一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法与流程

1.本发明涉及到水利工程技术领域，尤其涉及一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法。


背景技术：

2.冰水泥石流是一种发生在高山冰雪分布区的自然现象。冰水泥石流的发生往往是由于当地温度升高，冰雪融化形成沟道径流，起动沟道中的固体物源，形成冰水泥石流。形成冰水泥石流需要具备两个条件：一是有利于发生冰水泥石流的地形条件；二是一定的温度条件导致冰雪融化并最终诱发冰水泥石流的发生。这些条件综合影响并决定冰水泥石流发生的可能性。其中，地形条件对冰水泥石流的影响主要由坡度控制，即泥石流形成区的坡度。冰湖溃决形成泥石流是冰水泥石流中的一种特殊的形式。
3.冰湖泥石流是指由于冰湖溃决，暴发特大洪水侵蚀流域内松散固体物质，形成的泥石流。能够溃决的冰湖一般是冰坝湖和冰碛湖。冰坝湖和无埋藏冰冰碛堤的溃决往往由于温度升高造成，但因为温度升高过程较长，溃决过程也较长，因此溃决流量较小。无埋藏冰冰碛堤的溃决是由于温度升高或地震的作用，造成冰滑坡进入冰湖，形成涌浪和冰湖水位上涨，侵蚀冰碛堤的溢流口并形成冰碛堤溃决，这类冰碛湖的溃决流量大，暴发的巨大洪水侵蚀流域内松散固体物质，形成的泥石流往往是稀性泥石流；由于流量巨大，在堆积区横扫一切，并很可能堵塞主河，在主河道上游蓄水到一定程度时再溃决，形成下游更大的洪水。
4.目前，国内外对冰湖溃决形成条件的研究主要集中于冰舌坡度的研究，是对其发育分布规律的简单数据统计，没有深入研究其内在机理(西藏泥石流与环境，1999：71-78；水文地质工程地质，2006，3：88-92；冰川冻土，2004，26：397-402；山地学报，2003，21：128-132；冰川冻土，1986，8：61-71；地理学报，1989，44:343-352.冰川冻土，1987，9:23-34；can geotech，2004，41:1068-1083；nat hazards，2007，41:131-157；quaternary international，2000，65:31-47.)，研究成果很难用于其他区域；其次还有学者对冰湖面积进行了研究(西藏泥石流与环境，1999：71-78；第四纪研究，2003，23：621-628；)，研究表明冰湖面积在1.89
×
105m3-6.3
×
105m3最有利于冰湖溃决。除了以上因素对冰湖溃决的影响外，冰川坡向因为日照和辐射的不同而影响冰崩或冰滑坡的产生，从而间接对冰湖溃决产生影响。
5.论文(西藏终碛堤冰湖溃决预警模型的初步研究，川藏铁路建设的挑战与对策—2016年学术交流会论文集，朱颖主编，北京：人民交通出版社，2017年，223-228)；公开号为cn 105513285a，公开日为2016年04月20日的中国专利文献公开的冰湖溃决预警方法以及公开号为cn 105740616a，公开日为2016年07月06日的中国专利文献公开的冰湖溃决的危险性判断方法，均是通过冰湖溃决的地形综合判别因子，包括冰舌坡度和冰川坡向这些参数，用于冰湖溃决的危险性判断。
6.公开号为cn 107564245a，公开日为2018年01月09日的中国专利文献公开的一种
考虑降雨的冰湖溃决的预报方法；公开号为cn 107784164a，公开日为2018年03月09日的中国专利文献公开的一种冰湖溃决的早期识别方法及其应用；公开号为cn 107564245a，公开日为2018年01月09日的中国专利文献公开的一种考虑降雨的冰湖溃决的预报方法；这些方法中采用了冰湖后缘冰舌坡度、冰川的坡向、潜在冰崩体质心至冰湖垂直高度、潜在冰崩体质心至冰湖运动距离、溃决口宽度、溃决口厚度、溃决前冰湖宽度、溃决前冰湖长宽比、溃决前冰湖岸边斜坡和连续性冰川的面积这些参数来识别危险性冰湖与预警冰湖的发生。但这些方法没有全面考虑冰川与冰湖之间的关系以及冰碛堤的特征，特别是潜在冰崩体积与冰湖体积关系、冰湖面积与冰碛堤宽度和长度的比例关系、冰碛堤背水坡坡度这些关键参数，因此对冰碛湖的易发性判断还有较大的欠缺。此外，上述论文及中国专利文献没有明确的定义冰湖是哪类冰湖，这样在不同类型的冰湖的判断上，容易出现误判。
7.公开号为cn 108681651a，公开日为2018年10月19日的中国专利文献公开了一种无冰芯的冰碛堤冰湖溃决的早期识别方法，其特征在于：包括以下步骤：a、判断冰碛堤内无冰芯的冰碛湖；b、通过谷歌地球确定无冰芯的冰碛湖的基本参数；c、计算无冰芯冰碛湖的早期识别综合判别因子t；d、根据无冰芯冰碛湖的早期识别综合判别因子t判断无冰芯冰碛湖的危险性。
8.该专利文献公开的无冰芯的冰碛堤冰湖溃决的早期识别方法，采用了冰湖后缘冰舌坡度、冰川的坡向、冰川面积、冰舌面积、冰舌质心至冰湖垂直高度差、冰舌质心至冰湖运动距离、冰碛湖面积、冰碛湖溃决口宽度、溢流口长度、冰碛堤背水坡坡度这些参数来识别危险冰湖与危险性判断。但没有考虑潜在危险冰体发生冰崩的最低底坡坡度，因此一些小坡度上的不易发生冰崩的冰舌可能用于判断冰湖溃决，造成误判；同时没有考虑引起冰崩的冰川后缘位置裂隙，造成夸大潜在冰崩体积，造成误判。温度是引起冰崩最终导致冰湖溃决的主要原因，目前的冰湖溃决危险性研究没有考虑当地温度以及危险冰体的海拔的影响，对冰碛湖溃决的易发性判断有很大的欠缺。此外，冰碛堤溢流口的宽度测量依赖于高精度影像或现场调查，限制了该判断方法的适用性。
9.论文《冰碛湖溃决易发性的定量评价》(地球科学，2021)通过研究危险冰体坡度、危险冰体温度、冰川坡向、危险冰体与冰碛湖体积比、危险冰体与冰湖的运动角及冰碛坝坡度这些参数，确定了喜马拉雅山区冰碛湖溃决的易发性，比较全面地研究、评价了冰碛湖溃决易发性。但是，对冰碛湖溃决有重要影响的危险冰体坡向参数没有考虑，对无埋藏冰的冰碛湖溃决易发性判断，有较大影响。此外，各影响参数处于不同范围值，其影响作用存在差异，最终结果会影响易发性判断的准确性。


技术实现要素：

10.本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法，本发明针对无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决机理以及潜在冰崩体进行研究，采用标准化的数据，去掉不同参数取值范围的影响，并做出综合判断，能够有效确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决易发性，极大的提高了易发性判断结果的准确度。
