雅鲁藏布江色东普沟崩滑-碎屑流堵江灾害初步研究

2018年10月17日5时许,西藏林芝市雅鲁藏布江左岸色东普沟上游发生冰崩岩崩,冲击下部的早期崩坡积物和冰碛物,形成滑坡-碎屑流进入雅鲁藏布江,堵江堰塞约56 h后自然漫顶泄流,整个过程形成崩滑-碎屑流-堰塞湖-溃决洪水灾害链。采用多年气温降水数据分析、多时相卫星遥感解译冰川退缩、直升机抵近观察堰塞坝、Scheidegger公式计算崩滑-碎屑流运动速度、Gutenberg-Richter公式计算地震活动序列b值和多因素赋值统计研判未来冰崩地点规模,得到堰塞坝体积约为3100×10~4m~3(含以往多次崩滑堵江残留堆积),滑坡-碎屑流运动距离超过8 km,平均运动速度约20 m/s,整个运动过程历时6.7 min,具有高速远程性质。色东普沟域崩滑-碎屑流是在地貌高陡、岩体破碎、气候变暖、局地降水、冰川退缩、断裂活动和地震效应(b值在0.7左右)等多种因素综合作用下形成的,今后相当长的时期内仍会多次发生。初步预测,当局地平均气温超过13℃、1 h降雨量超过5 mm或24 h降雨量超过10 mm,或地震PGA大于0.18 g,可能引发新的崩滑-碎屑流事件,造成雅鲁藏布江再次壅堵。针对该区域山高谷深,人烟稀少,交通困难的实际,提出了适应自然、全面避让和适当疏导的防灾减灾对策。     

雅鲁藏布江加拉白垒峰色东普流域频繁发生碎屑流事件初步探讨

以Landsat等中高分辨率多源遥感影像为基础,对色东普流域近40 a来冰川的分布和变化情况进行研究,梳理分析了2014年以来色东普流域内发生的8次碎屑流堵塞雅鲁藏布江事件,并结合雷达数据以及气象资料探讨该流域内频繁发生碎屑流事件的原因。分析结果表明:色东普流域内"陡-缓-较陡"的阶梯状地形为碎屑流频繁发生提供了地形基础,沟口河道的半堵塞状态、冰川后缘的大量裂隙、林芝地震和充沛的降雨量等多种因素共同作用导致色东普流域内碎屑流事件频发。依据研究结果预计未来较长时间内色东普流域仍会发生多次冰崩碎屑流事件,建议在雅鲁藏布江大峡谷区域内建立长期灾害监测预警体系,为色东普沟冰崩碎屑流灾害的应急工作提供有效支撑。     

雅鲁藏布江色东普沟冰崩—堵江—溃决灾害数值模拟

为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩—堵江—溃决灾害链的动力演化过程,基于Massflow数值模拟仿真平台,使用Fortran编程语言,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发以优化Voellmy模型,模拟冰崩—泥石流动力过程;将模拟泥石流得到的堰塞坝体嵌入地形中,运用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过Manning模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩—泥石流—堵江—堰塞湖—溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减灾工作提供有效支撑。为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩-堵江-溃决灾害链的动力演化过程,采用Massflow数值模拟仿真平台,以Fortran语言为编程手段,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发优化Voellmy模型,模拟冰崩-泥石流动力过程;将模拟泥石流所得到的堰塞坝体嵌入地形中,采用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过曼宁模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩-泥石流-堵江-堰塞湖-溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减工作提供有效支撑。     

重庆武隆鸡冠岭岩质崩滑-碎屑流过程模拟

1994年乌江重庆武隆段左侧岸坡鸡冠岭发生大型岩质崩滑,崩塌体碰撞解体后沿沟谷形成碎屑流,碎屑流体高速入江激起涌浪,最终形成堰塞湖,造成重大人员伤亡和经济损失。本文在滑坡现场工程地质调查的基础上,阐述了鸡冠岭崩滑-碎屑流的基本特征,对鸡冠岭崩滑-碎屑流运动过程中碰撞和铲刮等现象进行了分析,并基于DAN3D动力分析软件反演了鸡冠岭崩滑-碎屑流运动全过程,得到了崩滑-碎屑流速度分布规律和堆积体分布特征,模拟结果与滑坡的基本特征与堆积体分布特征基本吻合。鸡冠岭的研究成果较少,本文从数值模拟的角度剖析了鸡冠岭崩滑-碎屑流的动力特性,完善了鸡冠岭崩滑的研究。本文的研究结果为崩滑动力特性及滑坡涌浪效应研究提供了依据。     

