帕隆藏布流域冰川泥石流易发性研究

帕隆藏布流域地处藏东南高海拔,高地应力,高烈度,高地温的地形急变带,现代海洋性冰川分布,流域内冰川泥石流频发,合理评价流域内冰川泥石流易发性对工程建设具有重要意义。考虑到目前流行的机器学习算法应用的局限性,采用因子分析和证据权模型相耦合的方法建立易发性评估模型。将帕隆藏布划分为169个子流域,通过遥感解译和现场调查确定泥石流发育情况,并选取14个与冰川泥石流相关的影响因子进行分析。结果表明:冰川泥石流极高易发区集中在帕隆藏布干流古乡至通麦段、波堆藏布上游段、瓤达曲小流域段,共包括104个子流域,总流域面积为2308.4 km^(2),占所有子流域面积的24%。

高寒流域水文模拟与径流水源解析——以雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为例

为深入研究高寒流域河川径流的水源解析,选取雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为研究区,采用月流量、遥感积雪面积数据、实测冰川径流数据等多目标率定方法,改进单一依靠流量数据率定模型的方法,基于SPHY(Spatial Processes in Hydrology)水文模型开展水文模拟及径流组分研究,提高了总体建模质量.结果表明:在率定期和验证期Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.95和0.94,模型具有较好的适用性.降雨径流、融雪径流、冰川径流和基流作为径流来源,占总径流的比例分别为10%、25%、45%和20%,冰川径流和融雪径流是最重要的补给来源.月尺度上,冰川径流在7-8月占比最大,融雪径流在4-6月占比最大,降雨径流在各月占比最小.冰川径流占比最高,短期内可提供更多水资源保障社会经济发展,长期而言冰川径流将逐渐减少,造成水资源短缺.因此,当地需提高应对径流变化潜在风险的策略.

1980—2019年藏东南帕隆藏布流域冰川物质平衡模拟

帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著。利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流域全域冰川物质平衡呈现不断亏损的状态,为-0.41 m w.e.·a^(-1),在2000—2019年物质平衡亏损更为严重,达到-0.56 m w.e.·a^(-1)。从空间分布上来看,流域东南部和流域西北部是冰川亏损最为严重的区域,流域中部和西部冰川亏损相比较少。温度的升高和降水的轻微减少是冰川物质亏损的主要原因。通过气温和降水的敏感性分析,气温上升1℃,流域71.75%的冰川物质平衡变化在-1000~-500 mm w.e.·a^(-1);降水减少20%,62.81%的冰川物质平衡变化在-450~-300 mm w.e.·a^(-1),相较于降水,冰川对气温变化更为敏感。通过分析国家气象站及再分析数据,发现1980—2019年气象站气温上升均超过1.5℃,波密站2000—2019年总降水相较于前20年,减少了10%,流域降水整体呈现减少的趋势,气温的持续升高和降水的轻微减少导致帕隆藏布流域冰川处于持续亏损之中。

定量表征河流砂颗粒的形状——在西藏帕隆藏布的尝试

河流搬运体系中,颗粒的形状属性可以反映其来源、搬运、沉积的过程。长期以来沉积学界缺乏相对统一的定量的、多维的颗粒形状参数。本研究以西藏雅鲁藏布江支流帕隆藏布为例,运用图像分析、软件分析等计算机辅助技术,对8个天然河流砂样品中的2276个颗粒开展碎屑成分鉴定和形状参数量化等工作。重点评估了11个颗粒形状参数,通过因子分析等统计方法提取并定义了3个形状信号,包括圆形度因子、规则度因子和平滑度因子。这些参数可用于表征颗粒宏观形状上接近圆形的程度、中观尺度上轮廓规则的程度及轮廓平滑的程度。挖掘天然河流砂的重要形状特征后,进一步探索了这些形状参数与颗粒成分、粒度的关系。本研究成果为解释河流系统中颗粒的形状信号、理解颗粒自身微观属性和外部物理过程等提供重要借鉴。