11.本发明通过下述技术方案实现：
12.一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.a、判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
14.b、通过谷歌地球确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的基本参数，包括母冰川坡向θ、危险冰体坡向γ、冰碛堤背水坡坡度β、冰湖后缘危险冰体坡度α、危险冰体质心至冰湖垂直高度差h、危险冰体质心至冰湖运动距离l、危险冰体的横向裂隙宽度w、危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离l1、母冰川面积f、冰碛湖面积a和危险冰体质心与当地气象站的海拔高差h0；
15.c、将基本参数进行标准化处理，计算无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p，依式1计算确定；
16.p＝0.23xx 0.20gg 0.09rr 0.11dd 0.27ss 0.05tt 0.05yy
ꢀꢀ
式1
17.式中：p为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子，xx为x标准化后的值，gg为g标准化后的值，rr为r标准化后的值，dd为d标准化后的值，ss为s标准化后的值，tt为t标准化后的值，yy为y标准化后的值；所述标准化是指使参数在0-1之间的范围内，标准化通过式9计算；
18.x为母冰川坡向因子，由式2计算得到；
19.x＝sin(θ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
20.g为危险冰体与冰碛湖体积因子，由式3计算得到；
21.g＝lg(vg/v
l
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
22.r为冰崩运动因子，由式4计算得到，若r＞2，则取r＝2；
23.r＝h/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
24.d为冰碛堤背水坡坡度因子，由式5计算得到；
25.d＝tanβ
ꢀꢀꢀꢀ
式5
26.s为危险冰体坡度因子，由式6计算得到；
27.s＝tanα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
28.t为危险冰体等效年平均温度，由式7计算得到；
29.t＝t
0-ch0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
30.y为危险冰体坡向因子，由式8计算得到；
31.y＝sin(γ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
32.bb＝(b-bmin)/(bmax-bmin)
ꢀꢀ
式9
33.其中：bb为标准化后因子，b为标准化前因子，bmax为标准化前因子最大值，根据野外实际值取合理范围值得到，bmin为标准化前因子最小值，根据野外实际值取合理范围值得到；
34.θ为母冰川坡向，0
°
＜θ≤360
°
，在北半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0035]vg
为危险冰体体积，由式10计算得到；
[0036]vl
为冰碛湖体积，由式11计算得到；
[0037]
h为危险冰体质心至冰湖垂直高度差；
[0038]
l为危险冰体质心至冰湖运动距离；
[0039]
β为冰碛堤背水坡坡度；
[0040]
α为冰湖后缘危险冰体坡度；
[0041]
t0为当地气象站年平均温度，通过查阅当地气象资料获得；
[0042]
c为系数，c＝0.006；
[0043]
h0危险冰体质心与当地气象站的海拔高差；
[0044]
γ为危险冰体坡向，0
°
＜γ≤360
°
，在北半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0045]vg
＝a
shꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0046]vl
＝0.104a
1.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式11
[0047]
式中：
[0048]
a为冰碛湖面积；
[0049]as
为危险冰体面积，由式12计算得到；
[0050]as
＝wl1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式12
[0051]
其中，w为危险冰体的横向裂隙宽度，l1为危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离；
[0052]
h为危险冰体厚度，当为海洋性冰川时，由式13计算得到；当为大陆性冰川时，由式14计算得到；当为悬冰川时，由式15计算得到；
[0053]
h＝5.2 15.4f0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13
[0054]
h＝-11.32 53.21f0.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式14
[0055]
h＝34.4f0.45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式15
[0056]
式中：f为母冰川面积；
[0057]
d、通过无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p判断易发性，当p≥0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性高；当0.45≤p＜0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性中；当p＜0.45时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性低。
