0 引言

在全球气候变暖的大背景下，冰川消融加剧，冰舌后退，冰川泥石流加剧[1～3]。冰川泥石流主要发育于高山冰川和积雪的边缘地带，物源主要为冰川前缘的冰碛物、冰崩雪崩堆积物等固相物质，在冰川积雪消融、冰湖溃决以及冰崩雪崩融水等形成洪水的激发作用下启动[4～7]。研究表明除冰雪融水作用外，降雨汇流也是影响藏东南现代冰川泥石流暴发的水源条件因素之一[8]。

嘎龙曲作为扎墨公路的必经之路，沟内现代冰川发育，冰舌后退以及冰崩雪崩产生了大量冰碛物，强烈的构造作用和冻融风化作用产生的岩屑，形成了丰富的松散固体物源，90年代曾暴发过较大规模泥石流，之后也有多次不同的活动迹象。基于野外现场调查，结合无人机和遥感影像获取的数据，对嘎龙曲冰川泥石流物源的分布特征和启动模式进行总结分析；通过建立物源计算模型，定量计算嘎龙曲沟域内可参与泥石流活动的松散固体物源储量，为后续嘎龙曲冰川泥石流暴发规模以及危险性的定量评价提供依据。

1 区域概况

1.1 地形地貌

嘎龙曲泥石流位于波密县城西南侧，帕隆藏布左岸(见图1)，沟口坐标：31°04′01.1″N，103°29′32.7″E，流域面积67 km2，沟口堆积扇区为扎木镇巴琼村规划区，扎木到墨脱目前唯一的交通干线扎墨公路布设在沟内(见图2)。嘎龙曲整体属于冈底斯东段的岗日嘎布山脉，山势陡峻，冰川发育，流域内海拔最低2800 m，最高5600 m，地貌特征主要有海拔3800 m以上的冰川地貌和3800 m以下的深切峡谷地貌。

1.2 地质背景

嘎龙曲流域范围内主要出露的地层有元古界念青唐古拉岩群、泥盆系砂板岩、侏罗系岩浆岩、三叠系混杂岩以及第四系冲洪积物、泥石流堆积、第四系冰川堆积物和崩坡堆积等碎屑物质组成[9](见图3)。

区域地质构造复杂，整体位于冈底斯—念青唐古拉褶断带的东端，新构造运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随多条断裂活动，研究区主要发育有北东向右行走滑的扎木—马尼翁断裂和近东西向的嘉黎断裂的南东段[10～11]，断裂作用造成区域内山体切割密度很大，节理裂隙发育。

嘎龙曲所处位置为藏东南强地震带中部，历史上对该泥石流沟产生影响的特大地震有1897年印度阿落姆8.7级特大地震及1950年察隅8.5级特大地震；1976年以后发生的影响该区的6级以上的地震1次，5级以上地震4次，4级以上地震78次[12～13]。频繁的地震活动破坏了流域内山体的稳定性，利于山前崩塌、滑坡的形成，增加了可能参与泥石流的物源储量。

1.3 气候与水文条件

研究区气候主要受印度洋季风气候的影响，印度洋孟加拉湾的暖湿气流通过雅鲁藏布江大峡谷直接到达该区域，为区域内带来丰富的降水[13～14]，每年的5～9月降雨集中，冬季以固态降水为主，年平均气温8.6 ℃，降雨884.5 mm，年内降雨分配极不均匀，雨季降水量占全年70%以上[15]。另外研究区昼夜温差大，冻融风化作用强烈。

2 物源类型与计算

上述的断裂作用及强地震活动使这个地区岩体破碎，节理裂隙发育，风化剥蚀和渗流潜蚀易于发生。古、今冰川作用形成的大量冰碛物，以及高海拔环境下干湿分明的冻融风化作用形成的深厚风化壳，是构成区内巨量固体松散物质的两个主要原因。经现场详查，嘎龙曲沟内物源主要有冰碛物物源、崩塌型物源以及沟道堆积型物源(见图3)。沿嘎龙曲沟道及支沟沟道两侧分布有主要物源点29处。

物源总量(静储量)的计算流程为通过现场调查测出长度及厚度，再根据单点物源体实际堆积几何形状，计算储量，最后汇总单点物源量即为研究区的物源总量。物源动储量为可能参与泥石流活动的物源，根据嘎龙曲泥石流物源动储量启动模式的不同，概化其计算模型主要有两种：第一种，沟道堆积型物源在洪水下切作用下，从c点开始到o1点将逐渐形成泥石流物源，其中梯形c1c2o1o2是泥石流动储量的最大可能物源区(见图4a)，该区的面积为：

S梯

式中：θ为岸坡自然休止角；l1为下切后的沟道宽度；h为沟道下切深度。

动储量体积为：

V1=S梯×L

式中：V1为沟道堆积物源动储量；L为沟道堆积体长度。

第二种，研究区冰碛物物源、崩塌型物源启动模式为：冰川融水增强或降雨作用下，沟道内洪水位迅速上升，发生强烈侧蚀作用，掏蚀两岸松散堆积体坡脚，为两岸堆积体提供有效临空面，引起垮塌汇入主沟，形成泥石流物源。物源计算模型参照乔建平[16]的计算方法，其中三角形△a2oc是泥石流动储量的最大可能物源区(见图4b)。该区的面积为：

