冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想

摘要

中国青藏高原地区分布有丰富的冰碛土物源，其历史成因复杂、物质结构多变、力学性能差异大，在降雨和冰雪消融作用下常有滑坡失稳发生，冰碛土滑坡碎屑物进入沟道与水流掺混极易发生滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链，是高原地区防灾减灾的重点和难点。近年来，川藏铁路工程及重大水电开发等面临冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的巨大威胁，因此，提升防灾减灾救灾能力是国家重大需求。冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖是一个级联放大的链式灾害过程，涉及滑坡起动、运动性态转变、沿程侵蚀放大、多期堵江叠加、溃坝水沙耦合等复杂动力演化机制，尤其在复杂气象条件下，冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖的动力形成、溃决冲刷及洪水演进等方面存在机理不清、模型不准、模拟技术缺乏等问题，亟需开展冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、控制性理论模型及全过程数值模拟等研究工作。结合国内外冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成与溃决的相关研究现状，提出冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：1）复杂气象条件下冰碛土力学性能演化；2）冰碛土滑坡—泥石流动力灾变过程与运移模型；3）冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成机理与仿真模拟；4）冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程；5）下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。同时，开展了大量前期探索和研究工作，初步揭示了冰碛土滑坡—泥石流运移与多期堵江机制，构建了考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型，并探讨了冰碛土—滑坡—泥石流—堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制，构建灾害链过程的控制性理论模型，开发全过程数值模拟系统奠定了基础，以期为冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据，并为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。

关键词

冰碛土 / 滑坡—泥石流—堰塞湖 / 灾害链生机理 / 溃决演化模型 / 灾害链过程数值模拟

基金资助

国家自然科学基金区域创新发展联合基金（U20A20111）