西藏典型冰湖溃决型泥石流的初步研究

西藏地区冰川面积约为35000km2,是我国现代冰川分布最多的地区,也是现代冰湖分布最多的地区.在现代冰川前进或跃动、冰舌断裂、冰湖岸坡出现崩塌或滑坡、温度骤然增加导致冰川融化加速、湖口向源侵蚀加剧、坝体下部管涌引起塌陷等诸多可能因素的影响下易造成冰湖溃决,出现洪水、稀性泥石流、粘性泥石流等危害方式,造成的灾害远远大于由降水引发的泥石流灾害,常常形成危害严重的地质灾害链.     

近20a来西藏朋曲流域冰湖变化及潜在溃决冰湖分析

全球气候变暖,青藏高原冰川普遍处于退缩趋势,由此引发的冰湖溃决洪水的灾害也随之增加.通过对2000/2001年度卫星遥感数据解译结果和1987年国际联合考察的朋曲流域冰湖溃决洪水结果的分析,研究了近20a来朋曲流域内冰湖的变化.结果显示,该流域中的冰湖数量有减少,但冰湖的面积却在增加,这是同期全球气候变暖的结果.在提供了冰湖编目数据的基础上,识别了有潜在危险的冰湖,为冰湖溃决洪水早期预警系统提供了科学依据.     

冰湖溃决泥石流形成的临界条件

随着全球气候的变暖, 在世界上许多高山峡谷区的冰湖溃决及其溃决洪水引发的泥石流, 经常对下游居民及其他基础设施造成极为严重的危害. 使用水槽试验的方法, 从单宽流量和库容、沟道纵坡、堆积物粒径3个方面探讨了冰湖溃决泥石流形成的影响因素和临界条件. 结果显示: 冰湖溃决泥石流形成与否不仅与溃决洪水提供的能量有关, 还与参与泥石流活动的沟床物质特性紧密相关. 通过对试验数据的分析, 当泥石流形成的特征参数K>2.66时, 冰湖溃决洪水可以演化为泥石流. 该种方法可以对危险性冰湖的预测提供理论参考.     

西藏洛隆县巴曲冰湖溃决型泥石流演进过程模拟研究

巴曲冰湖溃决型泥石流紧邻川藏铁路某车站,可能对其建设及运营产生威胁。首先基于现场调查和遥感解译查明了巴曲泥石流的基本特征,采用规范公式计算了巴曲暴雨泥石流的动力学参数。然后采用无量纲堵塞指数（DBI）评价了巴曲沟内7个主要冰湖堰塞坝的稳定性。评价结果表明:巴曲1#冰湖堰塞坝的DBI值处于非稳定区,3#、4#和6#堰塞坝的DBI值处于非稳定区与稳定区之间,存在发生冰湖溃决的风险。最后,采用快速物质运动模拟软件（RAMMS）单相流数值方法,模拟分析了巴曲沟在4个极端场景下的冰湖溃决演进过程。模拟结果显示:巴曲冰湖溃决后的演进过程分为开始-汇流-冲出-停积四个阶段,共历时约4.5 h。在1#—4#及6#冰湖堰塞体全部溃决工况下,冰湖溃决泥石流在沟口的最大流速为5.92 m/s,最大深度为4.35 m,最大流量为1 954.42 m3/s,为暴雨型泥石流的5.1倍。除此之外,4个场景下冰湖溃决洪水的影响范围都经过拟建车站,泥石流最大深度分别为1.91,3.36,1.53,4.35 m。因此在车站设计时需采取排导槽或导流堤等工程措施进行防护治理。上述研究结果可为川藏铁路选线及青藏高原东部地区的冰湖溃决型泥石流防治提供参考。     

