西藏定結縣典型冰湖分布特征及成災影響因素分析

李昆仲，劉洪濤

（1.西藏自治區地質環境監測總站，西藏 拉薩850000；2.四川省華地建設工程有限責任公司，四川 成都610000）

1 引言

冰湖是發育在高海拔山區，由冰川挖蝕成的洼地和冰磧物堵塞冰川槽谷積水而成的一類湖泊[1]。受全球氣候變暖的影響，冰川退縮，進而導致冰湖潰決事件增多[2]，威脅冰湖下游的村莊、道路、橋梁與其他基礎設施的安全。據已有資料分析，從20 世紀30 年代中期到90 年代中期的60 余年間，西藏共有13 個冰川終磧湖發生過15 次潰決，它們都形成了規模巨大的洪水和泥石流災害，給當地人民群眾的生命財產安全造成了很大的危害。與其他類型的地質災害相比，冰湖潰決類地質災害，具有暴發突然、規模大、范圍廣、危害嚴重等特點。

喜馬拉雅山北麓湖盆區定結縣內發育了大量的冰湖，是遭受冰湖潰決危害的典型區域。本文以喜馬拉雅山北麓湖盆區定結縣的典型冰湖為研究對象，在分析其環境背景的基礎上，通過遙感解譯及地面調查，對冰湖的分布特征進行總結，并對其成災影響因素進行分析，以期為冰湖成災機制研究和災害防治提供科學依據。

2 研究區地質環境概況

2.1 研究區基本概況

研究區地處西藏南部，喜馬拉雅山北麓，平均海拔在4 500 m 以上，屬高原內陸干燥氣候。除西南部的陳塘地區受印度洋氣候的影響，氣候溫和，夏秋雨水充沛，四季分明，無霜期長外，其他大部分區域四季不明顯，日照充足，晝夜溫差大，紫外線強，干燥少雨，多大風，四季溫差小，氣候惡劣。年平均氣溫2 ℃，1 月份平均氣溫﹣8 ℃，極端最低氣溫平均﹣27 ℃，七月份平均氣溫12 ℃，極端最高氣溫平均18 ℃。年平均日照達3 326 h，相對無霜期超過100 d。年降水量236.2 mm，且85%以上集中在6 月中旬至9 月。極端年降水量約350 mm。受地勢及降水影響，冰川十分發育，屬大陸型冰川，根據收集資料和現場調查研究區目前共分布有冰湖18 處，分布在薩爾流域和給曲流域。

2.2 地形地貌

研究區地處西藏南部，地貌區劃上屬藏南山原湖盆區。地勢南高北低，中部葉如藏布河兩側低，海拔為6 000 m 以上的山峰有8 座，最高海拔7 441 m，最低海拔為2 087 m，高差達5 354 m，平均海拔4 420 m。海拔高度上的巨大差異，不僅造就了研究區高山峽谷特有的地貌特征，而且在不同垂直海拔高度上，氣候特征差異大。海拔4 500 m 以下是液態降水帶，一般所稱的暴雨型泥石流就處在這一帶內。在海拔5 000～7 000 m 高度帶上，是以降雪為主的固態降水帶，尤其是海拔高度超過6 000 m 的山地，現代冰川發育，古冰川遺跡廣布，由冰雪消融和冰川運動引發的冰湖災害多發生在這個高度帶內。由此可見，高海拔區現代冰川的發育及古冰川遺留的冰湖是形成不同類型地質災害的重要原因之一。

2.3 地質構造

研究區位于青藏高原南部、喜馬拉雅山脈北麓，區域上處在北喜馬拉雅構造帶中的拉軌崗日亞帶和研究區-崗巴亞帶。受南北向作用力的影響，近南北向次級斷裂發育，新老構造交織，西南側發育的眾多支流，以及支溝谷坡陡峻，高山峽谷的“V”字形河谷地貌，尤其是西南部陳塘那當曲河流深切，峽谷陡峻，縱坡降大，山體本身就反映了本地區挽近期青藏高原強烈抬升，河流深切強烈的新構造運動特征。

3 冰湖分布及特征分析

3.1 冰湖的數量及類型

研究區處在大陸型冰川帶上[3]，根據《定結縣典型冰湖隱患調查評價報告》區內共調查典型冰湖18 處，圖1 為研究區冰湖分布圖。其類型主要為冰磧湖和冰斗湖兩類，其中冰磧湖17 處，占比94.4%，多沿冰川谷分布，呈長條狀，面積5 300～1 610 000 m2，冰斗湖1 處，占比5.6%。圖2、圖3 為典型冰湖照片。

圖1 喜馬拉雅山北麓湖盆區定結縣冰湖分布狀況

圖2 湖盆區典型冰磧湖 （龍巴薩巴湖）

圖3 湖盆區典型冰斗湖 （強宗克錯）

3.2 冰湖面積分析

按照冰湖面積進行統計[4]，研究區冰湖面積在50 000 m2以下的冰湖有4 個，占調查冰湖總數的22.2%；面積在50 000～500 000 m2的冰湖3 個，占冰湖總數的16.7%；面積在500 000 m2以上的冰湖11 個，占冰湖總數的61.1%。研究區以500 000 m2以上的大面積冰湖為主。圖4 為冰湖面積分布柱狀圖。

