冰川型泥石流溝谷孕災(zāi)特點(diǎn)分析

劉坤香 王保云 孫顯辰 唐騰 彭娟

摘要：和一般的泥石流災(zāi)害相比，冰川泥石流的爆發(fā)性更大、危害范圍更廣而且更加難以控制。全球有很多國(guó)家都受到冰川泥石流的危害，中國(guó)是受災(zāi)最嚴(yán)重的國(guó)家之一。本文對(duì)此類地質(zhì)災(zāi)害的典型性事件進(jìn)行分析，得出了高溫天氣、強(qiáng)降雨和地震是誘發(fā)冰川泥石流的主要原因。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了冰川泥石流的主要預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：泥石流災(zāi)害;誘發(fā)因素;預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）21-0208-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

冰川泥石流是一種與冰川運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害，通常是在高山冰川環(huán)境下由冰川洪水或其他寒凍風(fēng)化沉積物所形成的含有大量泥沙石塊的特殊洪流。它與一般的暴雨泥石流有著相似的形成條件，即充沛的水源、陡峻的溝谷地形和豐富松散固體物質(zhì)。冰川泥石流主要分布在急劇消退的現(xiàn)代冰川區(qū)和積雪邊緣地帶，通常爆發(fā)的很突然，鮮有征兆，并且危害范圍廣泛。尤其在夏、秋季節(jié)，由于氣溫升高，冰川泥石流災(zāi)害的發(fā)生尤為明顯。此外冰川泥石流不受天氣的影響，不論是天晴、天陰、還是降雨均可發(fā)生，這體現(xiàn)了泥石流突發(fā)性，難以預(yù)報(bào)的特點(diǎn)。雖然同屬于泥石流范疇，但冰川泥石流與暴雨泥石流相比，冰川泥石流具有規(guī)模大、流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)等特征。冰川泥石流發(fā)生在高山地區(qū)，由于重力勢(shì)能相對(duì)低山區(qū)更大，所以對(duì)下游的沖擊力更強(qiáng)，常形成大災(zāi)。

1 冰川泥石流的位置分布與形成條件

1.1位置分布

冰川泥石流分布廣泛，主要集中在高海拔或高山冰川急劇消融的山區(qū)。中國(guó)幅員遼闊、地形復(fù)雜，山川地形較多，冰川泥石流災(zāi)害頻繁發(fā)生。中國(guó)地處中低緯度，而且高山地區(qū)比較多，所以中低緯度冰川發(fā)育的比較完整，主要分布在我國(guó)的西部地區(qū)。對(duì)于西部地區(qū)，其南北氣候差異大，導(dǎo)致西北和西南部的冰川結(jié)構(gòu)存在很大的差異性。在西北地區(qū)，受大陸性氣候的影響，天氣嚴(yán)寒干燥，降雨稀少，冰川相對(duì)比較穩(wěn)定，消融作用很弱，所以不容易發(fā)生冰川泥石流災(zāi)害。在西南地區(qū)，受印度洋季風(fēng)氣候的影響，溫度高，冰雪融水比較大，冰體不穩(wěn)定;再加上氣候濕潤(rùn)，降雨頻繁，很容易發(fā)生冰川泥石流災(zāi)害。我國(guó)主要的冰川山系有：唐古拉山、天山、岡底斯山、昆侖山、喀喇昆侖山、祁連山、念青唐古拉山、喜馬拉雅山、橫斷山。按照冰川水熱條件和地理位置可以將我國(guó)的冰川劃分為：極大陸型冰川、亞大陸型冰川和海洋型冰川。極大陸型冰川泥石流區(qū)，分布在昆侖山、帕米爾東部、天山東部、唐古拉山西部、青藏高原腹部等冰川區(qū)，占我國(guó)冰川面積的32%。此地干冷寒燥，降雨量小，熱量發(fā)散主要以蒸發(fā)為主，冰體非常穩(wěn)固，因此泥石流分布零星、規(guī)模極小。亞大陸型冰川泥石流區(qū)，分布在阿爾泰山、天山、祁連山東部等冰川區(qū)，占我國(guó)冰川面積的46%。此地氣溫偏高，降雨量不穩(wěn)定，有時(shí)比較多，多冰湖潰決或突發(fā)性融水泥石流，規(guī)模不固定，時(shí)大時(shí)小。海洋型冰川泥石流區(qū)，主要分布在西藏東南部和川西、滇西北地區(qū)，包括橫斷山和念青唐古拉山南坡等冰川區(qū)，占我國(guó)冰川面積的22%。此地降雨非常豐富，尤其是在夏季，冰川高度上降水量高達(dá)1000 - 3000毫米，因此冰川泥石流發(fā)生頻繁、規(guī)模大、時(shí)間長(zhǎng)。

