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青藏高原自然灾害的类型、分布与活动规律

2017-10-07 崔鹏 中国科学院院刊

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 崔鹏中科院院士

中科院山地灾害与地表过程重点实验室/中科院水利部成都山地灾害与环境研究所

中科院青藏高原地球科学卓越创新中心



青藏高原自然灾害的类型与分布


自然灾害主要类型


青藏高原断裂构造十分发育,新构造活动强烈,地层岩性复杂多变,风化剥蚀作用极强,岩体破碎,水汽交换强烈,为自然灾害提供了良好的孕灾条件。


灾害类型主要包括:

地震

泥石流

崩塌

滑坡

冰湖溃决

山洪

雪灾

干旱

冻胀融沉

等……


青藏高原自然灾害总体上点多面广,具体分布见下图。



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青藏高原自然灾害分布图



青藏高原自然灾害分布特征


区域构造活动地形地貌水热条件人类活动影响,青藏高原自然灾害的分布具有4个特征:


沿断裂构造带密集分布


青藏高原地壳运动活跃,地表隆升强烈,中国大陆里氏6.0以上地震主要集中在青藏高原。青藏高原地震活动沿东西向弧形构造呈带状分布,密集分布在喜马拉雅板块边界构造带和板内断块区及其次级断块的边界活动构造带上。



断裂带中的岩体破碎,裂隙发育,利于崩塌、滑坡等次生灾害的形成,同时为泥石流活动提供了丰富的松散固体物质条件。



特别是地震烈度大于8度的地震,极易诱发次生山地灾害,如1950年的察隅地震(MS=8.6)和2008年的汶川地震(MS=8.0),震后诱发的崩塌、滑坡和泥石流等次生灾害沿断裂构造带密集分布,仅汶川地震区就在同震期间发生了2 300余处滑坡和崩塌。


2017年8月8日九寨沟地震——景区公路路基滑入镜海



沿深切的高山峡谷区成带状分布


高山峡谷区由于河流的强烈下切作用,导致地形陡峭,高差大,位能条件好,岩石和土体容易失稳下滑,诱发崩塌、滑坡等灾害发生;高山峡谷区由于地形抬升作用,使得局地性暴雨频发,提供了有利于泥石流和洪水发育的条件。



因此,高山峡谷区具有山地灾害最有利的孕灾条件组合,导致灾害在河谷内成带状分布。例如,川藏公路穿越著名的横断山高山峡谷区和帕隆藏布流域,沿线山地灾害非常发育,成为影响交通的主要灾害类型。



地带性分布


水平地带性分布


受印度洋季风影响,青藏高原每年5—9月雨水颇丰,集中了全年80%的降水。由于全区水汽分布不均,易发生大面积干旱和洪涝灾害。


旱灾主要在这些地方↓↓


青藏高原的干旱主要分布在以拉萨为中心的那曲地区南部、日喀则地区和山南地区的大部;青海省东北部以及川西高原、西藏东北部和青海交界的广大地区。



洪涝灾害主要在这些地方↓↓


洪涝灾害主要发生在青藏高原东部的昆仑山东段、祁连地区以及喀喇昆仑山西段和高原东南边缘部分地区,藏南谷地次之。



雪灾主要在这些地方↓↓


而青藏高原大范围的雪灾主要发生在东部积雪年际波动最显著的地区,有两个雪灾高发中心:


一个是靠近喜马拉雅山的西藏山南地区,尤其是仲巴县、萨嘎县、吉隆县、聂拉木县、定日县,平均每年都会有1—2次雪灾,是我国雪灾发生频率最高的地方;


