顾畛逵，姚鑫，等，NHESS: 金沙江流域泥石流易发性定量空间模型

　　在大尺度流域构建泥石流易发性定量模型的关键误区之一，是过度依赖静态地形指标，忽略了沟谷比降、流量与泥沙供给等因素之间的级联效应和过程耦合关系，从而制约了空间模拟精度与稳健性提高。本研究基于灾害地貌动力过程的宏观物理机制，以金沙江流域为典型实验区，通过量化、融合与构建河流功率及其梯度、地表易蚀性、碎屑运移的地形连通性以及极端降水量等泥石流“源-汇”过程特征的参数体系（图1-3），开发出了一种基于贝叶斯模型框架的泥石流易发性定量空间模型，模型能够同时适应连续与离散变量，从而实现对不同规模泥石流发生概率的估计（图4），突破了传统依赖静态地形指标的局限性。针对金沙江流域的模型实验与验证结果显示，预测精度达到63%。特别是在2023年四川省金阳县“8•21”特大山洪-泥石流灾害事件实证检验中，模型结果展现的高风险区（空间发生概率＞80%）与真实灾害位置高度一致性（图5-6），进一步印证了该方案模型的高精度特点和实用性。研究还发现，整个金沙江流域还分布着大约3.2万条高能河谷（按照超过200米计），主要集中在金沙江与雅砻江中-下游干流两岸30公里范围内。这些区域往往与少见但高概率的大规模泥石流灾害事件密切相关。尤其值得警惕的是，往年极端降雨频率较低的区域，一旦发生极端降水事件，反而倾向于爆发规模更大的灾害事件。

　　研究提出的建模方法代表了一种可扩展且物理基础坚实的泥石流风险的定量评估范式，具有在全球其他高山-高差环境中广泛应用的潜力。在气候变化不断加剧及高山峡谷区交通路网等基础设施扩建的时代趋势下，所构建的金沙江流域泥石流易发性环境数据集为风险导向的规划和防灾减灾提供可靠的量化支撑。同时，本研究已对数据集成果（.shp格式）与朴素贝叶斯模型的Matlab实现代码提供了开放获取方式（[data set] https://doi.org/10.5281/zenodo.17082973; [code] https://doi.org/10.5281/zenodo.17084143），并将持续进行优化和更新，作为基础数据供广大科研工作者和防灾管理部门下载和使用。

　　

　　研究成果近日发表于地球科学灾害领域综合性国际期刊Natural Hazards and Earth System Sciences (NHESS)：GU Zhenkui*（顾畛逵），YAO Xin*（姚鑫）, ZHU Xuchao（朱绪超），2025. Debris Flow Susceptibility in the Jinsha River Basin, China: A Bayesian Assessment Framework Based on Geomorphodynamic Parameters [J]. Natural Hazards And Earth System Sciences, 25:3957-3975.https://doi.org/10.5194/nhess-25-3957-2025（中国科学院SCI二区，IF₂₀₂₅=4.7）.

　　

　　研究受中国地质调查局（Grant NO. DD20230433）、国家自然科学基金委员会（Grant NO. 42107218）、中国长江三峡集团有限公司（Grant NO. YMJ(BHT)/(21)036）、中国地质科学院地质力学研究所（Grant NO. 22511）、四川省-自然资源部合作（Grant NO. 2023ZRBSHZ049）以及中国科学院青年创新促进会（Grant NO. 2023327）项目资助。

　　

　　

　　

　　

　　图 1径流侵蚀活动的空间分布特征：（a）河道坡降；（b）河道纵剖面线性拟合系数；（c）不同河段在各河流比功率区间的长度分布；（d）河流比功率分布；（e）河流比功率梯度；（f）典型泥石流沟道的外动力作用（f-1）及其地貌景观（f-2）；（g）金沙江干流侵蚀与沉积单元格数量；（h）金沙江纵剖面及沿程河流比功率梯度；（k）典型高能量河谷。

　　

　　图2金沙江流域极端降水频率与强度的时序特征：（a）2010—2020 年极端降水频率的年际变化；（b）极端降水频率的月度变化；（c）极端降水事件的强度。

　　

　　图3地表可侵蚀性与连通性的空间变化特征：（a）可侵蚀性的空间分布；（b）不同可侵蚀性区间的物质组成；（c）金沙江流域的地表连通性；（d）连通性与高程的综合剖面（红色：平均值；黑色：最大值；蓝色：最小值）。

　　

　　

　　

　　图4金沙江流域泥石流发生概率：（a-c）分别表示小规模泥石流在日、月、年尺度下的发生概率；（d-f）表示中等规模泥石流在相同三种时间尺度下的发生概率；（g-i）表示大规模泥石流在日、月、年尺度下的发生概率；（k-m）表示在这三种时间尺度下无泥石流发生的概率。

　　

　　

　　图5中国四川省金阳县自 2003 年 8 月 20 日 00:00 起的降水变化情况

　　

　　

　　

　　图6灾害易发性评估结果与金阳县“8•21”泥石流事件位置对比：（a）小规模泥石流的发生概率；（b）中等规模泥石流的发生概率；（c）大规模泥石流的发生概率；（d）灾前现场照片；（e）灾后现场照片；（f）卫星影像中的灾害位置。