[0058]
所述危险冰体是指冰川底坡坡度在25度以上且冰川后缘有横向裂隙的冰体。
[0059]
所述步骤a中，判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖是指通过谷歌地球影像进行判断。
[0060]
所述通过谷歌地球影像进行判断具体包括：
[0061]
s 1、若表面圆滑并有分层的弯曲山脊冰碛堤的冰碛湖，则判断为有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0062]
s2、若小的冰川前有一个不成比例的大的冰碛堤的冰碛湖，则判断为有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0063]
s3、若存在狭窄的尖顶且横断面为三角形的冰碛堤的冰碛湖，则判断为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖。
[0064]
所述有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖通过冰碛堤的渗流进行排水。
[0065]
所述无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖通过冰碛堤的表面溢流口进行排水。
[0066]
本发明所述母冰川坡向因子x、危险冰体与冰碛湖体积因子g、冰崩运动因子r、冰碛堤背水坡坡度因子d、危险冰体坡度因子s、危险冰体等效年平均温度t和危险冰体坡向因子y的最大及最小范围参见表1。
[0067]
表1
[0068]
参数(b)bminbmaxbmax-bminx011s011g-224r022d011t-15015y011
[0069]
本发明的基本原理如下：
[0070]
无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决，是因为补给其水源的冰川前部，特别是伸入冰湖内或距冰湖很近，底坡坡度较大的危险冰体运动速度瞬间发生了突变，由缓慢前进变为瞬间高速运动造成。
[0071]
冰舌坡度是影响冰崩和冰滑坡发生的最主要因素之一，冰舌坡度的陡缓不仅影响着冰体的运动形式，而且影响着冰舌段的汇流条件。随着气候的干湿冷暖波动，在气候转向湿冷或干热年代，随着年平均温度的不断上升，冰川的温度也慢慢提高，冻结粘滞力慢慢变小，冰川的塑性增强，运动速度逐渐加快。特别在冰川前部和冰舌前端的危险冰体，由于海拔较低，温度较高，冰川温度相应较上部要高，塑性更强，运动速度更快。当冰川的活动性提高到一定水平，盛夏或秋天的消融水流沿着冰裂隙及孔隙下渗，缓慢地暖切割冰体，润滑底床，不断的减小冰川向下前进运动的阻力。当这种阻力减小到一定程度时，冰川内部积累的应力瞬间释放，将冰川前部、特别是冰舌前端的危险冰体一齐挤推入湖。冰舌前端的危险冰体如果坡度很大，则以冰崩形式发生；冰舌前端的危险冰体如果坡度稍小，则以快速运动的冰滑坡形式发生。温度升高可以造成冰崩或冰滑坡，地震也可以造成冰崩或冰滑坡。
[0072]
由于母冰川的坡向不同，日照和辐射条件各异，导致气温有明显的差异。在我国，一般位于北坡的温度最低，因此在地形上，坡面法线在平面投影指向与正北方向的夹角越大，越有利于冰川内部裂隙的产生，越有利于冰崩或冰滑坡的产生。
[0073]
由于危险冰体的坡向不同，日照和辐射条件各异，导致气温有明显的差异。在我国，一般位于北坡的温度最低，因此在地形上，坡面法线在平面投影指向与正北方向的夹角越大，越有利于冰川内部裂隙的产生，越有利于危险冰体发生冰崩或冰滑坡的产生，危险冰体的冰崩是造成这类冰碛湖溃决的直接主要原因。
[0074]
冰崩运动因子r代表了冰崩可能运动的距离，与危险冰体质心与冰湖的高差和危险冰体质心与冰湖的距离有关。冰崩运动因子r越大，代表冰崩体进入冰碛湖的可能性越大，造成冰碛湖溃决的可能性越大。
[0075]
冰碛堤背水坡坡度β代表冰碛湖被侵蚀、拉槽并溃决的难易程度。冰碛湖溃决机理是冰崩或冰滑坡进入冰湖，形成涌浪和冰湖水位抬升，侵蚀冰碛湖溢流口的表面粗大块石，因为溢流口表面坡度较小，而背水坡坡度较大，因此侵蚀从溢流口表面与背水坡结合部开始，沿着溢流口从下游往上游逐渐侵蚀，直到侵蚀到迎水坡，完成溃决。因此冰碛堤背水坡坡度β对冰碛湖的溃决影响很大。
[0076]
以往的研究表明，较大的冰碛湖体积不会发生溃决，这是因为太大的冰碛湖容量太大，因为冰崩造成的水位上涨太小而不能造成足够的冰碛堤侵蚀形成冰湖溃决，因此有
冰碛湖面积在100000-1000000m2范围内最有利于冰碛湖溃决的研究结果。但实际上在这个范围之外仍然有冰碛湖溃决的案例。事实上，冰碛湖的体积较大是一个相对值，即相对于一定的冰崩体积而言可能会太大，造成水位上涨太小；如果冰崩体体积较大，即使较大的冰碛湖体积仍然可能有较大的水位上涨并形成足够的冰碛堤侵蚀，形成冰碛湖溃决。因此冰崩体体积与冰湖体积的比值才具有评价的意义。因为冰崩体体积很难确定，而冰崩体体积与危险冰体体积相关，因此本发明采用危险冰体体积与冰湖体积比因子，能够很好的用于冰碛湖溃决的易发性判断：危险冰体体积与冰湖体积比因子越大，越有利于冰碛湖溃决。
[0077]
引起冰崩进而引起冰湖溃决的触发原因是高温。冰的融化温度是0度，因此在当地长期积累的较高温度情况下，只要高于0度的温度，就有可能出现危险冰体破坏形成冰崩。危险冰体所在位置的年平均温度对于冰崩的发生的重要影响在于：年平均温度越高，在温度升高的影响下越容易形成冰崩；年平均温度较低的地方，还需要更多的温度积累，才能在温度升高的影响下形成冰崩，因此易发性更低，所以冰湖溃决的易发性因素，必须包括危险冰体位置的年平均温度。因为海拔每上升1000m，气温温度就会降低6度，在当地的气象站点具有年平均温度和海拔高度情况下，引入危险冰体的海拔，能够获得危险冰体位置的年平均温度，使易发性判断更准确。因此本发明采用当地的气象站点的年平均温度、海拔高度，以及危险冰体的海拔计算得到的危险冰体位置年平均温度，用于危险冰碛湖的溃决易发性判断，能够更好的用于冰碛湖溃决的易发性判断：危险冰体位置年平均温度越大，越有利于冰碛湖溃决。
