考虑源物质供给条件的中国西南山区山洪灾害潜在识别

为何突发山洪至关重要

在世界许多山区，尤其是中国西南部，致命的洪流可能在毫无预警的情况下沿着狭窄山谷奔涌而下。山洪不仅仅是水墙：它们常常携带大量泥沙、岩石和杂物，冲毁房屋、掩埋道路并重塑河道。本研究提出了一个简单却至关重要的问题：我们能否在灾害发生前识别出最有可能遭受这种泥水冲击的地点，并且以与现场实际情况相符的方式进行识别？

当水遇到松散的土石

作者将研究重点放在阿坝州——一个高峰林立、深谷纵横且河流湍急的崎岖地区。该地暴雨频发，地震破碎了许多坡面，大量松散的岩石与土壤堆积在河流上方。过去全国性的山洪危险图主要强调强降雨如何产生快速径流。然而研究者显示，记载在案的山洪中，近一半实际上发生在官方标为“低风险”或未列入危险区的地方。一个重要原因是：大多数地图对松散沉积物被卷入洪水并将其转变为夹杂大量碎屑的激烈流动这一额外破坏力关注不足。

教计算机读懂地形

为改进预测，研究团队建立了一种以数据为驱动的方法，将传统的地形与气象信息与详细的松散物质储存分布相结合。他们向计算模型输入了坡度、曲率、岩性、距河流与断层的距离、土壤易蚀性、植被覆盖、降雨、土地利用，以及至关重要的历次滑坡与不稳定坡面发生频率等地图数据。通过两步法，研究者首先评估每个因子及其各取值区间与已知山洪事件的关联强度；然后采用集成学习技术（将多条简单决策规则组合的机器学习方法）来对阿坝州5000多个小流域的易发性进行分类。

更清晰的危险分布图

新地图显示，山洪最高危险主要集中在阿坝的东部与中南部，以及西北部的几个地带，常沿主要断裂带分布，这些区域坡度陡峭、松散堆积丰富。与广泛使用的国家级山洪调查评估（FFIA）结果相比，新方法将更多过去灾害归为“高易发性”区域，而将更少事件归入“极低易发性”。实际上，这意味着改进后的地图在匹配山洪实际发生地点方面表现更好。该提升源自明确纳入了沉积物来源区，因此模型不仅能识别出水更易汇集的区域，还能识别出那些水流能够动员大量岩土的地点。

聚焦一个受灾严重的流域

为观察真实暴雨事件中的表现，研究者将目光放到受灾严重的寿溪河流域：2019年8月19–20日的一次强降雨触发了广泛破坏。他们将流域划分为数千个坡面单元，并使用基于物理的模型模拟降雨如何渗入山坡、抬高孔隙水压并使坡体弱化。这使他们能够定位那些安全裕度跌破临界值的斑块。接着，他们通过将这些高风险坡面的面积与基于早期地震与野外调查建立的滑坡面积-体积关系相结合，估算潜在滑坡可移动的物质量。

单次风暴能搬动多少泥沙

分析表明，在2019年那场暴雨期间，寿溪流域约8.4%的面积由高风险坡面构成，主要集中在流域的上中游。如果这些不稳定区发生失稳并向河道供给物质，单次洪事件可能输送量级为千万立方米的泥沙。当如此巨量的松散碎屑被快速流动的水体携带时，其破坏力远超单纯的清水洪水，这也解释了流域内观测到的严重河道变化和破坏。

对下游居民意味着什么

对于居住在山谷中的居民以及负责保护他们的规划者而言，研究传达的信息很明确：绘制山洪危险图不仅要考虑降雨位置和水如何汇集，还必须考虑哪些山坡堆积着随时可被冲走的松散土石。通过将大尺度的机器学习易发性图与更精细的坡体失稳物理模型相结合，作者提供了一种既能标注广域危险区又能指示会向河道供给泥沙的具体源区的方法。尽管该方法仍依赖良好的数据且需要在其他地区进行验证，但它指向了更现实的预警体系，有助于更好地预见最具破坏性的山洪灾害。

引用: Liu, H., Wang, Y., Xu, C. et al. Potential recognition of flash flood disasters in China’s southwestern mountainous areas considering source supply conditions. npj Nat. Hazards 3, 36 (2026). https://doi.org/10.1038/s44304-026-00183-x

关键词: 山洪, 山区灾害, 滑坡, 泥沙输移, 灾害制图