帕隆藏布流域某冰碛隧道工程特性分析

帕隆藏布流域各冰碛物在波密至玉普乡一带分布密集,线路工程不可避免的要穿越冰碛物,冰碛物物理力学性质极其特殊,在冰碛层中进行线路工程建设存在特殊的工程问题。针对帕隆藏布流域某深厚冰碛体隧道,采用现场调查、岩芯统计、动力触探等方法,主要研究了该隧道冰碛块石成分、粒径范围,冰碛物密实程度、承载力特性等,结论如下:(1)冰碛块石成分以花岗岩居多,粒径变化巨大,最大可达几米,总体来看,粒径在2-20cm区间的砾石含量最多。(2)动力触探试验统计分析可得冰碛物密实度以密实为主,占比为71.7%。(3)由于冰碛粒径变化巨大,其承载力宽幅变化,基于动探试验与经验公式,综合来看,建议承载力值在300kPa~750kPa之间,总体可得冰碛物工程适宜性较好。

松宗古湖——藏东南帕隆藏布江末次盛冰期发育的一个冰川堰塞湖

青藏高原东南部帕隆藏布江松宗地区晚更新世期间发生了一次可以识别的支谷冰川阻江形成冰川堰塞湖———松宗古湖的事件。松宗滑坡处的湖相沉积剖面厚度≥88m,其中厚达18.33m并具湖相沉积代表性的连续粉质粘土层底部和顶部的光释光年龄分别为22.5±3.3kaB.P.和16.1±1.7kaB.P.,属末次盛冰期。松宗滑坡处河谷两侧冰碛台地与湖相沉积的接触关系和空间特征指示该湖相沉积与末次盛冰期董曲支谷冰川阻塞帕隆藏布江有关。湖相地层的剖面沉积特征揭示出这个冰川堰塞湖可能贯穿于整个末次盛冰期,但整个帕隆藏布并没有形成统一的山谷冰川。

帕隆藏布江上游冰湖分布及其变化

利用高分辨率遥感影像的判读,结合现场调查、校核和前人资料分析,研究了西藏自治区帕隆藏布江上游然乌—培龙段冰湖的分布变化规律。结果发现:(1)该区有大小冰湖131个,其中面积>0.01km2的有99个,最大冰湖面积达到0.976km2。(2)99个面积>0.01km2的冰湖中冰碛湖最多达68个,占68.7%;分布于海拔4 500～5 000m的冰湖有53个,占53.3%。(3)可对比的83个冰湖中,冰碛湖总面积2005年为7.21km2,较1988年的7.03km2仅增加2.56%。其中,面积减小的有45个,占54.2%,面积增加的38个,占45.8%。(4)近18a来,该冰湖区总面积变化很小,但部分冰湖面积增大异常,受海洋性冰川影响,在该区域内出现大范围冰湖溃决的可能性很小,但暴发零星冰湖溃决的可能性很大。

西藏帕隆藏布江流域天然水的水化学特征

帕隆藏布江是雅鲁藏布江左岸水量最大的支流.为了调查帕隆藏布江流域水体水质和水化学特征,分析了水体的常规指标,包括p H、电导率、含盐量(SAL)、总溶解固体(TDS)和溶解氧(DO)值.同时测定了水样和底泥样品中23种金属元素,Ca是水体中的主要阳离子,水体中离子的平均含量趋势符合Ca>Mg>Fe>K>Na>Mn>Zn>Ba>V>Pb>Cr>Ni>As>Cu>Co>Se>Hg>(Mo、Ag、Sb、Tl、Cd和Be).采用《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)及地质累积指数(Igeo)分别评价了水质和底泥状况.结果表明,水体中Cu、Se、As、Zn、Cd和Pb均达到Ⅱ类及以上标准,仅Hg是潜在污染物质,Hg含量虽略高(最高达0.3μg·L^(-1)),但低于《国家生活饮用水卫生标准》(<1μg·L^(-1))限量;底泥中重金属污染程度较轻,Zn、Pb、Ni、Cu和Cd几乎不存在污染,As是底泥中的主要污染物,其次为Cr.综合各项指标表明帕隆藏布江流域水体水质良好.