[0078]
母冰川坡向因子x、危险冰体坡向因子y、危险冰体坡度因子s、背水坡坡度因子d，其数值范围都在0-1之间，危险冰体运动角因子r范围可以是0到无穷大之间，通过强制限制，控制r在0-2之间；危险冰体温度因子t，一般都在0到-15之间，这个绝对值与前面几个值相差很大；危险冰体体积与冰湖体积之比的因子g，其数值范围一般在-2到2之间，即两者之比在0.01到100之间，其范围也比较大。因为x，y，s，d取值范围比r，g，尤其是t的取值范围小很多，因此可能造成取值范围大的因子，其影响可能更大，造成误差。所以对这些参数进行标准化，对于减少易发性判断误差，提高判断精度，有重要的作用。
[0079]
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
[0080]
一、本发明，针对无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决机理以及潜在冰崩体进行研究，采用标准化的数据，通过参数的标准化，使得个参数都在0-1之间的范围内，各参数的数据影响没有大的差异，消除因数据范围差异带来的误差，去掉不同参数取值范围的影响，并做出综合判断，能够有效确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决易发性，极大的提高了易发性判断结果的准确度。
[0081]
二、本发明，危险冰体是指冰川底坡坡度在25度以上且冰川后缘有横向裂隙的冰体，通过判断危险冰体决定了冰碛湖溃决的关键，也确定了重要参数危险冰体坡度因子s、危险冰体坡向因子y、冰崩运动因子r和危险冰体等效年平均温度t是冰碛湖溃决的易发性判断主要控制因素。
[0082]
三、本发明，危险冰体是造成冰碛湖溃决的关键，首先确定可能发生冰崩的危险冰体，既能正确判断可能发生冰崩的位置，又能正确计算潜在冰崩体的体积，还能正确确定危险冰体的坡度以及危险冰体的年平均温度和危险冰体运动因子。
[0083]
四、本发明，危险冰体的横向裂隙可能会延长发展，是一个动态过程，即危险冰体
体积及坡向也是一个动态过程，易发程度也是一个动态过程，相较于现有技术是一个不变过程而言，适应性更强，更符合实际情况。
[0084]
五、本发明，对于冰崩运动因子r设定上限值，避免了在冰舌处于冰碛湖上方，危险冰体质心至冰湖运动距离l为0，冰崩运动因子r无穷大而无法判断的情况；同时，避免了在较大的冰崩运动因子r值情况下，不管其他条件就可以判断易发性高，使易发性判断更合理，更可靠。
[0085]
六、本发明，对充分考虑到温度是引起冰崩进而引起冰碛湖溃决的关键因素，在低温区域很难发生冰崩，温度较高区域更容易发生冰崩，当地年平均温度对冰崩的发生和冰湖易发性有重要影响，使易发性判断更加合理。
[0086]
七、本发明，充分考虑到危险冰体坡向是引起冰崩进而引起冰碛湖溃决的关键因素，在发生冰崩的关键部位，即危险冰体，在北坡很难发生冰崩，温度较高的南坡更容易发生冰崩，坡向对危险冰体发生冰崩和冰湖易发性有重要影响，使易发性判断更加合理。
[0087]
八、本发明，充分考虑到温度对冰崩的发生和冰碛湖溃决的影响，结合海拔上升1000m，温度降低6℃的常识，引入危险冰体的海拔高度及其对当地年平均温度的影响，使易发性判断更加准确。
[0088]
九、本发明，综合考虑冰湖体积大小的影响机理与原因，将危险冰体与冰湖体积比因子用于冰碛湖溃决易发性判断，避免了单一冰碛湖体积判断的片面性，使得易发性判断更合理，更准确。
[0089]
十、本发明，母冰川的坡向因子x、危险冰体坡向因子y、危险冰体与冰碛湖体积因子g、冰崩运动因子r、冰碛堤背水坡坡度因子d和危险冰体坡度因子s、危险冰体温度因子t均为无量纲参数，在各种尺度下的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决条件下都能够使用，适用性更强。
[0090]
十一、本发明，将所有变量全部标准化，使得危险冰体与冰碛湖体积因子g、冰崩运动因子r、危险冰体温度因子t的范围在标准化以后，与其他4个因子的影响相当，去除了因为范围较大带来的误差，适用性更强。
具体实施方式
[0091]
实施例1
[0092]
一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法，包括以下步骤：
[0093]
a、判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0094]
b、通过谷歌地球确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的基本参数，包括母冰川坡向θ、危险冰体坡向γ、冰碛堤背水坡坡度β、冰湖后缘危险冰体坡度α、危险冰体质心至冰湖垂直高度差h、危险冰体质心至冰湖运动距离l、危险冰体的横向裂隙宽度w、危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离l1、母冰川面积f、冰碛湖面积a和危险冰体质心与当地气象站的海拔高差h0；
[0095]
c、将基本参数进行标准化处理，计算无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p，依式1计算确定；
[0096]
p＝0.23xx 0.20gg 0.09rr 0.11dd 0.27ss 0.05tt 0.05yy
ꢀꢀ
式1
[0097]
式中：p为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子，xx为x标准化后的值，
gg为g标准化后的值，rr为r标准化后的值，dd为d标准化后的值，ss为s标准化后的值，tt为t标准化后的值，yy为y标准化后的值；所述标准化是指使参数在0-1之间的范围内，标准化通过式9计算；
[0098]
x为母冰川坡向因子，由式2计算得到；
[0099]
x＝sin(θ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0100]
g为危险冰体与冰碛湖体积因子，由式3计算得到；
[0101]
g＝lg(vg/v
l
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0102]
