中国是世界上中低纬度冰川最发育的国家，又是世界荒漠区和贫水国中冰川最多的国家。天山山脉、昆仑山和喜马拉雅山脉是全世界主要的高山冰川分布区。天山山系呈纬向分布，是中亚地区最大的山系，天山冰川条数在中国各山系中位列第一，冰川条数占中国的19. 61%，因此研究天山典型区域的冰川泥石流致灾机制对于全球高山冰川泥石流防灾减灾具有重要的引领和借鉴作用。
天山山脉的冰川是全球典型的高山冰川，冰川条数占中国的19. 61%，天山褶皱系地质构造复杂，断层、褶皱众多，岩石种类丰富，该区域经历了多期旋回构造演化。天山，尤其是北天山泥石流大冲大淤的主要原因是冰川物源区离构造物(公路等) 的距离和高差较大，具有频率高、数量大、规模大、危害性大的“一高三大” 的突出特点。
▲ 典型千米级冰川泥石流环境
近50a 来的历史数据显示，天山地区年均气温的升高趋势明显，增温幅度为0. 22℃ /10a，高于全球平均升温率(0. 148℃ /10a)。随着全球变暖，冰川末端稳定雪线每年上升速率是19. 3m/ a，千米级冰川公路泥石流平均致灾临界温度每年提高0. 29℃左右，最新的2017 年数据显示，如果温度高于29. 35℃的天数连续超过6d，容易致灾。复杂的气候条件变迁使得开展千米级冰川公路泥石流致灾机制研究面临更大的机遇与挑战。
▲ 天山G217独库公路典型冰川泥石流
(千米级落差与搬运距离)
千米级冰川公路泥石流的形成至少需要3 个条件: 丰富的松散冰碛物、充足的水条件(融雪与降雨) 和陡峻的沟谷地形，与一般的降雨型泥石流有着相似的形成过程，但是同时有自己的特性。泥石流处在冰川下方的冰碛区，所以其以大量的冰碛、冰水沉积物、沟岸两侧的崩滑堆积体为主要物质来源，以冰雪融水、冰崩和雪崩为水源条件，在暴发时以比同样冰雪融水大数倍的流量沿着沟床迅猛下泄，最后在沟外地势平缓处堆积，形成冰川泥石流堆积扇。冰川泥石流具有规模大、流动时间长、大冲大淤等特征，是现阶段速度最快的地质地貌动力过程之一。
▲ 天山公路G217 冰川泥石流K630 运动剖面图
(千米级落差与搬运距离，拐弯半径为2800m)
G217 独库公路沿线有大量高差为1 ~ 3km (以2km 左右为主)，搬运距离为1 ~ 7km(以3 ~4km 为主) 的泥石流沟，它们是独库公路沿线最主要的冰川泥石流灾害载体，这些泥石流沟的致灾机制与内地暴雨型泥石流、西南暴雨型沟谷型泥石流截然不同。G217沿线还存在部分搬运距离为15 ~25km (高差还是在2km 左右) 的泥石流沟，天山公路运营经验表明超长搬运距离(超过5km) 的泥石流沟发生冰川泥石流灾害的概率、造成的损失与一般千米级泥石流沟相比相对较小。本书（《千米级冰川公路泥石流致灾机制诊断: 以天山G217 独库公路为例》，林达明等著. 北京: 科学出版社，2019. 8）千米级冰川泥石流聚集在2km 左右的高差、3 ~4km 的搬运距离，据统计，这些冰川泥石流的平均坡降在500‰左右，最高达1700‰，呈上陡下缓的状态。
▲ 装载机被泥石流掩埋(致灾周期23:00 至次日9:00)
及泥石流覆盖路面
千米级高差与搬运距离导致冰川泥石流滑移过程侧蚀、冰碛物物源碎屑多期次多空间汇聚堆积与启动机制、地形拐弯半径与泥石流滑体能量转换、不同海拔冰川冻融与降雨水力学耦合机制、泥石流致灾频率与山区公路防灾等特征与低海拔地区的泥石流有很大差别，因此本书在4 年野外工作的基础上聚焦于千米级高差与搬运距离的冰川泥石流致灾机制。