帕隆藏布流域然乌-培龙段冰湖溃决危险性评估

西藏帕隆藏布流域内发育了我国境内最大的海洋性冰川群,冰湖星罗棋布,是遭受冰湖溃决危害的典型区域。以帕隆藏布流域然乌-培龙段的冰湖为研究对象,在分析其环境背景的原则上,通过遥感解译,分析研究区冰湖的分布现状;在基于指标容易获取的基础上,从冰川特征、冰湖特征和下游沟道特征3个类别选取了8个冰湖溃决危险性评估指标,并利用模糊物元可拓性理论对研究区的冰湖溃决危险性进行综合评估。通过评估,研究区130个冰湖中,高度危险的有18个,占总数的13.85%;中度危险的有36个,占总数的27.69%;低度危险的有76个,占总数的58.46%;高度危险的冰湖主要集中分布在然乌-松宗区段内。

帕隆藏布流域冰碛物斜坡结构及稳定性评价方法

帕隆藏布流域是我国海洋性冰川最重要的发育区,大量的冰碛物形成了数量众多的松散堆积体,孕育着密集的地质灾害。通过大量案例调查及现场测试工作,总结出冰碛物堆积体斜坡3种不同的斜坡结构及其可能发生的破坏方式,包括浅表冰碛层降雨蠕滑型、较厚冲洪积物覆于冰碛层之上的水岩作用控制型以及冰碛层夹湖相沉积差异风化型。针对研究区最常见的浅层破坏模式,以测窗法面含石率及泥沙含量来描述宽级配特征,以超重型动力触探锤击数表示固结程度,以坡长与高度对数比表示地形要素,考虑植被覆盖及松散层厚度影响,采用最小二乘曲线拟合,建立并验证了稳定性计算公式。通过对公式的实用化进行探索,得到不同冰碛物斜坡高度所对应的坡度值,当冰碛物斜坡高度小于10 m时,坡度可达70°以上。

西藏帕隆藏布河谷崩塌滑坡、泥石流的分布规律

西藏帕隆藏布河谷崩塌滑坡、泥石流灾害严重。崩塌滑坡、泥石流的分布 ,因谷坡坡向的水热条件差异而导致坡向差异 ,因地貌发育和形态的沿程分异显现沿程差异 ,因其促发条件的差异又显现灾种差异。采用有序样品最优分割和方差分析等定量方法 ,揭示了崩塌滑坡、泥石流的差异性分布规律 :全河段可分为上游峡谷泥石流密集段 ,中游宽谷泥石流及崩塌滑坡较密集段 ,和下游、拉月曲峡谷崩塌滑坡、泥石流极密集段 ;北岸崩塌滑坡和泥石流比南岸数量多、规模大 ;崩塌滑坡有向下游增大增多之趋势。进而对道路平面选线原则提出了建议。

帕隆藏布江中游地壳剥露特征

为揭示东喜马拉雅构造结演化过程,也为未来可能重大工程建设提供基础地质资料,对帕隆藏布江中游9块基岩样品进行了黑云母^(40)Ar/^(39)Ar测年,并利用“Pecube”软件对该地区的地壳剥露速率进行半定量计算。样品黑云母^(40)Ar/^(39)Ar年龄范围为103~12.5 Ma,对应地壳剥露速率范围为0.068~0.50 km/Ma。帕隆藏布江流域地壳剥露速率具有明显的东西差异特征,下游(西段)地壳剥露速率显著高于中游(东段)。年龄数据及其模拟计算结果表明,相对于东喜马拉雅构造结内部,帕隆藏布江中游流域地壳剥露活动较弱且较稳定。雅鲁藏布江对帕隆藏布江的袭夺,使得帕隆藏布下游(西段)重新进入河流演化幼年阶段,河流快速下切剥蚀可能是导致该地区地壳剥露速率东西差异的原因。