r为冰崩运动因子，由式4计算得到，若r＞2，则取r＝2；
[0103]
r＝h/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
[0104]
d为冰碛堤背水坡坡度因子，由式5计算得到；
[0105]
d＝tanβ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式5
[0106]
s为危险冰体坡度因子，由式6计算得到；
[0107]
s＝tanα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
[0108]
t为危险冰体等效年平均温度，由式7计算得到；
[0109]
t＝t
0-ch0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
[0110]
y为危险冰体坡向因子，由式8计算得到；
[0111]
y＝sin(γ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
[0112]
bb＝(b-bmin)/(bmax-bmin)式9
[0113]
其中：bb为标准化后因子，b为标准化前因子，bmax为标准化前因子最大值，根据野外实际值取合理范围值得到，bmin为标准化前因子最小值，根据野外实际值取合理范围值得到；
[0114]
θ为母冰川坡向，0
°
＜θ≤360
°
，在北半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0115]vg
为危险冰体体积，由式10计算得到；
[0116]vl
为冰碛湖体积，由式11计算得到；
[0117]
h为危险冰体质心至冰湖垂直高度差；
[0118]
l为危险冰体质心至冰湖运动距离；
[0119]
β为冰碛堤背水坡坡度；
[0120]
α为冰湖后缘危险冰体坡度；
[0121]
t0为当地气象站年平均温度，通过查阅当地气象资料获得；
[0122]
c为系数，c＝0.006；
[0123]
h0危险冰体质心与当地气象站的海拔高差；
[0124]
γ为危险冰体坡向，0
°
＜γ≤360
°
，在北半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0125]vg
＝a
shꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0126]vl
＝0.104a
1.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式11
[0127]
式中：
[0128]
a为冰碛湖面积；
[0129]as
为危险冰体面积，由式12计算得到；
[0130]as
＝wl1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式12
[0131]
其中，w为危险冰体的横向裂隙宽度，l1为危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离；
[0132]
h为危险冰体厚度，当为海洋性冰川时，由式13计算得到；当为大陆性冰川时，由式14计算得到；当为悬冰川时，由式15计算得到；
[0133]
h＝5.2 15.4f0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13
[0134]
h＝-11.32 53.21f0.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式14
[0135]
h＝34.4f0.45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式15
[0136]
式中：f为母冰川面积；
[0137]
d、通过无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p判断易发性，当p≥0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性高；当0.45≤p＜0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性中；当p＜0.45时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性低。
[0138]
本实施例为最基本的实施方式，针对无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决机理以及潜在冰崩体进行研究，采用标准化的数据，通过参数的标准化，使得个参数都在0-1之间的范围内，各参数的数据影响没有大的差异，消除因数据范围差异带来的误差，去掉不同参数取值范围的影响，并做出综合判断，能够有效确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决易发性，极大的提高了易发性判断结果的准确度。
[0139]
实施例2
[0140]
一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法，包括以下步骤：
[0141]
a、判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0142]
b、通过谷歌地球确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的基本参数，包括母冰川坡向θ、危险冰体坡向γ、冰碛堤背水坡坡度β、冰湖后缘危险冰体坡度α、危险冰体质心至冰湖垂直高度差h、危险冰体质心至冰湖运动距离l、危险冰体的横向裂隙宽度w、危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离l1、母冰川面积f、冰碛湖面积a和危险冰体质心与当地气象站的海拔高差h0；
[0143]
c、将基本参数进行标准化处理，计算无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p，依式1计算确定；
[0144]