雅鲁藏布江下游色东普沟高位地质灾害发育特征遥感解译

色东普沟位于雅鲁藏布江下游左岸、加拉白垒峰下方,受温度、降水和地震的因素影响,曾多次发生高位地质灾害并造成雅鲁藏布江堵塞。通过实地调查,结合Landsat等多源、多期遥感影像以及InSAR雷达数据,对色东普沟高位地质灾害发育特征进行分析,并对现存变形体进行解译和分析,得到以下结论:色东普沟发育多处冰川、崩塌、滑坡和冰湖灾害;色东普沟自2001年起20年间,发生高位地质灾害堵塞雅鲁藏布江干流事件共5次;沟内上部极高山区现存确定变形体3处和疑似变形体2处;针对发生于2018年的两次色东普高位地质灾害,认为其物源来自于一处高位岩崩区和三处高位冰崩区。研究结果为色东普高位地质灾害的进一步研究提供了初步数据,并为类似地质灾害的研究提供了有效的科学思路。     

青藏高原东缘高位崩滑灾害多动力多期次演化特征

青藏高原东缘是全球重要的活动构造区,高原峡谷区斜坡陡峻,高位崩滑灾害多发。采用遥感解译、地面调查、钻孔勘探及测年分析等方法,研究了西藏洛隆察达沟和易贡扎木弄沟两处高位崩滑堆积体的多动力多期次演化特征。研究结果表明：(1)沿陡峻沟道发生的高位崩滑灾害多为复合成因,兼具内动力和外动力作用交替促发特征;(2)洛隆察达沟晚更新世以来的堆积物形成序列可分为4期,分别经历了以冰川作用为主的冰碛物堆积、古地震引发的高位崩滑-碎屑流堆积、气候变暖背景下的冰-岩崩滑堆积及近代重力崩滑堆积;(3)易贡扎木弄沟在过去5500年中,先后发生了8次以上较大规模崩滑堆积,测年结果显示了巨型崩滑事件存在百年数量级的复发周期,由于不同期次巨型崩滑体的成因不同,复发周期可能存在长、中、短的差异;(4)近年来受全球气候变化影响,冰-岩崩滑灾害频现,可能成为高原峡谷区高位远程地质灾害研究的焦点。本文关于高位崩滑灾害多期次演化过程的认识对于高原峡谷区重大地质灾害防灾减灾具有一定启示意义。     

易贡滑坡-碎屑流-堰塞坝溃坝链生灾害全过程模拟与动态特征分析

为研究易贡滑坡-堰塞坝溃坝链生灾害的动力学特征,基于遥感影像数据建立三维数值模型,运用DAN3D和FLOW3D对易贡滑坡-碎屑流-堰塞坝溃坝全过程进行模拟研究。运用DAN3D模拟滑坡-碎屑流过程,得到滑坡碎屑堆积分布特征及速度变化规律,滑坡持续时间300 s,平均速度35 m/s。基于DAN3D获得的滑坡碎屑堆积分布建立等比例堰塞坝模型,运用FLOW3D模拟溃坝后洪水演进过程,得到洪水演进过程水流特征变化规律,通麦大桥处洪峰流量130 000 m3/s与实测值接近。对易贡滑坡灾害链全过程的模拟和动态特征分析可为高山峡谷区类似的滑坡-堰塞坝溃坝链生灾害风险评价提供参考。     

岩石碎屑流运移堆积过程数值模拟

岩石高速远程崩滑是一种特殊的、危害性很大的地质灾害,崩滑后期形成的高速岩石碎屑流具有很高的运移能力,破坏力极强。以岩石碎屑流为研究对象,重点模拟岩石碎屑流形成后,碎屑流的运移堆积过程和最大运移堆积距离。利用二维颗粒离散元数值模拟方法,建立碎屑流二维运动堆积模型,分析了岩石碎屑流初始高度、体积、加速斜面坡度、堆积底面摩擦系数以及堆积底面地表起伏程度对于岩石碎屑流最大运移堆积距离的影响。实验结果显示:岩石碎屑流运移堆积过程体现出了碎屑流物质的离散性和流动性; 碎屑流最大堆积距离随高度、体积、斜面坡度增大而增大; 随堆积底面摩擦系数、堆积底面地表起伏程度增大而减小。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生,带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征,建立相应的变形破坏地质模式,对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例,在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上,提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式,得出以下主要结论:（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面,据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析,崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式:高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式,并进行崩滑灾害的危险性分级工作。      

