金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化

金沙江上游巴塘—中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×10⁷ m²,库容蓄水量约为1.46×10⁹ m³。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55 858 m³/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。     

岷江上游叠溪古滑坡坝—堰塞湖研究进展

四川岷江上游叠溪发育有一套厚度超过200 m、保存较为完整的湖相沉积,被定名为叠溪古堰塞湖相沉积,其形成于距今30 ka前,存活了约15 ka,因此记录了青藏高原东缘晚更新世—全新世(包括末次冰期)的重大地质与环境事件。现有研究初步揭示了古堰塞的沉积特征,但对叠溪古滑坡及古堰塞湖形成与演化的系统研究还十分不足。本文通过详细的野外调查,结合现代遥感测绘技术(无人机载LiDAR),构建叠溪古滑坡的三维地质模型,研究了其地质与地貌特征。同时,采用高密度电阻率法ERT,在滑坡体上布设2条长870 m和990 m的测线,探明了滑坡体内部结构特征。通过古堰塞湖相沉积露头和钻孔的调查,结合激光粒度测试,重建了古堰塞湖的范围、规模与沉积特征。在此基础上,通过对古湖相沉积坡面上多级阶地的分析,初步探讨了古堰塞湖的消亡及其对下游史前古聚落变迁的影响。研究结果表明,叠溪古滑坡不仅完全堵塞岷江而且还堵塞了对岸支沟,堆积体方量达到(1 400~2 000)×10⁶ m³。古堰塞湖在滑坡坝后向上游延伸26 km,所形成的最大湖面覆盖面积约21.4 km²,库容蓄水量约1 670×10⁶ m³。叠溪古滑坡-堰塞湖在岷江上游形成了陡峭的河道裂点(Knickpoint),对山区河道与地貌演化具有长期影响。     

金沙江“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用和沉积特征

古堰塞湖溃决洪水事件的重建是当前地学研究的热点问题之一,寻找足够的可参考的现代溃决洪水事件案例是顺利开展这项工作的基础。2018年11月13日发生在金沙江干流的白格堰塞湖超万年一遇的溃决洪水事件(学术界称之为“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件)就是一个难得的样本。这次溃决事件发生在枯水期,洪峰完全由溃决洪水产生,没有叠加其他来源,对评估流域地貌和沉积体系对堰塞溃决事件的响应有很好的参考价值。本文以溃决洪水事件受灾最为严重的奔子栏—石鼓段为研究区,通过详细的野外调查和初步的水力学估算发现“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用主要表现为洪水淹没区的岸坡塌岸和沉积物堆积,未发现明显的基岩侵蚀。沉积物主要由分选良好的具水平纹层的砂组成。受金沙江较低的河床比降影响,洪水产生的基底剪切应力较弱在27~142 N/m²,不能悬浮和搬运直径5 cm以上的砾石,也不能产生明显的磨蚀和冲(撞)击作用。在发生塌岸的部分段落,洪水沉积物中有砾石坠入,甚至会出现类似浊流沉积的层序。这些现象的发现对深入理解堰塞湖溃决洪水的复杂地貌过程和沉积特征有重要参考意义。     

叠溪地震堰塞湖沉积物特征及演化过程

1933年发生在青藏高原东缘岷江上游叠溪地区的7.5级地震,致岷江干流两岸岩体崩滑堵江,形成叠溪小海子堰塞湖。堰塞湖形成后,水流携带松坪沟流域内的泥砂进入堰塞湖不断沉积,形成具有顶积层、前积层和底积层3层结构的吉尔伯特型扇三角洲。基于野外调查,本文对叠溪堰塞湖三角洲沉积物的沉积特征进行研究,依据沉积物的地貌和沉积特征推断松坪沟流域至少发生过两次大型洪水事件。采用水力学中的水流能量法反演计算,结果表明这两次洪水的最大洪峰流量分别为405.4 m3·s-1和365.4 m3·s-1。叠溪堰塞湖沉积特征与历史洪峰流量的重建,对于了解震后堰塞湖地质环境及演化规律等方面具有重要意义,可为地质灾害等事件的发生频率、危害程度在工程建设方面提供参考。     

