中國西藏雅魯藏布江色東普溝滑坡-堵江堰塞湖事件研究

趙永輝

西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院， 西藏 拉薩 850000

0 引 言

近幾年， 隨著全球氣溫變暖， 我國西南地區降雨量呈偏高態勢， 隨之誘發的相關地質災害數量也呈現出增長趨勢。 如典型的金沙江白格滑坡、 雅魯藏布江色東普溝滑坡、 貴州水城滑坡等。 鑒于滑坡及其災后效應的危害性， 專家學者針對滑坡的相關研究從未終止過。 張倬元等根據滑移面的形態特征， 將滑坡分為平滑型滑坡和轉動型滑坡［1］； 黃潤秋等通過比較地震前后大光包滑坡滑帶巖體裂紋變化， 將震裂特征歸納為結構面松弛型和結構面損傷型兩類［2］； 涂國祥等借助有限元法， 計算和分析了冰水堆積體在浪蝕作用下的變形破壞機理［3］； 趙永輝基于現場調查、 遙感影像解譯等資料， 系統地闡述了雅魯藏布江流域嘎貢溝滑坡從孕育至堵江的整個過程， 基于剛體極限平衡法分析了巖土體抗剪強度對斜坡穩定的性的敏感度［4-5］；以2018 年金沙江白格滑坡為研究對象， 許強借助歷史遙感影像、 InSAR 監測和無人機航拍等技術初步查明了滑坡的變形特征及演化歷史， Fan Xuanmei 則采用數值模擬法重現了白格兩次滑坡-堵江事件［6-8］。 除上述研究外， 眾多專家學者對滑坡相關研究也作出卓越的貢獻， 同樣促進了滑坡相關研究成果的完善和發展［9-15］。

論文以西藏米林縣雅魯藏布江色東普溝滑坡為研究對象， 基于滑坡區域地質背景、 滑坡現場資料和滑源區歷史遙感影像， 旨在分析和研究該滑坡的成因及其演化過程。

1 滑坡區域地質背景

滑坡地處雅魯藏布江左岸， 河谷為“V” 型， 近NE 向發育。 雅魯藏布江河谷兩側上體溝谷、 冰川發育， 山體近NW 走向， 平均海拔3 000 ～4 000 m， 加拉白壘峰最高點海拔超過7 000 m， 為典型高山峽谷區， 見圖1。

圖1 色東普溝區域數字高程模型（米林縣幅）Fig.1 Area digital elevation model in Sedongpu Valley （Milin county map）

滑坡區山體走向與近平行于區域構造線方向， 區域出露地層主要為派鄉巖組片巖和片麻巖（AnP），直白巖組片麻巖（AnZh）， 多雄拉混合巖（Dmi）， 冰川堆積物（Qgl） 和沖積物（Qal）。 滑坡近場區地質構造活動性強烈， 性質不明斷層和脆韌性剪切帶較發育， 見圖2。

圖2 色東普溝區域地質圖（據墨脫幅H46C003004）Fig.2 Regional geological map of Sedongpu Valley （According to Motuo map H46C003004）

色東普溝場區50 年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.30 g， 地震基本烈度為Ⅷ度， 地震動加速度反應譜特征周期值為0.45 s， 區域構造穩定性較差［16-17］。

2 滑坡地質條件及發育特征

2.1 滑坡基本地質條件

滑坡位于米林縣派鎮雅魯藏布江左岸色東普溝，其縱長約1.1 km， 橫寬約500 ～800 m， 后緣高程約3 600～4 200 m， 前緣高程約2 800～2 900 m。 滑坡后緣堆積體物質組成主要為結構松散的冰磧物和崩積碎石土堆積體（Qcol＋gl）， 其上存在明顯的水流侵蝕跡象， 堆積體下伏基巖及色東普溝兩側山體為派鄉巖組片巖和片麻巖（AnP）， 見圖3 （a） 和圖4； 流通區兩側山體裸露基巖， 基巖面殘留數條近平行于色東普溝方向的滑面擦痕， 見圖3 （b）； 滑坡主滑方向為140°～150°， 高速碎屑流抵至色東普溝對岸（右岸），致使上游形成堰塞湖， 見圖3 （c）。

