气候变化影响下高山区泥石流形成机制研究及展望

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0043

摘要/Abstract

摘要：

全球范围内高海拔或高纬度山区（以下简称高山区），尤其高山冰川冻土急剧消退地区，广泛发育泥石流灾害。在全球气候变暖的大背景下，高山区泥石流的现实危害和潜在风险日渐凸显。与其他环境条件下泥石流过程主要由降雨激发不同，高山区泥石流的暴发多受降雨和温度条件的共同影响，其形成机制更为复杂，预测预警十分困难，因此加强高山区泥石流研究具有重要的科学价值和实践意义。通过述评近期高山区泥石流起动研究的主要进展，包括泥石流暴发与气象条件的关系，典型高山区泥石流事件成因，冰川冻土体消融破坏机制，以及冰碛土泥石流起动特征，认为未来高山区泥石流研究应加强高时空分辨率气象数据获取和物源动态变化分析研判，并从动力学机制层面进一步明晰高山区泥石流起动条件和发育过程。

关键词: 高山区泥石流, 暴发成因, 失稳机制, 起动特征, 水热条件

Abstract:

Debris flow disasters are widely distributed in high-elevation or high-latitude mountain areas （referred to as debris flow in high mountains， DFHM）， especially in areas where mountain glaciers and permafrost have receded rapidly. In the context of global climate change （temperature rising and higher possibility of occurrence of strong precipitation events）， the actual hazards and potential risks of DFHM have drawn increasing attention. Unlike debris flows developing in low elevation environments which are mainly triggered by precipitation， the outbreak of DFHM is also significantly affected by temperature conditions， making its formation mechanism more complicated. Although a lot of research has been carried out on DFHM at home and abroad， effective prediction and early warning and prevention and control are still very difficult. It is of great scientific value and practical significance to further strengthen the starting conditions and mechanisms of glacial debris flow. This review summarizes the recent progress on initiation study of glacial debris flow， including： the relationship between glacial debris flow outbreak and meteorological conditions， causes of typical DFHM outbreaks， failure mechanisms and models of glacier （rock， or moraine deposits）， and characteristics of moraine initiation. In the future， we should strengthen the acquisition of high spatial-temporal resolution meteorological data and the analysis and judgment of dynamic changes of material sources， and further clarify the formation conditions and development process of debris flow in alpine areas from the perspective of dynamic mechanism.

Key words: debris flows in high mountains, outbreak causes, mechanism of stability failure, initiation characteristics, hydrothermal conditions

中图分类号:

P642.23

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图/表 6

图1

图2

表1

图3

表2

近年国内外报道的典型高山区泥石流事件及成因/机制"

地区	区域/流域	暴发时间	泥石流规模/10⁴ m³	成因/机制	文献来源
亚洲	中国藏东南天摩沟	2007-09-04 2010-07-25 2010-09-03 2018-07-11	10~100	升温和降雨触发冰崩、滑坡，沟道短暂形成堰塞体后溃决	［24，28，37，79-82］
	中国藏东南色东普沟	2018-10-17 2018-10-29	约1 500 约700	升温和2017年米林6.9级地震共同引发冰崩	［84-86］
	印度背阿坎德邦Gangotri冰川	2017-07-16/07-19	790±10	冰川退缩、冰碛物消融失稳、连续降雨等多因素共同作用触发冰碛堰塞湖溃决	［29，83］
北美洲	美国华盛顿州喀斯喀特山脉Rainier山	2006-11-06/11-07	约5	强降雨，起动区沟蚀+流通区侧蚀	［26］
北美洲	加拿大不列颠哥伦比亚省Meager山火山区	2010-08-06	约4 850	山体滑坡	［75］
欧洲	瑞士Zermatt山谷	1864—2008年（共118场）		5—8月，短时强暴雨引发；9—10月，长时间暴雨引发	［87］
	瑞士Ritigraben岩石冰川	1958—2005年（共47场）	0.1~2.7	冰川冻土消融退化，松散堆积物形成、补给和蠕移	［88］
	瑞士Bondasca山谷	2012-07-05/09-24（共4场）		2011年冬季岩崩产生大量物源，2012年汛期降雨激发形成泥石流	［89］
	瑞士Bondasca山谷	2017-08-23/08-25（共15场）	54.5±5 （第1场规模）	2017年岩崩产生巨量物源，泥石流过程无降水贡献	［3］
	意大利、法国、瑞士三国（17个位置）	1983—2003年（共17场，I类9场，II类2场，III类6场）	I类<80 II类<10 III类<15	I类：长时强降雨，坡积物水分饱和失稳；II类：短时暴雨破坏冰川径流系统；III类：冰湖溃决或冰雪融化	［6］
	法国阿尔卑斯山区	1961—2000年		强降雨	［90］
	挪威Fjærland山	2004-05-08	24	冰湖溃决	［34］
	俄罗斯高加索山区Kolka-Karmadon	2002-09-20	10 000	岩体/冰体滑坡	［74］
	冰岛Gleidarhjalli地区	1999-06-10/06-12	约0.3	冰雪快速消融	［22］
	挪威Fjærland	2004-05-08	24	冰湖溃决	［34］
南美洲	阿根廷巴塔哥尼亚安第斯山脉Rio Manso冰川河谷	2009-05	洪峰流量 4 100 m³⋅s^-1	强降雨，冰碛坝漫顶，冰湖溃决	［91］
南美洲	秘鲁Cordillera Blanca的Rio Santa山谷	1962-01-10 1970-05-31	约1 300 约5 300	冰崩、岩崩引发地震触发冰崩、岩崩	［76-77］

表2

图4

参考文献 124

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3日累积降水	3日最高气温之和	暴发时间	中国藏东南古乡沟	［70］
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累积降水	积温^#	暴发时间	中国藏东南天摩沟	［37］
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