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.     

国内外冰碛湖溃决研究进展

末次冰期以来,气候变暖导致全球高山地区的冰川环境变化剧烈,冰碛湖稳定性降低导致溃决频率增加,成为中国、尼泊尔、俄罗斯、秘鲁等10多个国家和地区频繁发生的冰川灾害类型之一。冰碛湖溃决诱发形成的洪水和泥石流,由于规模巨大、成灾速度快和波及范围广等特点,造成下游地区的基础设施和生命财产遭受惨重损失。本文通过对国内外冰碛湖溃决事件、溃决诱因、溃决模式和溃决洪水特征4个方面研究现状和发展现状的梳理和分析,总结经验和思路,从而为冰碛湖溃决研究和评价提供借鉴和参考。     

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.     

冰湖溃决灾害风险研究进展及其展望

系统回顾了国内外冰湖溃决灾害风险研究现状,结果显示,以往冰湖溃决灾害风险评估研究过多集中于冰湖溃决致灾诱因、特征,溃决危险性评价和溃决概率预测以及溃决洪峰流量及其演进模拟研究等自然风险方面,而承灾区经济社会系统脆弱性、暴露性和适应性风险研究却较为缺乏。因此,开展冰湖溃决灾害综合风险研究,不仅对冰湖溃决危险性评价意义重大,而且对于下游承灾区防灾减灾和预警体系建立也具有重要的理论参考价值。     

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)。     

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.     

西藏定日朋曲流域达仓沟冰湖溃决泥石流特征

以西藏朋曲流域达仓沟为研究对象,结合现场调查及遥感解译,总结了达仓沟流域的孕灾背景,再现了冰湖溃决泥石流特征,并在此基础上对该沟溃决泥石流发展趋势进行了分析。研究表明,流域现有冰川8条,冰湖11个,历史上至少爆发过3次大型冰湖溃决泥石流,其中最大的1956年冰湖溃决泥石流沟口峰值流量3 862 m~3/s,流速8. 06 m/s;目前流域内冰川呈现不断缩小的趋势,3处冰湖存在溃决风险,具备了形成泥石流的陡峻地形和丰富松散固体物质的充分条件,发生冰湖溃决泥石流可能性大。     

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。     

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。     

2013年西藏嘉黎县“7.5”冰湖溃决洪水成因及潜在危害

冰湖溃决洪水（泥石流）是西藏自治区主要自然灾害之一. 2013年7月5日,西藏自治区嘉黎县忠玉乡发生“7.5”冰湖溃决洪水灾害事件,导致人员失踪,房屋被毁,桥梁、道路等基础设施遭到严重破坏,直接经济损失高达2.7亿元. 基于不同时间段地形图和遥感影像资料,利用地理信息技术,发现导致“7.5”洪灾的溃决冰湖为然则日阿错. 该冰湖溃决的直接诱因可能是雪崩和冰崩的共同作用,溃决前的强降水过程及气温的快速上升是其间接原因,而冰湖长期稳定的扩张导致水量聚集是其溃决并造成巨大灾害的基础. 然则日阿错溃决后形成2个冰湖,面积分别为0.25 km²和0.01 km²,再次发生溃决的概率极小. 这次溃决洪水和泥石流灾害事件阻塞了尼都藏布的罗琼沟及衣布沟,并形成2处面积分别为0.33 km²和0.13 km²堰塞湖,且存在溃决风险,在今后一段时间内应加强监测工作与排险工程实施.     

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...     

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。     

西藏喜马拉雅山地区冰湖溃决的预测模型及其应用研究

以西藏喜马拉雅山地区的冰湖为研究对象,基于现有的冰湖溃决预测方法,提出了建立冰湖溃决预测方法的关键点,即选取的指标必须能够体现冰湖的动态变化特征.在定量分析的建模过程中应该采用不确定性的数学理论,对于冰湖溃决可能性的等级划分需要进行合理性及实用性验证.选取坝顶宽度、湖水面距坝顶高度与坝高之比、冰湖面积和补给冰川面积为预测指标,通过对西藏喜马拉雅山地区29个冰湖样本进行逻辑回归分析,建立了冰湖溃决的预测模型,并用所有样本进行了交叉验证.结果表明：该模型能够在分类应用中取得较好效果,根据溃决冰湖累积百分数随冰湖溃决可能性大小的变化曲线,将冰湖溃决的可能性划分为四个等级.以黄湖为例,把湖水面距坝顶高度与坝高之比作为冰湖溃决的诱变指标,分析了冰湖溃决可能性大小的变化规律.结合现有的冰湖溃决预测的定性方法,讨论了所建立的冰湖溃决预测模型的优点和缺点.     

西藏终碛湖溃决形式研究

西藏终碛湖众多,一旦发生溃决,将造成巨大损失。冰湖溃决机制的研究对冰湖溃决预测和溃后灾害评估是十分必要的。将冰湖终碛堤视为天然堆石坝,用水力学和土力学理论研究冰湖溃决的力学机制。重点研究溢流型溃决形式和管涌型溃决形式,根据野外观测数据和前人的研究,发现溢流型溃决的溃口多呈梯形或圆弧状形,对比真实数据发现溃口顶宽与坝高的关系,并且所有冰川终碛堤都表现为局部溃决。通过实地考察、取样分析,判断光谢措终碛堤的可能渗透破坏形式。     

Glacial Lake Vitim, a 3000-km outburst flood from Siberia to the Arctic Ocean

A prominent lake formed when glaciers descending from the Kodar Range blocked the River Vitim in central Transbaikalia, Siberia. Glacial Lake Vitim, evidenced by palaeoshorelines and deltas, covered 23,500 km² and held a volume of ~ 3000 km³. We infer that a large canyon in the area of the postulated ice dam served as a spillway during an outburst flood that drained through the rivers Vitim and Lena into the Arctic Ocean. The inferred outburst flood, of a magnitude comparable to the largest known floods on Earth, possibly explains a freshwater spike at ~ 13 cal ka BP inferred from Arctic Ocean sediments.     

Erosion and morphology of a debris flow caused by a glacial lake outburst flood,Western Norway

This article documents a 240,000-m³ debris flow resulting from a glacial lake outburst flood in Fjærland, Western Norway, May 8, 2004. The event started when a glacial lake breached a moraine ridge. The ensuing debris flow was able to erode material along its path, increasing in volume from about 25,000 to 240,000 m³ before depositing about 3 km from its starting point. Field investigations, pre- and post-flow aerial photographs as well as airborne laser scanning (LIDAR) were used to describe and investigate the flow. The most striking and unusual feature of this case study is the very pronounced erosion and bulking. We have made a detailed study of this aspect. Erosion and entrainment is quantified and the final volume of the debris flow is determined. We also present geometrical and sedimentological features of the final deposit. Based on the Fjærland data, we suggest that a self-sustaining mechanism might partly explain the extreme growth of debris flows traversing soft terrain.     

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。