1.2形成條件

冰川泥石流是發(fā)生在冰川高原區(qū)域的一種泥石流災(zāi)害，其形成條件主要有：高差懸殊的地勢(shì)、豐富的冰川和積雪分布以及松散的泥石流物料。由于近些年來(lái)的全球變暖，導(dǎo)致終年積雪的冰川也開(kāi)始融化，破壞了冰川區(qū)域的穩(wěn)定性，融化的雪水會(huì)順著地勢(shì)對(duì)冰川不斷進(jìn)行沖刷，甚至產(chǎn)生雪崩。由此攜帶了大量的冰屑、碎石以及松散的固體等物質(zhì)，容易在高差懸殊的地勢(shì)發(fā)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。

2 冰川泥石流災(zāi)典型事件

1953年7月8日受持續(xù)高溫的影響，古鄉(xiāng)溝附近的冰川出現(xiàn)大范圍的冰雪消融，大量的冰雪融水?dāng)y帶著碎屑冰磧不斷地向大壩堆積，在冰川處的一個(gè)峽谷形成了高達(dá)20m的冰雪石塊堆積物。接著受暴雨的影響，冰崩、雪崩不斷，洪水對(duì)壩體造成了嚴(yán)重的沖擊，最終導(dǎo)致大壩潰決。這場(chǎng)突如其來(lái)的冰川泥石流淹沒(méi)大片農(nóng)田，導(dǎo)致140余位村民喪生。

2018年10月17日，泥石流沖人雅魯藏布江造成的江水?dāng)嗔鲗?dǎo)致水位迅速上漲，在林芝市米林縣派鎮(zhèn)加拉村下游形成了一個(gè)堰塞湖。導(dǎo)致六千多人受災(zāi)，村莊、橋梁、水電站等基礎(chǔ)設(shè)施都受到嚴(yán)重的沖毀。

1962年1月秘魯安第斯山脈發(fā)生一次嚴(yán)重的冰川泥石流災(zāi)害，造成整個(gè)村莊42人被雪崩掩埋，此次泥石流災(zāi)害主要是因?yàn)榘驳谒股矫}的最高峰瓦斯卡蘭雪山發(fā)生雪崩。瓦斯卡蘭雪山海拔6700余米，終年積雪，存在著大量冰川區(qū)和積雪邊緣。由于南半球的1月，氣溫在逐漸升高，造成瓦斯卡蘭雪山的冰川融化，使得積雪內(nèi)部變的松散，當(dāng)內(nèi)聚力不足以支撐其高海拔的重力勢(shì)能時(shí)，造成雪崩。雪水夾雜著巨大的冰石，在重力和動(dòng)力下沖刷著雪山的邊緣碎石，通過(guò)山勢(shì)，沖人河床，對(duì)村莊造成了毀滅性的災(zāi)害。

3 原因分析

以1953年西藏林芝古鄉(xiāng)冰川泥石流和2018年的雅魯藏布江冰川泥石流為例詳細(xì)分析冰川泥石流成因。

古鄉(xiāng)溝在1950年發(fā)生了一場(chǎng)8.6級(jí)的大地震，這場(chǎng)地震導(dǎo)致了古鄉(xiāng)溝上游流域發(fā)生了大規(guī)模的冰雪崩塌，在下游地區(qū)形成高為幾十米的堵塞堆積石壩。此次地震為冰川泥石流災(zāi)害的發(fā)生奠定了良好的基礎(chǔ)。首先，因?yàn)榈卣鸬脑?，使得古鄉(xiāng)溝地區(qū)原本穩(wěn)定的冰川結(jié)構(gòu)發(fā)生破裂，造成冰體的不穩(wěn)定。地震后許多冰磧、碎石從上游滾落下來(lái)，這為后面的泥石流提供了足夠的松散堆積物。接著，該地又持續(xù)幾年發(fā)生冰雪崩塌事件，這進(jìn)一步加大了冰體的不穩(wěn)定性。1953年夏天，溫度持續(xù)上升，加劇了冰雪融化，緊接著古鄉(xiāng)溝流域降雨不斷，大而密集造成了附近冰川崩塌。直到1953年07月8日，持續(xù)崩塌的堆積物將冰川處的一個(gè)峽谷堵住，使水頭高達(dá)20m，并很快出現(xiàn)過(guò)壩溢流。水流對(duì)壩面嚴(yán)重地沖刷，使壩體失去穩(wěn)定，最終導(dǎo)致突然潰決，一場(chǎng)特大型粘性冰川泥石流就在古鄉(xiāng)突然爆發(fā)。

