率为0.70 mm/a，而其南缘断裂晚第四纪逆冲速率为0.38±0.12 mm/a，走滑速率为1.37±0.10 mm/a (郑文俊等，2013)，而临潭-宕昌断裂最新得到的左旋走滑速率为1.00 mm/a (刘白云，2012).贾伟 (2012)等得到的康县-略阳断裂 (F7) 中段的晚更新世以来左旋走滑速率自西向东增大，从0.35 mm/a增大至1.39 mm/a，全新世以来走滑速率从0.68 mm/a增大至1.48 mm/a，东段晚更新世以来平均滑动速率为1.06 mm/a；两当-江洛断裂 (F8) 的左旋走滑速率为0.50~1.50 mm/a，逆冲速率为0.50~1.00 mm/a (刘白云，2012)；根据近年地质填图的结果，哈南-青山湾-稻畦子断裂全新世以来左旋滑动速率为2.00~2.50 mm/a.跨过区内断裂，流域西南一侧受岷江断裂与虎牙断裂所控制的岷山隆起于第四纪强烈抬升 (赵小麟等，1994)，且目前仍在快速隆升 (邓起东等，1994)，这一明显的差异隆升也向北延伸到了本研究区使得流域中上游大面积快速隆升 (张会平等，2010).整个流域内部明显的差异隆升，尤其是区内活动断裂强烈的晚第四纪构造活动使得研究区内河流下切强烈、地层严重破坏 (宋丙辉等，2011；黄晓等，2013)，造成了白龙江流域山高谷深、沟壑纵横、岩体破碎、结构松散的总体特征.
7个亚流域所拟合的S-A图解明显不同.亚流域I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ的S-A图像明显上凸反映了各流域河流下切侵蚀严重或突发事件形成的滑坡泥石流以及大洪水等造成的物质输出明显.我们将近年来实地调查统计得到的滑坡、泥石流地质灾害分布点叠加到各个亚流域上，发现流域I、Ⅱ、Ⅲ确实为地质灾害高发区，也造成了极大的物质输出；而亚流域Ⅵ却未见地质灾害分布点，这可能与该区极大的地体隆升速率所造成的河流强烈下切带走冲刷物质有关 (图 4).亚流域内部物质输出小于输入的Ⅳ、Ⅴ以及输出量与输入量达到均衡状态的亚流域Ⅶ均未见明显的地质灾害分布点.所以，单从流域内部物质的输出与输入角度来看，流域盆地的S-A图像上凸，说明流域所在地区属于崩塌山脉地形，其物质的输出量大于输入量，而物质的输出通过河流的强烈侵蚀下切或者大型滑坡、泥石流等突发事件来实现；所以滑坡泥石流等地质灾害易于发生在物质输出量大于输入量的流域内.兼顾7个亚流域内部的岩层分布发现，各亚流域内部岩层分布有较大差异 (图 6)：I、Ⅳ、Ⅴ号以中生代碎屑岩、含砾砂岩为主；Ⅱ、Ⅵ号同时含有古生代碳酸盐、泥砂岩以及中生代含砾砂岩；Ⅲ号古生代碳酸盐、泥沙岩以及玄武岩、苦橄岩夹层；Ⅶ以前寒武纪、古生代及中生代地层为主；流域内部各时代岩层分布似乎并不是控制地质灾害的主要因素，而区域活动断裂差异活动所控制的破碎岩石以及软岩分布才是滑坡泥、石流灾害的源物质.
受控于区域山体隆升以及河水携带能力的物质输出与输入模式分析表明滑坡、泥石流等地质灾害通常发生在物质输出量大于输入量的崩塌山脉地形中，但也要同时考虑降雨、地层分布以及岩石破碎程度等因素.
综上所述，白龙江流域骤发性的大到暴雨以及比降大的陡峭河道使得白龙江具有丰富的水源以及强大的水流携带能力；受断裂构造差异活动而被强烈破碎的坚硬岩石以及遍布全区的软岩分布为流域内滑坡、泥石流等地质灾害提供了丰富的松散物质；流域内部特殊的地貌形态：分布极不均匀的海拔高程、局部异常高的坡度和地形起伏度分布以及流域内部大的切割深度在流域内以地貌破碎程度高、地形陡峻、起伏强烈、河流比降大的形式出现，这样陡峻的地形为各种地质灾害的产生提供了高度、陡度以及临空条件.
4. 结论
本文通过ArcGIS空间分析技术系统提取白龙江流域内部各地貌因子，在前人工作基础上结合区域降水与岩性条件系统探讨了地貌因子与地质灾害分布的相关性.
分析认为，骤发性暴雨以及陡峭的河道使白龙江水系具有强大的携带能力；受构造作用控制而严重破碎的坚硬岩石以及遍布全区的软岩分布为地质灾害提供了直接的源区物质；白龙江流域极不均匀的高程分布以及高坡度、高地形起伏度以及大的切割深度等特征为各种地质灾害的产生提供了高度、陡度以及临空条件.
通过对白龙江流域内部7条四级水系进行河流水力侵蚀模型分析得到了滑坡泥石流等地质灾害主要分布在S-A图解上凸的区域，即输出物质大于输入物质的流域，而大量的输出物质则主要以滑坡、泥石流等地质灾害的形式表现.
致谢: 感谢审稿专家和编辑部对本文提出的很好的修改意见和建议. -
图 1 白龙江流域活动构造分布
F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂；F8.两当-江洛断裂；F9.礼县-罗家堡断裂；A-A′、B-B′、C-C′和D-D′分别代表4条条带状剖面
Fig. 1. Active tectonics' distribution in Bailongjiang drainage basin
图 2 4条条带状剖面
F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂
Fig. 2. Four swath profiles
图 3 白龙江流域地貌参数
a.地形高程分布；b.地形起伏度分布；c.地形切割深度分布；d.地形坡度分布
Fig. 3. Integrated topography parameters in Bailongjiang river
图 4 河流纵剖面陡峭系数分析结果
F1.临潭-宕昌断裂；F2.光盖山-迭山断裂；F3.迭部-白龙江断裂；F4.东昆仑断裂；F5.哈南-青山湾-稻畦子断裂；F6.文县-康县-略阳断裂；F7.青川断裂；F8.两当-江洛断裂；F9.礼县-罗家堡断裂
Fig. 4. Channel steepness index result
图 6 白龙江流域岩性分布
Fig. 6. The plane distribution of different rock types of Bailongjiang drainage
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