基于数值模拟的戈龙布滑坡-堵江-溃决洪水地质灾害链动力学过程重建

以全新世戈龙布古滑坡堵江溃决洪水地质灾害链为例,采用野外调查、PFC3D滑坡动力学数值模拟和HEC-RAS溃决洪水模拟,再现了该滑坡滑-堵-溃灾害链全过程.首先通过野外调查查明了该滑坡的特征,戈龙布滑坡总体积约7.92×10⁷ m³,主滑方向为NW335°,最大滑动距离为2.3 km,最大堆积厚度约150 m.利用离散元软件对该滑坡启动和堆积过程模拟,戈龙布滑坡滑动过程持续了103 s,最大速度可达57 m/s,且在滑动过程中呈现出破碎程度区域差异性的运动学特性;大部分颗粒在运动过程中保持了其原始的位置顺序,堆积体物质特点为单个颗粒与块体团簇共存,破碎作用较弱.滑坡堆积体面积约为1.8×106 m²,鞍部高143 m,左岸、右岸高程分别为2 030 m和2 063 m.滑坡堵塞黄河形成的堰塞坝厚度达143 m,上游形成面积为128 km²、库容为4.87×10⁹ m³的堰塞湖.通过模拟不同溃坝程度(15%、25%、50%和75%)下洪水演进过程,溃口下泄流...     

岷江上游叠溪混杂堆积体的沉积特征及其成因分析

青藏高原东缘岷江上游叠溪河谷段在地质历史时期发生了一次大规模滑坡堵江事件,形成一个特大型堰塞湖。堰塞湖形成后在晚更新世晚期(约27 ka B.P.)发生了溃决,并在坝体下游形成长约5 km的天然混杂堆积体,判断其为叠溪古滑坡堰塞湖溃决后形成的溃坝堆积。该套溃坝堆积体具有叠瓦构造、孔洞构造、块状构造、杂基构造、支撑—叠置构造及韵律互层构造。从上游至下游,溃坝堆积体的出露厚度逐渐变薄,砾石碎屑成分表现出由粗变细的变化趋势。溃坝堆积体是由高流态灾难性洪流及常态流和河流态两种机制形成,相应地具有两大类沉积相:巨砾层相及砾石层相和砂层相,依据溃坝堆积的地貌结构和沉积相特征可以推断叠溪古滑坡堰塞湖至少发生过一次极其罕见的灾难性溃决洪水事件。     

金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的发现及其环境与灾害意义

西藏芒康县金沙江上游雪隆囊河谷史前时期(全新世晚期)发生了一次明显的堰塞事件,形成了一个湖水体积约3.1×108 m3的大型堰塞湖。该堰塞湖形成后期发生溃决并引发异常大洪水,这一溃决事件发生在大约1 117 A.D.。地震诱发山体滑坡可能是金沙江发生堰塞的直接原因。在雪隆囊古堰塞坝体的下游一侧到其下游3.5 km的范围内,发现大量由砾石、砂和少量黏土组成的混杂堆积体,判定其为滑坡堰塞湖的溃坝堆积,是滑坡坝体及上游河床物质在坝体溃决后快速堆积形成。整套溃坝堆积体具有支撑-叠置构造、叠瓦构造和杂基构造等沉积特征,还具有一种特殊的沉积构造:即在垂向剖面上发育粗砾石层与细砂砾层的韵律互层,但剖面中缺少砾或砂的透镜体。这种沉积构造("互层构造")是溃坝堆积相区别于冲-洪积相、泥石流相等的一种重要判别标志。采用水力学模型反演确定雪隆囊古滑坡堰塞湖溃决洪水的平均流速为7.48 m/s,最大洪峰流量为10 786 m3/s。雪隆囊溃坝堆积体沉积特征及其环境的研究,不但有助于揭示古洪水事件发生的过程和机制,同时对于认识金沙江上游地区的环境演变也具有重要意义。     

黄河上游靖远-景泰段全新世古洪水水文学

对黄河上游靖远景泰段峡谷进行系统野外考察,在靖远县金坪村(JPC)发现典型的全新世古洪水滞流沉积物。通过光释光(OSL)测年和与黄河吉县段FJJ剖面进行地层对比,确定这期特大古洪水事件发生在 3 200~3 000 a B.P.,即全新世中期晚期气候恶化转折阶段,对应着我国历史上商末至西周早期。采用古洪水水文学方法恢复古洪水洪峰水位,并且采用比降-面积法计算这一期多次古洪水事件的洪峰流量为 16 110~17 740 m³/s。同时,根据野外调查获得 2012年7月31日黄河上游大洪水的洪痕高程,采用相同参数和方法恢复其洪峰流量,误差仅有 2.7%,表明在该河段对于古洪水水文恢复计算参数选取和计算结果是可靠的。     

