基于GIS的吉隆流域主河大型裂點分布特征及成因分析

蘇 玥，譚 禮

(西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031)

隨著“一帶一路”建設的不斷推進，艱險山區的鐵路建設面臨著諸多工程上的難題，中尼鐵路吉隆至加德滿都段所處的小流域吉隆流域位于構造活動強烈、地質災害頻發的深山峽谷區。通過對吉隆流域裂點的研究分析，加深對該區域地質地貌現象的認識具有一定的現實意義。

許多國內外學者對裂點進行過研究，其中Brush[1]等利用砂做實驗材料對裂點的溯源遷移速率進行了研究得出了沉積物搬運速率、河床坡度、坡降三者之間的關系；畢麗思[1]等利用裂點序列對霍山山前斷裂進行了研究，并對區域內裂點的遷移情況進行了分析；孫昌斌[2]等以交城斷裂為例論述了研究區沖溝裂點的展布特征，揭示其中包含的斷層活動期次的信息；梁紅穎[3]等利用裂點對哀牢山的地貌演化進程進行了分析，得出該區域裂點成雙層帶狀分布并驗證了戴維斯地貌循環理論的演化特征；Whipple[4]等利用河流水力侵蝕模型E=KAmSn研究河道的侵蝕速率，其中陡峭系數Ks被廣泛應用于裂點的識別；張會平[5]等以鴨綠江-望天鵝火山區為例定量計算了裂點的遷移速率和流域面積大小之間的關系；以上研究均對裂點的識別，演化以及裂點對地貌的影響提供了重要的參考。

本文通過對中尼鐵路吉隆至加德滿都段所在流域吉隆流域的裂點分布特征以及形成原因進行分析，為中尼鐵路線路方案的選擇以及建設提供理論依據。

1 研究區域

吉隆流域位于青藏高原南緣，跨越喜馬拉雅山，流域面積約6 588.5km2，整個流域北高南低最高海拔最低海拔分別為7 358m、277m(圖1)。吉隆縣與吉隆鎮間的平均縱坡約為30 ‰(圖2)，局部區域達到50 ‰，其中吉隆鎮到吉隆口岸段的平均縱坡更是達到了60 ‰[6]，流域內部極大的落差給水流提供的極大的勢能是造成區域內山體切割侵蝕嚴重的重要原因。

圖1 吉隆流域海拔高程

圖2 吉隆藏布流域坡度分布

根據19世紀美國地貌學家戴維斯提出的侵蝕循環理論[7]，地貌的發育過程經歷了幼年期、壯年期及老年期，是一個基于時間序列的演化進程；而流域內部溝谷從地貌上劃分多處于幼年期，同時西藏區域內地震頻度高強度大，8級以上的地震次數占全國首位[8]，因此研究區內崩塌、滑坡等地質災害嚴重；吉隆藏布中部分布有大面積的冰川以及一定數量的冰湖(圖3)，大陸型冰川與海洋型冰川在該區域占比相當，其中海洋型冰川占比略高于大陸型冰川，約占總冰川面積的51.4 %(表1)；冰川的密集分布以及海洋型冰川本身的特殊性，使吉隆藏布流域內同時遭受雨洪型泥石流、冰川型泥石流與冰川—雨洪型泥石流的威脅。

圖3 吉隆流域冰川冰湖分布

流域冰川總面積/km2冰川總數/條海洋性冰川面積/km2海洋性冰川條數/條海洋性冰川面積占比/% 吉隆藏布1015.076823738521.78838351.4

2 裂點的分布特征

采用分辨率為30m的DEM為基礎數據，利用ArcGIS中的水文分析工具提取吉隆流域主河縱斷面(圖4)，再利用Origin2017的相鄰平均法對曲線進行平滑處理，最后采用縱坡面陡降法對流域主河的裂點進行定位。

圖4 吉隆流域主河縱剖面

研究區內大型裂點的數目為6個，主要分布在流域中部，規模較大的3號、4號裂點上下游坡度都有明顯的突變；流域上游1號、2號裂點及中下游處5號、6號裂點規模均較小；2～4號裂點主要分布在冰川、冰湖分布集中的區域，且位于海洋型冰川區的裂點占66.6 %。

3 裂點的成因分析

基于航衛片對流域內裂點的成因進行分析(圖5)。

圖5 吉隆流域裂點分析

(1)1號裂點上游河道明顯展寬，下游溝道深切，應為泥石流或滑坡堵河造成的上游淤積下游加劇沖刷形成。

(2)2號裂點上下游河道沒有明顯變化，且位于一處泥石流溝的下游，成因應為泥石流短時間內堵河或構造運動形成，同時鑒于裂點規模較小，而構造形成的裂點規模通常較大，故最終定位泥石流短期堵河形成。

(3)3號裂點位于吉隆鎮上游2km處，裂點上游的地形經過幫興社區段突然變得開闊，裂點位于受海洋型冰川影響嚴重的區域，同時裂點規模較大，應為冰川運動堵河形成。

(4)4號裂點位于一條規模較大的冰川溝附近，同屬于海洋型冰川影響嚴重區段，上下游河道沒有明顯變化，裂點規模較大，構造運動或冰川活動均有可能是該裂點的形成原因。

(5)5號裂點下游1.5km處有有一處冰川溝，裂點上下游溝道沒有明顯區別，同時裂點規模較小，推測應為下游冰川運動堵河形成該裂點后逐步溯源遷移至現在的位置。

(6)6號裂點位于海拔約920m處，裂點規模較小，位于一條泥石流溝附近，上游河道有展寬跡象，該裂點應為受支流匯入影響同時伴隨小規模堵河而形成。

4 結論

吉隆流域內裂點主要集中于冰川冰湖分布較為集中的區段(圖5)，表明該區域裂點的形成受冰川活動的影響較大，主要是冰川型泥石流或冰川直接運動至主河造成堵河而形成，占比約83.3 %，即1～5號裂點的形成均與冰川有關；按照災害種類劃分，泥石流堵河為成因的有三個，占比為50 %，直接由于冰川活動堵河為成因的有兩個，占比約33.3 %，由于構造運動或冰川活動形成的裂點有一個，占比約16.7 %。