冰湖溃决模式对下游洪水过程的影响

作为西藏地区冰川灾害之一的冰湖溃决洪水,具有范围广、持续时间长、危害大并经常伴随有泥石流等特点。以西藏年楚河流域的典型危险性冰湖——黄湖及其下游区域为研究对象,经过实地调查,获得了相关的水文气象特性和地形、地貌等特征信息。基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用二维溃坝洪水演进数值模型,进行了模型的率定和不同溃决模式下的洪水演进模拟。结果表明:上游近溃口河道,不同溃决模式对洪峰流量、洪水最大水深和洪水最大流速影响较大;中下游河道,不同溃决模式对其影响相对较小。上游近溃口河道,小溃口工况的洪峰流量大于大溃口工况的洪峰流量,逐渐溃决工况的洪峰流量小于瞬时溃决工况的洪峰流量;中下游河道,小溃口逐渐溃坝的洪峰流量最大。一旦洪水发生,最大淹没面积约为88.30km2,溃决洪水到达江孜的时间约为33h,江孜处的洪峰流量约为1 777m3/s,大于江孜地区暴雨洪水万年一遇洪峰流量1 000m3/s。根据预测结果做好预警工作,能一定程度上减小灾害损失。     

我国堰塞湖溃坝特点及其防治

堰塞坝是一种未经人工碾压夯实的天然土石坝,主要由于降雨、地震等引起山体滑坡、崩塌堵塞河道所致。堰塞坝由于快速堆积形成,其坝体结构一般较为松散,基本没有胶结,在渗透水压力作用下易溃决。堰塞坝一旦溃决,将导致大量的洪水短时间内下泄,溃决产生的洪水或泥石流拥有巨大的能量,能够冲走房屋、牲畜、庄稼,给下游人民的生命财产带来巨大威胁,同时影响下游的自然生态。掌握堰塞坝的溃决机理,提前预测溃坝的发生,对于合理组织堰塞坝的治理和下游人民的转移具有重大意义。     

宗渠沟堰塞体漫溢溃决水文条件及溃坝流量预测

根据宗渠沟泥石流和堰塞体发育特征,在对可能溃坝型式、漫溢溃决临界水头、临界条件溃决流速和溃决临界洪峰流量进行分析计算的基础上,预测了不同暴雨频率下发生溃决的可能性;并依据溃坝流量计算结果对洪水和泥石流规模的放大效应进行了评价。这种预测方法对于堰塞坝的安全评价和防灾预警工作具有重要的指导意义。     

基于新样本的滑坡坝溃决洪峰流量预测模型修正与对比

受极端天气（强降雨）及高烈度地震的影响,高山峡谷区常发生滑坡堵江事件,形成具有明显“多漫顶,短寿命”特征的堰塞坝。堰塞坝溃决后,将形成具有强大破坏力的溃决洪水。溃决洪峰流量作为一个重要的水力参数,直接决定了下游灾害的影响程度。本文广泛收集了来自全球具有完整资料记载的67例滑坡坝溃决案例,扩充了已有的滑坡坝数据库,增加了数据样本区间,进而基于新数据库对已有滑坡坝溃决洪峰流量的参数预测模型进行了修正,并采用均方根误差(RMSE)和相关系数(R2)两个度量指标对比分析了各模型的预测效果,最后采用2018年在西藏江达县与四川省白玉县交界处发生的两次（10月10日和11月3日各一次）白格滑坡堰塞坝溃决事件对修正后的模型进行应用并对比。结果表明,修正模型的整体计算效果较修正前均有不同程度的提升,适用范围更广,但大部分模型因选取指标单一,未全面考虑水土耦合作用下复杂溃坝问题中的关键影响因子;经对比,Costa (1985)坝高Hd单参数模型（修正后RMSE和R2分别为61231.95 m3/s、0.0746）的计算自效果较差,建议优先选用Peng M模型（修正后RMSE和R2分别为6070.52 m3/s、0.9909）进行滑坡坝的溃决洪峰流量计算,其它模型可作为参考使用;该结论与白格堰塞湖溃决案例应用对比结果一致。研究成果可为滑坡坝的防灾减灾和应急抢险提供重要的理论依据。     