藏东南冰湖溃决泥石流灾害及其发展趋势

冰湖溃决泥石流是高山冰湖溃决洪水引起的突发性泥石流,是一种自然灾害现象.西藏冰湖溃决泥石流集中分布于东南部的雅鲁藏布江、波曲及朋曲流域等.冰湖溃决泥石流常形成灾害链对藏东南社会、经济危害严重.分析了气温和降水对冰湖溃决和及其所形成的泥石流的影响,认为冰湖的溃决大部分是由于异常气候条件造成的,冷湿的气候有利于冰川的积累,当气候转为湿热和干热或气温突然升高0.6～1.2 ℃时最易引起冰湖溃决泥石流.通过对西藏地区气候变化的研究,对未来50 a藏东南冰湖溃决泥石流的发展趋势作了预测探讨.一般来讲,气温升高,冰川融水的增加有个临界点,当过了临界点后其冰川融水将会减少,冰湖溃决可能性减少,冰湖溃决泥石流也将减少.也就是说,未来西藏东南部冰湖溃决泥石流的发展趋势,将呈倒"U"字型.冰湖溃决泥石流的发生更多地依赖于突发性的降雨增多.     

西藏聂拉木县嘉龙湖冰湖溃决型泥石流危险性评价

冰湖溃决型泥石流是高原山区特殊的地质灾害,以西藏聂拉木县嘉龙湖为例,建立了一套冰湖溃决型泥石流危险性评价方法.以喜马拉雅山区1970—2015年气温波动频次和聂拉木冰湖溃决历史事件预测了未来10年嘉龙湖溃决的时间概率.利用遥感影像识别嘉龙湖上方不稳定冰体的范围和规模,采用美国土木工程师协会推荐公式和修正的三峡库区涌浪计算方法分析了冰川滑坡产生的涌浪规模,从涌浪波压力和越顶水流推力两方面预测了冰碛坝发生失稳的可能性.采用FLO-2D模拟冰湖溃决泥石流的运动过程,以最大流速和泥深表达了嘉龙湖溃决泥石流的危险程度.评价结果表明:2002年嘉龙湖溃决事件与当年气温偏高有关,未来嘉龙湖发生溃决概率高;冰川滑坡激起涌浪能够翻越坝顶,并引起坝体快速侵蚀而溃决;冰湖溃决泥石流对聂拉木县城河道两侧54栋建筑造成威胁.评价方法实现了冰湖溃决型泥石流危险性的定量分析,评价结果对聂拉木县城泥石流防灾具有现实意义.      

西藏嘉黎吉翁错冰湖溃决机制特征

正在全球气候变暖背景下,青藏高原及周边地区的冰川整体处于快速退缩状态,导致冰川的不稳定性增加,冰川灾害的风险程度加剧,如冰崩、冰川跃动、冰湖溃决洪水和冰川泥石流等灾害事件频发(邬光剑等,2019)。据不完全统计,自20世纪以来,西藏冰湖溃决灾害呈增加趋势,已有33个冰湖前后发生37次溃决,主要分布于海洋性和大陆性冰川的过渡带,以及帕隆藏布流域的海洋性冰川地带,溃决机制也呈多样化发展(刘建康等,2019)。     

我国西藏地区冰湖溃决灾害综述

冰湖溃决是我国西藏地区典型的地质灾害类型之一,具有突发性强、规模大、破坏力强和危害范围广等特点,往往造成下游地区遭受惨重的生命财产损失。冰湖溃决成因特征是形成机制、早期识别和危险性评价等冰湖溃决研究的基础,受客观条件限制,我国西藏冰湖溃决的基础调查工作存在资料分散甚至缺失的局限性。为解决这个难题,通过资料收集、遥感解译和野外调查等技术手段,重新梳理了我国西藏地区的冰湖溃决事件及基本特征,共调查出33个冰湖37次溃决事件,其中2个为冰川阻塞湖（简称冰川湖）,划定了冰湖溃决高发地带的地理分布位置,分析出冰崩/冰滑坡、埋藏冰融化、冰川融水、强降水、泥石流和上游冰湖溃决洪水6种诱发原因,为我国西藏冰湖溃决研究提供基础调查成果和参考依据。     

西藏波密丹卡弄巴冰湖发育特征与潜在风险

冰湖溃决是青藏高原的典型山地灾害之一,严重威胁川藏交通廊道的安全.开展沿线地区的冰湖灾害调查和溃决风险评估,并制定针对性的防控对策十分必要.选取西藏波密的丹卡弄巴冰湖为研究对象,通过遥感解译、野外调查、工程地质类比、数值模拟等方法,查明了冰湖、冰川积雪区、形成流通区、堆积区等分区流域的发育特征,提出了丹卡弄巴具有发生冰...     