岷江叠溪古堰塞湖的研究意义

近年来,在岷江上游及其支流杂谷脑河中发现了多处滑坡古堰塞湖沉积物,并受到广泛关注,但也有不少学者质疑是否是堰塞湖相沉积物.2008年5月12日四川汶川地震引发了几十个规模较大的滑坡堰塞湖,叠溪古堰塞湖展示的重大地质历史事件再次引起学术界广泛的关注.本文根据最新调查、勘查和测试资料对古堰塞湖的形成与消亡过程做了进一步查证...     

北京延庆地区南湾道豁子沟泥石流发育特征

以北京市延庆地区南湾道豁子泥石流沟为研究对象,通过野外泥石流沟精细调查及历史资料统计,详细了解该泥石流发育特征和形成条件,针对流域内松散堆积物补给条件进行重点分析;综合研究该泥石流的动力学特征,进行泥石流危险区预测评价,提出相应的防治措施建议。研究结果表明:该泥石流沟内松散堆积物动储量为18.47×10⁴ m³,分为冲洪积、残坡积、人工堆积和崩滑塌等4种补给来源,其中冲洪积和残坡积所占比重最大;泥石流发展阶段处于衰退期;经动力学分析,洪峰流量值在10年一遇的降雨条件下为52.53 m³/s,20年一遇的降雨条件下为59.25 m³/s,50年一遇的降雨条件下为68.13 m³/s,100年一遇的降雨条件下为74.85 m³/s,对应的一次固体冲出总量分别为0.77×10⁴ m³、0.87×10⁴ m³、1.00×10⁴ m³和1.10×10⁴ m³;属于中型泥石流,最大危险区面积为0.238 3 km²。通过评价分析,该泥石流沟仍存在爆发中型泥石流的可能性,将对下游南湾村以及千沙公路行车和行人的生命财产安全造成威胁。研究成果可为延庆地区该类泥石流单沟预警模型研究和灾害防治提供科学依据。     

汉江上游晏家棚段全新世古洪水研究

通过对汉江上游详尽的野外考察,在湖北郧县晏家棚河段全新世黄土—古土壤地层中发现3层典型古洪水滞流沉积物。在沉积学的基础上,使用OSL技术断代,确定3期特大洪水事件分别在1 000~900 a BP,1 800~1 600 a BP和3 200~2 800 a BP期间发生。采用"古洪水SWD尖灭点高程法"确定这3期古洪水事件的洪峰水位介于176.20~176.73 m。运用Arc GIS耦合HEC-RAS水力模型,推求这3期古洪水事件的洪峰流量介于53 770~55 950 m3/s,并从多种角度验证了该模型计算结果的科学性和合理性。将此结果与实测洪水和历史洪水资料接续,构成万年尺度洪水水文数据序列,得到汉江上游晏家棚河段万年一遇和千年一遇洪水的流量分别为59 100和45 200m3/s。采用HEC-RAS模型对研究河段进行古洪水模拟,方法科学,结果可靠。将该河段洪水水文数据序列有效地延长到万年尺度,极大地提高了设计洪水的可靠性。     

岷江上游近两万年前发生了什么事件?

在对岷江1933年叠溪古镇地震滑坡调查研究中,对较场大滑坡上覆盖的较古老的土黄色厚土层进行详细研究,发现并确认这是一套静水环境下的河湖相沉积物,定名为叠溪古堰塞湖相沉积。这套湖相沉积物厚度最大可达200余m,根据14C测试,形成于约两万年以前。此后在叠溪下游以及岷江支流杂谷脑河中又发现了几个古堰塞湖沉积物,测年初步判定,也都形成于距今两万年左右。这一事实揭示两万年以前岷江上游曾发生过一次重大的变动,系列堰塞湖几乎在同一时期出现,形成了特殊的生态环境,消亡过程必然对其下游乃至川西平原环境的演化发生重要影响。堰塞湖沉积物中记载了地质环境和古气候环境变化的信息,是深入系统研究青藏高原前缘地质环境近期演化规律的极为可贵的资料。文中对这些古堰塞湖作了简要介绍,并就一些主要问题进行初步讨论。     

近40a来新疆河流洪水变化

随着全球变暖,水循环加快,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,导致20世纪90年代以来新疆河流各类洪水频繁发生,且呈现出峰高量大的特征.近40a来洪水灾害的频次呈逐年增加趋势,尤其是1987年以来,洪灾发生的频次增高,灾害损失成10倍增加.其原因主要是由于天山中西部为主的地区气候由暖干向暖湿转型所致.     

