帕隆藏布流域然乌-培龙段冰湖溃决危险性评估
柳金峰;程尊兰;陈晓清
【摘 要】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.
【期刊名称】《山地学报》
【年(卷),期】2012(000)003
【总页数】10页(P378-387)
【关键词】帕隆藏布;然乌-培龙段;冰湖溃决;危险性
【作 者】柳金峰;程尊兰;陈晓清
【作者单位】中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,四川 成都 610041; 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川 成都 610041;中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,四川 成都 610041; 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川 成都 610041;中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,四川 成都 610041; 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川 成都 610041
【正文语种】中 文
【中图分类】P642.23
冰湖一般指末次冰期冰川后退形成的最新湖泊，它主要分布在河源冰川作用范围附近地区。在世界上主要分布于低纬度山谷冰川区，以南美科迪勒拉山和我国喜马拉雅山、念青唐古拉山最为集中［1］。近50年来，我国喜马拉雅山区至少发生过20余次较大的冰湖溃决事件，造成了巨大的人员伤亡和财产损失［2］。如1988－07－14，波密县川藏公路中坝路段米堆沟上游光谢错冰湖发生溃决，溃决洪水激发了大型泥石流，造成河道局部堵塞，
水位上升超过10 m，并沿河下泻，摧毁了路基42 km，其中21 km全部被冲毁，中断交通200 d。泥石流还冲毁了大小桥梁18座，民房5间，造成5人死亡，直接经济损失达亿元［3］。
从1970年代初起，中科院青藏高原综合考察队收集了喜马拉雅山区冰湖溃决历史资料，并讨论了危险性冰湖及其溃决原因［4］，由此展开了国内学者在此领域的研究工作。徐道明等通过对溃决冰湖的考察，总结出冰湖溃决的特征、主要因素和暴发周期等［5］;吕儒仁提出了判别冰碛湖溃决可能性的7个指标，并分析出冰湖溃决与气候背景的关系等［6］;刘淑珍等依据冰湖类型、规模、后方现代冰川与冰湖的距离及冰湖离居民地、公路等设施的距离等，对西藏自治区洛扎县冰湖溃决危险度进行了评价［7］;黄静莉等选择海拔、冰湖面积、距现代冰川冰舌前端距离等8个因素作为冰湖溃决危险度划分的主要因素［8］;陈晓清等使用直接判别法和冰湖渍决危险性指数对喜马拉雅山中段波曲流域近期冰湖溃决进行了危险性评价［9］;郭国和等分析了典型冰湖的形态特征和影响冰湖溃决的主导因素，探讨了川藏公路南线典型冰湖溃决的危险性［10］。在国外，Richardson等通过对喜马拉雅山区26个冰湖溃决的研究，提出5种导致冰湖溃决的激发因素以及所占的比例［11］;Huggle等将冰湖特征、冰坝特征、外在诱发因素及流域地形地貌特征等指标融为一
体，提出了包括3个主要指标及l8个次级指标的冰湖溃决评价指标体系［12］;McKillop等针对英国哥伦比亚省西南部地区分布的终碛湖，提出一套比较完善的冰湖危险性评估方案［13］。
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。本文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基础上，通过遥感解译，分析冰湖的分布现状;在基于指标容易获取的原则上，选取冰湖溃决危险性的评估指标，并利用模糊物元可拓性理论对冰湖溃决危险性进行综合评估。
