基于RAMMS的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一,对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。以西藏洛隆县冻错曲冰湖为例,基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法,对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及溃决演进过程进行研究,分析其对下游工程建设的影响。采用无量纲堵塞指数(dimensionless blockage index,DBI)方法对冻错曲冰湖堰塞体稳定性进行评价,结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间,存在发生溃决的风险。基于三维动态模拟软件RAMMS的Voellmy-Salm单相流模型,模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在2种溃决模式下的演进过程。模拟结果显示:冻错曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤4个阶段;2种溃决模式下冰湖溃决影响范围都经过拟建工程位置,潜在威胁区泥石流平均深度分别为4.87 m和8.26 m;在瞬时全部溃决场景下,冰湖溃决泥石流在拟建工程处最大流速为5.74 m/s,最大流量为2843.38 m^(3)/s。研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性,并为工程防治设计提供参考。

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 m3/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。

冰湖溃决泥石流的形成、演化与减灾对策

本文分析了主要由冰滑坡和冰崩入湖导致的冰湖溃决的机理和条件。进而 ,从气候条件、水文条件、终碛堤、冰湖规模、冰滑坡、沟床特征和固体物质补给等方面分析了冰湖溃决泥石流的形成条件和特点 ,归纳出冰湖溃决泥石流沿程演化的 6种模式 :溃决洪水 -稀性泥石流、溃决洪水 -黏性泥石流、溃决洪水 -稀性泥石流 -黏性泥石流、溃决洪水 -黏性泥石流 -稀性泥石流、溃决洪水 -稀性泥石流 -黏性泥石流 -稀性泥石流和溃决洪水 -黏性泥石流 -稀性泥石流 -洪水。针对冰湖溃决泥石流突发性强、频度低、洪峰高、流量大、流量过程暴涨暴落、破坏力强和灾害波及范围广等特点 ,提出了 7点减灾对策。

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50a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.

藏东南地区冰湖溃决泥石流灾害链成因分析及防治措施

目前国内针对冰湖溃决泥石流灾害链的研究尚处于起步阶段,分析其形成过程与条件很有必要。根据对冰湖溃决泥石流多发的藏东南地区的实地调查和数据分析,并结合已有研究,总结了典型冰湖溃决泥石流的灾害特征及灾害链的形成过程、形成条件。提出区内灾害链为内外应力耦合作用地质灾害链,形成过程可分为诱发冰湖溃决、转化、铺床堵江、溃坝洪水4个阶段。通过对比分析探讨了灾害链的形成条件,并提出减灾建议。

典型冰湖溃决型泥石流形成机制分析

冰湖溃决型泥石流是形成于高寒山区的一种特殊泥石流类型。本文以位于西藏喜马拉雅山南坡的樟藏布沟1981年暴发的大于百年一遇冰湖溃决型泥石流为例,探讨了冰湖溃决型泥石流的形成过程,形成条件、机制、发展趋势和危害。

青藏高原典型冰湖溃决泥石流预警技术

从冰湖溃决型泥石流坝的形成、溃决机制,主要特点和成灾过程着手,在广泛收集和分析国内外有关冰川-冰湖-冰湖溃决-冰湖溃决泥石流-冰湖溃决泥石流坝-坝溃决研究基础上,通过川藏公路然乌至培龙段冰湖、冰湖溃决泥石流的区域考察,选择典型沟道米堆沟和光谢错冰湖典型点进行详勘,按照溃决泥石流重点防治溃决的主要原则,提出研究路段典型冰湖溃决泥石流预警的基本体系和配套技术。

