期刊：Geomorphology
作者：Hao Wang, Peng Cui, Yao Li, Jinbo Tang, Ruilong Wei, Anna Yang, Liqin Zhou, Nazir Ahmed Bazai, Guotao Zhang
年份：2024
摘要
在冰川附近的山地中，边坡失稳和随之而来的灾难性滑坡是地球表面的重要过程，几十年来一直受到越来越多的关注。这些事件通常表现出大容量、高速度和高机动性。最近，2021年2月7日，印度发生了一场灾难性的泥石流，不幸的是，这场泥石流造成70人死亡，134人失踪。崩塌的物质由80%的岩石碎片和20%的冰川冰组成。本研究对残余沉积物的远程沉积学调查显示，Ronti Gad山谷上部有明显的湿颗粒流证据，这不支持之前对坠落和撞击过程中20%冰块立即融化的解释。本研究进一步利用超高现象反算了冲击区下游的速度，并估算了峰值流量，这得到了现场记录数据的验证。本研究结果揭示了岩石和冰块流动的初步减弱趋势。当它进入Ronti Gad河下游的狭窄山谷时，广泛的物质侵蚀导致流量增加了三倍，最大洪峰流量高达48-54×104
m3/s。从颗粒流到泥石流的转变发生在Ronti Gad-Rishigangga汇流处下游2公里长的河道中。4.8×104m3的沉积物沉积和该区域溪水的掺入主导了流变转变。本研究推断，由于地形限制，易蚀沉积物的强烈侵蚀在保持水流流动性方面起着至关重要的作用。因此，冰川融水对高流动性的影响可能被高估了。只要颗粒流能够进入主要河流的溪水，由于河道中有足够的供水，流量转换就很容易发生。冰川前地区的山谷形态通常以从上游由冰川侵蚀雕刻的U形山谷转变为下游以河流侵蚀为主的V形山谷为特征。冰川支流的这种地貌环境有利于岩石的长距离流失和冰雪崩。图表
图：Alanknanda河流域河网及地质图：（A）喜马拉雅山研究区位置概述；（B）研究区域的排水网络和冰川分布；（C）研究区域的地质图，修改自Mukherjee et al. (2019)
图：2016年冰雪崩及其破坏区的事件前后卫星图像：（A）2016年9月19日前，断裂出现在冰川中部；（B）悬挂冰川的下部在2016年9月19日至10月9日期间崩塌；（C）悬挂冰川的下边缘（雪崩后）向下移动了约30-90m，给破坏体积的估计带来了不确定性；（D）使用立体DEM差分计算RRA发生时的高程变化。事件前后2米DEM来自Shugar等人（2021）和Shean等人（2021年）
图：Ronti Gad山谷中随之而来的质量流的RRA行进路径：（A） 2017年10月7日拍摄的2016年雪崩后谷歌地球图像；（B） Ronti Gad河在2016年雪崩的碎片下流动，表明其沉积物形成了冰和碎片混合物的地壳，在当地，地壳坍塌并融化；（C） 2021年2月8日拍摄的Ronti Gad河谷的高峰灾后照片
图：流速和洪峰流量估算：（A）DEM和现场测量的横截面分布，以及观察者视频的位置；（B）从卫星图像（Cook等人，2021）、观察者视频（Shugar等人，2021年）、地震跟踪方法（Cook等人）和超高反演计算中获得的平均流速；（C）沿流路纵向剖面的横截面积和峰值流量的变化。淹没河道的现场测量横截面积来自Rana等人（2021），用于估算C6-C8、C10的洪峰流量
图：体积变化和山谷形态对流量转换的影响：（A）沿流动路径侵蚀和沉积量的变化趋势；（B）谷底以上100m横截面积的变化，可以代表河道限制；（C）洪峰流量重建的结果和假设的变化趋势；（D）RRA流道的纵向剖面
结论
本研究重点关注2022年2月7日在印度查莫罗区发生的岩石和冰雪崩的级联危害。结果表明，2016年雪崩的总冰量约为8.1×106m3。残余沉积物的沉积学特征清楚地表明，Ronti Gad河谷上游存在湿颗粒流，这不支持之前对20%冰块立即融化的解释。从颗粒流到泥石流的过渡发生在Ronti Gad-Rishigangga汇流处下游2公里长的河道中。基于超高的流速和洪峰流量重建表明，在宽阔的山谷中，水流在冲击谷底后逐渐减弱。当它进入Ronti Gad河下游的狭窄山谷时，广泛的侵蚀导致流量增加了三倍，峰值流量达到48-54×104m3/s。在更下游的Ronti Gade河和Rishiganga河之间的流量过渡带，大量的泥沙流失和溪水的掺入主导了流变过渡。本研究推断，由于地形限制，易蚀沉积物的强烈侵蚀在保持水流流动性方面起着至关重要的作用。只要它进入主要河流的大量水，流量就会在某个时候发生变化。有人进一步提出，冰川附近的地貌环境有利于岩石和雪崩的长距离运行。然而，本研究的发现应通过基于物理的多相质量流模型的数值模拟进一步验证，包括未来的力学侵蚀和相分离模型。在土木和环境工程师以及土地利用规划的设计过程中，应特别注意危险级联链的远程影响。
参考文献
Wang, H., Cui, P., Li, Y., Tang, J., Wei, R., Yang, A., ... & Zhang, G. (2024). Rock and ice avalanche-generated catastrophic debris flow at Chamoli, 7 February 2021: New insights from the geomorphic perspective. Geomorphology, 452, 109110.
投稿｜engeomodel@gmail.com
