顾畛逵,辛鹏,等.Int. J. Appl. Earth Obs.：气候/季节诱发滑坡级联灾害早期预警—关于黄河上游李家峡水库李坎滑坡的实证研究

　　气候/季节变化环境诱发的库区滑坡级联灾害具备复杂非线性交互响应。“气候/季节变化-土体流变-植被反馈-涌浪风险”级联效应为大型水库长期安全风险，但典型水库区滑坡级联效应如何传导以及关键传导环节特征如何表现？研究基于地表形变、生态反馈等多向视角，通过对非均质地质体、地表植被与时空滞后效应解析的相结合，对黄河上游李家峡水库区李坎滑坡开展实证分析，发现坡体正经历持续变形，并以渐进模式向水库运动。近5年之中，2020年1月、2024年5月和2024年12月显著加速（冬、春季），是重要活动时间窗口，整体呈准刚性块体北向偏转运动趋势。水平位移异常区面积0.7 km²，平均厚度10.6 m，体积6.5×10⁶ m³，位移速率高达50-73 mm/yr；下滑异常区面积0.3 km²，平均厚度7.9 m，体积2.4×10⁶ m³，速率最高22-33mm/yr；坡体流变系数（f）对厚度反演影响显著，低f值时坡体厚度较大，流变增强时厚度增加，钻孔验证显示f=0.7至1.0时反演厚度与实际厚度最为接近，滑坡体也更接近于刚性块体；既存在水平快速位移，又存在迅速下滑迹象的面积为2.2×10⁻² km²，平均厚度7.03 m（最大厚度22 m），因其朝着库区方向表现出高活跃，可能成为坠入水库的滑源体并造成涌浪（按入水坡体厚7m计，估计结果＜1 m；入水坡体厚22 m，估计结果＜3.4 m），存在安全风险。水平位移异常滑动区与植被衰退存在强相关，滑坡发生后部分植被逐步恢复。就滑坡活动外部因素而言，降水发挥关键作用，但存在滞后效应，整体滞后时间约3-6个月，而粉砂质成分、岩层排列与坡面方向的一致性以及局部的应力不均是降水因素得以发挥作用的物理基础。研究建立了多场耦合分析-风险预警决策框架，为认识气候变化下滑坡响应提供了实证案例。

　　该灾害隐患的级联造成的危险性展现了一个由外部气候扰动-坡体位移-水文滞后响应-空间分区发育-入库与涌浪-植被反馈逐级关联的链式结构，体现出灾害级联的复杂延展性。在这样的局部地球演变系统中，即使正常的季节转变或缓慢的气候变化也有可能启动灾害。对于重要圈层和关键要素活跃性的控制，是降低危险性的核心任务。面对其危险性，开展一定程度的工程治理是十分有必要的，关键点在于对降水因素的控制和开展分区治理，对关键部位岩土体进行加固。针对降水的滞后效应，优先实施排水沟、集水井等排水体系的建设，减少水分入渗与坡体含水率的累积，弱化坡体变形响应。对于水平位移异常区，由于体积量较大，最好是在条件允许的情况下进行削坡，降低荷载，并开展坡面防冲刷施工；对下滑异常区及2.2×10⁻² km²高活跃滑源体，因其兼具快速水平位移与下滑迹象，威胁水库，宜实行更强的结构性措施：可结合滑带深度与厚度分布布置抗滑桩或局部挡护结构，并对可能影响水库的关键部位设置库岸近区的防护与缓冲（如护脚、消能与防冲设施）。在工程治理之外，仍然需加强变形监测，尤其是要针对降水之后的3-6个月，构建滞后降雨指标（如，累积降雨）+形变速率联合预警；对活跃区设置更低报警阈值，并将涌浪情景纳入应急预案（岸线活动限制及临时避险预案）。

