冰湖溃决洪水是一种自然灾害,常常造成重大人员伤亡和财产损失。冰崩、岩崩、滑塌等斜坡运动是最常见的冰湖溃决洪水触发因素。巨大的位移波造成冰碛堤被侵蚀下切再溃决的直观想法简单明了,但这种解释还是存在许多问题。冰碛湖为浅长湖泊,物质流产生的涌浪类型只有孤立位移波。在不考虑反射损失的情况下,一次往返反射后的位移波,其振幅不到原振幅的37%,可以翻越冰碛堤的位移波,可能只有第一次传播到冰碛堤的位移波。侵蚀通常是一个相对缓慢的过程,在单个位移波通过冰碛堤的水动力过程中,其时间尺度相对较短,要完成对冰碛堤的全部侵蚀是不够的,仅一阵涌浪造成的冰碛堤侵蚀很小,不足以溃决冰碛湖。然而,恒定的水流以溢流的方式侵蚀进而溃决,要比以波浪漫过坝顶的侵蚀方式溃决容易得多。巨大的波浪必须由大体积的冰崩或滑坡进入湖泊而产生,并导致水位大幅上升,水位升高是冰碛湖溃决的主要原因。本研究对西藏6个典型冰湖展开调查,其中3个发生过溃决。在室内进行了一系列冰碛坝溢洪道溢流引发铠甲层破坏的实验研究,当铠甲层被溢流冲走后,就会发生冰碛堤溃决。当溢洪道底床坡度小于19.6°时,起动铠甲层颗粒的模式为河流输运模式。当溢洪道底床坡度大于2...
冰湖溃决洪水是一种自然灾害,常常造成重大人员伤亡和财产损失。冰崩、岩崩、滑塌等斜坡运动是最常见的冰湖溃决洪水触发因素。巨大的位移波造成冰碛堤被侵蚀下切再溃决的直观想法简单明了,但这种解释还是存在许多问题。冰碛湖为浅长湖泊,物质流产生的涌浪类型只有孤立位移波。在不考虑反射损失的情况下,一次往返反射后的位移波,其振幅不到原振幅的37%,可以翻越冰碛堤的位移波,可能只有第一次传播到冰碛堤的位移波。侵蚀通常是一个相对缓慢的过程,在单个位移波通过冰碛堤的水动力过程中,其时间尺度相对较短,要完成对冰碛堤的全部侵蚀是不够的,仅一阵涌浪造成的冰碛堤侵蚀很小,不足以溃决冰碛湖。然而,恒定的水流以溢流的方式侵蚀进而溃决,要比以波浪漫过坝顶的侵蚀方式溃决容易得多。巨大的波浪必须由大体积的冰崩或滑坡进入湖泊而产生,并导致水位大幅上升,水位升高是冰碛湖溃决的主要原因。本研究对西藏6个典型冰湖展开调查,其中3个发生过溃决。在室内进行了一系列冰碛坝溢洪道溢流引发铠甲层破坏的实验研究,当铠甲层被溢流冲走后,就会发生冰碛堤溃决。当溢洪道底床坡度小于19.6°时,起动铠甲层颗粒的模式为河流输运模式。当溢洪道底床坡度大于2...
全球气候变化背景下,青藏高原冰碛湖溃决严重威胁下游居民点和水利水电设施安全。为确定冰碛湖溃决的临界条件、定量分析冰碛湖稳定性,综合冰碛湖扩张、滑体入湖涌浪、涌浪传播、漫顶溢流和管涌侵蚀等多物理过程建立了冰碛湖稳定性评价模型。模型明确了漫顶溢流与管涌溃决的临界条件,以终碛坝坝前水头与溃决临界坝前水头之比作为冰碛湖稳定性系数,既实现了冰碛湖稳定性定量评价,又可揭示冰碛湖溃决主导机制。在西藏嘉龙错应用模型,结果表明,近三十年来嘉龙错漫溢与管涌稳定性系数分别增长了近3倍和1倍,冰碛湖的稳定性显著降低,未来诱发冰湖溃决的主导机制为漫顶溢流。冰碛湖稳定性与平均水深、入湖滑体体积和背水坡坡度成负相关,与坝高成正相关。相同体积刚性滑体对冰碛湖稳定性的降低超过散体滑体,散体滑体诱发冰碛湖漫溢溃决的临界体积比刚性滑体高出一个数量级。本模型将为青藏高原冰碛湖溃决洪水风险定量评估提供重要技术支撑。
