白龙江流域地处我国强震区,流域内地质构造复杂,高山深谷密布,历史以来的多次强震,导致区内地貌破碎,岩性软弱,地质环境脆弱,地质灾害极为发育。加之近年来气候变化导致极端暴雨事件频发,诱发了大量的地质灾害,且往往以地质灾害链的形式呈现。由于地质灾害链系多灾种复合并具有链式效应,往往能造成更大的危害。在各种形式的灾害链中,堰塞坝溃决型泥石流因发生速度快、破坏力强,是地质灾害链最为关键的一环,引起了国内外学者的关注。但目前国内外对溃决型泥石流的研究主要侧重于冰湖溃决型泥石流,对于强震区沟道堰塞体溃决型泥石流的研究较少,对溃决型泥石流的主控因素和临界条件的研究并不充分。目前对白龙江流域等强震区内的溃决型泥石流的形成过程、主控因素和临界条件的综合研究更为匮乏,急需开展深入研究。因此,本研究通过对白龙江流域典型泥石流沟的野外现场调查、遥感影像监测以及文字资料的收集,以室内水槽实验和野外原位水槽实验相结合的模拟实验为主要研究手段,开展了沟道内堰塞坝溃决型泥石流的形成的过程、控制因素及临界条件研究,分析了堰塞体溃决形成溃决型泥石流的演化过程,分析了不同沟床坡度、上游来水流量和坝体土力学性质等因素对溃决型泥石流形成过程的影响,确定了溃决型泥石流形成的主要控制因素,推算出溃决型泥石流形成的临界条件及判别公式,并利用流域内及同类区域近年来的实际灾害事件验证了其可靠性,为我国强震区白龙江流域内堰塞坝-溃决型泥石流灾害链的预测和预警提供科学依据和技术支撑。主要结论如下:1)根据堰塞坝溃决过程及其溃决流量变化过程,以及溃决后流体混合物的容重变化过程,首次将溃决型泥石流的形成过程分为三个阶段:第一阶段为溃决型泥石流形成的初期阶段,该阶段坝体溃决处于溯源侵蚀过程,溃决流量整体较小且缓慢上升,流体混合物的容重整体较低并且小幅度波动,该阶段流体固体物质基本来源于坝体侵蚀;第二阶段为溃决型泥石流形成的加速阶段,该阶段坝体溃决处于侵蚀加速过程,溃决流量和混合物容重均呈整体较大且快速上升随后又快速下降变化过程,该阶段固体物质来源于坝体侵蚀和沟床侵蚀,是最容易产生泥石流且泥石流破坏力最强的阶段;第三阶段为溃决型泥石流的减弱阶段,该阶段坝体溃决处于侵蚀减弱过程,溃决流量缓慢降低并最终与上游来水流量相近,流体混合物的容重则整体呈现缓慢降低的趋势,该阶段固体物质来源于沟道侵蚀和部分残余坝体的崩塌。2)通过改变实验中的沟床坡度、上游来水流量、坝体孔隙率和坝体初始含水率四个参数,分析了不同沟床坡度、上游来水流量、坝体密实度及坝体干燥程度条件对溃决型泥石流形成过程的影响。结果表明:1.从各控制因素对泥石流形成过程时长的影响来看,沟床坡度和上游来水流量的增大、坝体干燥程度和坝体密实程度的降低,都会缩短溃决型泥石流形成过程的时长;2.从各因素对所形成的泥石流容重最大值的影响来看,沟床坡度、上游来水流量的增大,以及坝体干燥程度的降低都会造成堰塞坝溃决所形成泥石流容重最大值的增大,而坝体密实程度的变化对溃决型泥石流容重最大值的影响不明显;3.从各因素对溃决型泥石流最大容重的影响程度来看,各因素影响程度从大到小依次为:沟床坡度＞上游来水流量＞坝体干燥程度＞坝体密实程度,其中沟床坡度和上游来水流量为关键主控因素。3)分析不同控制因素对溃决型泥石流形成过程的影响机制发现:沟床坡度和上游来水流量的增大通过提高水动力条件来增大溃决型泥石流的峰值容重,缩短堰塞坝溃决和溃决型泥石流形成过程的时长;坝体干燥程度和坝体密实程度的降低均通过减低坝体抗侵蚀能力来缩短堰塞坝溃决和溃决型泥石流形成过程的时长;值得注意的是坝体密实程度的降低虽然加快了坝体的侵蚀速度,但是也降低了单位体积坝体提供的固体物质量,所以坝体密实程度的降低并不能显著提高溃决型泥石流容重的最大值。4)基于不均匀流体运动理论和水量平衡原理,结合室内水槽试验和野外实验结果,将溃决洪水峰值流量和上游来水流量联系到一起,提出了适用于该研究区的溃决洪水峰值流量的预测模型,并根据野外实验数据拟合出适用于白龙江流域的参数。结合经验公式和数学推导,获得了由沟床坡降以及上游来水流量共同控制的溃决型泥石流形成的临界条件判定公式,并利用已有文献中公布的白龙江舟曲县三眼峪大眼峪沟道堆石坝和金沙江白格堰塞坝的野外收集数据对2个临界条件判定公式进行了适用性验证。结果表明,该判定公式在白龙江流域及其同类区域,能较准确地判定堰塞坝溃决型泥石流是否形成的临界条件,可用于该区域溃决型泥石流的早期预测和预警。