复杂防洪系统联合优化调度模型

建立以水库群系统安全度最大、行蓄洪区系统损失最小为目标函数,将河道堤防安全行洪考虑为约束条件的复杂防洪系统多目标递阶优化调度模型(MoHOOM),以行蓄洪区总分洪流量为协调变量,将河道水流连续方程解耦,基于大系统分解协调法建立协调层和基于粒子群算法求解底层子系统优化问题,形成三级递阶分解协调结构和相应求解方法。以淮河中游防洪系统为背景进行了实例研究,给出了水库群泄流和行蓄洪区分洪最优方案,在相同初始计算条件下,优化模型结果比实际调度降低了鲇鱼山和梅山水库0.37和0.01的安全度指标,减小下游蒋家集和润河集河段超过安全泄量以上100 m3/s和720 m3/s的洪峰流量,启用南润段行洪区致损1 256.1万元;比规则调度降低了鲇鱼山和梅山水库0.24和0.21的安全度指标,减小下游蒋家集河段超过安全泄量以上750 m3/s的洪峰流量,避免南润段行洪区损失341.6万元。模型有利于挖掘上游水库群的防洪能力,在保障河道堤防安全行洪条件下,减少下游不必要的行蓄洪区分洪损失,以系统全局寻优方式进行复杂防洪系统联合调度。     

The reconstruction of a glacial lake outburst flood using HEC-RAS and its significance for future hazard assessments: an example from Lake 513 in the Cordillera Blanca,Peru

In April 2010, an ice/rockfall into Lake 513 triggered a glacial lake outburst flood (GLOF) along the Chucchun River in the Cordillera Blanca of Peru. This paper reconstructs the hydrological characteristics of this as yet undocumented event using a 1D flood model prepared with HEC-RAS. The principle model inputs were obtained during detailed field surveys of surface characteristics and topography within the river and across the adjacent floodplain; a total of 120 cross-sections were surveyed. These inputs were refined further by eyewitness accounts and additional geomorphological observations. The flood modelling has enabled us to constrain the extent of the water surface and its elevation at each cross-section in addition to defining the peak discharge (580 m³ s^?1). These modelling results show good agreement with other information about the flood including: flood marks and minimum flood levels; the lake displacement wave height; the extent of the flooded area; and the travel time from Lake 513 to the confluence with the Santa River. This demonstrates that the model offers a reliable reconstruction of the basic hydrological characteristics of the GLOF. It provides important information about the flood intensity and significantly improves our ability to model future flood scenarios along both the studied river and within neighbouring catchments. The flood hazard, defined by the flood depth during peak discharge, shows that the majority of the damaged infrastructure (houses, bridges, and a drinking water treatment plant) was only subjected to low or medium flood intensities (defined by a maximum water depth of less than 2 m). These low flood intensities help to explain why the flooding caused comparatively minor damage despite the significant public attention it attracted.     

The Barranco de Arás flood of 7 August 1996 (Biescas, Central Pyrenees, Spain)

Geomorphic effects observed in the Barranco (creek) de Arás basin are used to characterize the flood. Sediment features allow to qualify the flood as essentially a water flow. Using the critical section method, the peak flood discharge is estimated to be between 400 and 600 m³ s⁻¹. Similar results were obtained using a paleohydraulic formula based on the size of the largest mobilized clasts. Using the rational method with available rainfall data, the discharge for a recurrence interval of 500 years is estimated to be between 150 and 200 m³ s⁻¹. These results agree with predictions obtained using curves of peak discharge versus basin area based on regional data. Several trenches dug on the fan showed that the size of boulders mobilized by the event is larger that those left by previous floods at the same place. When the estimated peak flood discharge is related to the basin area, values between 20 and 30 m³ s⁻¹ km⁻² are obtained, demonstrating that the Barranco de Arás flood was most unusual.