雅鲁藏布江大拐弯冰崩堵江事件科学评估报告

第1章雅鲁藏布江大拐弯冰崩堵江事件基本情况 1.1.冰崩堵江事件发生时间 雅江大拐弯位于青藏高原东南缘，印度季风由此进入青藏高原，是青藏高原重要水汽通道，也是冰崩、泥石流、地震等自然灾害事件的多发区。2018年10月16日，雅江大拐弯左岸所在的林芝市米林县派镇加拉村发生了冰崩，大量早期堆积的碎屑物沿陡坡向下倾泻，冲出沟口，堵塞雅江，形成堰塞湖。 第二次青藏科考队在雅江大拐弯沿岸设有实时传输的地震台站(白玲等，2017)，自2015年起连续记录高精度的震动信号，为此次冰崩事件发生时间和滑动过程等研究提供了重要的资料。图1.1显示的直白村地震台站位于堵江沟口(29°44′54.29″N，94°56′17.71″E)以南约10km［图1.1(a)］，图1.1(b)和(c)是所记录的地震和冰崩波形。我们通常感觉到的普通地震，是断层面在地球内部发生突发性的快速滑动，仪器所记录到的地震波形为脉冲信号，断层面发生压缩和扭曲变形时分别产生P波和S波，其传播速度快、持续时间短［图1.1(b)］。相比而言，地球表面物质的滑动速度较慢，相当于地下断层扩展速度的1/10，所以持续时间较长，波形呈现“纺锤”形［图1.1(c)］，通过对比分析可以明显地将不同类型的信号进行区分。 从直白村地震台站记录的冰崩波形上看［图1.1(c)］，能量在2018年10月16日22时2890～3200s比较明显，表明冰崩发生的起始时刻为当晚22时48分。此后振幅随着时间逐渐增加，表明碎屑冰碛物的质量和滑动的加速度逐渐变大，约200s以后开始在沟口堆积，波形振幅逐渐减小，整个事件的持续时间约为300s，是同等级别地震的10倍左右。 青藏高原地区冰崩事件频发。图1.2显示的是拉萨地震台站记录的2018年雅江冰崩和2016年7月17日阿汝冰崩事件的波形对比。两次事件发生地与拉萨台站(LSA)的距离分别约为400km和1000km。尽管二者的距离差别较大，但是在持续时间、滑动过程等方面具有很好的可比性。从时间上来看，2018年雅江堵江事件持续时间较长，约为300s，是2016年阿汝冰崩事件的2倍左右，表明雅江冰崩后冰碛物发生了更长距离的慢速滑移。二者初始波形的极性基本一致，表明两次事件的滑动方向均指向地势较低的南坡。 同时间相比，地震波形的振幅进一步揭示了波动能量的变化。图1.3表示的是不同台站记录的原始波形。台站1和台站2均位于滑坡和堵江点南侧，随着距离的增加，高频信号发生了快速的衰减，所以距离较近的台站2记录的信号比台站1更清晰。与南侧的两个台站相比，北侧的台站3到堵江点的距离和台站2大体相当，但是所记录的信号要微弱得多，这种差异反映了滑动过程与传播介质的共同影响。台站3位于冰碛物滑动的相反方向，所激发的地震波能量较小。同时雅鲁藏布大峡谷北侧地势低洼，沉积物更加发育，加速了高频地震波能量的衰减。 冰崩通常发生在偏远地区，波形信号在原始地震记录上并不明显，但是经过滤波、去除仪器响应等处理之后，不同观测点的波形非常相似，是其他噪声不可能出现的信号。随着观测和数据处理技术的提高，地震波形在非常规地震研究领域的应用取得了重要进展，为冰崩发生机理研究提供了新的观测资料。 1.2.冰崩堵江事件特征 2018年10月16日，西藏米林县雅江左岸色东普沟上游海拔约6000m地段发生冰崩岩崩，冲击下部的崩坡积物滑坡解体形成碎屑流，沿途铲刮侧蚀沟道堆积，主沟道形成明显的底蚀拉槽，*终冲出沟口，堆积堵塞雅江河道形成堰塞坝，造成上游水位持续壅高形成堰塞湖，运动路径总长度约10000m。