冰川型泥石流沟谷孕灾特点分析

2020-08-21 17:21:37 电脑知识与技术 2020年21期

刘坤香 王保云 孙显辰 唐腾 彭娟

摘要:和一般的泥石流灾害相比,冰川泥石流的爆发性更大、危害范围更广而且更加难以控制。全球有很多国家都受到冰川泥石流的危害,中国是受灾最严重的国家之一。本文对此类地质灾害的典型性事件进行分析,得出了高温天气、强降雨和地震是诱发冰川泥石流的主要原因。在此基础上,总结了冰川泥石流的主要预防措施。

关键词:泥石流灾害;诱发因素;预防措施

中图分类号:P642 文献标识码:A

文章编号:1009-3044(2020)21-0208-02

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冰川泥石流是一种与冰川运动密切相关的地质灾害,通常是在高山冰川环境下由冰川洪水或其他寒冻风化沉积物所形成的含有大量泥沙石块的特殊洪流。它与一般的暴雨泥石流有着相似的形成条件,即充沛的水源、陡峻的沟谷地形和丰富松散固体物质。冰川泥石流主要分布在急剧消退的现代冰川区和积雪边缘地带,通常爆发的很突然,鲜有征兆,并且危害范围广泛。尤其在夏、秋季节,由于气温升高,冰川泥石流灾害的发生尤为明显。此外冰川泥石流不受天气的影响,不论是天晴、天阴、还是降雨均可发生,这体现了泥石流突发性,难以预报的特点。虽然同属于泥石流范畴,但冰川泥石流与暴雨泥石流相比,冰川泥石流具有规模大、流动时间长、运动距离远等特征。冰川泥石流发生在高山地区,由于重力势能相对低山区更大,所以对下游的冲击力更强,常形成大灾。

1 冰川泥石流的位置分布与形成条件

1.1位置分布

冰川泥石流分布广泛,主要集中在高海拔或高山冰川急剧消融的山区。中国幅员辽阔、地形复杂,山川地形较多,冰川泥石流灾害频繁发生。中国地处中低纬度,而且高山地区比较多,所以中低纬度冰川发育的比较完整,主要分布在我国的西部地区。对于西部地区,其南北气候差异大,导致西北和西南部的冰川结构存在很大的差异性。在西北地区,受大陆性气候的影响,天气严寒干燥,降雨稀少,冰川相对比较稳定,消融作用很弱,所以不容易发生冰川泥石流灾害。在西南地区,受印度洋季风气候的影响,温度高,冰雪融水比较大,冰体不稳定;再加上气候湿润,降雨频繁,很容易发生冰川泥石流灾害。我国主要的冰川山系有:唐古拉山、天山、冈底斯山、昆仑山、喀喇昆仑山、祁连山、念青唐古拉山、喜马拉雅山、横断山。按照冰川水热条件和地理位置可以将我国的冰川划分为:极大陆型冰川、亚大陆型冰川和海洋型冰川。极大陆型冰川泥石流区,分布在昆仑山、帕米尔东部、天山东部、唐古拉山西部、青藏高原腹部等冰川区,占我国冰川面积的32%。此地干冷寒燥,降雨量小,热量发散主要以蒸发为主,冰体非常稳固,因此泥石流分布零星、规模极小。亚大陆型冰川泥石流区,分布在阿尔泰山、天山、祁连山东部等冰川区,占我国冰川面积的46%。此地气温偏高,降雨量不稳定,有时比较多,多冰湖溃决或突发性融水泥石流,规模不固定,时大时小。海洋型冰川泥石流区,主要分布在西藏东南部和川西、滇西北地区,包括横断山和念青唐古拉山南坡等冰川区,占我国冰川面积的22%。此地降雨非常丰富,尤其是在夏季,冰川高度上降水量高达1000 - 3000毫米,因此冰川泥石流发生频繁、规模大、时间长。

1.2形成條件

冰川泥石流是发生在冰川高原区域的一种泥石流灾害,其形成条件主要有:高差悬殊的地势、丰富的冰川和积雪分布以及松散的泥石流物料。由于近些年来的全球变暖,导致终年积雪的冰川也开始融化,破坏了冰川区域的稳定性,融化的雪水会顺着地势对冰川不断进行冲刷,甚至产生雪崩。由此携带了大量的冰屑、碎石以及松散的固体等物质,容易在高差悬殊的地势发生严重的泥石流灾害。

2 冰川泥石流灾典型事件

1953年7月8日受持续高温的影响,古乡沟附近的冰川出现大范围的冰雪消融,大量的冰雪融水携带着碎屑冰碛不断地向大坝堆积,在冰川处的一个峡谷形成了高达20m的冰雪石块堆积物。接着受暴雨的影响,冰崩、雪崩不断,洪水对坝体造成了严重的冲击,最终导致大坝溃决。这场突如其来的冰川泥石流淹没大片农田,导致140余位村民丧生。

2018年10月17日,泥石流冲人雅鲁藏布江造成的江水断流导致水位迅速上涨,在林芝市米林县派镇加拉村下游形成了一个堰塞湖。导致六千多人受灾,村庄、桥梁、水电站等基础设施都受到严重的冲毁。