西藏帕隆藏布泥石流沟谷纵剖面形态统计分析

沟谷纵剖面形态既表征暴雨泥石流发育的地貌条件 ,又与水动力相关 ,是影响泥石流发肓的重要因素。西藏帕隆藏布是典型的冰川泥石流区 ,其干流然乌至迫龙段右岸分布 5 9条各类泥石流沟。统计分析表明 ,从帕隆藏布下游段向上游段 ,这些泥石流沟谷纵剖面形态有由下凹抛物线形向上凸抛物线形演变的趋势 ,形态指数N有由大变小之趋势 ,反映帕隆藏布河谷地貌演化溯源传递的进程。按特大型、一般性、潜在型泥石流沟的顺序 ,有纵剖面形态由凹至凸、N值由大至小的总体趋势 ,反映泥石流活动性与纵剖面形态的关系。冰雪融水型泥石流与雨水型泥石流相比 ,N值较小 ,纵剖面形态偏凸 。

青藏高原考察新发现——帕隆藏布大峡谷

通过多年的考察和室内科学论证，发现认定在雅鲁藏布大峡谷顶端汇流的一级支流———帕隆藏布峡谷也是一条堪称世界级的大峡谷（照片１）。就深度而言，帕隆藏布至少可以排位于尼泊尔王国境内的喀利根德格大峡谷（最深为４４０３ｍ）之后名列世界第三而深于秘鲁的科尔卡大...

帕隆藏布流域沟槽型雪崩发育特征及分布规律研究

采用遥感手段解译帕隆藏布流域9106处沟槽型雪崩灾害点,通过应用GIS方法结合ALOS高精度数字地形数据,统计分析了帕隆藏布流域沟槽型雪崩的分布规律,并对典型沟槽雪崩的地形地貌及结构等发育特征进行了研究。结果显示:(1)帕隆藏布流域沟槽型雪崩发育明显的积雪区、运动区和堆积区,具有雪崩量大、运动速度快、冲击能量大、破坏力强等特征。(2)研究区沟槽型雪崩灾害分布呈从北到南、从东向西降低的趋势,集中分布在高海拔、森林覆盖率较低、狭窄陡峻的河谷岸坡上。(3)研究区沟槽型雪崩灾害分布在海拔3200∼5700 m内,坡度在25°∼50°之间,坡向在60°∼132°、222°∼288°范围内。

川藏交通干线帕隆藏布段冰碛物特性研究进展

作为冰川运动的遗迹,冰碛物由于其宽级配、大孔隙、非均质、渗透性等特点,成为川藏铁路和高速公路帕隆藏布路段规划选线中的一类特殊岩土体,并与藏东南地区的冰川型地质灾害具有关联,使得帕隆藏布流域地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析近年来国内外学者围绕冰碛物物性特征取得的研究成果,结合实地调查和室内外测试结果,归纳了冰碛物的分布特征、沉积构造、物理性质和工程力学特性,梳理了冰碛物的物理力学研究进展,凝练了帕隆藏布流域冰碛物研究中的3个关键问题,针对性地提出下一步研究思路,旨在为后续的冰碛物研究和川藏交通干线规划与建设管理提供参数依据。

帕隆藏布河流纵剖面演化的最小功模式

河流地貌最小功原理表明河流纵剖面形态将向力求使流速增大的方向演化 ,据此推导出矩形流域全程流速的平均值 (懕)与河流纵剖面形态指数 (N)的关系式 :懕∝ｆ(N) ={ 1/ 2 - 1/ [(N +1) (N +2 ) ]} 1/ 2 ,f(N)被称为流速函数。这一最小功模式表明河流纵剖面演化方向是N由小变大 ,纵剖面形态由上凸抛物线经直线向下凹抛物线发展。在侵蚀旋回中 ,河流各发育阶段的f(N)值也由小变大。以西藏帕隆藏布中上游流域系统、干流全程及Ⅰ级阶地为例 ,由最小功模式计算的全程流速均值与实测值相吻合 。

