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金沙江滑坡堵江风险评估：模型构建与流域防控科学依据 Engineering |
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论文标题：Landslide Damming Threats Along the Jinsha River, China
期刊：Engineering
DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.07.001
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一、研究基础与背景
1.金沙江概况：全长 2280 km，始于青海玉树市，止于四川宜宾市，总落差 3270 m，流域面积约 48 万平方公里，可开发水能资源超 100 GW，已建和规划梯级水电站共 22 座，2020 年规划总装机容量达 83 GW，是中国最大水电能源基地；沿岸还分布 G214、G317 等国道及川藏铁路等交通基础设施。
2.地质与灾害背景：受印度板块向欧亚板块俯冲影响，青藏高原挤压抬升，加河流下切形成深窄峡谷，边坡陡峭，滑坡频发。过去 30 年干流至少 4 次被滑坡体阻塞（如 2018 年两次白格滑坡、1997 年苏洼龙滑坡等），历史上还发生 1965 年烂泥沟滑坡（致 444 人遇难）、1967 年唐古栋滑坡等重大灾害，滑坡堵江形成的堰塞湖溃坝洪水威胁下游数百公里区域。
3.研究必要性：现有研究多聚焦单一堵江事件，缺乏区域尺度系统分析，随着金沙江水电开发与基础设施建设推进，全流域滑坡堵江威胁评估需求迫切。
二、研究方法与数据
1.核心方法——两阶段全概率法第一阶段：编制含 590 处滑坡（157 处堵江、433 处非堵江）的清单，建立滑坡堵江判别准则，构建滑坡特征参数联合概率分布；通过 Google Earth 卫星影像、文献调研和野外考察获取滑坡数据，筛选非堵江滑坡需满足规模足以对大型河流构成潜在堵江威胁。第二阶段：将金沙江数字化为 1140 段 2 km 长河段，以横剖面表征各河段地形特征，可视化地形、构造、水文和气候特征，计算各河段堵江概率，识别高威胁区段，该方法可推广至其他高山峡谷区域。
2.特征提取与分析：选取 14 项特征参数（4 项滑坡因子：滑坡面积、内部高差等；4 项河谷地形因子：谷底宽度、谷底至山脊高差等；4 项触发因子：年降水量、峰值地面加速度等；1 项水文因子：上游流域面积；岩性），对部分偏态分布特征取自然对数平衡建模权重，通过相关系数矩阵分析特征关联性。
3.数据来源：包括 30 m 分辨率 ALOS World 3D-30 m 数字高程模型（DEM）、1:3750000 比例尺岩性图、Google Earth 多时相卫星影像、资源环境科学数据中心的年均降水量数据、中国地震动参数区划图（GB 18306-2015）的 PGA 数据等。
三、滑坡堵江判别模型
1.模型构建：采用逻辑回归模型处理二分类问题，考虑滑坡清单中堵江与非堵江滑坡数量不平衡（157:433），引入权重因子wD（堵江滑坡权重）和wND（非堵江滑坡权重），以Qp = 0.5（目标堵江滑坡比例）确保模型参数标定中两类滑坡贡献相等。
2.模型选择与验证
选择依据：基于贝叶斯信息准则（BIC，值越小模型越优），筛选出含lnAL（滑坡面积对数）、lnL（距河道距离对数）、lnW（谷底宽度对数）、DensF（断裂密度）、lnAW（上游流域面积对数）5 个特征的最优模型，这些特征在预测中稳健可靠。
验证结果：经 200 次五折交叉验证，模型真阳性率（TPR）、真阴性率（TNR）中位数均为 0.886，准确率中位数 0.890，ROC 曲线下面积（AUC）中位数 0.967，预测性能优异；通过 jackknife test 排序变量重要性，滑坡面积贡献最高，其次为上游流域面积、距河道距离、断裂密度、谷底宽度。
四、金沙江滑坡堵江威胁评估结果
1.流域特征量化：关键参数统计（均值 ± 标准差）：谷底至山脊高差（1110 ± 402）m、河谷侧坡坡度（27.2° ± 6.4°）、谷底宽度（630 ± 662）m、年均降水量（779 ± 187）mm、475 年重现期 PGA（0.183 ± 0.042）g、断裂密度（0.027 ± 0.026）km·km-2；年均降水量从上游 495 mm 增至下游 1139 mm，年均流量从上游 390 m3·s-1 增至下游 4770 m3·s-1。
2.威胁等级划分：采用 Jenks 自然断点法将堵江概率分为四级，结合 10 km 移动窗口平滑
处理数据：
低威胁（PD ≤ 0.09）：占 33.4%，如岗托上游 112-96 km、石鼓镇上游 116 km 至石鼓镇等河段。
中威胁（0.09 < PD ≤ 0.16）：占 36.7%。
高威胁（0.16 < PD ≤ 0.25）：占 20.5%，如波罗、龙盘、两家人水电站所在河段。
极高威胁（PD > 0.25）：占 9.4%，具 V 型峡谷、窄谷底宽度、高断裂密度特征，如虎跳峡（龙盘—两家人河段），叶巴滩、巴塘、旭龙、金安桥水电站位于此等级河段。
3.区域差异：上游河段堵江威胁最高，中游次之，下游最低，因上游谷底宽度最窄、上游流域面积最小且断裂密度最高；规划水电站（多在上游）比已建水电站（多在中下游）面临更高威胁，11 座已建水电站中极高、高、中、低威胁分别为 1、0、8、2 座，11 座规划 / 在建水电站分别为 3、3、3、2 座。
五、未来研究方向
1.量化灾害链风险：建立金沙江滑坡堵江事件规模—频率关系曲线，填补堵江威胁与后果研究空白，完善定量风险评估。
2.优化洪水标准：研究滑坡堵江引发的极端洪水对现行设计洪水标准的放大效应，避免洪水量级低估。
3.多情景压力测试：构建不同溃坝情景，评估居民区淹没风险、水库调蓄能力、跨江桥梁抗冲毁能力，识别基础设施薄弱环节。
4.强化监测与模拟：整合 GNSS、光学遥感、InSAR 等技术监测滑坡动态，结合不稳定斜坡数值模拟揭示潜在堰塞坝几何形态，模拟溃坝过程与洪水演进辅助应急决策。
5.建设数字孪生平台：集成灾害预报、情景模拟和风险可视化功能，开发实时定量风险评估工具助力应急响应。
六、研究核心结论
1.确定滑坡面积、距河流距离、谷底宽度、断裂密度、上游流域面积为滑坡堵江预测关键特征，构建的最优模型预测性能优异。
2.金沙江9.4%河段为极高滑坡堵江威胁，20.5%为高威胁，极高/ 威胁河段多具陡峭峡谷地形与高构造活动特征。
3.上游河段威胁显著高于中下游，规划中的上游水电站面临更高风险，需针对性开展基础设施滑坡堵江溃决洪水灾害链定量风险评估，为流域风险防控提供科学依据。
七、其他信息
作者与机构：肖诗豪、张利民（通讯作者）等 7 位作者，来自香港科技大学土木与环境工程系、香港科技大学深港协同创新研究院、成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室。
论文信息：Shihao Xiao, Limin Zhang, Te Xiao, Ruochen Jiang, Dalei Peng, Wenjun Lu, Xin He. Landslide Damming Threats Along the Jinsha River, China. Engineering, 2024, 42(11): 342-356 DOI:10.1016/j.eng.2024.07.001
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