1.1 自然地理环境
中国是地震频发国家之一，位于环太平洋地震带与地中海—喜马拉雅地震带之间。印度洋板块向亚欧板块俯冲造成青藏高原的隆起。同时，导致大量板块滑动与断裂。汶川地震的震中位于喜马拉雅—地中海地震带的龙门山断裂带上，属于我国的西南地震区，历来地震高发。地震灾区地势起伏较大、高山峡谷纵横交错，地层结构较为疏松；亚热带湿润季风气候和暖温带大陆性半干旱季风气候在此交汇，降雨较多且集中在汛期，并多有暴雨；震后易发滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害。
1.1.1 地形地貌
地震重灾区地处青藏高原与四川盆地之间的过渡带，自西北向东南从极高山至四川盆地浅丘陵的延伸，地势起伏极大。西北地区以高山峡谷地形为主，东南盆地内地形较为平坦（见图1-1、图1-2）。震中区河谷深切，山体陡峻，极易形成崩塌、滑坡、泥石流和阻塞河道的堰塞体。地震堰塞湖对下游区域，通常构成溃坝洪水灾害的极大风险。
5·12汶川特大地震震中所在的龙门山断裂带，东北起广元市，西南至泸定县，全长500多km，宽30～70km，长约530km，西北连青藏高原，东南接盆地腹部区域，高山深谷纵横交错。龙门山断裂带山势连绵起伏，坡度多在70°以上，山峰与谷地的切割深度，可以达到1500.00～2500.00m，山峰与谷地高差在1500.00～2500.00m之间。5·12汶川特大地震后，在河流上游峡谷之间先后形成105处规模不一的堰塞湖。地震堰塞湖分布在中高山、高山区，地形高差一般在600～2000m左右。而震中区东南的成都市、德阳市、广元市及东北的汉中市部分地区属平原或低山丘陵，地势低平，海拔多在300.00～700.00m。灾区总体上坡度较大，最高海拔6251.00m，最低海拔491.00m，坡度大于25°的地区面积占灾区总面积的70%以上，是滑坡、崩塌、泥石流、堰塞湖等地质灾害发生的主要区域；坡度小于5°的平地主要集中在东南部，是受堰塞湖溃坝洪水威胁的区域。
1.1.2 地质特征
中国的地质构造受印度洋板块、太平洋板块与西伯利亚板块的汇聚挤压控制，形成多条主要大断裂，构造活动在全国范围内形成约20多个地震带（见图1-3、图1-4），汶川地震发生的龙门山构造带是其中之一。龙门山构造带属华夏系构造带，灾区范围内分布有茂汶大断裂、映秀大断裂和二王庙大断裂（汶川—茂县断裂、北川—映秀断裂和安县—灌县断裂）三条主要大断裂（见图1-5），呈东北—西南方向，影响深度13～32km，地质构造复杂。因此，地震活动较为频繁。汶川地震震中位于龙门山主中央断裂带上，南自汶川县映秀镇，北至青川县甚至更远。龙门山主中央断裂带西南始于泸定县附近，向北东延伸经盐井乡、映秀镇、太平镇、北川羌族自治县（以下简称北川县）、南坝镇、茶坝插入陕西境内与勉县一阳平关断裂相交，斜贯整个龙门山，长达500余km。断裂总体走向北45°东，倾向北西，倾角60°左右，于断裂两侧发育一系列与之平行的次级断层，在剖面上组成叠瓦状构造，显示明显的压性特征。区内新构造运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随断裂活动，在上升中有短暂间歇。长期地壳运动使龙门山构造带积压了大量能量，终于在地质薄弱区域突然释放，诱发了此次特大地震。
汶川地震震区属下扬子地台地层分区，各时期地层均有不同程度出露，受龙门山断裂带切割影响，部分地层有缺失。龙门山断裂带地质结构大多是坚硬的玄武石、石灰石和风化石夹杂在一起，变质岩发育，地质特点是，一旦山体外表的植被被破坏，山体马上就会风化成为泥土夹杂坚硬巨石，是泥石流和山体滑坡频繁发生地区（见图1-6）。
图1-1 5·12汶川特大地震灾区地形图
图1-2 5·12汶川特大地震灾区地貌类型分布图
图1-3 中国地质板块构造及主要断裂带分布图
图1-4 中国地震带分布图
图1-5 5·12汶川特大地震震区地质构造图
图1-6 5·12汶川特大地震震区地质灾害危险度状况图
1.1.3 河流水系
汶川地震灾区水系众多，有大小河流近300条，大部分属于长江流域的岷江、沱江、涪江、嘉陵江水系，少数河流属于大渡河、渠江、汉水的中上游水系，陕西的部分灾区还属于渭河水系的范围（见图1-7）。
（1）岷江、沱江水系。岷江水系上中游、沱江水系上游地处地震核心区域。岷江水系受龙门山断裂带抬升的影响，干流上游左岸有岷山主脉基本平行流向展延形成分水岭，水系多为羽状分布。干流中游进入成都平原区，经都江堰水利工程的调节，分支形成水网，由天然河道干支流汇纳关系变为人工河渠的授受关系，水系基本成纺锤状分布，先从都江堰向西南渐转东南辐射，在接近龙泉山脉处又逐渐收拢，汇聚于彭山江口。
沱江水系上游主要有绵远河、石亭江、湔江、青白江、毗河。绵远河为沱江河源，地势自西北向东南倾斜，河源分水岭九顶山高程4984.00m，自北向南，穿过中低山区、平原、丘陵三种地貌区。绵竹县汉旺场至彭州市关口一线以上为山区，山高坡陡，沟谷深狭，河谷多成V形；汉旺至关口一线以下的平原水网区，地势平坦，水系纵横，河床由卵石、砾石构成。