全球气候变化背景下,青藏高原冰碛湖溃决严重威胁下游居民点和水利水电设施安全。为确定冰碛湖溃决的临界条件、定量分析冰碛湖稳定性,综合冰碛湖扩张、滑体入湖涌浪、涌浪传播、漫顶溢流和管涌侵蚀等多物理过程建立了冰碛湖稳定性评价模型。模型明确了漫顶溢流与管涌溃决的临界条件,以终碛坝坝前水头与溃决临界坝前水头之比作为冰碛湖稳定性系数,既实现了冰碛湖稳定性定量评价,又可揭示冰碛湖溃决主导机制。在西藏嘉龙错应用模型,结果表明,近三十年来嘉龙错漫溢与管涌稳定性系数分别增长了近3倍和1倍,冰碛湖的稳定性显著降低,未来诱发冰湖溃决的主导机制为漫顶溢流。冰碛湖稳定性与平均水深、入湖滑体体积和背水坡坡度成负相关,与坝高成正相关。相同体积刚性滑体对冰碛湖稳定性的降低超过散体滑体,散体滑体诱发冰碛湖漫溢溃决的临界体积比刚性滑体高出一个数量级。本模型将为青藏高原冰碛湖溃决洪水风险定量评估提供重要技术支撑。
为了探究渗流和溢流导致的冰碛坝溃决特征,文章通过数值模型和水槽试验对冰川溃决导致的冰湖溃决进行了研究。一是将渗流模型和边坡稳定性模型纳入流动和坝面侵蚀数值模型,并对溃决流量、渗流剖面和坝面侵蚀等的结果进行了模拟,计算出由渗流和溢流引起的冰湖溃决的推理数据;二是进行了水槽模拟实验,对比不同数值模型在水分运动和边坡稳定性分析中的适用性。结果表明,使用van Genuchten函数模拟的水分运动与实验结果更吻合,边坡稳定性分析中考虑负孔隙水压力的模拟破坏面比Janbu简化方法更符合试验结果,考虑渗流和边坡稳定性的流动侵蚀模型可更好地反映渗流和溢流导致的冰碛坝溃决实际。
为了探究渗流和溢流导致的冰碛坝溃决特征,文章通过数值模型和水槽试验对冰川溃决导致的冰湖溃决进行了研究。一是将渗流模型和边坡稳定性模型纳入流动和坝面侵蚀数值模型,并对溃决流量、渗流剖面和坝面侵蚀等的结果进行了模拟,计算出由渗流和溢流引起的冰湖溃决的推理数据;二是进行了水槽模拟实验,对比不同数值模型在水分运动和边坡稳定性分析中的适用性。结果表明,使用van Genuchten函数模拟的水分运动与实验结果更吻合,边坡稳定性分析中考虑负孔隙水压力的模拟破坏面比Janbu简化方法更符合试验结果,考虑渗流和边坡稳定性的流动侵蚀模型可更好地反映渗流和溢流导致的冰碛坝溃决实际。
可可西里卓乃湖自2011年溢流之后对当地区域造成了一定的水文变化,使得其下游盐湖溃堤成为人们越来越重视和关注的话题。针对缺乏水文资料的高原湖泊溢流如何模拟的问题,利用2015—2020年Landsat 8遥感影像数据、SRTM 1数据,以可可西里盐湖为例进行水文模拟分析。通过遥感图像计算其湖面积变化,并利用D8算法进行了流向分析,得出了以下结论:当湖面持续上升,总面积达到219.49 km2左右时,盐湖将出现溢流现象,在这之后溢流出的湖水将流入东南方向的清水湖,如果溢流现象持续发生,溢流河道最终会汇入到楚玛尔河成为长江支流。当清水湖湖面积突破5.84 km2时,将开始影响湖区周边的青藏铁路与青藏公路路基。由此可以看出,缺少水文资料仅在遥感影像和DEM数据支持下也可以得到满足一定程度要求的高海拔地区水文模拟结果。
可可西里卓乃湖自2011年溢流之后对当地区域造成了一定的水文变化,使得其下游盐湖溃堤成为人们越来越重视和关注的话题。针对缺乏水文资料的高原湖泊溢流如何模拟的问题,利用2015—2020年Landsat 8遥感影像数据、SRTM 1数据,以可可西里盐湖为例进行水文模拟分析。通过遥感图像计算其湖面积变化,并利用D8算法进行了流向分析,得出了以下结论:当湖面持续上升,总面积达到219.49 km2左右时,盐湖将出现溢流现象,在这之后溢流出的湖水将流入东南方向的清水湖,如果溢流现象持续发生,溢流河道最终会汇入到楚玛尔河成为长江支流。当清水湖湖面积突破5.84 km2时,将开始影响湖区周边的青藏铁路与青藏公路路基。由此可以看出,缺少水文资料仅在遥感影像和DEM数据支持下也可以得到满足一定程度要求的高海拔地区水文模拟结果。