西藏定結縣典型冰湖分布特征及成災影響因素分析

李昆仲，劉洪濤

（1.西藏自治區(qū)地質環(huán)境監(jiān)測總站，西藏 拉薩850000；2.四川省華地建設工程有限責任公司，四川 成都610000）

1 引言

冰湖是發(fā)育在高海拔山區(qū)，由冰川挖蝕成的洼地和冰磧物堵塞冰川槽谷積水而成的一類湖泊[1]。受全球氣候變暖的影響，冰川退縮，進而導致冰湖潰決事件增多[2]，威脅冰湖下游的村莊、道路、橋梁與其他基礎設施的安全。據(jù)已有資料分析，從20 世紀30 年代中期到90 年代中期的60 余年間，西藏共有13 個冰川終磧湖發(fā)生過15 次潰決，它們都形成了規(guī)模巨大的洪水和泥石流災害，給當?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)安全造成了很大的危害。與其他類型的地質災害相比，冰湖潰決類地質災害，具有暴發(fā)突然、規(guī)模大、范圍廣、危害嚴重等特點。

喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)定結縣內發(fā)育了大量的冰湖，是遭受冰湖潰決危害的典型區(qū)域。本文以喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)定結縣的典型冰湖為研究對象，在分析其環(huán)境背景的基礎上，通過遙感解譯及地面調查，對冰湖的分布特征進行總結，并對其成災影響因素進行分析，以期為冰湖成災機制研究和災害防治提供科學依據(jù)。

2 研究區(qū)地質環(huán)境概況

2.1 研究區(qū)基本概況

研究區(qū)地處西藏南部，喜馬拉雅山北麓，平均海拔在4 500 m 以上，屬高原內陸干燥氣候。除西南部的陳塘地區(qū)受印度洋氣候的影響，氣候溫和，夏秋雨水充沛，四季分明，無霜期長外，其他大部分區(qū)域四季不明顯，日照充足，晝夜溫差大，紫外線強，干燥少雨，多大風，四季溫差小，氣候惡劣。年平均氣溫2 ℃，1 月份平均氣溫﹣8 ℃，極端最低氣溫平均﹣27 ℃，七月份平均氣溫12 ℃，極端最高氣溫平均18 ℃。年平均日照達3 326 h，相對無霜期超過100 d。年降水量236.2 mm，且85%以上集中在6 月中旬至9 月。極端年降水量約350 mm。受地勢及降水影響，冰川十分發(fā)育，屬大陸型冰川，根據(jù)收集資料和現(xiàn)場調查研究區(qū)目前共分布有冰湖18 處，分布在薩爾流域和給曲流域。

2.2 地形地貌

研究區(qū)地處西藏南部，地貌區(qū)劃上屬藏南山原湖盆區(qū)。地勢南高北低，中部葉如藏布河兩側低，海拔為6 000 m 以上的山峰有8 座，最高海拔7 441 m，最低海拔為2 087 m，高差達5 354 m，平均海拔4 420 m。海拔高度上的巨大差異，不僅造就了研究區(qū)高山峽谷特有的地貌特征，而且在不同垂直海拔高度上，氣候特征差異大。海拔4 500 m 以下是液態(tài)降水帶，一般所稱的暴雨型泥石流就處在這一帶內。在海拔5 000～7 000 m 高度帶上，是以降雪為主的固態(tài)降水帶，尤其是海拔高度超過6 000 m 的山地，現(xiàn)代冰川發(fā)育，古冰川遺跡廣布，由冰雪消融和冰川運動引發(fā)的冰湖災害多發(fā)生在這個高度帶內。由此可見，高海拔區(qū)現(xiàn)代冰川的發(fā)育及古冰川遺留的冰湖是形成不同類型地質災害的重要原因之一。

2.3 地質構造

研究區(qū)位于青藏高原南部、喜馬拉雅山脈北麓，區(qū)域上處在北喜馬拉雅構造帶中的拉軌崗日亞帶和研究區(qū)-崗巴亞帶。受南北向作用力的影響，近南北向次級斷裂發(fā)育，新老構造交織，西南側發(fā)育的眾多支流，以及支溝谷坡陡峻，高山峽谷的“V”字形河谷地貌，尤其是西南部陳塘那當曲河流深切，峽谷陡峻，縱坡降大，山體本身就反映了本地區(qū)挽近期青藏高原強烈抬升，河流深切強烈的新構造運動特征。

3 冰湖分布及特征分析

3.1 冰湖的數(shù)量及類型

研究區(qū)處在大陸型冰川帶上[3]，根據(jù)《定結縣典型冰湖隱患調查評價報告》區(qū)內共調查典型冰湖18 處，圖1 為研究區(qū)冰湖分布圖。其類型主要為冰磧湖和冰斗湖兩類，其中冰磧湖17 處，占比94.4%，多沿冰川谷分布，呈長條狀，面積5 300～1 610 000 m2，冰斗湖1 處，占比5.6%。圖2、圖3 為典型冰湖照片。

圖1 喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)定結縣冰湖分布狀況

圖2 湖盆區(qū)典型冰磧湖 （龍巴薩巴湖）

圖3 湖盆區(qū)典型冰斗湖 （強宗克錯）

3.2 冰湖面積分析

按照冰湖面積進行統(tǒng)計[4]，研究區(qū)冰湖面積在50 000 m2以下的冰湖有4 個，占調查冰湖總數(shù)的22.2%；面積在50 000～500 000 m2的冰湖3 個，占冰湖總數(shù)的16.7%；面積在500 000 m2以上的冰湖11 個，占冰湖總數(shù)的61.1%。研究區(qū)以500 000 m2以上的大面積冰湖為主。圖4 為冰湖面積分布柱狀圖。