藏东南冰湖溃决泥石流形成的气候因素与发展趋势

冰湖溃决泥石流是高山冰湖溃决洪水引起的突发性泥石流,是一种自然灾害现象,对藏东南社会、经济危害严重。文中根据实地调查及相关资料,分析了气温和降水对冰湖溃决和冰湖溃决泥石流的影响以及冰湖溃决泥石流年内和年际的形成规律,并认为冰湖的溃决往往是由于异常气候条件造成的,冷湿的气候环境有利于冰川的积累。当气候转为湿热或干热,特别是气候突变异常年代,最易引起冰湖溃决泥石流。受西藏气候变化的影响,未来40年藏东南冰湖溃决泥石流的发展趋势呈抛物线"∩"型。     

波曲流域冰湖及其溃决灾害链特征分析

西藏聂拉木县波曲流域内分布有大量的冰川和冰湖,通过对2000/2001年度遥感数据解译并结合野外详细调查,分析了波曲流域冰湖分布的现状、特征以及变化特征,研究发现波曲流域内冰湖无论数量和面积在海拔高度上均呈单峰型分布,其海拔为4260~5580m,主要在5000~5400m之间;冰湖数量在增加;冰湖面积的变化趋势大体表现为:终碛湖的面积呈增加的趋势,冰斗湖、槽谷湖和侵蚀湖的面积呈减小的趋势。在此基础上,分析了流域冰湖溃决及其灾害链特征,并以章藏布流域的次仁玛错为典型案例进行了灾害链特征分析。     

冰湖溃决泥石流的形成、演化与减灾对策

本文分析了主要由冰滑坡和冰崩入湖导致的冰湖溃决的机理和条件.进而,从气候条件、水文条件、终碛堤、冰湖规模、冰滑坡、沟床特征和固体物质补给等方面分析了冰湖溃决泥石流的形成条件和特点,归纳出冰湖溃决泥石流沿程演化的6种模式:溃决洪水-稀性泥石流、溃决洪水-黏性泥石流、溃决洪水-稀性泥石流-黏性泥石流、溃决洪水-黏性泥石流-稀性泥石流、溃决洪水-稀性泥石流-黏性泥石流-稀性泥石流和溃决洪水-黏性泥石流-稀性泥石流-洪水.针对冰湖溃决泥石流突发性强、频度低、洪峰高、流量大、流量过程暴涨暴落、破坏力强和灾害波及范围广等特点,提出了7点减灾对策.     

西藏喜马拉雅山脉中段冰湖变化与溃决特征分析 ——以桑旺错和什磨错为例

年楚河流域是西藏自治区农业相对发达的地区,流域内冰川发育较好,冰川融水是地表径流重要的组成部分,冰湖溃决洪水灾害也威胁着下游村镇和城市。本文利用遥感技术对流域内桑旺错和什磨错两个冰湖特征进行分析,结合实地野外调查,对冰湖变化和溃决特征展开讨论。结果表明：1987-2018年,桑旺错和什磨错都呈扩张趋势,面积分别增加了0.31 km²（5.56%）和0.954 km²（96.9%）,变化率分别为0.054 km²·（10a）^-1和0.311 km²·（10a）^-1。桑旺错和什磨错侧碛垄、终碛垄为松散堆积物,结构松散、稳定性差。桑旺错出水口开阔,出水流畅。什磨错没有出水口,在最内侧终碛垄外有渗流。桑旺错和什磨错后缘冰川冰舌相接,冰舌陡峭,冰舌崩塌可能性较大,同时两湖侧碛垄稳定性较低,也存在崩塌的风险。桑旺错溃决风险较小,什磨错溃决风险较大。     