圖4 冰湖面積分布柱狀圖

3.3 冰湖高程分析

定結縣冰川屬于典型大陸型冰川，雪線在海拔4 500～5 500 m，冰湖分布的高程比海洋性冰川要高，冰湖主要集中分布于海拔5 000～5 500 m 之間，共13 處，占冰湖數量的72%，與雪線高程分布基本一致，在這個海拔高度冰川的積累和消融都比較強烈[5]，冰湖大量出現。海拔更低和更高處冰湖數量則較少；海拔低于5 000 m 分布2 處，占總數的11%；海拔大于5 500 m 分布3 處，占總數的17%。圖5 為冰湖高程分布柱狀圖。

圖5 冰湖高程分布柱狀圖

3.4 冰湖的流域特征分析

根據遙感解譯資料和現場調查資料，冰湖所在的主要流域為薩爾流域和給曲流域，從流域上、下游和流域的東、西兩岸對冰湖的分布規律分別進行了統計[6]。薩爾流域和給曲流域均為近南北走向，薩爾流域西岸冰湖數量8 個，占該流域冰湖總數的72.7%；東岸冰湖數量3 個，占該流域冰湖總數的27.3%；給曲流域西岸冰湖數量4 個，占該流域冰湖總數的57.1%；東岸冰湖數量3個，占該流域冰湖總數的42.9%。總體來說，流域內西岸冰湖分布較東岸多。

4 冰湖成災因素分析

冰湖成災有兩類模式[7]，一類是終磧堤內含冰融化導致管涌，破壞終磧堤成災；另一類是由于冰滑坡或者是冰崩入湖使水位上漲并形成涌浪，強烈沖蝕導致潰堤成災。冰湖成災受控于以下因素。

4.1 氣候因素

氣候通過影響冰川的積累和消融，前進和后退而影響冰湖潰決的形成[8]。根據氣候資料調查顯示，近60 年來西藏地區13 個冰湖發生的15 次潰決事件與氣溫、降雨的突然變化存在一定關聯，即冰湖成災是氣候波動轉折點或突變點上的產物[2]。其中，氣候由濕冷年代轉向濕熱或干熱的過渡年份或氣候突變（突然升溫并伴隨豐雨）年份的夏秋季節，是最有利于冰湖成災的氣候背景[5，9]。

4.2 水文因素

局部瞬時潰決的臨界水文條件是冰湖成災的關鍵[3]。冰滑坡入湖導致的靜水位上漲值為H1，它對一般規模的冰湖是相對穩定的。在H1大于臨界溢流水頭高度H0的情況下，當溢流口處的流速達到終磧堤物質的起動流速時，產生沖刷下切，冰湖開始潰口。因此，H1大于H0是冰磧湖成災的充分條件，即H1>H0必定發生堤壩破壞。當H1H0且H2持續作用時，冰湖可能成災。因此，冰磧湖成災的臨界水文條件為：H1>H0一定成災，H1H0可能成災，（H1+H2）

4.3 地震因素

地震對于冰湖成災主要起到三方面的作用[10]：促使冰湖上方的冰川失穩產生冰崩、冰滑坡，進而導致涌浪，破壞堤壩形成冰湖災害；地震動力使得終磧堤物質結構發生變化，比如管涌、潛蝕現象的出現，導致壩體自身穩定性降低；地震破壞力使得下游溝谷兩側的岸坡失穩，堆積于河道中，增大了冰湖成災的物質來源。

5 結論

定結縣獨特的冰川地理條件，決定了該縣的冰湖現狀分布及其發育特點，通過遙感解譯、資料收集分析及現場調查，在總結了該區域冰湖分布規律的基礎上，對其成災影響因素進行分析，為后續的區域冰湖成災機制分析、冰湖危險分區及并區域防范提供基礎數據支撐，結論如下：①喜馬拉雅山北麓湖盆區定結縣有大小冰湖18個，其中面積小于50 000 m2的有4 個，面積在50 000～500 000 m2的冰湖3 個，面積在500 000 m2以上的冰湖11 個。面積最大的冰湖為強宗克錯冰湖，面積為1.61 km2。②研究區的18 個冰湖中，冰磧湖數量最多，有17 個，占比94.4%；冰斗湖僅1 個，占比5.6%。③喜馬拉雅山北麓湖盆區定結縣屬大陸型冰川，18 個冰湖中，有13 個冰湖分布于海拔5 000～5 500 m，與雪線高程基本一致。這個位置冰川的積累和消融都比較強烈，冰川運動速度快，有利于冰湖的形成。④冰湖成災受控因素多、成災機制復雜，因此還需要加強對其成災機理與預測方面的研究。