1962年1月秘鲁安第斯山脉发生一次严重的冰川泥石流灾害,造成整个村庄42人被雪崩掩埋,此次泥石流灾害主要是因为安第斯山脉的最高峰瓦斯卡兰雪山发生雪崩。瓦斯卡兰雪山海拔6700余米,终年积雪,存在着大量冰川区和积雪边缘。由于南半球的1月,气温在逐渐升高,造成瓦斯卡兰雪山的冰川融化,使得积雪内部变的松散,当内聚力不足以支撑其高海拔的重力势能时,造成雪崩。雪水夹杂着巨大的冰石,在重力和动力下冲刷着雪山的边缘碎石,通过山势,冲人河床,对村庄造成了毁灭性的灾害。

3 原因分析

以1953年西藏林芝古乡冰川泥石流和2018年的雅鲁藏布江冰川泥石流为例详细分析冰川泥石流成因。

古乡沟在1950年发生了一场8.6级的大地震,这场地震导致了古乡沟上游流域发生了大规模的冰雪崩塌,在下游地区形成高为几十米的堵塞堆积石坝。此次地震为冰川泥石流灾害的发生奠定了良好的基础。首先,因为地震的原因,使得古乡沟地区原本稳定的冰川结构发生破裂,造成冰体的不稳定。地震后许多冰碛、碎石从上游滚落下来,这为后面的泥石流提供了足够的松散堆积物。接着,该地又持续几年发生冰雪崩塌事件,这进一步加大了冰体的不稳定性。1953年夏天,温度持续上升,加剧了冰雪融化,紧接着古乡沟流域降雨不断,大而密集造成了附近冰川崩塌。直到1953年07月8日,持续崩塌的堆积物将冰川处的一个峡谷堵住,使水头高达20m,并很快出现过坝溢流。水流对坝面严重地冲刷,使坝体失去稳定,最终导致突然溃决,一场特大型粘性冰川泥石流就在古乡突然爆发。

同样,2018年的雅鲁藏布江冰川泥石流事件,也是由于气温和降水的共同作用产生的。2018年的夏天是中国自1961年以来最热的一年,该年因为炎热天气导致持续的高温使得许多地方都遭受到频繁的冰冻圈灾害。雅鲁藏布江有着“世界上海拔最高大河”之称,发源并流经青藏高原,因此水源非常丰富。通过现场图片(如图l所示)可以看出,冲积物中没有较大的石块,基本都是碎石和泥土,可以推断此次灾难是由冰川融水造成的冰川泥石流。早在2017年11月18日米林县发生过6.9级的地震,震后冰川附近的陡坡上堆积了大量结构松散的冰碛物,是此次冰川泥石流形成的重要物质条件。根据卫星图像显示(如图2所示),冰川泥石流方向是从雅鲁藏布江正中间向下流,因此在此次泥石流灾难发生之前,就有许多冰碛土块流人河道内。此外,引发此次灾害一个重要的因素就是持续的降雨。通常海洋性冰川泥石流在每年的7-9月间最为频繁,但由于雅鲁藏布江区域气候变化原因,在10月中下旬的降雨较前几年多出50%,降雨量多而频繁;较高的温度也导致冰川、积雪融水增多;加上地震的影响,冰碛、碎石较多,这为泥石流提供了足够的水动力条件。

从以上两个案例可以看出,冰川泥石流发生主要受到3个因素影响:一是气温,持续的高温,加速了冰雪融化;二是降雨,持续大量的降雨使冻土处于饱和状态;三是地震,虽然地震不是导致冰川泥石流的直接原因,但从前面两个案例可以看出,都是因为之前发生过地震导致冰体不稳定,加上气温和降雨的共同作用下最终形成冰川泥石流。

4 解决措施

冰川泥石流与一般的暴雨泥石流相比没有本质的差别,但由于冰川泥石流处在冰寒地带,所以更难以进行防御和管控。像一般的泥石流处于地形险峻的山区或者其他沟谷深壑,通常对其采取的防御措施有增加植被覆盖率,减少开采活动等。但冰川泥石流处于冰寒高山地区,植被的影响几乎为零,人为影响比较低,很难对其采取有效的防范措施。目前采取的措施主要是拦截,在冰川湖的下方设立比较高的大坝。其次,大坝有可能出现坍塌事故,一旦发生后果将不堪设想,为了将附近居民的损失降到最低,最有效的办法就是搬迁。冰川泥石流灾害频发或者有可能发生灾害地区,要求附近居民进行搬迁。另外气候变暖是冰川泥石流频繁发生的主要原因,所以我们更应该从源头出发,减少二氧化碳的排放,保护生态平衡,减缓全球变暖的速度。

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【通聯编辑:梁书】

基金项目:云南省大学生创新创业训练项目(基于深度学习的遥感影像中泥石流孕灾区域的识别,DC2019087)

作者简介:刘坤香(1996-),女,重庆万州人,硕士研究生,主要从事泥石流孕灾机制及机器学习研究;通讯作者:王保云(1977-),男,云南玉溪人,博士,讲师,主要从事机器学习及图像处理研究。