1.1 流域概况
帕隆藏布流域位于西藏东南部，雅鲁藏布江大拐弯东北侧，在92°53'～97°07'E、29°07'～31°03'之间，是雅鲁藏布江最大的支流。帕隆藏布流域呈北西－南东向延伸的纺缍形(图1)，发源于阿扎贡拉冰川北坡的冰舌末端。源头海拔4 900 m，汇入雅鲁藏布江处海拔1 540 m，流域面积28 630.9 km2。国道318线自流域东南的横断山脉西侧伯舒拉岭上的安久拉垭口(海拔4 668 m)进入，沿干流下行，再沿拉月曲翻色齐拉垭口(海拔4 556 m)出流域，
全长296 km。行政上帕隆藏布流域属波密、嘉黎、边坝、林芝和八宿5县管辖。
帕隆藏布是西藏东南部顺构造线发育的线性河流。大支流多呈树枝和羽毛状，而干流多呈格子状(图1)。河谷上下游落差大。如干流然乌－通麦间高差＞1 700 m，通麦－河口间落差500 m;易贡藏布嘉黎(气象站)和通麦落差近2 300 m。岭谷高差1 500～4 000 m。流域内多6 000 m以上高峰，最高峰是西南雅鲁藏布江左岸的加拉白垒峰(7 257 m)，它和河口(1 540m)间的高差达5 717 m［14］。
1.2 地形
帕隆藏布流域是青藏高原南部出口低处附近的一个流域。青藏高原西和西北部最先隆起成陆，挤压抬升，而东部和南部最后隆起成陆，挤压抬升，而东部和南部最后隆起成陆，但后来居上，抬升最快［15］。
帕隆藏布流域内，无论是干流，还是大支流，都呈宽狭相间，盆地众多的特点。干流自上游向下有然乌、松宗、卡达等3个盆地。右(北)岸波堆藏布内有育仁和倾多盆地。易贡藏布内有阿扎、易贡等盆地。拉月曲内有鲁朗、拉月盆地。盆地之间多由狭谷或宽谷联结。如
然乌－松宗狭谷，波密－松宗宽谷，索通－通麦狭谷，通麦－排龙－河口狭谷等。宽谷内一般有2～3级河流阶地，I级阶地高出河水位3～15 m，Ⅱ级则有60～80 m，阶面较宽，III级为高阶地，一般高地河水位300～350 m，沿河很少见到，多为侵蚀残留平地，如102台地，老培龙山台地等。波密县城位于宽谷Ⅰ级河流阶地上［16］。
帕隆藏布流域不是均一抬升的地块，各地差异很大。前述狭谷地段就代表着强烈挤压隆升的地段，而宽谷和盆地，尤其后者代表着相对较弱的抬升地段。河谷阶地、台地和高谷肩的发育，表明了地块的隆升还是脉动式进行着的。中强地震多个频发地点的出现，表明了帕隆藏布流域确实是一个新构造运动的强烈活动区［17］。
1.3 地质
帕隆藏布流域是一个地质构造上各种作用的交汇区。呈SE－NW向近于一条直线延伸的帕隆藏布干流和易贡藏布南岸的区域性大断层也是一条构造界线，其东北一侧，即念青唐古拉山东段属北冈底斯燕山期弧后盆地，生成时类似今日日本海、黄海和东海那样的环境;西南一侧(即冈底斯山东段和岗日嘎布)属冈底斯喜马拉雅期岛弧，是一条后来居上的岛弧式山脉。围绕着南迦巴瓦峰回转的雅鲁藏布江大拐弯地区是由印度板块分裂出来的高喜马拉
雅基底推覆地体，由于它的伸进、强烈推挤作用，使岩层直立，节理发育，断层交切［6］。
研究区内最老的基岩地层是中－上元古界片麻岩、板岩及千枚岩，分布最广泛的为白垩纪的二长花岗岩，主要分布在帕隆藏布右岸。最新的沉积地层是第四系冲洪积砾、砂砾、砂质粘土(图2)。
1.4 气候
研究区气候主要受控于青藏高原总的环流形势。气候上干湿季分明。冬季一般始于10月下旬，由高原西风环流南支控制，晴天多、干燥、日照时间长、太阳辐射较强。雨季始于5月下旬—6月初，来自印度洋孟加拉湾的暖湿气流使当地气候变得湿润多雨。波密－易贡一带成为雨季长、降水量最多的藏东南舌状多雨带［18］。