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。

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。

喜马拉雅北麓郭如错冰湖泥石流沟发育特征及对拟建中国至尼泊尔铁路的影响研究

拟建中国至尼泊尔铁路首次穿越全球冰湖分布最为集中的喜马拉雅区域,最为典型的是郭如错冰湖,铁路桥梁位于其溃决通道上,如何计算桥梁净空设置和墩台防护所需参数,国内外标准、规范未见针对线性工程的冰湖溃决特征值计算。通过地质调查,结合1984年至今多期历史卫星遥感影像、SBAS-InSAR差分干涉图形变分析、雨洪法、RAMMS数值模拟等技术手段,圈定物源的储量和分布特征,分析郭如错冰湖库容、面积的变化趋势,评价终碛垄、后缘冰川的结构和稳定性。雨洪法计算结果:流速3.51 m/s,泥深1.26 m,整体冲击力29.30 kN/m^(2);RAMMS计算结果:流速3.54 m/s,泥深1.28 m,整体冲击力19.00 kN/m^(2)。对比雨洪法与RAMMS数值模拟计算结果,在铁路桥梁位置断面处,雨洪法与数值模拟结果接近,采用雨洪法计算的结果具备合理性。因此,郭如错冰湖溃决通道上的铁路桥梁净空建议采用7.89 m。该方法对冰湖发育区的线性工程如何开展冰湖溃决型泥石流特征值计算工作进行了初步探索,在喜马拉雅山区等区域的选线中可供借鉴。

西藏洛隆县巴曲冰湖溃决型泥石流演进过程模拟研究

巴曲冰湖溃决型泥石流紧邻川藏铁路某车站,可能对其建设及运营产生威胁。首先基于现场调查和遥感解译查明了巴曲泥石流的基本特征,采用规范公式计算了巴曲暴雨泥石流的动力学参数。然后采用无量纲堵塞指数(DBI)评价了巴曲沟内7个主要冰湖堰塞坝的稳定性。评价结果表明:巴曲1#冰湖堰塞坝的DBI值处于非稳定区,3#、4#和6#堰塞坝的DBI值处于非稳定区与稳定区之间,存在发生冰湖溃决的风险。最后,采用快速物质运动模拟软件(RAMMS)单相流数值方法,模拟分析了巴曲沟在4个极端场景下的冰湖溃决演进过程。模拟结果显示:巴曲冰湖溃决后的演进过程分为开始-汇流-冲出-停积四个阶段,共历时约4.5 h。在1#—4#及6#冰湖堰塞体全部溃决工况下,冰湖溃决泥石流在沟口的最大流速为5.92 m/s,最大深度为4.35 m,最大流量为1954.42 m^(3)/s,为暴雨型泥石流的5.1倍。除此之外,4个场景下冰湖溃决洪水的影响范围都经过拟建车站,泥石流最大深度分别为1.91,3.36,1.53,4.35 m。因此在车站设计时需采取排导槽或导流堤等工程措施进行防护治理。上述研究结果可为川藏铁路选线及青藏高原东部地区的冰湖溃决型泥石流防治提供参考。

典型冰湖溃决泥石流成因分析及危险性评价体系探讨

以高分辨率遥感技术为主要手段,结合地面调查,开展典型冰湖溃决泥石流灾害调查。文章通过对日喀则地区20个冰湖的调查资料,分析其成因机理,建立冰湖溃决泥石流危险性评价模型进行评价,评价结果与实地调查基本一致。

冰川终碛湖溃决泥石流流量计算

冰川终碛湖溃决泥石流是青藏高原常见的泥石流灾害类型之一,也是青藏高原地区泥石流防治的重点之一.在溃决洪水研究的基础上,结合泥石流本身的特征,针对瞬间部分溃决的情况,推导了冰川终碛湖溃决泥石流流量的计算方法.具体包括冰川终碛湖溃决口泥石流洪峰流量Qdmax=kQmax和距离溃决口一定距离的河道某处泥石流洪峰的最大高度Hd\%max=kHHmax.由于计算方法中涉及泥石流的特征参数,依据泥石流的特征,定义了特征参数的含义,并给出了计算方法k=1+(γd-γw)/(γ\%s-γd),kH=k·kG,kG是与沟道形态有关的参数.为了检验推导计算方法的合理性和精度,选定西藏米堆沟冰川终碛湖溃决泥石流作为实例,进行了验证.结果表明,推导计算方法的物理概念清晰,计算结果与实际调查数据在趋势上吻合.

