川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建研究

川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建研究一、引言1.1研究背景與意義川藏交通廊道作為連接四川與西藏的重要紐帶，涵蓋了川藏公路、川藏鐵路（在建）、川藏高速公路（規(guī)劃）、輸油管線、電力設(shè)施等重要線型基礎(chǔ)設(shè)施，在區(qū)域發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。從經(jīng)濟(jì)層面來看，川藏交通廊道是西藏及沿線地區(qū)連接長三角、珠三角兩大經(jīng)濟(jì)圈的便捷通道，它加強(qiáng)了西藏與中、東部發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，促進(jìn)了區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)互補(bǔ)與資源共享，為四川、西藏地區(qū)的對外開放以及中國-南亞陸路經(jīng)貿(mào)通道的構(gòu)建提供了關(guān)鍵的交通支撐，推動了沿線特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展和特色產(chǎn)品的輸出，帶動了地方經(jīng)濟(jì)的繁榮。在社會層面，它保證了藏區(qū)的生活生產(chǎn)物資供應(yīng)與商品貿(mào)易，改善了藏區(qū)人民的生活水平，促進(jìn)了民族間的交流與融合。從國防角度出發(fā)，西藏地處我國西南邊陲，與多個南亞國家接壤，是重要的國防要塞，川藏交通廊道的通暢直接關(guān)系到我國西南國防安全，承擔(dān)著平時商貿(mào)能源運輸和災(zāi)時應(yīng)急救援的重要使命。然而，川藏交通廊道地處歐亞板塊與印度板塊碰撞抬升形成的青藏高原東南部，特殊的地質(zhì)構(gòu)造和地理環(huán)境使其面臨著極為嚴(yán)峻的溝谷災(zāi)害鏈威脅。該區(qū)域橫跨14條大江大河、21座4000米以上的雪山，地勢起伏大，河流切割強(qiáng)烈，具有顯著的地形高差。板塊碰撞和構(gòu)造活動強(qiáng)烈，新構(gòu)造運動和地震活躍，斷裂構(gòu)造和節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，坡體穩(wěn)定性差。加之各種內(nèi)外營力作用非常強(qiáng)烈，導(dǎo)致滑坡、崩塌、泥石流、冰崩雪崩等山地災(zāi)害頻發(fā)，且這些災(zāi)害往往相互關(guān)聯(lián)、相互轉(zhuǎn)化，形成復(fù)雜的溝谷災(zāi)害鏈。例如，滑坡和崩塌可能直接掩埋道路、橋梁等交通設(shè)施，阻斷交通；滑坡和崩塌的物質(zhì)進(jìn)入溝谷后，在降雨、融雪等條件下，又極易轉(zhuǎn)化為泥石流，泥石流具有強(qiáng)大的沖擊力和破壞力，能夠沖毀道路、橋梁，淤塞河道，甚至引發(fā)洪水等次生災(zāi)害。冰崩雪崩不僅會直接威脅交通設(shè)施和過往車輛行人的安全，其產(chǎn)生的大量冰雪物質(zhì)也可能引發(fā)泥石流或堵塞河道形成堰塞湖，堰塞湖一旦決堤，洪水將對下游的交通設(shè)施造成毀滅性打擊。這些溝谷災(zāi)害鏈嚴(yán)重影響了川藏交通廊道的正常運行，增加了交通設(shè)施建設(shè)和維護(hù)的難度與成本，對人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大威脅。在川藏交通廊道建設(shè)和運營過程中，頻發(fā)的溝谷災(zāi)害鏈導(dǎo)致交通中斷、工程受損等事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。因此，構(gòu)建川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系具有迫切的現(xiàn)實需求和重要意義。通過建立科學(xué)合理的預(yù)警指標(biāo)體系，可以對溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行實時監(jiān)測和準(zhǔn)確預(yù)警，提前采取有效的防災(zāi)減災(zāi)措施，減少災(zāi)害造成的損失。這不僅有助于保障川藏交通廊道的安全暢通，維護(hù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)定發(fā)展，還能為交通設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運營提供科學(xué)依據(jù)，提高交通工程的抗災(zāi)能力和安全性。同時，對于我國其他類似地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域的交通建設(shè)和災(zāi)害防治也具有重要的借鑒價值，能夠推動我國在山地災(zāi)害預(yù)警和防治領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和理論發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著全球氣候變化和人類工程活動的加劇，山地災(zāi)害的發(fā)生頻率和危害程度不斷增加，溝谷災(zāi)害鏈作為一種復(fù)雜的山地災(zāi)害現(xiàn)象，逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點。在溝谷災(zāi)害鏈的研究方面，國外學(xué)者較早關(guān)注到了災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)性。例如，Costa和Schuster在研究中指出，地震、滑坡和泥石流等災(zāi)害之間存在著密切的因果關(guān)系，地震可能引發(fā)滑坡，而滑坡的物質(zhì)又可能為泥石流的形成提供物源。