p＝0.23xx 0.20gg 0.09rr 0.11dd 0.27ss 0.05tt 0.05yy式1
[0145]
式中：p为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子，xx为x标准化后的值，gg为g标准化后的值，rr为r标准化后的值，dd为d标准化后的值，ss为s标准化后的值，tt为t标准化后的值，yy为y标准化后的值；所述标准化是指使参数在0-1之间的范围内，标准化通过式9计算；
[0146]
x为母冰川坡向因子，由式2计算得到；
[0147]
x＝sin(θ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0148]
g为危险冰体与冰碛湖体积因子，由式3计算得到；
[0149]
g＝lg(vg/v
l
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0150]
r为冰崩运动因子，由式4计算得到，若r＞2，则取r＝2；
[0151]
r＝h/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
[0152]
d为冰碛堤背水坡坡度因子，由式5计算得到；
[0153]
d＝tanβ
ꢀꢀꢀꢀ
式5
[0154]
s为危险冰体坡度因子，由式6计算得到；
[0155]
s＝tanα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
[0156]
t为危险冰体等效年平均温度，由式7计算得到；
[0157]
t＝t
0-ch0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
[0158]
y为危险冰体坡向因子，由式8计算得到；
[0159]
y＝sin(γ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
[0160]
bb＝(b-bmin)/(bmax-bmin)式9
[0161]
其中：bb为标准化后因子，b为标准化前因子，bmax为标准化前因子最大值，根据野外实际值取合理范围值得到，bmin为标准化前因子最小值，根据野外实际值取合理范围值得到；
[0162]
θ为母冰川坡向，0
°
＜θ≤360
°
，在北半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0163]vg
为危险冰体体积，由式10计算得到；
[0164]vl
为冰碛湖体积，由式11计算得到；
[0165]
h为危险冰体质心至冰湖垂直高度差；
[0166]
l为危险冰体质心至冰湖运动距离；
[0167]
β为冰碛堤背水坡坡度；
[0168]
α为冰湖后缘危险冰体坡度；
[0169]
t0为当地气象站年平均温度，通过查阅当地气象资料获得；
[0170]
c为系数，c＝0.006；
[0171]
h0危险冰体质心与当地气象站的海拔高差；
[0172]
γ为危险冰体坡向，0
°
＜γ≤360
°
，在北半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0173]vg
＝a
shꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0174]vl
＝0.104a
1.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式11
[0175]
式中：
[0176]
a为冰碛湖面积；
[0177]as
为危险冰体面积，由式12计算得到；
[0178]as
＝wl1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式12
[0179]
其中，w为危险冰体的横向裂隙宽度，l1为危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离；
[0180]
h为危险冰体厚度，当为海洋性冰川时，由式13计算得到；当为大陆性冰川时，由式14计算得到；当为悬冰川时，由式15计算得到；
[0181]
h＝5.2 15.4f0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13
[0182]
h＝-11.32 53.21f0.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式14
[0183]
h＝34.4f0.45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式15
[0184]
式中：f为母冰川面积；
[0185]
d、通过无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p判断易发性，当p≥0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性高；当0.45≤p＜0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性中；当p＜0.45时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性低。
[0186]
所述危险冰体是指冰川底坡坡度在25度以上且冰川后缘有横向裂隙的冰体。
[0187]
本实施例为一较佳实施方式，危险冰体是指冰川底坡坡度在25度以上且冰川后缘有横向裂隙的冰体，通过判断危险冰体决定了冰碛湖溃决的关键，也确定了重要参数危险冰体坡度因子s、危险冰体坡向因子y、冰崩运动因子r和危险冰体等效年平均温度t是冰碛湖溃决的易发性判断主要控制因素。
[0188]
危险冰体是造成冰碛湖溃决的关键，首先确定可能发生冰崩的危险冰体，既能正确判断可能发生冰崩的位置，又能正确计算潜在冰崩体的体积，还能正确确定危险冰体的坡度以及危险冰体的年平均温度和危险冰体运动因子。
[0189]
危险冰体的横向裂隙可能会延长发展，是一个动态过程，即危险冰体体积及坡向也是一个动态过程，易发程度也是一个动态过程，相较于现有技术是一个不变过程而言，适应性更强，更符合实际情况。
[0190]