冰川泥石流研究进展概述

冰川泥石流是冰川退化的结果。在全球气候变暖的大背景下,冰川不断退化,消融加剧,冰舌后退引发径流量增大,冰湖面积扩大,加之冰川退化,冰崩雪崩所带来的丰富的冰碛物、寒冻作用产生的岩屑和沟谷及两岸丰富的松散固体物质,在自身陡峻的地形作用下,容易发生大规模的冰川泥石流。在全球变暖的大背景下,冰川泥石流的爆发越发频繁,其爆发时能量巨大,来势凶猛,破坏力强,难以预报,所到之处,如摧枯拉朽一般横扫一切,造成了严重的人员财产损失,这引起了山地冰川国家的广泛关注。在这种背景下,研究冰川泥石流的形成机理和活动规律,进行适当的防护措施,对减少人员伤亡、经济损失具有重要的意义。本文主要对国内外冰川泥石流的研究进展进行追索,探求冰川泥石流的时空分布,揭示冰川泥石流的演化过程,并对未来的研究做了展望。     

冰川终碛湖溃决泥石流流量计算

冰川终碛湖溃决泥石流是青藏高原常见的泥石流灾害类型之一, 也是青藏高原地区泥石流防治的重点之一. 在溃决洪水研究的基础上, 结合泥石流本身的特征, 针对瞬间部分溃决的情况, 推导了冰川终碛湖溃决泥石流流量的计算方法. 具体包括冰川终碛湖溃决口泥石流洪峰流量Qdmax=kQmax和距离溃决口一定距离的河道某处泥石流洪峰的最大高度Hdmax=kHHmax. 由于计算方法中涉及泥石流的特征参数, 依据泥石流的特征, 定义了特征参数的含义, 并给出了计算方法k=1 (γd-γw)/(γs-γd), kH=k·kG, kG是与沟道形态有关的参数. 为了检验推导计算方法的合理性和精度, 选定西藏米堆沟冰川终碛湖溃决泥石流作为实例, 进行了验证. 结果表明, 推导计算方法的物理概念清晰, 计算结果与实际调查数据在趋势上吻合.     

喜马拉雅山中段波曲流域近期冰湖溃决危险性分析与评估

西藏聂拉木县波曲流域内分布有大量的冰湖,对2000/2001年度卫星遥感数据遥感解译获取了冰湖的分布及面积;对比1987年的数据发现,经过15 a流域内冰湖数量和面积均发生了巨大的变化.通过野外考察获取了重要冰湖的溢流状态、冰碛堤稳定性、冰川影响等资料,在此基础上使用直接判别法和冰湖溃决危险性指数(I_dl)进行了冰湖溃决危险性评价,所有冰湖中有9个处于高度危险状态的,3个处于较高危险的,2个处于稳定状态,其余35个处于相对稳定或趋于衰退状态.冲堆普下游、科亚普下游和主河至科亚普汇口以下为高度危险区,塔吉岭普下游、如甲普下游和章藏布下游处于较高危险,其他支沟下游及所有上游区处于冰湖溃决相对安全区.基于危险性评价结果,建议下游根据危险性大小,采取相应的应对措施以减轻冰湖溃决泥石流的危害.     

基于遥感技术的高山极高山区冰川冰湖变化动态监测

在全球变暖的大背景下,我国藏南地区冰川持续退缩,冰湖不断扩张,从而引发了一系列的地质灾害问题。文章利用Landsat系列影像,在面向对象分类方法的基础上采用波段比值法和NDWI指数提取了藏南希夏邦玛峰地区1994—2018年共9期冰川和冰湖的面积。研究表明,希夏邦玛峰地区净冰川持续退缩,总体速率为（1.28±0.32）%/a,冰湖的扩张速率约为（1.88±1.07）%/a。同时,面积小于1 km2的冰川退缩极为严重,高达33.25%。其次气象再分析数据表明夏季气温和降水的增加可能是该地区净冰川退缩加快的重要原因,并且共同促进了冰湖的加速扩张,大大提高了该地区冰湖溃决的风险。     