同樣，2018年的雅魯藏布江冰川泥石流事件，也是由于氣溫和降水的共同作用產(chǎn)生的。2018年的夏天是中國(guó)自1961年以來(lái)最熱的一年，該年因?yàn)檠谉崽鞖鈱?dǎo)致持續(xù)的高溫使得許多地方都遭受到頻繁的冰凍圈災(zāi)害。雅魯藏布江有著“世界上海拔最高大河”之稱，發(fā)源并流經(jīng)青藏高原，因此水源非常豐富。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片（如圖l所示）可以看出，沖積物中沒(méi)有較大的石塊，基本都是碎石和泥土，可以推斷此次災(zāi)難是由冰川融水造成的冰川泥石流。早在2017年11月18日米林縣發(fā)生過(guò)6.9級(jí)的地震，震后冰川附近的陡坡上堆積了大量結(jié)構(gòu)松散的冰磧物，是此次冰川泥石流形成的重要物質(zhì)條件。根據(jù)衛(wèi)星圖像顯示（如圖2所示），冰川泥石流方向是從雅魯藏布江正中間向下流，因此在此次泥石流災(zāi)難發(fā)生之前，就有許多冰磧土塊流人河道內(nèi)。此外，引發(fā)此次災(zāi)害一個(gè)重要的因素就是持續(xù)的降雨。通常海洋性冰川泥石流在每年的7-9月間最為頻繁，但由于雅魯藏布江區(qū)域氣候變化原因，在10月中下旬的降雨較前幾年多出50%，降雨量多而頻繁;較高的溫度也導(dǎo)致冰川、積雪融水增多;加上地震的影響，冰磧、碎石較多，這為泥石流提供了足夠的水動(dòng)力條件。

從以上兩個(gè)案例可以看出，冰川泥石流發(fā)生主要受到3個(gè)因素影響：一是氣溫，持續(xù)的高溫，加速了冰雪融化;二是降雨，持續(xù)大量的降雨使凍土處于飽和狀態(tài);三是地震，雖然地震不是導(dǎo)致冰川泥石流的直接原因，但從前面兩個(gè)案例可以看出，都是因?yàn)橹鞍l(fā)生過(guò)地震導(dǎo)致冰體不穩(wěn)定，加上氣溫和降雨的共同作用下最終形成冰川泥石流。

4 解決措施

冰川泥石流與一般的暴雨泥石流相比沒(méi)有本質(zhì)的差別，但由于冰川泥石流處在冰寒地帶，所以更難以進(jìn)行防御和管控。像一般的泥石流處于地形險(xiǎn)峻的山區(qū)或者其他溝谷深壑，通常對(duì)其采取的防御措施有增加植被覆蓋率，減少開(kāi)采活動(dòng)等。但冰川泥石流處于冰寒高山地區(qū)，植被的影響幾乎為零，人為影響比較低，很難對(duì)其采取有效的防范措施。目前采取的措施主要是攔截，在冰川湖的下方設(shè)立比較高的大壩。其次，大壩有可能出現(xiàn)坍塌事故，一旦發(fā)生后果將不堪設(shè)想，為了將附近居民的損失降到最低，最有效的辦法就是搬遷。冰川泥石流災(zāi)害頻發(fā)或者有可能發(fā)生災(zāi)害地區(qū)，要求附近居民進(jìn)行搬遷。另外氣候變暖是冰川泥石流頻繁發(fā)生的主要原因，所以我們更應(yīng)該從源頭出發(fā)，減少二氧化碳的排放，保護(hù)生態(tài)平衡，減緩全球變暖的速度。

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】

基金項(xiàng)目：云南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（基于深度學(xué)習(xí)的遙感影像中泥石流孕災(zāi)區(qū)域的識(shí)別，DC2019087）

作者簡(jiǎn)介：劉坤香（1996-），女，重慶萬(wàn)州人，碩士研究生，主要從事泥石流孕災(zāi)機(jī)制及機(jī)器學(xué)習(xí)研究;通訊作者：王保云（1977-），男，云南玉溪人，博士，講師，主要從事機(jī)器學(xué)習(xí)及圖像處理研究。