另一个是位于青海南部与川西北的交界地区,以青海玛多县、称多县,四川石渠县最为严重。



垂直地带性分布


青藏高原东南和南部边缘,地形高差巨大,自然条件形成明显的垂直地带,孕灾条件特别是水热条件呈现垂直地带的特点,从而也导致山地灾害发育和分布表现出垂直地带性。


泥石流↓↓


以帕隆藏布流域为例,在海拔4 500—4 700 m的雪线附近,冰川活跃,形成大量冰湖,同时也集中分布以冰川融水补给为主的冰川型泥石流


对于海拔低于3 500 m的山谷,主要发育以降水补给为主的暴雨型泥石流


滑坡↓↓


滑坡分布也具有类似规律,在高海拔山区,主要发育受冻融作用影响的冻融型滑坡


而在较低海拔峡谷区,多产生降雨型滑坡



灾害在高强度人类活动区集中分布


随着人口的增长和工程建设项目的增多,人类工程活动对斜坡变形灾害的诱发作用日益增强。


在高原山区公路、铁路、水电、矿山和城镇建设中,大量的边坡开挖、弃渣、堆填等工程活动往往引起边坡失稳,水文条件改变,导致滑坡和泥石流发生。


例如,川藏公路沿线(南线和北线)的成灾泥石流数量高达1 000多条,主要分布在伯舒拉岭以东的横断山区和西部藏东南地区的公路沿线



青藏高原自然灾害的活动特征及其危害


高强度与高频率


青藏高原是我国现代构造活动和地震活动最强烈的地区,自有地震记录以来,在高原内记录到多达18次里氏8级以上巨大地震和100余次里氏7—7.9级地震



近50年来,青藏高原里氏7级以上地震多达40余次,历史最高震级达里氏8.6级(1950年察隅地震)。



此外,青藏高原周边高强度地震也频频发生,造成人员伤亡及社会经济损失。例如,2015年4月25日14时11分,在青藏高原喜马拉雅山南坡尼泊尔境内发生里氏8.1级地震,震源深度20 km。地震发生一周内,共造成我国西藏自治区26人遇难,3人失踪,856人受伤;大量房屋倒塌和破坏,道路、通讯等生命线工程及水利等基础设施损坏严重。


尼泊尔地震摧毁西藏樟木镇民房


突发性


受地震活动和极端气候的影响,青藏高原区域内冰湖溃决、冰崩雪崩、泥石流、崩塌、滑坡等自然灾害的发生过程表现为突发性特征。



以泥石流为例,其活动的突发性表现在暴发突然,历时短暂,一场泥石流过程从发生到结束一般仅几分钟到几十分钟,在流通区的流速可高达30 m/s以上。这种突发性使得准确预报预警困难,难以进行有效预防。




如1987年7月14日,由于冰川跃动,大约36万立方米的冰体脱离冰舌滑入米堆沟光谢错,使得湖水平均上涨1.4米并形成涌浪,导致冰碛堤突然溃决;冰湖排空前后仅持续2小时,洪水侵蚀沿途的松散固体物质转化为稀性泥石流,演进迅速。由于没有充分时间进行有效预防,泥石流卷走了沟内的米堆村,冲毁大量农田,同时冲毁了下游27公里长的川藏公路路基。



季节性


泥石流、滑坡、洪水等自然灾害的暴发主要是受连续降雨、暴雨,尤其是特大暴雨的激发。因此,灾害发生的时间与集中降雨时间相一致,具有明显的季节性。


滑坡、泥石流发生时间


滑坡、泥石流多发生在每年6—9月,据不完全统计,发生在这4个月的泥石流灾害约占该地区全部泥石流灾害的90%以上。


雪灾发生时间


从雪灾发生季节来看,主要集中在冬季,以11月至次年2月间居多,也有个别年份一直到次年5月甚至6月还有雪灾,而跨年越冬的大雪灾一般是特大雪灾。例如,2009年5月25日至6月1日,那曲地区出现大面积降雪,平均积雪厚度10厘米,最厚处达50厘米,造成58857头牲畜死亡。


那曲雪灾危害当地畜牧业



旱灾发生时间


根据发生时间的不同,青藏高原的旱灾可以分为春旱和夏旱。


春旱主要是因为该地区每年3—5月份降水量明显偏少,太阳辐射强,加上风力大、蒸发力强所引起的干旱。


夏旱一般发生在每年6—8月份,主要是由于雨季开始时间偏晚,或者雨季中发生间歇性干旱。



受气温变化影响,青藏高原的常年冻土活动层厚度以及季节性冻土面积变化也表现出较强的季节性特征。



准周期性


由于受地震、地震影响固体物质和气候波动(气温和降水)的影响,滑坡、泥石流等灾害活动具有波动性和一定的周期性。


泥石流活动规律


当极端气候与地震活动相叠加时,常形成泥石流滑坡活动的高潮期。例如,古乡沟泥石流在1953年首次发生后,其后又发生50余次,造成318国道多次断道,并造成车辆被掩埋。



