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论文主要分析了西藏东南部地区冰湖及冰湖溃决泥石流分布现状,探讨了典型冰湖溃决洪水化为泥石流的过程、临界条件以及泥石流特征参数的计算,冰湖溃决泥石流的运动模型、泥石流龙头形成过程以及高度,得出以下结论:
(1)藏东南部的帕隆藏布培龙-然乌段冰湖以冰碛湖为主,占68.7%;冰湖面积普遍较小,主要分布在海拔4500-5OOOm之间。近20a以来,该地区冰湖面积略微有所增加,冰碛湖面积增大的幅度很小,面积较小的冰湖出现萎缩,而面积较大的冰湖有继续增大的趋势。
(2)冰湖溃决主要是由冰崩或冰滑坡形成的涌浪,使得冰碛堤的薄弱部位垮塌,并迅速冲蚀形成的溃决。当固体物质充分,坡度在大于1%时,溃决洪水可以演化为稀性泥石流;只有当沟道内粘粒含量丰富时,才有可能形成粘性泥石流。总体上看,由于西藏地区特殊的自然环境特征,大部分的冰湖溃决洪水主要形成稀性泥石流。
(3)冰湖溃决洪水能否演化为泥石流主要取决于洪水的携沙力是否满足泥石流的底限容重,其形成的临界条件Kc可以表示为:(公式略)。
当Kc>2.66时为泥石流,反之为挟沙水流。
冰湖溃决泥石流粘粒含量很少,为单峰值连续流,在一次泥石流过程中其容重、流量过程与溃决洪水过程非常匹配。根据泥石流容重的变化,可大致将冰湖溃决洪水过程分为:前期挟沙水流,中期连续泥石流(稀性泥石流或水石流),后期挟沙水流,对应的泥石流的粒径从粉沙到砾石,再到粉沙的变化过程。
冰湖溃决泥石流粒径与其容重存在正相关关系,它同样取决于冰湖溃决洪水功率和沟床堆积物的粒径特征。
(4)通过试验对冰湖溃决泥石流的各特征参数主要影响因素进行了分析,并通过量纲分析和回归分析得出了冰湖溃决泥石流各峰值参数的计算公式。
(5)冰湖溃决泥石流为非饱和泥石流,泥石流固体颗粒存在垂向浓度分布,从下至上可以分为三个层次,不动床沙,层移层(绝对层移层,跃动层)和水流层。在考虑固体颗粒垂向浓度的前提下,将Bagnold-Takahashi流速分布进行了修正。
在绝对层移层计算结果与所引文献中的试验值比较相符。如果由于坡度较小,没有层移层出现,则其流速分布为反“s”形。随着冰湖溃决洪水的向下游演进,冰湖溃决泥石流可以形成多处龙头,泥石流龙头最大高度与溃决水深有关。