对于冰崩运动因子r设定上限值，避免了在冰舌处于冰碛湖上方，危险冰体质心至冰湖运动距离l为0，冰崩运动因子r无穷大而无法判断的情况；同时，避免了在较大的冰崩运动因子r值情况下，不管其他条件就可以判断易发性高，使易发性判断更合理，更可靠。
[0191]
实施例3
[0192]
一种无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的易发性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0193]
a、判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0194]
b、通过谷歌地球确定无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的基本参数，包括母冰川坡向θ、危险冰体坡向γ、冰碛堤背水坡坡度β、冰湖后缘危险冰体坡度α、危险冰体质心至冰湖垂直高度差h、危险冰体质心至冰湖运动距离l、危险冰体的横向裂隙宽度w、危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离l1、母冰川面积f、冰碛湖面积a和危险冰体质心与当地气象站的海拔高差h0；
[0195]
c、将基本参数进行标准化处理，计算无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p，依式1计算确定；
[0196]
p＝0.23xx 0.20gg 0.09rr 0.11dd 0.27ss 0.05tt 0.05yy式1
[0197]
式中：p为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子，xx为x标准化后的值，gg为g标准化后的值，rr为r标准化后的值，dd为d标准化后的值，ss为s标准化后的值，tt为t标准化后的值，yy为y标准化后的值；所述标准化是指使参数在0-1之间的范围内，标准化通过式9计算；
[0198]
x为母冰川坡向因子，由式2计算得到；
[0199]
x＝sin(θ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0200]
g为危险冰体与冰碛湖体积因子，由式3计算得到；
[0201]
g＝lg(vg/v
l
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
[0202]
r为冰崩运动因子，由式4计算得到，若r＞2，则取r＝2；
[0203]
r＝h/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
[0204]
d为冰碛堤背水坡坡度因子，由式5计算得到；
[0205]
d＝tanβ
ꢀꢀꢀꢀ
式5
[0206]
s为危险冰体坡度因子，由式6计算得到；
[0207]
s＝tanα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
[0208]
t为危险冰体等效年平均温度，由式7计算得到；
[0209]
t＝t
0-ch0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
[0210]
y为危险冰体坡向因子，由式8计算得到；
[0211]
y＝sin(γ/2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
[0212]
bb＝(b-bmin)/(bmax-bmin)
ꢀꢀ
式9
[0213]
其中：bb为标准化后因子，b为标准化前因子，bmax为标准化前因子最大值，根据野外实际值取合理范围值得到，bmin为标准化前因子最小值，根据野外实际值取合理范围值得到；
[0214]
θ为母冰川坡向，0
°
＜θ≤360
°
，在北半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0215]vg
为危险冰体体积，由式10计算得到；
[0216]vl
为冰碛湖体积，由式11计算得到；
[0217]
h为危险冰体质心至冰湖垂直高度差；
[0218]
l为危险冰体质心至冰湖运动距离；
[0219]
β为冰碛堤背水坡坡度；
[0220]
α为冰湖后缘危险冰体坡度；
[0221]
t0为当地气象站年平均温度，通过查阅当地气象资料获得；
[0222]
c为系数，c＝0.006；
[0223]
h0危险冰体质心与当地气象站的海拔高差；
[0224]
γ为危险冰体坡向，0
°
＜γ≤360
°
，在北半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正北方向的夹角；在南半球时，指危险冰体的平面法线在平面投影指向与正南方向的夹角；
[0225]vg
＝a
shꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式10
[0226]vl
＝0.104a
1.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式11
[0227]
式中：
[0228]
a为冰碛湖面积；
[0229]as
为危险冰体面积，由式12计算得到；
[0230]as
＝wl1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式12
[0231]
其中，w为危险冰体的横向裂隙宽度，l1为危险冰体最后端的横向裂隙与危险冰体最前端的距离；
[0232]
h为危险冰体厚度，当为海洋性冰川时，由式13计算得到；当为大陆性冰川时，由式14计算得到；当为悬冰川时，由式15计算得到；
[0233]
h＝5.2 15.4f0.5
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13
[0234]
h＝-11.32 53.21f0.3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式14
[0235]
h＝34.4f0.45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式15
[0236]
