蘇 玥, 鄧 桃, 韓 笑

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川成都 610031)

許多學(xué)者對(duì)冰川泥石流以及中巴公路沿線的泥石流進(jìn)行過研究，鐵永波[1]等總結(jié)了冰川泥石流形成機(jī)理的研究現(xiàn)狀；鄧養(yǎng)鑫[2]闡述了冰磧向冰川泥石流堆積的轉(zhuǎn)化過程，提出了區(qū)分兩者的判別依據(jù)；徐道明[3]等總結(jié)了我國冰川泥石流災(zāi)害的分布以及防止冰川泥石流的原則；王景榮[4]對(duì)中巴公路喀什至塔什庫爾干路段的冰川泥石流的危害分布和形成原因做了綜述，并提出防治措施；鄧恩松[5-6]等對(duì)中巴公路奧布段降雨型和冰川型泥石流進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，并提出泥石流危險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算公式；廖麗萍[7]等總結(jié)了中巴公路沿線泥石流災(zāi)害的主要危害類型，并針對(duì)典型病害的防治提出改進(jìn)措施；胡進(jìn)[8]等對(duì)中巴公路沿線冰川泥石流的形成原因進(jìn)行了分析，并采用多因素綜合評(píng)估法對(duì)沿線典型冰川泥石流進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)估；以上研究均為未來中巴鐵路的修建提供了參考。

本文以帕隆藏布流域冰川泥石流堵河災(zāi)害為例，針對(duì)中國到巴基斯坦選線廊道冰川泥石流災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)段索斯特-吉爾吉特段，從線路的全生命周期以及節(jié)省工程投資的角度出發(fā)，通過GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和空間分析能力，分析冰川泥石流對(duì)此區(qū)域線路選擇方案的影響，并最終給出此結(jié)論下的合理的選線建議。

1 索斯特-吉爾吉特泥石流危險(xiǎn)性分析

通過GIS對(duì)13條索斯特至吉爾吉特大型冰川泥石流溝縱剖面進(jìn)行繪制(圖1)，并對(duì)提取的數(shù)據(jù)(表1)進(jìn)行分析，根據(jù)泥石流溝的數(shù)量化綜合評(píng)判法則進(jìn)行危險(xiǎn)性分析[9-10]，影響因素采用：

圖1 索斯特-吉爾吉特泥石流溝縱剖面

(1)崩塌、滑坡及水土流失(自然和人為活動(dòng)的)嚴(yán)重程度。

(2)區(qū)域構(gòu)造影響程度。

(3)河溝縱坡。

(4)流域植被覆蓋率。

(5)巖性影響。

(6)流域面積。

(7)流域相對(duì)高差。

(8)河溝堵塞程度。

(9)泥沙沿程補(bǔ)給長度比。

(10)溝口泥石流堆積活動(dòng)程度。

(11)沿溝松散物儲(chǔ)量。

(12)溝岸山坡坡度。

(13)產(chǎn)沙區(qū)溝槽橫斷面。

(14)產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度。

(15)河溝近期一次變幅。

隨著全球氣候的變暖，加劇了冰川的消融，冰湖面積擴(kuò)大故崩塌、滑坡及水土流失的影響程度定為B，冰川泥石流的物源豐富，氣候變暖和凍融循環(huán)都會(huì)給溝谷帶來大量的冰磧物、巖石碎屑和松散的固體物質(zhì)，故泥沙沿程補(bǔ)給長度比和沿溝松散物儲(chǔ)量部分泥石流溝(編號(hào)7、12、13)影響程度定為B，其余定為A;高海拔地區(qū)巖石風(fēng)化嚴(yán)重，故巖性影響程度定為C;整個(gè)區(qū)域都屬于強(qiáng)隆盛區(qū)并處于主喀喇昆侖逆沖斷裂帶(MKT)和主地幔斷裂(MMT)之間[11]，但索斯特到吉爾吉特段地震災(zāi)害并不嚴(yán)重故區(qū)域構(gòu)造影響程度定為B；河溝近期一次變幅影響程度定為C；其余影響因素的量級(jí)劃分均從航衛(wèi)片解譯得到，其嚴(yán)重程度如圖2及表2所示。

表1 冰川泥石流槽谷參數(shù)

圖2 索斯特-吉爾吉特冰川泥石流危險(xiǎn)性

2 索斯特-吉爾吉特段的冰川泥石流區(qū)鐵路選線建議

帕隆藏布流域和索斯特到吉爾吉特段都屬于強(qiáng)隆盛區(qū)，河流下切侵蝕劇烈，原來的U型冰川槽谷正在向V型谷轉(zhuǎn)換，上游受隆盛影響較小為U型谷，為泥石流的物源的積累提供了良好的條件；相反，下游受隆盛的影響較大，構(gòu)造隆盛本身造成山體變陡同時(shí)造成侵蝕基準(zhǔn)面下降，河床不斷下切為V型河谷，這些都為泥石流的發(fā)生提供了理想的地形條件。