本书分8 章对研究成果进行论述，主要从冰川泥石流的内动力、孕育过程和致灾机制3 个方面对千米级高差与搬运距离的冰川公路泥石流进行诊断研究。
①关于内动力，在冰川地形地貌、物源侵蚀演化和融冻泥流作用的基础上，分析千米级高差与搬运过程的雨雪物源增能机制、高差比降增能机制和长距离搬运溃决增能机制；
②关于孕育过程，本书主要结合持续高温融雪条件下降雨触发，从地貌信息熵、InSAR、水力消融和冰碛物运动冲击等角度开展冰川泥石流孕育过程诊断研究；
③在我国自有北斗系统的定位和通信功能帮助下，作者对冰川泥石流的高温融雪曲线模型、高温致灾临界条件、山区降雨时空分布与有效融雪模型、泥水位临界条件和地表位移临界条件等开展研究，然后进行综合预警，并总结出天山公路的保通和抢通措施经验，希望能为高寒、高烈度、高海拔冰川山区的公路泥石流保通和抢通提供一点技术支持，并供国内外同行参考。
▲ 独库公路泥石流野外数据通信系统拓扑结构图
《千米级冰川公路泥石流致灾机制诊断——以天山G217 独库公路为例》 一书来之不易，是作者连续5 年(2014 ~2019 年) 4 ~9 月带着研究团队驻扎在天山独库公路、东天山S302 公路和阿勒泰山脉S226 公路科研攻关的结晶。他们在天山的俊美河山中，冒着生命危险，克服交通、通信、生活、气候困难，通过对千米级冰川泥石流进行地质调查、遥感分析、现场试验、北斗监测布设等，结合室内分析、数值模拟和理论研究，终于总结提炼出这样一部有相当理论深度和广度的千米级冰川公路泥石流专著，在很多机理理论方面，尤其是千米级的研究视角还是首创。该书对于新疆、西藏乃至全球高山冰川灾害区域的交通、国土和水利等部门的广大工程技术人员具有重要的参考价值。
中国工程院院士
国际工程地质与环境协会前理事长
中国岩石力学与工程学会前理事长
2018 年10 月于北京
本文摘编自《千米级冰川公路泥石流致灾机制诊断: 以天山G217 独库公路为例》（林达明等著. 北京: 科学出版社，2019. 8）一书“前言”“序言”，有删减，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-061719-4
责任编辑: 张井飞
天山山脉是中亚地区最大的山系，其冰川是全球典型的高山冰川，天山冰川条数在中国各山系中位列第一。本书以天山G217 独库公路上的冰川泥石流为研究对象，主要从公路冰川泥石流的内动力、孕育过程和致灾机制3 个方面对千米级高差与搬运距离的冰川公路泥石流进行诊断研究。①关于内动力的研究，在冰川地形地貌、物源侵蚀演化和融冻泥流作用的基础上，分析千米级高差与搬运过程的雨雪物源增能机制、高差比降增能机制和长距离搬运溃决增能机制；②关于孕育过程，本书主要结合持续高温融雪条件下的降雨触发，从地貌信息熵、InSAR、水力消融和冰碛物运动冲击等角度开展冰川泥石流孕育过程诊断研究；③在我国自有北斗系统的定位和通信功能帮助下，对冰川泥石流的高温融雪曲线模型、高温致灾临界条件、山区降雨时空分布与有效融雪模型、泥水位临界条件和地表位移临界条件等参数开展研究，最后进行综合预警，并总结出天山公路的保通和抢通措施经验。但愿本书能为全球高寒、高烈度、高海拔冰川山区的路泥石流保通和抢通提供一点技术支持，并供国内外同行参考。本书可供地质工程、道路工程、土木工程、水利工程和防灾减灾等领域的工程师、科研人员参考，也可作为水利、交通、工程地质等专业研究生的参考书。
（本文编辑：刘四旦）
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