古乡沟泥石流掩埋车辆,阻断交通



雪灾出现的周期规律


统计结果表明,青藏高原的雪灾存在大约以3年为周期的活动规律。如青藏高原北部1985—1986年、1988—1989年、1992—1993年和1995—1996年连续发生周期性的雪害。



地震发生的间隔变化


对于地震灾害来说,20世纪以来,青藏高原北部地区里氏7级以上地震活动可以分为3个阶段:


1920—1962年,里氏7级以上地震发生间隔较小,平均6年1次


1963—2000年,里氏7级以上地震发生间隔变大,平均13年1次


2001—2012年,由于时间较短,仅发生2次里氏7级以上地震,发生间隔为8.5年



群发性


青藏高原孕灾条件较好,灾害易发性高,在同一激发因素(如降雨)作用下,常常在较大区域内同时发生大量灾害,特别是泥石流、崩塌、滑坡等灾害活动呈现出明显的群发性。



例如,1979年滇西北怒江州六库、泸水、福贡、贡山和碧江5个县40余条沟同时暴发泥石流,形成近30年来泥石流暴发最多和最严重的群发性泥石流灾害。



链生性


受地形条件限制,不同灾种之间在一定条件下能够相互激发和转换,形成灾害链,导致灾害在时间和空间上的延拓。



例如,2000年4月9日发生在西藏波密县易贡滑坡就是典型的滑坡→堰塞湖→溃决洪水→泥石流灾害链事件,并造成大峡谷下游印度境内30人死亡,100多人失踪,5万人无家可归,20多座桥梁被毁。


易贡错溃决后的右坝肩高达数十米,溃决洪水水位高达55 m


青藏高原灾害考察与防治极为重要!


青藏高原是全世界海拔高差最大、构造隆升与地震活动最强烈、气候变化影响最显著的地区,自然条件有利于自然灾害发育,灾害数量多、规模大,往往形成灾害链,造成巨灾,对区域范围内经济影响极为严重。同时,该地区还是经济相对落后、贫困人口比例高的边疆高寒地区以及我国的战略高地。量大面广、暴发频繁的自然灾害对社会、经济、政治和国防影响巨大。



为了社会经济发展、政治稳定和国防安全,国家在青藏高原启动了一系列基础设施建设、生态保护和民生工程项目:


在交通运输方面,拟在青藏高原规划建设川藏与滇藏铁路、川藏高速公路、南亚陆路环线大通道;


在商贸旅游方面,计划依托樟木、吉隆、普兰和亚东口岸建设,在喜马拉雅南坡拓展孟中印缅经济走廊,实施“一带一路”在南亚的建设;


在水能开发方面,规划建设跨界河流——雅鲁藏布江中下游河段梯级水能基地,规划总装机容量达8 000多万千瓦;


在国防和边境安全规划上,拟加强边民生活设施建设和精准扶贫;


在山区城镇村庄发展规划方面,拟开发利用山洪泥石流堆积扇,缓解城镇建设用地紧张局面;


同时,大范围推进高原与江河源生态保护工程


上述重大项目和民生工程,无不受到区域自然灾害的制约,因而开展青藏高原灾害考察与防治具有重要的战略意义。


青藏高原自然灾害类型多样,分布广泛,活动频繁且危害严重,对当地社会经济发展及人员生命安全构成巨大威胁。


由于精准调查及观测数据匮乏,在针对青藏高原不同种类的自然灾害研究中,灾害机理的定量认知比较欠缺;同时,也需要发展针对青藏高原特殊环境条件的减灾技术。


建议在第二次青藏高原综合科学考察研究中,除系统考察获取基础数据和研究灾害机理过程以外,还应注重分析青藏高原减灾技术能力现状与已经取得的减灾成就和经验,结合自然灾害的孕灾特点、活动规律、发展趋势与未来风险,考虑区域社会经济发展目标和国家重大工程与国防需求,分析确定青藏高原未来防灾减灾需求,提出减灾对策。



 

崔鹏   中科院院士, 研究员。现任中国地理学会副理事长、中国水土保持学会副理事长、国际灾害风险综合研究计划(IRDR)科学委员会委员与中国委员会副主任、Journal of Mountain Science主编。主要从事泥石流、滑坡等山地灾害与水土保持等方面的研究。

文章节选自:

崔鹏, 贾洋, 苏凤环, 葛永刚, 陈晓清, 邹强. 青藏高原自然灾害发育现状与未来关注的科学问题. 中国科学院院刊, 2017, 32(9): 985-992.


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