气温对西藏冰湖溃决事件的影响

西藏冰湖溃决是多因素引发的突发事件。由于溃决冰湖多位于高海拔、人烟稀少的地方,对于其独特的地貌因素、构造成分提取十分困难,所以作者仅研究气温这一易获取的重要因素对西藏冰湖溃决的影响。冰湖溃决与气候的波动变化有着密切联系,在全球平均地表温度持续上升的背景下,研究气温对于西藏冰湖溃决的影响,是十分重要的。考察了西藏的14次溃决事件,结合邻近12个溃决冰湖的9个气象站的年值气象资料和日值气象资料进行分析,发现冰湖溃决是年均温剧烈波动后区域响应的结果,波动越大,冰湖溃决发生的几率越大。还研究了溃决当年和溃决前一年的正积温值(T) 和积温增长速度（积温拟合曲线指数a),发现溃决事件发生当年的正积温值和积温增长速度普遍大于溃决的前一年。根据正积温值与积温拟合曲线指数,建立幂函数曲线公式来界定易溃决事件和不易溃决事件。根据上述分析,推荐选择长序列的正积温值与积温曲线指数,作为考量指标以研究西藏冰湖溃决事件。     

青藏高原冰湖溃决灾害隐患识别、发育规律及危险性评价

青藏高原是全球冰湖溃决灾害发生最频繁的区域之一,冰湖溃决对人类及工程建设安全造成严重威胁。以2015—2018年Landsat 8 OLI_TIRS等遥感影像及数据为基础,对青藏高原40000余条冰川10 km范围内且面积大于900 m2的冰湖进行了遥感解译,分析了冰湖分布与发育特征,建立了冰湖溃决隐患的识别指标体系,利用突变级数法(CPM)对隐患点进行了危险性分级评价。结果表明：①青藏高原发育冰湖16481处,海拔分布在5000~5500 m之间的冰湖占总量的43.69%;面积集中在100~500 km2之间的占总量的47.40%;行政分布上主要分布在西藏自治区,有12664个,占总量的76.84%;流域上主要分布在雅鲁藏布江流域,有8321个,占总量的50.49%。②识别出冰湖灾害隐患点369个,其中低危险点126个,中危险点177个,高危险点66个。③冰湖溃决隐患点面积多为0.1~0.2 km2;海拔主要分布在5000~5500 m之间;与母冰川距离大多小于100 m;冰碛坝宽度一般小于300 m,背水坡坡度大多小于50°;冰湖溃决隐患点的母冰川冰舌端坡度分布在10°~20°之间;绝大多数冰湖溃决的方向朝向北方。     

冰碛湖溃决泥石流流量计算方法

冰碛湖溃决泥石流是高山高寒地区一种常见的灾害类型,虽爆发频率低,但造成的危害极大,该类型的泥石流防治是区域开发建设中必须要面对的问题,而流量计算又是其核心问题之一。以西藏地区近100 a以来的冰碛湖溃决实例为基础,探讨了溃口深度的计算方法;以逐渐溃决模型和配方法为基础,分析了冰碛湖溃决泥石流的容重峰值流量与洪峰演进计算方法的适用性与流程;通过案例的对比研究,探讨了计算模型参数率定与误差来源。结果表明：瞬间溃决模型高估了冰碛湖溃决泥石流的峰值流量,泥石流的预测值偏保守;而逐渐溃决模型更接近于冰碛湖溃决的物理机制,在冰川U型谷内,可不考虑泥石流的堵塞作用,泥石流的峰值流量预测值与实测值较吻合;在冰川U型谷外或近沟口段则需考虑泥石流的堵塞作用。文中提出的计算模型作为冰碛湖溃决泥石流防治工程参数设计的依据是可行的。