式中：f为母冰川面积；
[0237]
d、通过无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p判断易发性，当p≥0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性高；当0.45≤p＜0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性中；当p＜0.45时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性低。
[0238]
所述危险冰体是指冰川底坡坡度在25度以上且冰川后缘有横向裂隙的冰体。
[0239]
所述步骤a中，判断冰碛湖是否为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖是指通过谷歌地球影像进行判断。
[0240]
所述通过谷歌地球影像进行判断具体包括：
[0241]
s1、若表面圆滑并有分层的弯曲山脊冰碛堤的冰碛湖，则判断为有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0242]
s2、若小的冰川前有一个不成比例的大的冰碛堤的冰碛湖，则判断为有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖；
[0243]
s3、若存在狭窄的尖顶且横断面为三角形的冰碛堤的冰碛湖，则判断为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖。
[0244]
所述有埋藏冰冰碛堤的冰碛湖通过冰碛堤的渗流进行排水。
[0245]
所述无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖通过冰碛堤的表面溢流口进行排水。
[0246]
本实施例为最佳实施方式，对充分考虑到温度是引起冰崩进而引起冰碛湖溃决的关键因素，在低温区域很难发生冰崩，温度较高区域更容易发生冰崩，当地年平均温度对冰崩的发生和冰湖易发性有重要影响，使易发性判断更加合理。
[0247]
充分考虑到危险冰体坡向是引起冰崩进而引起冰碛湖溃决的关键因素，在发生冰崩的关键部位，即危险冰体，在北坡很难发生冰崩，温度较高的南坡更容易发生冰崩，坡向对危险冰体发生冰崩和冰湖易发性有重要影响，使易发性判断更加合理。
[0248]
充分考虑到温度对冰崩的发生和冰碛湖溃决的影响，结合海拔上升1000m，温度降低6℃的常识，引入危险冰体的海拔高度及其对当地年平均温度的影响，使易发性判断更加准确。
[0249]
综合考虑冰湖体积大小的影响机理与原因，将危险冰体与冰湖体积比因子用于冰碛湖溃决易发性判断，避免了单一冰碛湖体积判断的片面性，使得易发性判断更合理，更准确。
[0250]
母冰川的坡向因子x、危险冰体坡向因子y、危险冰体与冰碛湖体积因子g、冰崩运动因子r、冰碛堤背水坡坡度因子d和危险冰体坡度因子s、危险冰体温度因子t均为无量纲参数，在各种尺度下的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决条件下都能够使用，适用性更强。
[0251]
将所有变量全部标准化，使得危险冰体与冰碛湖体积因子g、冰崩运动因子r、危险冰体温度因子t的范围在标准化以后，与其他4个因子的影响相当，去除了因为范围较大带来的误差，适用性更强。
[0252]
下面采用具体实例对本发明进行说明：
[0253]
喜马拉雅山区广泛分布有冰碛湖，其中有相当部分为无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖。在该区域共发现有71处无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖。
[0254]
采用本发明对无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决进行易发性判断：
[0255]
71处无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖中，发生溃决的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖21处，没有发生溃决的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖50处。
[0256]
71处无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖参数计算情况、易发性结果以及无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决的实际发生情况如表2所示。
[0257]
表2
[0258][0259]
[0260][0261][0262]
采用本发明无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p判断易发性，当p≥0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性高；当0.45≤p＜0.60时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性中；当p＜0.45时，无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性低。
[0263]
根据表2中无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖的易发性综合判别因子p值计算结果显示，与实际发生情况对比，21个已溃决的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖中，易发性判断有9个易发性
高，12个易发性中；50个未溃决的无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖中，易发性判断有24个易发性低，25个易发性中，1个易发性高。
[0264]
可见，应用本发明所述方法对无埋藏冰冰碛堤的冰碛湖溃决易发性的判断准确性较高。