表2 泥石流溝影響因素評(píng)分

帕隆藏布流域分布著我國典型的海洋性冰川區(qū)，我國提出修建的川藏鐵路經(jīng)過這片區(qū)域。海洋性冰川與大陸性冰川無論在形成過程和危害程度上都存在很大的差別；海洋型冰川區(qū)由于其本身的性質(zhì)就決定了區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重性與復(fù)雜性，同時(shí)也必然會(huì)造成對(duì)該區(qū)域人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的嚴(yán)重影響，而大陸型冰川的泥石流爆發(fā)次數(shù)少、規(guī)模小，并且主要分布在人跡罕至的區(qū)域，與海洋性冰川引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害和對(duì)人類的危害程度相比，大陸性冰川的危害較小。而索斯特至吉爾吉特段的冰川均為亞大陸性冰川又稱復(fù)合型冰川，亞大陸性冰川在降水、冰溫、流動(dòng)速度等方面均介于海洋性冰川與大陸性冰川之間(圖3)，推斷冰川泥石流對(duì)建筑物的危害也應(yīng)介于兩者之間，所以借鑒川藏鐵路修建時(shí)采取的冰川泥石流選線策略再結(jié)合本段的實(shí)際情況進(jìn)行選線無疑是更加安全合理的。

圖3 冰川類型分界

索斯特到吉爾吉特段由于河流侵蝕下切強(qiáng)烈、河谷呈“U”形。對(duì)于橫向河谷兩岸山坡，中上部基巖裸露、地形陡峻，中下部河流Ⅰ～ Ⅲ級(jí)階地發(fā)育，下部河谷深切、地形較陡，周圍群山林立，海拔均在5 000m以上且終年積雪，冰川十分發(fā)育；在侵蝕作用下形成的冰川谷，橫斷面呈拋物線形或“U”字形，谷底平緩開闊，兩壁邊坡陡峭；在河床兩岸因冰川物質(zhì)堆積形成冰水扇、冰水階地。獨(dú)特的地質(zhì)、地貌、水文及氣候條件的綜合作用形成了線路廊道區(qū)域的高山積雪及冰川生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而也構(gòu)成了爆發(fā)冰川泥石流的3個(gè)基本條件：豐富的松散固體物源、合適的地形及充足的降雨在本區(qū)域非常發(fā)育，即廣泛分布的大量冰磧物及冰雪崩積物、復(fù)雜多變的地貌及高而陡峭的山體及充足的水源——高山冰雪融水、冰崩雪崩融水或冰湖潰決水。

根據(jù)這種情況主要采用沿線路前進(jìn)的方向采用饒避方案，或者采用隧道通過；此外，考慮到泥石流堵河造成干流水位大幅提高，線路需大段落采用高線位方案，以避免干流中發(fā)生超常水害，但一般線位越高投資越大，因此如何利用有利地形控制工程投資便成為了技術(shù)關(guān)鍵。帕隆藏布流域分布的冰磧臺(tái)地具有良好的工程性質(zhì)，在帕隆藏布流域利用山麓地帶的冰磧臺(tái)地布線，成為在高程上饒避冰川泥石流堵河的良好案例。 而索斯特至吉爾吉特段分布有工程性質(zhì)良好的階地或冰磧臺(tái)地，從線路的全生命周期考慮，建議采用隧道和高線位方式利用階地通過冰川泥石流區(qū)域。

3 結(jié)論

(1)索斯特-吉爾吉特段的冰川均為亞大陸型冰川，我國目前并沒有直接針對(duì)在此區(qū)域的鐵路選線策略；而帕隆藏布流域的冰川均屬于海洋性冰川，我國在正在修建的川藏鐵路通過帕隆藏布流域，借鑒川藏鐵路修建時(shí)采取的冰川泥石流選線策略再結(jié)合本段的實(shí)際情況進(jìn)行選線是更加安全合理的。

(2)山區(qū)沿河線一般線位越低、投資越省，但抗災(zāi)能力越弱；反之線位越高、投資越大，抗災(zāi)能力越強(qiáng)。應(yīng)從線路的全生命周期出發(fā)，采用隧道和高線位方式利用工程性質(zhì)良好的冰磧臺(tái)地或者階地通過索斯特-吉爾吉特段的冰川泥石流區(qū)域。