研究区内各温度指标变化较大，并且比高原同纬度地区偏高，包括气温和地温两个方面。根据波密县扎木镇气象站的资料，区内年平均气温8.9℃，最冷月(12—1月)平均气温0.3℃，最热月(7月)平均气温16.6℃(图3)，年平均最高气温15.9℃，年平均最低气温3.5℃，
月平均最高气温(8月)为23.5℃，月平均最低气温(1月、12月)同为－5.9℃，极端最高气温31.2℃，极端最低气温－20.3℃［1］。
研究区的水分状况变化与热量条件变化相似，各地间变幅较大，差异显著，总的变化趋势是从南向北，从西向东水分状况变差。研究区降水年内分布不均匀，降水量月际变化为“三峰”型(扎木镇气象站资料)［19］，主雨峰在6月，降雨量高达162.0 mm，占全年的18.1%，年次降雨峰在4、9月，全年各月降雨几与6月为对称轴呈对称分布(见图3)。
近几十年来，全球气候变化总趋势表现为逐渐变干变暖，我国也不例外，通过对西藏北部地区上世纪末期的气候趋势进行分析，总变化趋势与全球和全国其他区域一致。青藏高原是全球气候变化的敏感区和先兆区［20］。本文利用扎木镇气象站1953—2000年48 a的年降水资料(图4)和1960年代、1970年代、1980年代、1990年代，每10 a平均气温(图5)对区域内的气候变化作趋势分析。
由图4和图5可以看出，研究区年平均降雨量变化趋势不明显，年平均气温在1960—1999年40 a间，每10 a间隔年平均气温呈上升趋势，幅度为0.2～0.23℃。年均温的升高，特别夏季气温升高，造成冰川融化，河水上涨，或发生洪水，这是研究区内的特殊现象。即晴天
河水水位有时较雨天河水水位高。1988年米堆冰湖溃决，其触发因素之一为气温升高导致冰川融化加剧，增加了冰湖的蓄水量［17］。
研究区冰湖成因类型分2大类，即冰川侵蚀湖和冰碛堰塞湖。冰川侵蚀湖主要是历史上冰川作用于基岩中或河槽内挖掘形成的。它又分为冰斗湖、冰川槽谷湖及冰蚀湖3种。这一类冰湖其出口多为基岩或有少量薄层冰碛。湖泊通常比较稳定，大多数为外流型冰湖。冰碛堰塞湖又分2种，即由终碛垄阻塞形成的终碛湖和在侧碛堤与山坡之间围成的侧碛湖［21－22］。
本文收集了帕隆藏布流域不同时相的TM卫星遥感影像，包括1973－10(分辨率79 m)、1988－10 (分辨率30 m)、1999－09(分辨率30 m)、2005－05－08(分辨率30 m)，由于这些资料时相和分辨率的不同，因此，本文以2005年的影像资料为主要依据，其他时相的影像作为参考来判读研究区冰湖的个数和面积。对于冰湖的蓄水量，有野外考察资料的，按平均水深进行计算(V=D×A，V为蓄水量，D为平均水深，A为冰湖面积;没有平均水深资料的，按文献［23］中蓄水量和面积的经验公式(V= 0.104A1.42)进行计算。
通过判读，帕隆藏布然乌至培龙段共有冰湖130个，总面积7.98 km2，总蓄水量138.54×10
6m3。其中以终碛湖数量最多，为57个，占43.85%;冰湖面积5.10 km2，占63.86%;蓄水量100.52× 106m3，占72.56%。其次为冰斗湖，为45个，占34.62%;冰湖面积1.91 km2，占23.92%;蓄水量25.63×106m3，占18.50%(表1)。研究区内冰湖的分布也不均匀，帕隆藏布上游然乌至松宗段(图6、图7)，分布有冰湖101个，占77.7%;冰湖面积6.71 km2，占84.10%;蓄水量121.30×106m3，占87.56%，而且此段的冰湖多分布在干流的右侧。帕隆藏布上游松宗至培龙段，分布有冰湖29个，占22.3%;冰湖面积1.27 km2，占15.90%;蓄水量17.24×106m3，占12.44%，此段的冰湖多分布在松宗至古乡段，集中分布在松宗至扎木段，古乡至培龙段没有冰湖分布(见图6、图7)。