泥石流堆积扇堵江溃决过程及堰塞坝堵江概率

结合2020年构林坪溃决型泥石流模拟试验,分析泥石流堵江过程及河流侵蚀能力,提出堵江堰塞坝堵江概率判别标准,为泥石流堰塞坝工程治理提供参考.重新定义颗粒的面积相关形状系数及体积相关形状系数,可应用于各类不规则形体.从颗粒粒度角度得出泥石流堆积“粗颗粒物质快速移动沉积-细颗粒物质慢速被侵蚀”的特征;从堰塞坝堵江过程角度得出“堆积扇逐层沉积-河流薄弱侵蚀”特征;从沉积侵蚀速率角度得到构林坪流域堵江阈值,且当泥石流颗粒粒度较细时,泥石流沉积速率对该阈值的影响将显著提高,粒度较粗时,以河流侵蚀速率为主要因素.     

滑坡堰塞坝坝体溃决机理与溃决实验研究综述

相对于人工土石坝,天然形成的滑坡堰塞坝缺少加固、防渗及泄洪等工程措施来稳定堰塞湖水位,坝体结构不稳定、基础资料缺乏,发生的溃决现象具有突发性强、几率高、危险性大、排险处理紧迫的特点,亟需深入系统的研究.作者结合国内外堰塞坝形成及其溃决问题的研究现状,介绍了滑坡堰塞坝与人工土石坝的溃决特性、滑坡堰塞坝的溃决模式及寿命特征,以及滑坡堰塞坝溃决特性的物理模型试验研究、原型观测及大比尺现场试验研究、梯级滑坡堰塞坝溃决特性试验研究进展.最后提出了关于堰塞坝溃决机理、堰塞湖处置、溃决模式、原型及模型试验比尺效应、溃决过程原型监测预警等方面建议的研究方向.     

考虑颗粒组成的堰塞体溃口峰值流量快速预测模型

堰塞体的溃决洪水会给下游人民生命财产带来重大的威胁，快速、准确地预测溃口峰值流量，对科学评估堰塞体溃决致灾后果和应急响应具有重要意义.国内外学者基于堰塞体溃决案例调查资料，采用回归分析方法，提出了一系列预测堰塞体溃口峰值流量的参数模型，但已有的模型均未考虑堰塞体颗粒组成对溃口峰值流量的影响.基于国内外86座堰塞体案例的颗粒级配曲线，分析了3种不同类型堰塞体(土质型、混合型、块石型)的颗粒组分特性，并提出了堰塞体类型的定量划分指标.基于国内外已开展的模型试验结果及具有实测数据的堰塞体溃决案例，通过分析不同堰塞体类型、堰塞体形态、堰塞湖体积与溃口峰值流量之间的关系，选择堰塞体高度、宽度、溃决时的堰塞湖体积以及自定义的考虑颗粒组成的冲蚀因子等4个参数，采用多元回归分析方法，建立了堰塞体溃口峰值流量的快速预测模型.选取近年来发生的5座堰塞体溃决案例，对提出的模型进行验证，并与国内外已有的典型参数模型进行对比，计算结果表明，提出的参数模型计算溃口峰值流量的相对误差均在±20%以内，与其他模型相比具有一定的优势，验证了该模型的准确性.     

