摘要
冰滑坡涌浪导致的冰碛坝溃决是冰川区冰湖溃决重要的原因之一。论文以西藏地区典型冰湖溃决灾害为案例，对“冰滑坡涌浪-冰湖溃决-洪水及泥石流”灾害链过程与机理进行实验研究。在野外考察和资料查阅的基础上，分别考虑不同冰滑坡体积、滑动角度、入湖速度、水深（库容）、堆积物颗粒级配、下游堆积物厚度、下游沟道坡度等关键影响因素。分析了冰滑坡入水过程、冰滑坡涌浪高度及演进规律，冰湖溃决过程及下游泥石流形成过程。从颗粒起动角度探讨了涌浪作用下冰湖溃决的临界条件及下游泥石流形成的临界条件，得出以下结论: (1)冰滑坡入湖激起涌浪，涌浪高度与滑块体积、滑动角度、入水速度呈正相关关系，与水深呈负相关关系。将对涌浪高度影响较大的参数进行拟合分析，建立了涌浪浪高的回归方程。滑坡入水后，水面急剧上升，然后在短时间内急剧衰减，很快就变为小幅度振荡。通过分析实验数据，得到了涌浪随时间的衰减规律。涌浪高度随距离的衰减在传播方向上变化显著，滑块入水点前X/h0=1处涌浪高度最大，在X/h0=1.5处有一个转折点，如果X/h0＜1.5，浪涌高度呈指数衰减，当X/h0＞1.5时，浪涌高度衰减缓慢。涌浪在传播过程中受边界条件影响显著。 (2)冰碛坝在冰滑坡涌浪作用下的溃决过程分为坡面侵蚀、陡坎（溯源）侵蚀、下切侵蚀、侧向侵蚀和衰退五个阶段，其中下切侵蚀和侧向侵蚀阶段的溃决流量最大、流速最快，侵蚀能力最强。 (3)通过分析影响冰碛坝溃决的主要因素，发现冰湖库容越大、坝前水深越深、涌浪高度越高，坝体越易发生溃决;冰碛坝堆积物中细颗粒含量越高，坝体颗粒间粘附力越强，坝体越稳定;冰碛坝坝宽及下游坡脚越大，坝体越稳定，溃决所需时间越长。冰碛坝溃决过程迅速，峰值流量呈单峰值连续流，将对溃决流量影响较大的参数进行拟合分析，建立了溃决流量的回归方程。 (4)通过分析影响冰湖溃决泥石流形成的主要因素，发现沟道坡度越大、溃决洪水峰值流量越大，水沙两相流的容重越大。当沟道比降J＜0.0524时，无论溃决流量多大，下游沟道中松散堆积物多丰富，均无法形成泥石流。在冰湖库容、水深、堆积物颗粒级配相同的条件下，随着堆积物厚度的增大，水沙两相流的容重逐渐增大，开始增大很快，之后增大的速率减小，当大于3cm时，水沙两相流的容重几乎不随堆积物厚度的变化而变化，甚至略有减小。泥石流容重随堆积物特征粒径呈先增大后减小的趋势。在沟道坡度和堆积物特性一定的情况下，水深（库容）对水沙两相流容重的影响并非简单的线性关系。通过对实验数据的拟合建立了回归方程，得出了冰湖溃决型泥石流形成的临界条件。 (5)对坝体坡面物质进行了受力分析，从颗粒起动机理的角度给出了颗粒起动流速，并与沙莫夫公式进行对比分析，对比结果较为吻合。基于能量守恒原理，分析了冰碛坝溃决洪水所能提供的能量与坝体溃决所需能量，得出冰湖溃决事件发生的临界条件。采用R.A.Bagnold通过实验建立的关于颗粒起动功率与单宽输沙率之间的关系，得到了泥石流形成的临界条件。通过波密米堆沟光谢错冰湖溃决事件进行验证，验证结果良好。
NETL