冰川型泥石流溝谷孕災(zāi)特點分析

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。全球有很多國家都受到冰川泥石流的危害，中國是受災(zāi)最嚴重的國家之一。本文對此類地質(zhì)災(zāi)害的典型性事件進行分析，得出了高溫天氣、強降雨和地震是誘發(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防措施。

關(guān)鍵詞：泥石流災(zāi)害;誘發(fā)因素;預防措施

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）21-0208-02

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冰川泥石流是一種與冰川運動密切相關(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，難以預報的特點。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、流動時間長、運動距離遠等特征。冰川泥石流發(fā)生在高山地區(qū)，由于重力勢能相對低山區(qū)更大，所以對下游的沖擊力更強，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)。中國幅員遼闊、地形復雜，山川地形較多，冰川泥石流災(zāi)害頻繁發(fā)生。中國地處中低緯度，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，主要分布在我國的西部地區(qū)。對于西部地區(qū)，其南北氣候差異大，導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，天氣嚴寒干燥，降雨稀少，冰川相對比較穩(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，降雨頻繁，很容易發(fā)生冰川泥石流災(zāi)害。我國主要的冰川山系有：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)，占我國冰川面積的46%。此地氣溫偏高，降雨量不穩(wěn)定，有時比較多，多冰湖潰決或突發(fā)性融水泥石流，規(guī)模不固定，時大時小。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1000 - 3000毫米，因此冰川泥石流發(fā)生頻繁、規(guī)模大、時間長。

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、豐富的冰川和積雪分布以及松散的泥石流物料。由于近些年來的全球變暖，導致終年積雪的冰川也開始融化，破壞了冰川區(qū)域的穩(wěn)定性，融化的雪水會順著地勢對冰川不斷進行沖刷，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發(fā)生嚴重的泥石流災(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，大量的冰雪融水攜帶著碎屑冰磧不斷地向大壩堆積，在冰川處的一個峽谷形成了高達20m的冰雪石塊堆積物。接著受暴雨的影響，冰崩、雪崩不斷，洪水對壩體造成了嚴重的沖擊，最終導致大壩潰決。這場突如其來的冰川泥石流淹沒大片農(nóng)田，導致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斷流導致水位迅速上漲，在林芝市米林縣派鎮(zhèn)加拉村下游形成了一個堰塞湖。導致六千多人受災(zāi)，村莊、橋梁、水電站等基礎(chǔ)設(shè)施都受到嚴重的沖毀。

1962年1月秘魯安第斯山脈發(fā)生一次嚴重的冰川泥石流災(zāi)害，造成整個村莊42人被雪崩掩埋，此次泥石流災(zāi)害主要是因為安第斯山脈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，當內(nèi)聚力不足以支撐其高海拔的重力勢能時，造成雪崩。雪水夾雜著巨大的冰石，在重力和動力下沖刷著雪山的邊緣碎石，通過山勢，沖人河床，對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分析冰川泥石流成因。

古鄉(xiāng)溝在1950年發(fā)生了一場8.6級的大地震，這場地震導致了古鄉(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，因為地震的原因，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，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峽谷堵住，使水頭高達20m，并很快出現(xiàn)過壩溢流。水流對壩面嚴重地沖刷，使壩體失去穩(wěn)定，最終導致突然潰決，一場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年的夏天是中國自1961年以來最熱的一年，該年因為炎熱天氣導致持續(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。通過現(xiàn)場圖片（如圖l所示）可以看出，沖積物中沒有較大的石塊，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6.9級的地震，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力條件。

從以上兩個案例可以看出，冰川泥石流發(fā)生主要受到3個因素影響：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，雖然地震不是導致冰川泥石流的直接原因，但從前面兩個案例可以看出，都是因為之前發(fā)生過地震導致冰體不穩(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，所以更難以進行防御和管控。像一般的泥石流處于地形險峻的山區(qū)或者其他溝谷深壑，通常對其采取的防御措施有增加植被覆蓋率，減少開采活動等。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】

基金項目：云南省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（基于深度學習的遙感影像中泥石流孕災(zāi)區(qū)域的識別，DC2019087）

作者簡介：劉坤香（1996-），女，重慶萬州人，碩士研究生，主要從事泥石流孕災(zāi)機制及機器學習研究;通訊作者：王保云（1977-），男，云南玉溪人，博士，講師，主要從事機器學習及圖像處理研究。