圖4 冰湖面積分布柱狀圖

3.3 冰湖高程分析

定結縣冰川屬于典型大陸型冰川，雪線在海拔4 500～5 500 m，冰湖分布的高程比海洋性冰川要高，冰湖主要集中分布于海拔5 000～5 500 m 之間，共13 處，占冰湖數(shù)量的72%，與雪線高程分布基本一致，在這個海拔高度冰川的積累和消融都比較強烈[5]，冰湖大量出現(xiàn)。海拔更低和更高處冰湖數(shù)量則較少；海拔低于5 000 m 分布2 處，占總數(shù)的11%；海拔大于5 500 m 分布3 處，占總數(shù)的17%。圖5 為冰湖高程分布柱狀圖。

圖5 冰湖高程分布柱狀圖

3.4 冰湖的流域特征分析

根據(jù)遙感解譯資料和現(xiàn)場調查資料，冰湖所在的主要流域為薩爾流域和給曲流域，從流域上、下游和流域的東、西兩岸對冰湖的分布規(guī)律分別進行了統(tǒng)計[6]。薩爾流域和給曲流域均為近南北走向，薩爾流域西岸冰湖數(shù)量8 個，占該流域冰湖總數(shù)的72.7%；東岸冰湖數(shù)量3 個，占該流域冰湖總數(shù)的27.3%；給曲流域西岸冰湖數(shù)量4 個，占該流域冰湖總數(shù)的57.1%；東岸冰湖數(shù)量3個，占該流域冰湖總數(shù)的42.9%?？傮w來說，流域內西岸冰湖分布較東岸多。

4 冰湖成災因素分析

冰湖成災有兩類模式[7]，一類是終磧堤內含冰融化導致管涌，破壞終磧堤成災；另一類是由于冰滑坡或者是冰崩入湖使水位上漲并形成涌浪，強烈沖蝕導致潰堤成災。冰湖成災受控于以下因素。

4.1 氣候因素

氣候通過影響冰川的積累和消融，前進和后退而影響冰湖潰決的形成[8]。根據(jù)氣候資料調查顯示，近60 年來西藏地區(qū)13 個冰湖發(fā)生的15 次潰決事件與氣溫、降雨的突然變化存在一定關聯(lián)，即冰湖成災是氣候波動轉折點或突變點上的產(chǎn)物[2]。其中，氣候由濕冷年代轉向濕熱或干熱的過渡年份或氣候突變（突然升溫并伴隨豐雨）年份的夏秋季節(jié)，是最有利于冰湖成災的氣候背景[5，9]。

4.2 水文因素

局部瞬時潰決的臨界水文條件是冰湖成災的關鍵[3]。冰滑坡入湖導致的靜水位上漲值為H1，它對一般規(guī)模的冰湖是相對穩(wěn)定的。在H1大于臨界溢流水頭高度H0的情況下，當溢流口處的流速達到終磧堤物質的起動流速時，產(chǎn)生沖刷下切，冰湖開始潰口。因此，H1大于H0是冰磧湖成災的充分條件，即H1>H0必定發(fā)生堤壩破壞。當H1H0且H2持續(xù)作用時，冰湖可能成災。因此，冰磧湖成災的臨界水文條件為：H1>H0一定成災，H1H0可能成災，（H1+H2）

4.3 地震因素

地震對于冰湖成災主要起到三方面的作用[10]：促使冰湖上方的冰川失穩(wěn)產(chǎn)生冰崩、冰滑坡，進而導致涌浪，破壞堤壩形成冰湖災害；地震動力使得終磧堤物質結構發(fā)生變化，比如管涌、潛蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，導致壩體自身穩(wěn)定性降低；地震破壞力使得下游溝谷兩側的岸坡失穩(wěn)，堆積于河道中，增大了冰湖成災的物質來源。

5 結論

定結縣獨特的冰川地理條件，決定了該縣的冰湖現(xiàn)狀分布及其發(fā)育特點，通過遙感解譯、資料收集分析及現(xiàn)場調查，在總結了該區(qū)域冰湖分布規(guī)律的基礎上，對其成災影響因素進行分析，為后續(xù)的區(qū)域冰湖成災機制分析、冰湖危險分區(qū)及并區(qū)域防范提供基礎數(shù)據(jù)支撐，結論如下：①喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)定結縣有大小冰湖18個，其中面積小于50 000 m2的有4 個，面積在50 000～500 000 m2的冰湖3 個，面積在500 000 m2以上的冰湖11 個。面積最大的冰湖為強宗克錯冰湖，面積為1.61 km2。②研究區(qū)的18 個冰湖中，冰磧湖數(shù)量最多，有17 個，占比94.4%；冰斗湖僅1 個，占比5.6%。③喜馬拉雅山北麓湖盆區(qū)定結縣屬大陸型冰川，18 個冰湖中，有13 個冰湖分布于海拔5 000～5 500 m，與雪線高程基本一致。這個位置冰川的積累和消融都比較強烈，冰川運動速度快，有利于冰湖的形成。④冰湖成災受控因素多、成災機制復雜，因此還需要加強對其成災機理與預測方面的研究。