西藏冰湖溃决主要特征

西藏是我国冰湖分布最多的地区。冰湖常发生溃决,其中最典型是终碛冰湖的溃决。冰湖溃决所导致的泥石流,具有突发性强、频率低、洪峰高、流量大、流量过程暴涨暴落和破坏力强及灾害波及范围广等特点。从20世纪30年代中期至今,已查明西藏15个冰川终碛湖至少发生过18次溃决。通过对这些溃决事件的分析,探讨了终碛湖溃决的时空分布特征,发现该事件的发生与气候变化,特别是与气候异常年份有显著的对应关系。结合近年冰湖分布和变化资料,讨论了未来的发展趋势。具体分析了溃决洪水过程和冰湖溃决洪水泥石流演变过程。

西藏嘉黎吉翁错冰湖溃决机制特征

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)。

聂拉木县冲堆普2002年泥石流成因分析及防治对策

聂拉木县冲堆普于2002年5月23日和6月29日先后两次暴发了大规模泥石流灾害,导致下游的水电站、中尼公路、农牧业生产、通讯设施等遭受严重破坏,总共损失约750余万元,给地方社会经济造成了严重的影响.通过对上游的考察和气象资料分析,查清了灾害的形成原因是冲堆普上游冰川融水和嘉龙湖局部溃决所诱发.这是一种多因子共同作用的新型泥石流类型,不同于以往的冰川融水型泥石流和冰湖溃决型泥石流.针对泥石流的危害,提出了防治措施,包括软性措施和硬性措施.

藏东南典型冰湖溃决危险性分析

自川藏公路南线(西藏境内)修建通车以来,因受到泥石流、滑坡崩塌等自然灾害的影响而经常出现交通被迫中断的现象。其中,冰湖溃决泥石流由于其突发性强、洪峰高、流量大、破坏性强、持续时间短、范围广等特点,已成为藏东南地区危害程度最为严重的特殊灾种。通过对错下湖区域水文气候、冰川活动以及地震等要素的分析,初步认为该冰湖存在可能溃决的危险;通过终碛堤1/3和1/2溃决模式进行计算,得到溃决洪峰流量分别为2 236 m3/s和3 697 m3/s。错下湖一旦溃决,洪水汇入帕隆臧布江时将淹没以至冲毁沟口段公路、桥梁等基础设施,同时,主河还将面临泥石流堵江的危险。

我国西藏地区冰湖溃决灾害综述

冰湖溃决是我国西藏地区典型的地质灾害类型之一,具有突发性强、规模大、破坏力强和危害范围广等特点,往往造成下游地区遭受惨重的生命财产损失。冰湖溃决成因特征是形成机制、早期识别和危险性评价等冰湖溃决研究的基础,受客观条件限制,我国西藏冰湖溃决的基础调查工作存在资料分散甚至缺失的局限性。为解决这个难题,通过资料收集、遥感解译和野外调查等技术手段,重新梳理了我国西藏地区的冰湖溃决事件及基本特征,共调查出33个冰湖37次溃决事件,其中2个为冰川阻塞湖(简称冰川湖),划定了冰湖溃决高发地带的地理分布位置,分析出冰崩/冰滑坡、埋藏冰融化、冰川融水、强降水、泥石流和上游冰湖溃决洪水6种诱发原因,为我国西藏冰湖溃决研究提供基础调查成果和参考依据。

西藏波密米堆冰湖溃决浅议

1988年7月15日西藏波密米堆终碛湖发生溃决,最大洪峰流量1270立方米/秒,溃决水量540万立方米,形成了大规模的泥石流-洪水灾害。冰湖溃决的原因是;终碛堤存在渗漏薄弱环节,堤内有埋藏冰;持续高温和冰川融水的潜热使埋藏冰融化,由潜蚀而迅速发展成管涌导致溃决。