冻融条件下冰碛补给型泥石流物源汇集机制研究

研究泥石流的物源汇集机制是揭示泥石流形成机理的关键内容。冰碛补给型泥石流孕灾环境的特殊性使得我们目前对其物源汇集机制的认识尚少，故难以制定有效的防范措施来降低其潜在风险。虽然目前国内外在泥石流物源汇集机制的相关理论研究方面取得了较大进展，但对冻融这一特殊条件下泥石流物源的汇集机制仍缺乏具体研究。本课题拟针对冻融条件下冰碛补给型泥石流物源汇集机制不明确的问题，以贡嘎山东坡磨西河流域内的冰碛补给型泥石流为研究对象，采用实地调查、野外定点观测、数理统计分析及模型构建等方法，深入研究冻融条件下影响冰碛补给型泥石流物源汇集的主控因素。通过分析在冻融条件下泥石流物源的汇集量与时间、温度、坡向及海拔等因素的变化关系，并确定各主控参数的临界参数值，构建冰碛补给型泥石流物源汇集量计算模型。项目预期将揭示冻融条件下冰碛补给型泥石流物源汇集机制，实现主控参数的定量分析，为这类泥石流的防灾减提供科学依据。

课题以“冰碛补给型泥石流”这一概念为研究核心，以贡嘎山东坡为典型区，选取了海拔3000m和3500m两个典型野外观测点开展定点观测及调查研究，对该地区冻融过程的临界温度条件及空间差异机制有了深入的认识，并在此基础上创新型地提出了两种用于泥石流预测的计算公式（冻融土体汇集量计算公式及泥石流冲出距离计算公式）及评价方法，实现了课题预期的研究内容及目标。在对观测数据的统计分析及综合研究基础上，初步查明了贡嘎山东坡冰碛补给型泥石流物源在冻融条件下产生冻融的时间范围及空间差异特征，对冰碛物在一年之中产生冻融的月份、在不同月份的不同天中产生冻融破坏的时长及冻融汇集的速度差异、日冻融量等基本参数特征有了初步的认识，并明确了在贡嘎山地区开展冻融观测的最佳月份及各月、天中的最佳时间，为今后的相关研究积累了经验；通过对比分析不同海拔高度及不同坡向（阴坡和阳坡）差异，提出了温度在不同时间范围内对不同海拔高度冻融过程的“最高温控制模式”及“最低温控制模式”，查明了温度对冻融过程控制的临界条件；在野外定点观测的基础上，构建了冰碛补给型泥石流物源汇集量计算的理论模型及公式，该公式可用于计算冰碛补给型泥石流暴发特定规模的频率，为这类泥石流的预测预报提供理论依据查明了冰碛补给型泥石流物源汇集于微地貌之间的“三阶段模式”与泥石流在不同形成阶段与沟道微地貌的关系，为这类泥石流孕灾初期、孕灾中期及灾变期的早期识别具有重要意义；首次在国内外提出了泥石流“流速衰减系数”的概念及理论模型，并基于流体力学方法推导出其计算公式，为计算泥石流的冲出距离及危险区量化评价提供了一种新的尝试；首次提出了泥石流物源中的“起动型物源”和“维持型物源”的概念，为估算这类泥石流暴发时形成的规模提供了依据。课题的研究为定量分析冻融条件下影响冰碛补给型泥石流物源汇集的主控因素提供了理论基础，为深入认识这类泥石流的成因机制及防灾减灾具有一定理论与实践意义。