（2）涪江水系。涪江是嘉陵江支流，发源于松潘县黄龙乡岷山雪宝顶峰西北。上游段属龙门山断裂褶皱带，变质岩发育，地面起伏大，河道行于高山峡谷中，河谷狭窄，仅平武县南坝镇一带有沿河平坝，河谷宽达300～600m。发源于龙门山脉的主要支流有平通河、盘江、安昌河，其地形、地貌与涪江上游类似，地震发生在该区域，并形成许多堰塞湖。
（3）嘉陵江水系。嘉陵江上游有东、西两源，东支出自陕西省凤县背面秦岭代王山西，为正源，分水岭高程2596.00m，称大南沟，西流纳暗河、小峪河，流经甘肃省两当县、徽县，复入陕西省境内的略阳县称白水江，青泥河、西汉水依次汇入；西支发源于甘肃省天水秦岭山脉的齐寿山，称西汉水，自东向西流经甘肃省天水市、西和县、礼县、成县、康县，至陕西省略阳县汇入嘉陵江，全长212km。嘉陵江流域在本次地震中受灾面积最大。
白龙江是嘉陵江最大的支流水系，发源于甘、川交界的西倾山东段郭尔莽梁，自西向东流经四川省若尔盖县，甘肃省迭部县、舟曲县、宕昌县、武都市、文县等，复入四川省青川县，至昭化镇汇入嘉陵江，全长552.1km。河源高程4072.00m，河口高程465.00m，平均坡降6.47‰。两河口以上属高山峡谷段，坡降较大，水流湍急；两河口至临江段河谷开阔，水流较为平缓，两岸岩质破碎且植被较差，易发山体滑坡及泥石流灾害；临江至文县碧口又为高山峡谷区，碧口水电站水库库容5.4亿m3。
（4）其他水系。大渡河流域的小金川中游及上游支流抚边河、沃日河水系，青衣江上游东河水系，以及大渡河干流的石棉、汉源段，干旱河谷的流沙河等水系，属地震灾区的西南区域。青衣江源头宝兴河，发源于宝兴县、小金县、汶川县三县交界处巴朗山蜀西向阳坪，河源蚂蝗沟，汇纳众山溪，自东北向西南流经宝兴县、芦山县。地震灾区还包含渠江上游的南江、白水河；勉县、略阳县、宁强县地区的汉水上游水系，宝鸡市陈仓区的渭河水系的部分支流及河段。
图1-7 5·12汶川特大地震震区河流水系图
1.1.4 气象及水文特征
灾区地形地貌复杂，致使各地的气候差异较大，气温、光照、降水分布极不均衡。重灾区大多为山区，山脚、山腰和山顶不同高程的气候特征极不相同，这对震后次生灾害的发展和抢险救灾产生了一定影响。灾区降雨多集中在汛期，5·12地震后不久即入汛，大量降雨不仅诱发山洪、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害，而且为保证灾区安全度汛，对水利抗震救灾和震损水利工程尽快修复提出了更高的要求。
（1）气温、日照。灾区气温随着海拔的升高呈降低趋势，每升高100m，温度约降低0.6℃。年温最高的区域汉源县达17.6℃，最低的区域茂县仅为11.0℃（见图1-8）。日照的地域分布也很不均衡。汶川县、茂县、汉源县年日照时数在1400～1632小时，盆地区的都江堰市、北川县、绵竹市等灾区仅为900多小时。
图1-8 5·12汶川特大地震震区年均温等值线图
（2）降雨。震区东南大部分区域受亚热带季风气候影响，雨量充沛，全年降雨大部分集中在夏季6-8三个月；震区西北的甘南、陇南及西南的阿坝部分地区则降雨较少。龙门山脉全长数百公里，呈弧形延伸，形成的盆地边缘大山体与来自东南方向水汽正交，水汽来源丰富，造成暖湿气流急剧抬升，绝热冷却，致使水汽大量凝结，因此，这个区域降雨特多；气流越过龙门山脉之后，受焚风效应影响降雨减少，形成西北和西南两个低值区。北川县年均降水量达1280mm以上，是四川省的暴雨中心之一，年最多暴雨日数可达10天，都江堰市、广元市及巴中年降雨量也均在1000mm以上；而茂县、汶川县、理县一带的年均降雨量不足高值区的一半；甘肃的甘南部分地区及陕西陇南部分地区年降雨量在500mm以下（见图1-9）。
灾区汛期降雨量占全年降雨量的50%以上。灾区东南的雅安—广元一线低山丘陵，夏季3个月年均降雨量普遍在500mm以上，雅安一带最大可高于600mm。西北高山区夏季降雨量200～500mm不等，向东南呈整体增加的趋势（见图1-10）。
图1-9 5·12汶川特大地震震区年均降水量分布图
图1-10 5·12汶川特大地震震区夏季（6-8月）降雨量分布图
（3）河川径流。受地质地貌、下垫面等因素综合影响，震区河川径流与降雨的分布特征有所差异（见图1-11、图1-12）。西部山区的产流能力较强，最高可达0.9%，而北部陇南地区和东南部四川盆地边缘丘陵区的广元市、德阳市则普遍较低，部分区域低至0.3%以下（见图1-11）。从年径流深特征来看，地震核心区的青川县、北川县、汶川县、都江堰市、宝兴县一线为最高（见图1-12），这一带恰恰是龙门山断裂破碎带，因此成为震后山洪、滑坡、泥石流及堰塞湖等次生地质灾害的集中区域。
图1-11 5·12汶川特大地震灾区河川年径流系数分布特征图
图1-12 5·12汶川特大地震灾区河川年径流深分布特征图