兰州大学地质灾害研究团队在黄河上游滑坡形成机制方面取得突破性进展
兰州大学地质灾害研究团队在黄河上游滑坡形成机制方面取得突破性进展
兰州大学地质灾害研究团队在黄河上游滑坡形成机制研究方面取得重要突破。通过大尺度现场灌溉试验、时序电阻层析成像监测等手段，团队揭示了地表水在黄土非饱和带的入渗机制，并发现了人类活动与构造运动对地下水运移的协同影响，为地质灾害防治提供了新的理论依据。
黄河上游河流阶地是人类生产生活的重要地貌单元。区内近半个多世纪的引水灌溉使得原本干旱的阶地地下水位大幅上升，进而在地震、人类活动等诱发下形成大量滑坡、地面沉陷以及滑坡-泥流等地质灾害（链）。然而，目前关于地表水在厚层黄土非饱和带如何入渗、运移，并在短时间内如何引起阶地地下水位快速响应等机制仍是国际学术界尚未解决的难题，导致灌溉区阶地地质灾害（链）的防治仍然缺乏科学依据和有效手段。
为解决这一国际难题，兰州大学地矿学院地质灾害研究团队以地处甘肃永靖县黑台的黄河四级阶地和青海民和县官亭镇黄河三级阶地为例，通过大尺度现场灌溉试验、时序电阻层析成像监测和精细化构造地质野外调查等先进手段开展了深入研究，取得了一系列突破性进展。
图1. (a)黑台地区历史地震震中和等震线， (b) 黑台构造裂缝（C1-C5）的空间分布和结构迹线（T1-T5）的位置
研究结果显示河流阶地上的裂隙是地表水下渗的主要通道，这些裂隙的形成与区域构造活动密切相关（图1）；构造成因的裂隙网络系统提高了地表水补给地下水的效率，并能在黄土内部形成集水区，增加了土壤饱和度，这一结论改变了学界对黄土高渗透性的传统认识。研究指出人类灌溉活动和构造活动的影响可以显著缩短地下水对地表水的响应时间，这个时间的缩短可能超过传统认知一个数量级，揭示了人类灌溉活动与新构造运动对地下水运移的影响机制，并创新性地刻画了黄土区地表水入渗方式与渗透介质的关系（图2）。
图2. 黄河阶地地下水补给方式的示意图
2023年12月18日积石山地震后，研究团队对官亭盆地黄土结构迹线和阶地地下水进行了实地调查，结果进一步证实了黄土高原河流阶地区人类灌溉活动和构造运动/地震导致地下水分布快速演变机制的普适性。
针对2023年12月18日积石山Ms 6.2级地震诱发的官亭盆地（黄河三级阶地）滑坡-泥流灾害（图3），研究结果揭示了地貌单元、构造运动和人类活动如何控制本次滑坡的形成，并发现了一种新的地震诱发的滑坡破坏模式，这类滑坡以双层液化为主，并可能广泛存在于河流阶地之上（图4）。这些研究不仅为河流阶地灌溉区潜在滑坡风险预测提供了新的理论基础，警示人们需要紧急评估构造活跃的黄土高原河流阶地灌溉区滑坡的易发性，也为类似区域平衡人地关系、开展地质灾害防灾减灾提供了新启示。
图3. 金田村滑坡-泥石流滑动源区失稳模式
图4. 金田村滑坡-泥石流的成因和破坏模式图
相关研究成果已发表在水文学顶级期刊Journal of Hydrology和Nature自然灾害类合作期刊npj Natural Hazards上。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的联合资助。
论文链接：
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前期成果：
Ma, J. H., Yao, Y. Q., Wei, Z. R., Meng, X. M., Zhang, Z. L., Yin, H. L., Zeng, R. Q*., (2024).Stability analysis of a loess landslide considering rainfall patterns
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本文原文来自兰州大学新闻网