堰塞坝溃决过程中孔隙水压力变化规律

为研究堰塞坝坝体内部孔隙水压力对坝体的溃决发展过程的影响,通过水槽模型试验,在分析堰塞坝溃决过程的基础上,研究了堰塞坝溃决过程中孔隙水压力的变化过程。研究成果表明：根据溃口演化特征,可将堰塞坝的溃决过程分为3个阶段：坡面侵蚀阶段(Ⅰ)、溯源陡坎侵蚀阶段(Ⅱ)、粗化再平衡阶段(Ⅲ),其中,阶段Ⅱ发展最为剧烈;堰塞坝溃决过程中各测点孔隙水压力的变化过程均呈现先增后减的变化趋势,并存在明显的滞后现象;左右两侧的孔隙水压力呈“左小右大”的变化趋势,二者差值随溃口发展速率的加快而增加;上游孔隙水压力较下游明显增大,敏感程度也更高;蓄水期孔压可采用饱和非稳定二维渗流微分方程进行求解,整体变化趋势与实际值相符合,孔压增长速率呈先缓后陡趋势,最大孔压差绝对值为0.09 kPa。     

堰塞坝溃口及洪峰参数模型评估与优化

由滑坡等失稳地质体快速堆积并堵塞河道形成的堰塞坝溃决后会对下游人民生命财产安全造成极大威胁。建立快速准确的溃决参数预测模型，是制定有效防灾减灾措施的必要条件。本文收集了75例包含坝高、库容、溃口峰值流量、坝体冲蚀系数等参数的堰塞坝案例，基于均方根误差、回归相关系数、百分比偏差三个指标对具有代表性的土石坝和堰塞坝参数模型进行评估。通过回归分析建立新的堰塞坝溃口深度预测模型及溃口峰值流量预测模型，将新建模型与现有模型对比，在实际案例中验证了模型的适用性。研究结果表明：现有模型中单参数、双参数及土石坝模型对于堰塞坝溃决参数预测效果不佳，考虑坝体易蚀性的参数模型具有较高准确性，本文所建新模型预测效果有所提升，使用范围更广，预测结果可为堰塞坝的防灾减灾措施提供参考。     

堰塞湖风险评估研究综述

从堰塞湖的灾害链演化过程出发,基于堰塞湖风险评估概念,围绕堰塞湖危险性评价、溃决过程与洪水演进模拟和溃决损失评估等3个方面,从定性和定量的角度综述了堰塞体稳定性评价方法,对溃坝参数模型、简化数学模型、精细化数学模型以及洪水演进模型进行了对比分析,从生命损失和经济损失两个角度总结了损失计算方法,最后针对堰塞湖风险评估未来在危险性评价中的不确定性问题、溃决洪水模拟的准确性问题、溃决损失评估的定量化方法、风险定量评估体系和风险动态评估体系五个方面进行展望。     

冰崩涌浪作用下的冰湖溃决过程试验研究

冰崩涌浪是导致冰湖溃决的一个主要的诱发因素之一。本文通过水槽模型试验,研究了在冰崩涌浪作用下,不同颗粒级配、坝高、下游坝坡坡度时冰碛坝的溃决过程,主要结论如下：（1）冰碛坝存在漫顶溃决、坝坡失稳、管涌破坏三种溃决模式;（2）根据冰崩涌浪的对坝体的侵蚀效应,结合溃口的纵向演化过程,将冰碛坝的溃决过程划分为涌浪侵蚀阶段（阶段Ⅰ）、库区小扰动溢流侵蚀阶段（阶段Ⅱ）;（3）涌浪过坝后的强水动力条件增加了坝体的侵蚀率,当溃口贯通后,涌浪已基本消散,溃决过程转为为正常的溢流溃决,并且涌浪向坝体提供了高频瞬时荷载,削减了坝体稳定性;（4）从动力学的角度提出了冰碛坝临界溃决条件的判定方法;（5）冰湖溃决洪峰流量与坝高和下游坝坡呈现正相关,与坝体中值粒径（D50）呈现负相关关系。     