　　研究成果发表在地球科学领域国际著名期刊Int. J. Appl. Earth Obs.: GU Zhenkui*（顾畛逵）, XIN Peng*（辛鹏），YAO Xin（姚鑫）, CAO Shenghong（曹生鸿）2026. Multi-field Coupling Early Warning of Climate-induced Cascading Landslide Hazards: The Likan Landslides in the Upper Yellow River, China [J]. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation，147：105198. https://doi.org/10.1016/j.jag.2026.105198（SCI，中国科学院一区/JCR Q1, IF₂₀₂₅=8.6）

　　研究受国家自然科学基金项目（项目批准号42107218，42077276）和中国地质调查项目（项目号DD20230433）资助。

　　

　　图1 研究区地质、地貌与气候特征

　　

　　图2 升/降轨观测条件下的滑坡变形速率及累积变形量

　　

　　图3 水平位移速率异常区在f为不同数值条件下的反演厚度（注：a, f=0.1时的滑坡厚度；b, f=0.2时的滑坡厚度；c, f=0.3时的滑坡厚度；d, f=0.4时的滑坡厚度；e, f=0.5时的滑坡厚度；f, f=0.6时的滑坡厚度；g, f=0.7时的滑坡厚度；h, f=0.8时的滑坡厚度；i, f=0.9时的滑坡厚度；m, f=1时的滑坡厚度；n, 滑坡厚度随f的变化剖面。）

　　

　　

　　图4 滑坡厚度反演过程中的适宜性f值选取的钻孔验证与野外调查（注：f=0.9时的滑坡厚度；b，钻孔反映的滑动面深度与反演厚度之间的偏差随f的变化；a’，局部强烈变形区的正射影像；c’，断裂的挡土墙；A-A’，B-B’为变形活跃区的地层剖面，产状特征20°-30°，∠10°-20°）

　　

　　

　　图5 滑坡体的厚度及位移定量特征：a, 水平位移异常区的厚度及其运动方向；a’, 水平位移速率异常区像元速率及方向统计特征；b, 垂向位移速率异常区的坡体厚度及其运动方向；b’, 垂向位移速率异常区像元速率及方向的统计特征。

　　

　　图6 2020-2024年滑坡体累积变形量与降水量、地表温度相关性的显著性水平在不同时间段的变化：a，升轨观测条件下水平活动异常区；b，降轨观测条件下水平活动异常区；c，升轨观测条件下垂向活动异常区；d，降轨观测条件下垂向活动异常区（注：这张图展现了以滑坡体的累积变形量为因变量，累积降水量和累积温度为自变量的二元一次线性拟合方程中自变量的显著性水平p值，p值越小，表示因素作用越显著；因基于四季时间尺度构建的线性拟合方程无法经过拟合优度检验，故调整为干、湿两季时间尺度，即m为每年的5-10月；n为11月至次年4月；黄色背景表示基于该时间段气候数据所构建的线性方程的拟合优度未通过阈值Rα=0.05检验）。 

　　

　　图7 高危险体坠入库区后可能造成的涌浪特征（注：根据能量守恒定律以及莫尔-库仑屈服准则，滑坡体入水速度v可以通过公式"v=" √("2gH(1-"  "cot" ⁡"α"   "tan" ⁡"φ"  "-"  "cS" /("mg"  "sin" ⁡"α"  ) ")" )进行估算，最早由Noda推导出的；另外，根据Fritz提出的方法，"v=" √("2gH(1-fcosα)" )，且"log" ⁡"f"  "=-0.15666"  "log" ⁡〖"V" _"s"  〗 "+0.62419" （其中，α=31°为坡面倾角；距离水面高度H=330 m；m为滑体质量1.61×10³-1.8×10³kg/m³；危险体面积S=2.2×10⁴ m²；φ为内摩擦角；c为粘聚力；f为等效摩擦角°；"V" _"s" 为岩土体体积（m³）；g=9.8 m/s²；V_s为岩土体体积（m³）））。