《Landslides》:Landslide dam activity in Flysch Zone of the Eastern Carpathian, Romania: distribution, stability, and failure mechanism assessment
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滑坡坝(landslide dam)是由斜坡失稳堵塞河道形成的天然壅水结构。罗马尼亚境内,东喀尔巴阡复理石带因岩性特征、降雨条件及人为因素叠加,成为滑坡坝最易发区域。稳定滑坡坝可形成持续数十年甚至数百年的堰塞湖。本研究调查了东喀尔巴阡地区21处滑坡坝的空间分布
滑坡坝(landslide dam)是由斜坡失稳堵塞河道形成的天然壅水结构。罗马尼亚境内,东喀尔巴阡复理石带因岩性特征、降雨条件及人为因素叠加,成为滑坡坝最易发区域。稳定滑坡坝可形成持续数十年甚至数百年的堰塞湖。本研究调查了东喀尔巴阡地区21处滑坡坝的空间分布,分析了触发因素,采用六种稳定性指标(DB、DBI、II、IS、BI、RI)评估坝体与堰塞湖之间的形态—水文关系,并解析已溃滑坡坝的破坏模式。主要结论如下:(1)70%为岩质滑坡与岩崩坝,20%为岩屑混合崩坝,10%为浅层土体滑坡坝;(2)强降雨与地震为主要触发因素,融雪、河流侵蚀及森林砍伐、基础设施建设等人为活动亦具显著影响;(3)半数(11处)已发生溃决,主要为漫顶破坏,另有两处现存坝体经稳定性指数判定为不稳定;(4)滑坡坝虽未直接造成人员伤亡,但导致财产损失并破坏局地及区域水系连通性。本研究填补了东喀尔巴阡地区数据空白,深化了对该区山地景观中滑坡坝形成过程及其影响的理解。
研究背景与意义
在全球气候变化背景下,极端降雨事件频发导致斜坡失稳及滑坡堵江现象显著增加,由此形成的滑坡坝及其溃决洪水已成为重要的地质灾害类型。欧洲喀尔巴阡山区是滑坡坝高发区,其中罗马尼亚东喀尔巴阡复理石带因软硬岩层交替、地形陡峻及地震活跃,具备极高的堵江风险。然而,该地区缺乏系统的滑坡坝编目与稳定性评估数据,制约了灾害风险防控。为此,研究人员针对东喀尔巴阡复理石带21处典型滑坡坝开展多学科综合研究,成果发表于《Landslides》期刊,旨在揭示其分布规律、控制因素及溃决机制,为区域灾害防治提供科学依据。
主要技术方法
研究基于历史文献调研与野外实地调查,结合高精度无人机摄影测量与LiDAR(Light Detection and Ranging)地形数据,构建了包含21处滑坡坝的空间数据库。通过GIS空间分析提取坝体几何参数(长、宽、高、体积)及流域特征(面积、高差),并采用六种无量纲稳定性指数进行定量评估:无量纲阻塞指数(Dimensionless Blockage Index, DBI)、阻塞指数(Blockage Index, BI)、堰塞指数(Impoundment Index, II)、回淤指数(Backstow Index, IS)、流域指数(Basin Index, BI)与地势指数(Relief Index, RI)。对已溃坝体,结合当地居民访谈与地貌证据反演溃决过程。
研究结果
分布格局与形成年代
滑坡坝集中分布于流域上游小支流(75%集水面积<20 km2),最早记录为1837年形成的红湖(Red Lake)。坝体年龄跨度达500年,其中Cuejdel湖(1991年形成)是当前罗马尼亚规模最大的滑坡坝堰塞湖。空间上,复理石带内北段至南段均有分布,但受人类活动影响,近几十年新坝多位于偏远林区。
触发因素与坝体类型
强降雨(75%)与地震(15%)是主要触发因子,常呈耦合效应。例如,最大规模的Cuejdel坝与Red Lake坝均受降雨—地震联合作用形成。岩质滑坡(rockslide)与岩崩(rock avalanche)贡献了70%的坝体,其次为岩屑流(debris flow, 20%)与浅层土质滑坡(earth slide, 10%)。按Costa & Schuster分类,90%属II型(河谷全覆盖式),溃决敏感性高。
形态特征与稳定性
坝体平均长度93.5 m,宽度338 m,高度8.5 m,体积2.5×10? m3。稳定坝体通常较短(<120 m)、较宽(>100 m)且较高(>10 m),而溃决坝多位于大流域(>20 km2)且坝体体积较小(<0.2×10? m3)。稳定性指数显示:Red Lake(LD10)与Black Lake(LD20)因流域面积大、库容高,处于不稳定状态;Cuejdel坝(LD6)因地势指数有利,虽经历洪水漫顶仍保持稳定。
溃决机制
11处已溃坝均以漫顶(overtopping)为主要机制,由短时强降雨或融雪引发入库流量剧增所致。仅两例浅层土质坝因渗流(seepage)缓慢排水失效。人为干预(如LD18的控泄工程)可减缓溃决洪峰,但不当加固(如LD15混凝土衬砌)反而加速侧向侵蚀致灾。
讨论与结论
研究证实,东喀尔巴阡滑坡坝的稳定性受三重因素控制:①地质构造(复理石软硬岩互层促进岩质滑坡);②形态特征(II型坝体易漫顶);③水文条件(大流域洪水冲击)。尽管该区滑坡坝总体伤亡风险低,但其对基础设施与水系连通性的破坏不容忽视。建议未来防控应优先关注大流域岩屑坝,并结合短期控泄与长期溢洪道工程降低风险。本研究的编目数据与评估框架为全球滑坡坝数据库建设提供了关键的区域案例。