基于高分影像与InSAR解译的西藏林芝则隆弄高位链式地质灾害发育特征分析

则隆弄沟位于西藏林芝米林县雅鲁藏布江右岸,属于震后影响区,因沟内地形陡峻、物源充足以及水源充沛,1950—2020年期间沟内高位地质灾害活动频繁,沟口村庄和桥梁长期遭受其严重威胁。根据现场调查与无人机航拍,结合多期遥感影像和InSAR数据,对则隆弄沟形成区高风险物源类别、数量以及流通区、堆积区的松散堆积物运动堆积特征进行解译,结果显示:目前则隆弄沟内形成区与流通区陡缓坡交界区域多级多期堆积有大量冰碛物松散物源,流动性较强,区域地质条件、地震活动、气象水文等因素为则隆弄高位链式地质灾害发生提供不稳定的物源结构、良好的临空条件和储藏平台、充足的势动能转换条件以及水动力条件。总结出则隆弄高位地质灾害链形成及演化过程为:高位冰崩（岩崩）-碎屑流-泥石流-堵江堰塞坝（湖）-洪水灾害,其长期具备高易发性和高危险性,后期应加强则隆弄沟高位地质灾害链的监测预警与风险防控。     

2018年雅鲁藏布江米林县加拉堰塞湖考证

加拉堰塞湖威胁其上下游的人口安全、城镇设施及生态环境。加拉堰塞体地处无人区,没有对外交通,调研困难,因此形成机制研究甚少。作者于2019年3月调研了堰塞湖现场,通过对残留堰塞体地形实测,堰塞体岩性及结构、沿途堰塞湖水毁现象调查,结合堰塞体粒度特征,查明了加拉堰塞体的物质组成、堰塞湖形成过程及湖区灾损机制。调查发现雅鲁藏布江下游左岸色东浦沟冰碛物3次活动堵塞河道形成堰塞湖,并于10月19日、31日两次溃决,溃口流量分别达到32000m3 ·s-1和19000m3 ·s-1。前两次活动入江体积达6500×104m3,堰塞体高度88m,蓄水至6.0×108m3后发生第1次溃决。第3次活动入江体积约1000×104m3,堰塞体垭口高度约67m,蓄水至3.26×108m3后发生第2次溃决,体现了源于冰碛物堆积、混杂大量冰块、含水率极高的类似泥石流堆积堰塞体的独特溃决机理和洪水特征。雅鲁藏布江大峡谷河段堰塞湖堵江事件频发,通过加拉堰塞湖形成过程、溃决机理研究,可以为本区域堰塞湖灾害应对提供参考。     

雅鲁藏布江大拐弯典型泥石流全新世以来发育历史及活动特征

雅鲁藏布江大拐弯附近晚更新世末次冰期—全新世发育多期次泥石流,组合形成了现代大规模扇形堆积体。以派镇蹦嘎沟泥石流为例,采用地面调查、钻孔及¹⁴C测年等方法,研究泥石流形成年代序列、堆积深度、冲出范围等特征,分析结果表明：现代蹦嘎沟依然有小规模的支沟泥石流发育且广泛堆积于沟道内,现存堆积扇区域尚未发现泥石流堆积;距今8500年左右为蹦噶沟全新世泥石流活跃期,单期次累积堆积深度约10.9 m;滨湖浅水相沉积(河流相)形成的浅灰色粉细砂中的两处碳样表明雅鲁藏布江现代河床在40～100年左右沉积深度约0.4 m,年平均沉积速率4～10 mm;海拔2906.1～2896.7 m及2849.4～2848.2 m处钻孔依次揭露厚度为9.4 m和1.2 m饼状青灰色粉质黏土,推测发生两次堵江事件。上述结果可为该区域全新世以来泥石流活动性特征研究提供参考。     

基于数值模拟的群发性泥石流危险性评价

岷县是甘肃南部泥石流频发地区。岷县泥石流多分布于洮河干支流两岸,为群发性泥石流。为了研究群发性泥石流的运动及堆积特征,选取了甘肃岷县麻路河流域为研究区域,以流域内2012年“5·10”暴发泥石流造成重大损失的6条泥石流沟作为整体研究对象,并考虑主河对泥石流堆积物的冲刷携带,运用FLO-2D模拟降雨前主河流动情况及不同降雨频率条件下主河及泥石流的流动情况。根据野外调查结果对比2%降雨频率条件下泥石流模拟结果,验证模型的可靠性。基于模拟结果用ArcGIS进行危险性评价,识别流域内高危险泥石流沟并划定高危险居民区,统计受冲击范围,为泥石流防治和预警工作提供科学依据。     