圖3 碎屑流全貌圖Fig.3 Panorama of debris flow

圖4 色東普溝滑坡縱剖面圖Fig.4 Longitudinal geology profile of Sedongpu Valley landslide

2.2 滑坡發育特征

據2012 年遙感影像， 色東普溝內伴有常年流水， 溝兩側無明顯侵蝕跡象， 溝口對岸洪積扇植被長勢較好， 說明2012 年之前， 色東普溝內基本無碎屑流事件， 見圖5 （a）。 對比2012 年與2014 年影像， 發現2014 年色東普溝中段和溝口兩側山體殘留明顯的刮鏟區， 對岸洪積扇處植被大面積消失， 侵蝕面積明顯增大， 但是并未發現明顯的堰塞體， 進而也未造成雅魯藏布江堵江事件， 見圖5 （a） ～圖5 （b）。 由此可知， 2012 年至2014 年期間， 色東普溝曾發生過小規模的碎屑流事件； 對比2014 年與2015 年影像， 2015 年整個色東普溝變化不明顯， 說明色東普溝在該時間段內較穩定， 見圖5 （b） ～圖5 （c）； 對比2015 年與2017 年影像， 發現2017 年色東普溝后段堆積體上植被幾乎全部消失， 中段溝兩側山體刮鏟面積明顯增大， 溝口已形成一定規模的堰塞體， 致使對岸2015 年時殘留的洪積扇全部淹沒， 見圖5 （c） ～圖5 （d）， 說明2015 年與2017年期間， 色東普溝曾發生過一定規模的碎屑流堵江事件。

據滑坡區影像資料， 截至2017 年12 月， 色東普溝后段堆積大量松散冰磧物和崩積碎石土堆積體（Qcol＋gl）， 流水侵蝕作用下， 堆積體表層下切成溝。色東普溝中段兩側基巖山體殘留擦痕， 說明2017 年12 月前， 色東普溝已發育一定規模的碎屑流事件， 見圖6 （a）。 據2018 年11 月現場照片， 色東普溝后段堆積體中部強烈下切變形， 中段兩側山體基巖表面發育數條近平行于色東普溝方向的擦痕， 不論發育深度還是面積， 均明顯大于2017 年12 月規模， 見圖6（b）。

據2017 年12 月4 日影像， 色東普溝溝口已形成一定規模的堰塞體（Qdel）， 隨后堰塞體及時被雅魯藏布江漫流沖開， 湖水自然下泄， 未造成雅魯藏布江多時間堵塞見圖7 （a）； 據2018 年11 月現場照片， 滑坡碎屑流整體堆積于溝口， 堵塞雅魯藏布江， 上游形成堰塞湖。 當堰塞湖水位上漲至一定高程時， 造成堰塞體潰決， 湖水自然泄流， 見圖7 （b）。

圖5 雅魯藏布江色東普溝歷史影像Fig.5 Historical image for Sedongpu Valley landslide of Yarlung Zangbo River

圖6 色東普溝滑坡中后緣Fig.6 Middle posterior of Sedongpu Valley landslide

圖7 色東普溝堰塞體Fig.7 Weir plug body of Sedongpu Valley

3 滑坡成因及演化過程

色東普溝滑坡的形成主要受地形地貌、 冰雪降雨、 地質構造及地層巖性控制。

3.1 成因分析

3.1.1 地形地貌

色東普溝三面環山， 松散堆積體（Qcol＋gl） 主要分布于溝底中心位置， 整體地形地貌呈“凹” 型， 集水效果突出。 加之， 色東普溝匯水面積約7.0×103萬m2， 堆積體面積約9.0×102萬m2， “凹” 型地形地貌猶如漏斗般將降雨和冰雪融水匯集至溝底松散堆積體（Qcol＋gl） 處（見圖8）， 即特殊的地形地貌放大了降雨和冰雪融水對溝底松散堆積體的影響， 筆者將其稱為“漏斗效應”， 其是色東普溝產生滑坡及碎屑流的地質基礎。

圖8 色東普溝三維地形地貌Fig.8 Three dimensional topography of Sedongpu Valley

3.1.2 地質構造及地層巖性

色東普溝近場區脆韌性剪切帶、 斷層較發育， 地震活動較頻繁， 屬于區域穩定性較差區， 致使溝內冰川和松散堆積體完整性差。 色東普溝溝底和兩側山體均為派鄉巖組片巖和片麻巖（AnP）， 溝底后緣基巖上覆大量冰磧物和崩積碎石土堆積體（Qcol＋gl）， 其結構松散， 抗剪強度低， 遇水易崩解， 此類上軟下硬的地層為滑坡的啟動提供了較好的物源基礎和底滑條件。

圖9 滑坡區2018 年10 月12～18 日降雨［18］ （有修改）Fig.9 Rainfall in the landslide area from October 12 to 18， 2018 （Modified）

3.1.3 冰雪融水和降雨

隨著全球變暖， 色東普溝雪線明顯后退， 冰川消融， 冰雪融水明顯增加。 加之， 2018 年色東普溝滑坡產生之前， 滑坡區存在明顯的集中降雨天氣， 見圖9。冰雪融水和降雨共同作用下， 導致溝底結構松散的冰磧物和崩積塊碎石土堆積體（Qcol＋gl） 容重增大， 抗剪強度降低， 易誘發剪切滑移變形。