堰塞坝物质以碎石土为主，含少量冰雪，块石少，土石比约为8︰2。10月19日12时，堰塞坝前水位升高约60m，威胁上游部分村镇安全。19日13时30分左右，堰塞湖右岸出现自然漫顶过流。20日12时，雅江水位基本恢复至正常。 色东普沟流域冰川运动引发的冰崩—岩崩—堆积物滑坡—碎屑流—堵江—堰塞湖—溃决洪水灾害链，是在特殊的地形地貌、地质结构、冰川退缩、气候环境和地震活动等综合作用下形成的，今后相当长的时期内仍会保持高发频发态势。 1.2.1.堵江冰崩体 2018年10月20日下午，姚檀栋院士带领应急科考队前往灾害现场进行实地考察，认为这次雅江堵江形成堰塞湖是由于源头冰川发生冰崩，冰崩体裹挟冰碛物一直推移至雅江，从而造成雅江阻断。10月21日清晨，在西藏军区的协助下，姚檀栋院士带领应急科考队部分队员搭乘直升机在堰塞体上游的冰川区进行了勘察(图1.4)，在侵蚀槽中清晰可见明显的流水痕迹与残留冰体，并确认了诱发此次冰崩堵江的冰川，进一步证实了此次雅江堵塞形成堰塞湖的原因。现场考察发现沟口两侧及上游沟谷内残留大量的冰体，在沟谷口两侧的崖壁上，分布着大量黑色混杂冰体和岩屑的堆积物。在中午12时以后发生明显的消融现象，有些冰体悬挂于崖壁之上，不时有冰内碎石融出脱离。同时在两侧堆积物内，可以清楚看到较为纯净的冰块，说明当时冰崩导致冰体发生明显的破碎，冰块沿河谷推移到沟谷口沉积。距沟口1400m处的沟谷内仍为冰体所覆盖，原通往沟内白塔的道路为两侧富含冰体的堆积物所覆盖，沟内流水现象在午后非常明显，根据无人机高空拍摄图像，沟内深暗色物质均为富含冰体的堆积物，在太阳辐射的作用下，午后发生明显的消融(图1.5～图1.7)。 堵江前后雷达数据和遥感影像表明，冰川在崩塌过程中解体并刮铲沟底与两侧冰碛物，破碎冰体挟裹冰碛物经高速远程运动后在雅江堆积，运动至沟底后撞击雅江右岸继而向下游运动形成堰塞坝体。雅江堵江事件为色东普沟冰崩碎屑流堵塞河道所致，为典型的冰崩堵溃链式灾害。 图1.4姚檀栋院士乘直升机考察冰崩现场 图1.5侵蚀槽明显的流水痕迹与残留冰体 图1.6侵蚀槽中依然残留的冰体（2018年） 图1.7实地考察冰崩沟口的残留冰体证据(2019年1月) 1.2.2.冰崩堵江堆积体 依据堵塞前后影像对堵塞位置物质面积进行了测算，2018年9月18日Planet数据反映了冰崩堵江前的情形，堵江前该点主河道内已有淤积物质约0.84km2，该处过水河面宽约125m[图1.8(a)]。2018年10月16日，色东普沟发生冰崩事件，堵江时间3天，坝体宽度310～620m，顺河长度约2300m，现场调查坝体90m高，估算堰塞体体积6600万m3(童立强等，2018)。2018年10月27日，Planet影像反映了**次冰崩堵江后的情形，此时堰塞体已经溃决，溃口为20～30m；从影像上残留的物质痕迹可推算出10月16日发生冰崩堵江事件后在雅江主河道上淤积的面积大约为1.36km2[图1.8(c)]；2018年10月29日凌晨，色东普沟再次发生冰崩，造成雅江河道堵塞并形成冰崩堰塞湖。通过三维遥感测量数据分析，堰塞体顺河长约3500m，宽415～890m，高77～106m，总方量约3000万m3[图1.8(d)]。 图1.8堰塞湖堵塞前后影像