2016年帕隆藏布流域群发性泥石流的活动特征及成因分析

帕隆藏布流域山高谷深、构造强烈、冰川广布,区域内冰川泥石流数量多、规模大、分布密、暴发频率高。2016年9月5日,流域内几条泥石流集中暴发,造成较为严重的财产损失,并阻碍了G318国道的正常通行。为研究本次群发性泥石流的成因,指导泥石流的监测预警工作,在实地调查的基础上,分析了泥石流的地形地貌条件、物源条件、水热条件。分析结果表明:本次暴发泥石流的沟谷具有良好的地形条件,流域高差大,沟道纵比降大,尤其沟谷上游因冰川作用而形成的冰蚀围谷利于水源、物源的聚集。泥石流以沟源处的松散冰碛物为主要物源。此外,北岸比通沟泥石流因沟岸崩滑物源丰富、沟道狭窄,形成多处堵点,产生堵溃放大效应。南岸赤担隆巴泥石流则沟道宽缓,崩滑物源较少。本次群发性泥石流的诱发因素主要为强降雨。泥石流暴发前两日出现强降雨,使得沟内松散物质含水量增加,趋近饱和,稳定性降低。泥石流暴发当日再次出现强降雨,直接激发了泥石流。经对暴发当日小时雨量分析,认为比通沟泥石流由凌晨2点的集中降雨启动,但由于沟道堵塞严重,龙头数小时后才到达沟口。赤担隆巴由当日11点的集中降雨启动,随后顺沟下泄,堆积于老扇之上,形成灾害。经分析,沟口观测的激发本次泥石流的小时雨量为3.3～3.6mm,推测主要形成区激发泥石流的小时雨量为7.6～8.3mm。

藏东南帕隆藏布流域雪崩关键影响因素与易发性区划研究

雪崩灾害是青藏高原广泛分布的一类灾害,通过对雪崩的关键影响因素分析,构建雪崩灾害易发性评价体系,可为布局在青藏高原的川藏铁路等重大工程建设的防灾减灾工作提供科学支撑。本文以藏东南帕隆藏布流域为例,基于遥感解译和野外调查,识别出381个崩至林线以下的沟槽型雪崩范围,综合选取了18个雪崩影响因子,运用主成分分析法(PCA)对影响因子进行分析,获得了帕隆藏布流域雪崩发育的关键影响因素,并赋予各影响因素权重,通过加权信息量(PCA-I)和加权确定性系数(PCA-CF)进行雪崩易发性区划,采用ROC曲线进行精度检验。结果表明,帕隆藏布流域内雪崩活动的关键影响因素可归纳为气候气象、宏观地形、微观地形和抑制作用成分4类主成分因素,其中气候气象解释了30.61%的数据变异,地形地貌解释了21.23%的数据变异;PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性区划指数在[-2.41,1.365]区间内,PCA-CF得到雪崩易发性区划指数在[-0.549,0.424]区间内,两者ROC曲线的AUC均大于0.70;但PCA-Ⅰ模型计算的雪崩易发性结果在帕隆藏布下游通麦段的河谷区呈现明显的异常区,相对而言,PCA-CF模型计算的雪崩易发性区划指数更合理,且其ROC曲线的AUC评价精度高达0.913。整体结果表明雪崩高易发区域主要分布于帕隆藏布上游窄谷段(然乌至玉普段)、中下游(玉普至通麦段)两岸山岭的山脊部位和各支流窄谷段。

帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估

冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于19681980年地形图数据和1994—2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥0.01 km^2冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明:2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km^2,且面积和数量分别以面积>1 km^2和面积<0.1 km^2的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800~5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km^2,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.