西藏冰湖溃决频次与径流峰值流量相关性分析

冰湖溃决事件频繁发生,严重阻碍西藏自治区区域社会经济发展,影响社会稳定。随着气候变暖,冰川减薄后退,冰川径流量增大,冰湖溃决风险上升。基于西藏自治区东南地区的嘎隆拉冰川径流观测资料,分析了2017—2019年消融期间5—9月冰川径流变化特征,探讨了西藏1931—2020年冰湖溃决事件发生的频次与径流峰值流量的关系。结果表明：在1931—2020年,西藏地区共发生冰湖溃决事件32次,集中在5—9月发生;在旬变化上,极大值频次呈单峰结构,在7月上旬频次最高;冰湖溃决频次与径流峰值流量显著相关,相关系数为0.673,随着径流增大,冰湖溃决发生的频次逐渐增大。在气候变暖的背景下,冰川融化引发的冰湖溃决灾害应引起重视,要加强冰川消融径流观测及冰湖水位的监测,进行冰湖溃决洪水预报。     

藏东南典型第四纪堆积阶地成因研究-以雪瓦卡平台为例

藏东南地区是研究海洋型冰川的天然宝库,帕隆藏布流域作为冰川活跃区,因其独特的地形地貌、气候条件,沿岸不仅堆积形态各异的第四纪冰碛垄、泥石流扇,而且发育断续分布的平台地形。利用无人机技术、高精度遥感影像、钻探、物探,结合实测剖面对藏东南典型第四纪堆积阶地成因进行详细的分析,为研究区域性堆积阶地成因提供依据,并得出以下结论：（1）雪瓦卡平台为第四纪堆积体,所在区域曾经发育了一个堰塞湖;（2）雪瓦卡平台第二级阶地下部为巨厚湖相砂层,上部为河床沉积卵砾石,这种下细上粗的物质接触关系可能为沉积区由堰塞湖转变为河道沉积,堰塞坝逐步疏通的过程;（3）上、下游支沟不仅为平台形成提供物质来源,而且为其形成提供地形地貌条件;（4）帕隆藏布沿岸断续分布的平台地形在形成过程中普遍受到上下游支沟冰川运动、泥石流发育的影响。     

金沙江白格滑坡运动过程分析及潜在不稳定岩体预测

2018年10月11日和11月3日于西藏江达县波罗乡白格村与四川省白玉县绒盖乡则巴村交界处,金沙江右岸先后发生两次滑坡,堵塞金沙江形成堰塞湖,经人工干预险情解除未造成严重损失。采用Voellmy流变模型,基于PCRaster环境使用MassMov2D模拟了两次滑坡的运动和堆积过程,并使用第二次滑坡的反演结果对白格滑坡滑源区的三处潜在不稳定岩体做了预测分析。模拟结果表明:MassMov2D可以用于金沙江白格滑坡这种滑坡-碎屑流的模拟,两次滑坡的主要堆积区域和堆积厚度均于实际情况接近;利用第二次滑坡模拟反演参数预测三处潜在不稳定岩体,假设三处不稳定岩土体同时失稳滑动,会形成64 m高的堰塞坝,可能再次堵塞金沙江形成堰塞湖。     

黄土高原淤地坝溃决型泥石流易发性评价

生态环境脆弱,极端气候频发,黄土高原淤地坝溃决形成的泥石流灾害事件增多,对当地人民生命财产安全带来巨大危害,有效地开展淤地坝溃决型泥石流灾害易发性评价对国土规划、防灾减灾具有重要意义。以黄土高原淤地坝溃决型泥石流为研究对象,从工程地质条件和降水量入手,基于产流模型、产沙模型,建立了淤地坝溃决型泥石流易发性评价模型及其计算方法,定义了库水位坝高比概念,并开展了考虑坝系结构的淤地坝溃决型泥石流易发性评价。研究结果表明,当降雨频率为5%、降雨时长4.5 h时,大型淤地坝溃决形成泥石流易发性等级达到了高易发,一般降水情况下均为不易发和低易发;当降雨频率为20%、降雨时长4.5 h时,中型淤地坝溃决形成泥石流易发性等级达到了高易发,一般降水情况下均为不易发和低易发;而当降雨时长1 h时,小型淤地坝溃决形成泥石流易发性等级均达到高易发以上。此外,坝系的结构对淤地坝溃决型泥石流易发性也有一定的影响。     

