■本报见习记者 樊晓丽

今年的汛期来得更早、更猛。

据报道，5月下旬以来，重庆22条河流超过警戒水位，陕西部分地区地质灾害风险急剧攀升，湖南多地接连发生山体滑坡。而在贵州贵定，一次约10万立方米的山体垮塌，掩埋了6栋民房，造成4人遇难、5人失联。

一个极其现实的问题摆在面前：滑坡发生前，我们能否快速、精准地算出它会冲到哪里，会不会堵住河流？下游的人该往哪儿撤离？

对此，中国科学院成都山地灾害与环境研究所（以下简称成都山地所）研究员吴永团队给出了一套全新的解决方案，核心思想出人意料地简单——把滑坡、水流甚至防浪桩，统统当成同一种“流体”来算。

告别“又慢又不准”的老办法

过去几十年，全球预测滑坡的模拟方法把滑坡体、河湖水体和防浪桩视为3种不同性质的物体，分别采用固体力学、流体力学和结构力学进行计算。这3套体系互不相通，如同在一台电脑上同时运行3套不同的操作系统，极占内存，常常卡顿。

“普通计算机要把滑坡、水流和防浪桩放在一起精确模拟，动辄数天。”吴永解释说，对于需要快速比选方案、紧急作出决策的防灾一线而言，这种效率根本无法满足需求。

目前，广泛用来模拟滑坡的Savage-Hutter模型（以下简称SH模型）虽然计算速度快，但常常无法实现精准模拟。

针对这一问题，团队详细分析SH模型存在的不足，通过引入一个全新的参数——固相因子，弥补了其在模拟不同流态灾害中的不足。

“相当于增加了一把可调节的‘物质黏度标尺’，让它既适用于‘干块块’，也适用于‘稀泥浆’。”吴永说。这项成果就是团队提出的增强型SH模型。

一把“标尺”打通壁垒

正是这把标尺，引发了滑坡涌浪及结构防治计算理论方法的跨越。

团队在研究中发现了一个显著的规律：调整标尺刻度，原本描述滑坡的方程竟能逐渐“变形”。于是他们大胆猜测：能否将滑坡体、河湖水体甚至防浪桩统统视为同一种“广义流体”，只用一套方程就模拟出滑坡的全过程？

起初质疑声不小，团队成员觉得“难以落地”。一次同行评审中，有学者直接表示：“防浪桩是固体，怎么能当作流体来算？”

吴永没有急着反驳。他带领团队用了近一年时间反复实验和推导。他们在实验室搭起小型水槽，模拟滑坡入水、涌浪拍击防浪桩的真实场景。

那把标尺派上了大用场：刻度越小，越像自由流动的水；刻度逐渐增大，物质就变得越来越“黏稠”，甚至固态化——从缓慢变形的滑坡体到几乎不动的防浪桩。反复调整后，计算机模拟结果与物理实验精确吻合。

光有实验还不够。团队回到理论层面，一步步拆解方程，最终完成了数学自证。当标尺的刻度恰好为1时，这套复杂的新方程精准演化为学术界公认的经典公式——浅水方程。这意味着，新理论来自经典并容纳经典。

经过进一步验证，统一流体模型正式建成。它将滑坡、涌浪、消浪结构全部纳入同一套计算框架，实现了一键求解，整体计算效率比传统耦合模型提升了约5.8倍。

2026年初，这项成果发表于《水文学杂志》。审稿人评价：“该模型为灾害评估提供了一种有价值的模拟工具，并有助于减小滑坡诱发涌浪灾害的影响。”

精准锁定数十万方深山“暗礁”

实验室是“练兵场”，深山峡谷才是“试金石”。

四川省阿坝藏族羌族自治州壤塘县八格都寨位于青藏高原东缘高山峡谷，是典型的堵江型滑坡发育场地。2018年起，这里山体大面积变形，严重威胁5户24名群众生命安全，被当地认定为“危害最大、威胁最广”的隐患点。

受当地政府委托，团队针对这一真实滑坡变形体开展计算分析，科学给出了滑坡可能危害区域、堵江范围、堰塞湖水位等关键参数，支撑了当地政府超前整治，优化了防护方案。

令人意外的是，模型还成功识别出该区域存在一个数十万方的次级不稳定块体，并预测一旦该块体二次滑动入水，可能激起约1.3米高的涌浪。当地政府收到报告后勘察证实，模型对不稳定块体空间位置、体积范围的判断，与实测基本一致。

“得到这一消息后，我感到既踏实又揪心。”吴永回忆，“踏实的是，模型的灾害预判能力得到了实景验证。揪心的是，山里还有多少这样的隐患我们没发现？”

成都山地所研究员何思明评价说，该模型最大的突破是在同一套流体理论框架下，打通了“滑坡启动-滑动入河-堰塞蓄水-二次涌浪-防治”的全链条模拟通路，兼顾计算效率和模拟精度。“它让我们跨出单纯用于学术推演的圈层，真正逼近防灾决策的核心需求。”

让撤离比滑坡“再快一步”

一套模型的价值最终要看一线用不用得上、好不好用。

在效率方面，普通计算机利用该模型完成百万立方米级滑坡-涌浪-防护全过程的高精度模拟仅需数小时，而传统方法往往需要数天甚至数周。这意味着，工程团队可以在几天内完成数十种防护方案的比选。

在结论实用性方面，大量数值模拟给出了量化的工程建议：将防浪桩布置在滑坡入水一侧的岸边效果最好，涌浪最大波高削减率达64.7%，且能有效控制首浪，将其从1.9米降至0.67米；而布置在对岸或水体中央时，削减率分别仅为31.2%和42.5%。

“位置错了，效果差一半。对于一座大型水电站的防浪工程而言，这可能是几千万元甚至上亿元的投资差别。”团队骨干王英鹏说。

目前，基于该成果提出的“入水侧岸边水下桩群”方案，已在西部某大型水电工程库区启动现场试验。

中铁二院工程集团有限责任公司高级工程师沈均正是该方案的运用者。他告诉记者，以往，涌浪评估主要依托经验公式和少量物理模型实验。经验公式局限于规整河谷，模拟天然的复杂地形时，结果往往出现较大偏差。而物理模型实验周期长，动辄数月且成本极高。因此，他们只能筛选少数几种防浪桩的布局方案进行对比。

“现在，我们几天内就能批量完成不同桩位、桩径、桩距的涌浪削减验算，设计周期大幅压缩。”沈均说，这一模型建模无需繁琐设置，工程师上手门槛也低。

不过，他坦言，针对极端天气状况、复杂异型河道条件，目前还没有明确的参数适配；部分深山峡谷中，针对特殊岩体还缺乏实测的标定数据。

当前，我国已进入主汛期，极端强降雨多发频发，由此引发的地质灾害的风险持续升高。统一流体模型要在实战中发挥更大效用，仍需攻克野外陡崖、沟槽等不规则边界条件限制，以及高寒地区冻融循环对岩土参数影响等难题。

“如果进一步开发轻量化、可视化的计算软件，嵌入灾害管理平台，让我们无需专业编程基础就能独立开展滑坡风险快速测算，那就更好了。”西藏交通勘察设计研究院有限公司一线技术人员武旺明满怀期待地说。

“这正是我们下一步努力的方向。”吴永回应。他希望，他们的努力能让每一次撤离都比滑坡“再快一步”。