碎屑洪水事件对冲积扇形态及地质灾害分布影响的实验研究

来自不列颠哥伦比亚省的研究人员针对气候变化导致野火频发引发的碎屑洪水(debris floods)现象，通过物理模型实验探究了高泥沙浓度洪水对冲积扇形态和地质灾害分布的影响。研究发现碎屑洪水会导致扇顶沉积-下切循环，改变河道活动范围，使扇体两侧趋于稳定，为预测地质灾害分布提供了新见解。

　　

气候变化正显著提升不列颠哥伦比亚省野火的频率与强度，由此产生的碎屑洪水（即含沙量较高的特殊洪水）开始侵袭原本不受影响的区域。科研团队创新性地采用物理模型，系统研究了这类高含沙量洪水对6%坡度的砾石/卵石冲积扇形态及灾害分布的影响机制。

通过每30分钟实施一次的数字摄影测量(digital photogrammetry)和延时摄影监测，研究揭示了有趣的动力学过程：高含沙量洪水会优先淤积既有河道，促使扇顶区域显著加积并增大坡度；而当低含沙量洪水再次来袭时，扇顶河道则发生下切，形成与原始坡度趋近的新平衡。这种沉积-下切的周期性循环会产生"河道禁锢效应"——随着循环次数增加，水流活动被逐渐限制在扇体中段，使得扇体两翼趋于稳定。

该研究首次通过实验证实，单次碎屑洪水引发的扇顶沉积动力学过程，会通过改变河道约束条件来调控后续洪水的影响范围。这一发现为预测地质灾害的空间分布规律提供了重要的理论依据，尤其对理解气候变化背景下新型水文事件的地貌改造机制具有启示意义。