基于GIS的吉隆流域主河大型裂点分布特征及成因分析

苏 玥，谭 礼

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

随着“一带一路”建设的不断推进，艰险山区的铁路建设面临着诸多工程上的难题，中尼铁路吉隆至加德满都段所处的小流域吉隆流域位于构造活动强烈、地质灾害频发的深山峡谷区。通过对吉隆流域裂点的研究分析，加深对该区域地质地貌现象的认识具有一定的现实意义。

许多国内外学者对裂点进行过研究，其中Brush[1]等利用砂做实验材料对裂点的溯源迁移速率进行了研究得出了沉积物搬运速率、河床坡度、坡降三者之间的关系；毕丽思[1]等利用裂点序列对霍山山前断裂进行了研究，并对区域内裂点的迁移情况进行了分析；孙昌斌[2]等以交城断裂为例论述了研究区冲沟裂点的展布特征，揭示其中包含的断层活动期次的信息；梁红颖[3]等利用裂点对哀牢山的地貌演化进程进行了分析，得出该区域裂点成双层带状分布并验证了戴维斯地貌循环理论的演化特征；Whipple[4]等利用河流水力侵蚀模型E=KAmSn研究河道的侵蚀速率，其中陡峭系数Ks被广泛应用于裂点的识别；张会平[5]等以鸭绿江-望天鹅火山区为例定量计算了裂点的迁移速率和流域面积大小之间的关系；以上研究均对裂点的识别，演化以及裂点对地貌的影响提供了重要的参考。

本文通过对中尼铁路吉隆至加德满都段所在流域吉隆流域的裂点分布特征以及形成原因进行分析，为中尼铁路线路方案的选择以及建设提供理论依据。

1 研究区域

吉隆流域位于青藏高原南缘，跨越喜马拉雅山，流域面积约6 588.5km2，整个流域北高南低最高海拔最低海拔分别为7 358m、277m(图1)。吉隆县与吉隆镇间的平均纵坡约为30 ‰(图2)，局部区域达到50 ‰，其中吉隆镇到吉隆口岸段的平均纵坡更是达到了60 ‰[6]，流域内部极大的落差给水流提供的极大的势能是造成区域内山体切割侵蚀严重的重要原因。

图1 吉隆流域海拔高程

图2 吉隆藏布流域坡度分布

根据19世纪美国地貌学家戴维斯提出的侵蚀循环理论[7]，地貌的发育过程经历了幼年期、壮年期及老年期，是一个基于时间序列的演化进程；而流域内部沟谷从地貌上划分多处于幼年期，同时西藏区域内地震频度高强度大，8级以上的地震次数占全国首位[8]，因此研究区内崩塌、滑坡等地质灾害严重；吉隆藏布中部分布有大面积的冰川以及一定数量的冰湖(图3)，大陆型冰川与海洋型冰川在该区域占比相当，其中海洋型冰川占比略高于大陆型冰川，约占总冰川面积的51.4 %(表1)；冰川的密集分布以及海洋型冰川本身的特殊性，使吉隆藏布流域内同时遭受雨洪型泥石流、冰川型泥石流与冰川—雨洪型泥石流的威胁。

图3 吉隆流域冰川冰湖分布

流域冰川总面积/km2冰川总数/条海洋性冰川面积/km2海洋性冰川条数/条海洋性冰川面积占比/% 吉隆藏布1015.076823738521.78838351.4

2 裂点的分布特征

采用分辨率为30m的DEM为基础数据，利用ArcGIS中的水文分析工具提取吉隆流域主河纵断面(图4)，再利用Origin2017的相邻平均法对曲线进行平滑处理，最后采用纵坡面陡降法对流域主河的裂点进行定位。

图4 吉隆流域主河纵剖面

研究区内大型裂点的数目为6个，主要分布在流域中部，规模较大的3号、4号裂点上下游坡度都有明显的突变；流域上游1号、2号裂点及中下游处5号、6号裂点规模均较小；2～4号裂点主要分布在冰川、冰湖分布集中的区域，且位于海洋型冰川区的裂点占66.6 %。

3 裂点的成因分析

基于航卫片对流域内裂点的成因进行分析(图5)。

图5 吉隆流域裂点分析

(1)1号裂点上游河道明显展宽，下游沟道深切，应为泥石流或滑坡堵河造成的上游淤积下游加剧冲刷形成。

(2)2号裂点上下游河道没有明显变化，且位于一处泥石流沟的下游，成因应为泥石流短时间内堵河或构造运动形成，同时鉴于裂点规模较小，而构造形成的裂点规模通常较大，故最终定位泥石流短期堵河形成。

(3)3号裂点位于吉隆镇上游2km处，裂点上游的地形经过帮兴社区段突然变得开阔，裂点位于受海洋型冰川影响严重的区域，同时裂点规模较大，应为冰川运动堵河形成。

(4)4号裂点位于一条规模较大的冰川沟附近，同属于海洋型冰川影响严重区段，上下游河道没有明显变化，裂点规模较大，构造运动或冰川活动均有可能是该裂点的形成原因。

(5)5号裂点下游1.5km处有有一处冰川沟，裂点上下游沟道没有明显区别，同时裂点规模较小，推测应为下游冰川运动堵河形成该裂点后逐步溯源迁移至现在的位置。

(6)6号裂点位于海拔约920m处，裂点规模较小，位于一条泥石流沟附近，上游河道有展宽迹象，该裂点应为受支流汇入影响同时伴随小规模堵河而形成。

4 结论

吉隆流域内裂点主要集中于冰川冰湖分布较为集中的区段(图5)，表明该区域裂点的形成受冰川活动的影响较大，主要是冰川型泥石流或冰川直接运动至主河造成堵河而形成，占比约83.3 %，即1～5号裂点的形成均与冰川有关；按照灾害种类划分，泥石流堵河为成因的有三个，占比为50 %，直接由于冰川活动堵河为成因的有两个，占比约33.3 %，由于构造运动或冰川活动形成的裂点有一个，占比约16.7 %。