式中：θ为堆积体斜坡自然休止角；α为实测堆积体斜坡坡角；φ为堆积体与自然休止角夹角；a2o=l为实测坡面长度。

动储量体积为：

V2=△a2oc×L

式中：V2为冰碛物、崩塌型物源动储量；L为沟道堆积体长度。

经上述方法计算得出的各物源点基本情况见表1、表2。

3 物源特征分析

3.1 冰碛物物源

现场调查发现，冰碛物物源集中分布，共有5处(见表1)，除沟口古冰期留下的侧碛垄外，其他4处冰碛物堆积集中在嘎龙曲的中上游。物源总量约2950.67×104 m3，其中可参与泥石流活动的动储量为288.57×104 m3，为主要物源类型(见表2)。

在第四纪冰期，整个帕隆藏布流域发育着巨大的网状冰川，许多河谷均被深厚的冰层所覆盖[17～18]，嘎龙曲沟口的冰碛垄即为当时冰川退缩之后留下的古冰川遗迹，根据沟口冰碛垄M05的规模(见图5)可以推断当时嘎龙曲发育的冰川规模，这条冰碛垄存留时间久远，经过长期的淋滤、压实以及钙质胶结，冰碛垄整体已经十分稳定，基本无法形成主沟道泥石流的物源补给；其他四个冰碛物堆积M01～M04则是现代冰川作用形成，冰碛垄上部仍可见规模巨大的现代海洋性冰川，部分冰川已下探到较低位置，这些冰碛物均比较松散，物质组成为碎块石，可见部分巨型冰漂砾，构成主沟泥石流的主要物源。冰碛物中间均发育有冰雪融水形成的水流，规模不大，汇入主沟。

3.2 崩塌堆积物源

嘎龙曲沟域内共发育不同规模的崩塌堆积物源点20处，见表1中B01-B20，物源总量约379.31×104m3，其中可参与泥石流活动的动储量为72.65×104m3(见表2)。崩塌堆积物源为嘎龙曲沟内两侧基岩山前碎屑流所形成，为点状分布的集中性物源，部分典型物源点实景图见图6。

嘎龙曲内由于断裂作用和强烈的冻融风化作用，节理、裂隙发育，沟道两侧岩石多被切割成块状，形成岩屑，加之斜坡坡度较陡，前缘临空条件较好，十分有利于崩塌形成。岩土体失稳，发生崩塌滚落，除斜坡表面停留有少量的松散块体，大部分崩塌体均堆积于坡脚，而大块石均进入沟道，对沟道造成不同程度的堆积堵塞，构成泥石流的物源；停留在斜坡表面的物质结构松散，在冰雪融水或暴雨等作用下经坡脚冲蚀易发生滑塌，成为泥石流动储量增量。

3.3 沟道堆积物源

沟道堆积物源主要包括原来沟道的堆积物、局部进入沟道的崩滑物源以及新产生的支沟泥石流物源，这些物源经过不同距离的搬运转移而成为新的沟道堆积物源，经过调查统计沟道物源量总量约22.45×104 m3，可参与泥石流活动的动储量为5.06×104 m3(见表2)。

此次共调查了4处沟道堆积物源(见图7，表1)，其中1处为崩塌形成的沟道物源(G01)，1处为支沟泥石流物源(G02)，两处为原沟道堆积物源(G03、G04)。原沟道物源为老泥石流堆积及洪水冲积堆积，该部分物源主要分布在沟口段，以块碎石为主，堆积物普遍高于现有沟道1～2 m，该部分物质只有极少部分在泥石流揭底冲刷情况下参与泥石流；上游各支沟物源主要是支沟泥石流暴发时，部分被冲出支沟沟口停留堆积在主沟道上的泥石流物质。

沟床揭底冲刷是沟道堆积物源参与泥石流活动的主要方式，动储量主要决定于沟道冲刷深度以及可能冲刷的宽度。

4 泥石流物源的转化

冰川泥石流的形成至少需要三个条件：丰富的松散固体物质、充足的水条件和陡峻的沟谷地形。嘎龙曲沟域内可参与泥石流活动的松散固体物源动储量达366.28×104 m3(见表2)，主要分布在主沟以及主沟两侧各条支沟中。由于沟域内水动力条件不可能完全均一，

这些物源往往不会同时参与泥石流活动，而且一次加入泥石流活动的松散固体物质也并非全部冲出形成泥石流，这种水动力分布的不均一特性也决定了嘎龙曲沟域内物源启动参与泥石流活动的不均一性。

位于嘎龙曲内的扎墨公路大部分暴露在主沟以及支沟的泥石流威胁范围内(见图2)，嘎龙曲内虽有丰富的泥石流物源以及陡峻的沟谷地形，目前水动力条件一般，但随着全球气候异常的加剧，冰川消融加剧，水动力条件会增强[19]，对嘎龙曲冰川泥石流对扎墨公路的危害会愈加严重，并对沟口巴琼村、上游波密县城的生命财产安全形成威胁。

5 结论

嘎龙曲泥石流物源类型主要有冰碛物物源、崩塌型物源以及沟道堆积型物源，经过现场调查和后期模型计算，嘎龙曲沟域内泥石流动储量为366.28×104 m3，其中冰碛物物源为主要的动储量物源，占总动储量的78.8%，物源补给特征在藏东南海洋性冰川发育区域具有一定代表性。嘎龙曲沟域内水动力分布的不均一特性决定了物源启动参与泥石流活动的不均一性，随着全球气候变暖，水动力条件逐渐增强，嘎龙曲冰川泥石流对扎墨公路的危害会愈加严重。

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