3.2 演化過程分析

據色東普溝歷史影像和成因分析， 2018 年色東普溝滑坡-堵江事件演化過程可歸納為一條完整的地質災害鏈， 即“崩-滑-流-堵”。 具體如下：

（1） 冰崩、 巖崩

色東普溝冰川屬于海洋型冰川， 在近些年全球變暖的大背景下， 其消融速度加快， 冰崩災害頻繁。 同時， 色東普溝處于高寒地區， 溝谷兩側山體在凍融循環破壞作用下導致巖體強度較低， 碎裂松動巖體分布較廣， 致使溝內時常發生巖崩。 同時， 鑒于色東普溝地形地貌所產生的“漏斗效應”， 冰崩冰磧物（Qgl）和巖崩塊碎石（Qcol） 堆積于溝谷后段底部， 形成大量松散堆積體， 為后期碎屑流的產生提供了充足的物源， 見圖10 （a）。

（2） 滑坡

隨著全球變暖引發的“溫室效應”， 色東普溝冰雪融水明顯增多， 加之2018 年10 月份滑源區集中強降雨， 以及東普溝地形地貌所產生的“漏斗效應”，致使溝谷后段松散堆積體（Qcol＋gl） 容重增大， 抗剪強度低， 進而產生了沿溝底基巖面的剪切滑移變形，隨之形成了色東普溝滑坡， 見圖10 （b）。

（3） 碎屑流

色東普溝后段滑坡“啟動” 后， 在溝內雨水和冰雪融水共同作用下， 結構松散的滑體瞬間崩解液化為塊碎石土碎屑流， 其運動方式也隨之由滑移迅速轉化為流動［19-21］。 碎屑流以摧古拉朽之勢刮鏟溝谷底部和兩側上體， 最終沖出色東普溝， 見圖10 （c）。

（4） 堵江

碎屑流以超高速經過色東普溝溝口， 受雅魯藏布江右岸阻擋， 碎屑流堆積于色東普溝溝口， 堰塞體阻斷雅魯藏布江形成堰塞湖， 見圖10 （d）。

圖10 色東普溝滑坡-堵江事件演化過程圖Fig.10 Evolution graph of Sedongpu Valley slip-blocking the river

盡管色東普溝滑坡-碎屑流事件發生后， 大量松散堆積體被搬運出溝谷， 據現場照片和遙感影像， 溝谷后緣仍殘留大面積松散堆積體。 隨著近些年極端天氣的影響， 西藏降雨量普遍偏高， 色東普溝仍存在再次產生滑坡-堵江的可能。

4 認識與結語

色東普溝滑坡從孕育至產生， 再到后期演化， 其實為一條完整的“崩-滑-流-堵” 地質災害鏈。 針對此類滑坡在我國西南地區屢見不鮮， 如西藏易貢滑坡、 云南昭通頭寨滑坡等， 其均經歷了“崩-滑-流-堵” 四個階段。 此外， 由于該類滑坡受水的影響較大， 滑體含水量較高， 因此， 滑坡“啟動” 后， 滑體迅速解體為碎屑流， 如2019 年7 月23 日， 貴州水城縣發生的特大山體滑坡， 其是由強降雨誘發的碎屑流滑坡。

通過分析色東普溝滑坡區域地質、 滑坡基本地質條件及歷史影像， 就其成因和演化過程給出如下認識與結論：

（1） 色東普溝滑坡地處青藏高原深切河谷地帶，區域穩定性較差。 色東普溝地形地貌、 地層巖性和地質構造是形成色東普溝滑坡的基本地質條件。 全球變暖引發的溫室效應導致溝谷后段冰川融化， 融水增多，以及2018 年滑坡區集中降雨是產生色東普溝滑坡的主要誘發因素。 特別的， 色東普溝特殊地形地貌下的“漏斗效應” 放大了冰川融化和集中降雨對松散堆積體的影響， 加劇了溝內滑坡的孕育、 形成及后期演化。

（2） 色東普溝滑坡-堵江事件演化過程可分為4個階段， 即： 冰崩、 巖崩階段， 溝谷堆積大量松散堆積體； 剪切滑移失穩階段， 為后期碎屑流事件提供了物源； 碎屑流階段， 滑體迅速解體， 并刮鏟溝谷中段兩側山體； 堵江階段， 碎屑流堆積于溝口， 雅魯藏布江上形成堰塞湖。 值得關注的是， 一般大河大江形成堰塞湖后， 上游存在一定的淹沒區， 堰塞體潰決后，下游可能面臨洪澇災害。

（3） 論文基于區域地質和滑坡區基本地質條件，研究了西藏高海拔河谷區滑坡-堵江事件的成因及其演化過程， 提出了溝谷型地形地貌的“漏斗效應”，研究成果對今后青藏高原防災減災、 滑坡及其它地質災害連鎖反應的防治工作具有一定的指導意義。

【致謝：感謝成都理工大學地質災害與地質環境保護國家重點實驗室、 中國學院水利部成都山地災害與環境研究所、 中國地質調查局國土資源航空物探遙感中心等單位機構， 感謝所有參與西藏色東普溝滑坡-堵江地質災害的現場救災人員和科研工作者。 特別感謝西藏自治區水利廳、 西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院各級領導， 在色東普溝滑坡-堵江地質災害發生后的第一時間派駐專業技術人員進駐現場，以及對后期西藏自治區地質災害研究工作的支持。】