Distribution Characteristics and Influencing Factors of Geological Hazards in Tibet

0IntroductionTibet is located at26°50′-36°33′Nand78°25′-99°06′Ein the southwest of China,which isbounded by Sichuan,Yunnan,Qinghai Provincesand Xinjiang Uygur Autonomous Region and coun-tries suchas Nepal,India,Bhutan,Sikki mand My-anmar[1].As main part of Qinghai-Tibet Plateau,Tibet has a special and complex geological condi-tion.Accordingtothe geotectonics,Tibet lies with-in the east of the huge Alps-Hi malayas mountainsystem.Because the Indian Plate continues divinginto no…     

堰塞坝漫顶溃决过程与机理试验研究

为了分析堰塞坝的溃决过程与机理,进行了堰塞坝漫顶溃决试验.结合堰塞坝的溃口扩展和溃决流量过程,将漫顶溃决过程分为最初的缓慢侵蚀阶段和之后的快速侵蚀阶段.在这个过程中,溃口在纵向上的扩展以陡坎侵蚀的方式推进,而横向上的扩展由土体坍滑失稳引起.坝体漫顶破坏属于冲刷破坏.通过分析陡坎后退过程、冲刷过程及其机理,认为冲刷过程包...     

Modeling Experiment of Break of Debris-Flow Dam

Glaciers are extensively developed in the southwest of Tibet and the moraines are widely distributed with large depth. Large-scale debris flows are often reported which blocked rivers and formed dams. In this paper, seven large debris flows in four valleys are discussed, among which five dams developed. 13 sets of experiments have been conducted in laboratory to simulate the formation and failure of the dam. Finally, a model of dam failure is proposed and a formula is established to calculate the flood discharge： Q=kbnnk/TB^-/LG^0.1,where bk is the outlet width of the dam at the original water level, hk the erosive depth, T the time from overflow to final state of failure, the average width of lake; L the length of the lake, and G the total potential energy of the water in the lake.     

小流域中-低频泥石流与山洪输沙比例的讨论:以金沙江支流海子沟为例

泥石流山洪输沙比是工程防治设计的重要参数。本文以金沙江支流海子沟为例,调访了近115a的泥石流活动历史,查明了1996年一次最大规模泥石流运动参数,采用雨洪法计算了不同的泥石流发生频率下泥石流的流量、总量。通过对1899年至今海子沟堰塞坝泥沙淤积的测定,得出海子沟流域每年泥沙淤积量为1.23×10~5 m~3,总输沙量为1.42×107 m~3,流域平均剥蚀速率为1.5mm/a。由不同泥石流频率下海子沟泥石流的固体物质总量,计算出自1963年以来海子沟泥石流输沙量为1.67×10~6 m~3,而此期间山洪泥石流的总输沙量为6.65×10~6 m~3,由此确定海子沟泥石流的输沙量占山洪泥石流输沙总量的25%。而官坝河泥石流、白龙江流域泥石流、蒋家沟泥石流输沙量分别占总输沙量的29.5%、62.9%、99%,泥石流输沙量随着泥石流频率的增加而增加。高频率泥石流工程拦挡仅考虑泥石流输沙量;类似白龙江流域松散固体物质丰富的半干旱气候区泥石流防治拦挡工程需考虑山洪输沙量;而类似官坝河、海子沟中等频率的泥石流沟,需更多考虑山洪输沙量。     

西藏念青唐古拉山东段冰湖的时空分布特征及其影响因素探讨

冰湖是研究气候变化的重要指标之一,了解冰湖分布和变化的特征,对认识冰湖与气候之间关系和研究冰湖溃决泥石流灾害有着重要意义。本文拟利用1976年、1988年、2001年和2013年四个期次冰川、冰湖的遥感解译结果进行分析,得出1976年至2013年念青唐古拉山东段冰川与冰湖发育分布特征,对念青唐古拉山区东段冰川消融以及气候垂直变化具有一定的指示作用,同时为冰湖溃决泥石流灾害的预测预警提供依据。