基于FLOW-3D的泥石流龙头运动过程模拟研究

由于2020年10月3日四川省阿坝州理县米亚罗镇突发暴雨,二经里沟暴发了泥石流,损坏沟口的高速公路,并堵塞河道。为了探索泥石流龙头运动特征,选取二经里沟为研究对象,通过调查分析得到泥石流物源分布及规模、沟道形态等特征,采用FLOW-3D数值模拟方法对该泥石流的运动特征进行分析。依据泥石流运动过程的不同特征,将全过程划分为物源汇集、运动特征突变、持续发展、泥沙堆积4个阶段,经验证模拟精度达88.98%。结合泥石流流动速度和堆积深度计算其强度指数,将其划分为4个等级并绘制强度分布图,其中极高强度区占2.4%,高强度区占5.1%,中强度区占13.6%,低强度区占78.9%。并通过三维建模在沟道拟设拦挡坝,模拟分析其对泥石流的减灾效果,为今后防治工程的修建提供科学依据。     

雅鲁藏布江大拐弯入口段泥石流特征及应对措施

雅鲁藏布江大拐弯入口段活动的地质构造、特殊的地形与气候条件酿就了暴雨泥石流及冰川泥石流等地质灾害。近60a来,则隆弄冰川泥石流曾两度摧毁直白村;鲁霞-德阳段暴雨泥石流的洪积扇已经深入雅鲁藏布江中,该段河道处于半阻塞状态。两处地点的泥石流对上下游村庄、城镇及设施带来严重威胁。依据地貌调查及室内DEM定量分析,了解泥石流地质灾害的空间分布特征及其成因,对前人认为则隆弄冰川泥石流堰塞雅鲁藏布江造成上游回水成湖淹没米林、林芝等地的观点提出了新的看法;米林、林芝古淹没事件可能是对多地点泥石流爆发的响应。对米林—加拉一线不同地点不同类型的泥石流灾害可能造成的不良环境效应进行评估后提出几点应对措施。     

西藏加查拉岗村巨型古滑坡发育特征与形成机理研究

青藏高原地质构造活跃,内外动力作用强烈,加之气候异常变化,区内大型滑坡发育。以雅鲁藏布江断裂附近新发现的拉岗村古滑坡为研究对象,在现场调查、槽探揭露、地质测年和工程地质分析等基础上,对其发育特征及成因机制进行了分析研究。研究表明,(1)拉岗村滑坡属巨型岩质滑坡,体积达3.6×107 m3,最大水平滑动距离约3050m,滑坡后壁与堆积体前缘高差达965m,最大运动速率达78.1m/s,具明显高速远程特征;(2)受冷冻风化和冰体"楔劈"作用影响,滑坡后部岩体崩裂,全新世以来气候变化冰川逐渐消退,融雪降水入渗加剧劣化岩体结构,降低岩体强度;(3)根据14 C和10Be测年结果,拉岗村古滑坡形成于距今4140~9675a,沿雅鲁藏布江断裂发生的强震可能是该滑坡的直接诱因,岩体受到地震抛掷力作用,原有节理裂隙和新生破裂面发生张剪-拉裂破坏迅速贯通,首先沿断裂附近碎裂结构岩体发生破坏,上部岩体随之失稳并高速下滑。该研究可为认识青藏高原断裂带内大型古滑坡的形成机理提供借鉴。     

震后沟道泥石流启动条件——松散堆积体雨中失稳的水力学机制分析

5.12地震导致大规模的松散崩滑物质堆积于沟道,极大的增加了震后降雨型沟道泥石流爆发的概率。然而,灾后特殊的物源条件和成灾环境改变了传统沟道泥石流的形成机制,给震后沟道泥石流的防治工作带来了巨大的困难。为此,以水文学为基础,在构建松散堆积体潜水位变化水文学模型的前提下,借助水力学理论,分析了沟道堆积体内水力随潜水位变化的规律和特征,研究作用在单元条块堆积体上静水压力和动水压力的计算方法。在合理分段沟道松散堆积体的前提下,基于无限边坡理论完成了对各段堆积体下滑力、基底抗滑力及剩余下滑力的表达构建。结合算例解析了震后降雨条件下堆积体失稳的力学机制。分析表明,震后沟道松散堆积体失稳启动并泥石流化是流域降雨作用下堆积体内潜水位不断抬升、水力环境不断劣化的结果。流域大、沟道窄、堆积深、导水系数小、沟床缓的堆积体因较高的潜水位更易在降雨中失稳,且失稳模式因条块间剩余下滑力差异而分为整体推移启动及解体牵引启动两类。