此后，眾多學(xué)者對不同地區(qū)的溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行了案例分析和機(jī)理研究。在歐洲阿爾卑斯山區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)暴雨和融雪等因素會引發(fā)滑坡和泥石流災(zāi)害鏈，對山區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。在日本，由于其多山地、地震頻發(fā)的地理特點，學(xué)者們對地震-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈進(jìn)行了深入研究，分析了災(zāi)害鏈的形成條件、演化過程和影響因素。國內(nèi)在溝谷災(zāi)害鏈研究方面也取得了豐碩的成果。崔鵬等學(xué)者對我國西南山區(qū)的溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了溝谷災(zāi)害鏈的定義、組成要素、特性與類型，并歸納出常見的演化模式。通過對大量實際案例的分析，揭示了溝谷災(zāi)害鏈在不同地質(zhì)、地形和氣象條件下的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。在川藏交通廊道相關(guān)研究中，李秀珍等通過野外調(diào)查和遙感解譯，查明了川藏交通廊道康定至林芝段滑坡崩塌的空間分布特征和潛在危害情況，系統(tǒng)分析和總結(jié)了滑坡崩塌災(zāi)害對道路工程的危害方式。李睿祺等采用野外考察、室內(nèi)試驗、遙感解譯等相結(jié)合的方法，對擬建川藏鐵路沿線溝谷型泥石流的形成運動特征進(jìn)行了研究，分析了其危害特點并提出了相應(yīng)的防治方案。在預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建方面，國外研究主要集中在單一災(zāi)害的預(yù)警指標(biāo)研究上。例如，在泥石流預(yù)警方面，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）建立了基于降雨強(qiáng)度-歷時關(guān)系的泥石流預(yù)警模型，通過監(jiān)測降雨量和降雨歷時來預(yù)測泥石流的發(fā)生。在滑坡預(yù)警方面，日本學(xué)者利用位移監(jiān)測、地下水水位監(jiān)測等手段，建立了滑坡位移-時間和地下水水位-時間等預(yù)警指標(biāo)。這些研究為單一災(zāi)害的預(yù)警提供了有效的方法和指標(biāo)。國內(nèi)在預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建方面也開展了大量工作。針對不同類型的山地災(zāi)害，學(xué)者們從地質(zhì)、地形、氣象、水文等多個方面選取指標(biāo)，構(gòu)建了多種預(yù)警指標(biāo)體系。在泥石流預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建中，考慮了泥石流的物源條件、地形條件、降雨條件等因素，選取了流域面積、溝床比降、松散固體物質(zhì)儲量、降雨量、降雨強(qiáng)度等指標(biāo)。在滑坡預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建中，考慮了滑坡的地質(zhì)條件、地形條件、變形特征等因素，選取了巖土體性質(zhì)、坡度、坡高、位移速率、地下水位等指標(biāo)。然而，目前針對溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系的研究還相對較少，已有的研究主要集中在單一災(zāi)害的預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建上，未能充分考慮溝谷災(zāi)害鏈中多種災(zāi)害之間的相互關(guān)聯(lián)和影響，缺乏綜合性和系統(tǒng)性。在川藏交通廊道這樣地質(zhì)條件復(fù)雜、災(zāi)害類型多樣且災(zāi)害鏈頻發(fā)的區(qū)域，現(xiàn)有的預(yù)警指標(biāo)體系難以滿足實際需求，無法準(zhǔn)確地對溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行預(yù)警。綜上所述，國內(nèi)外在溝谷災(zāi)害鏈研究和預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建方面雖然取得了一定的成果，但仍存在不足和空白。特別是在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系研究方面，缺乏深入、系統(tǒng)的研究，尚未形成一套科學(xué)、完善、適用于該區(qū)域的預(yù)警指標(biāo)體系。因此，開展川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系研究具有重要的理論和實踐意義，能夠填補(bǔ)該領(lǐng)域的研究空白，為川藏交通廊道的防災(zāi)減災(zāi)工作提供有力的技術(shù)支持。1.3研究內(nèi)容與方法本研究聚焦于川藏交通廊道，該廊道主要涵蓋了川藏公路、川藏鐵路（在建）以及川藏高速公路（規(guī)劃）等重要交通線路所經(jīng)過的區(qū)域，具體范圍從四川成都起始，向西延伸至西藏拉薩，途經(jīng)雅安、康定、理塘、巴塘、昌都、林芝等多個地區(qū)。此區(qū)域橫跨了青藏高原東緣地形急變帶，具有顯著的地形高差，地勢起伏大，河流切割強(qiáng)烈，地質(zhì)條件極為復(fù)雜。研究重點關(guān)注的溝谷災(zāi)害鏈類型主要包括地震-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈、降雨-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈、冰崩雪崩-泥石流災(zāi)害鏈、滑坡崩塌-堰塞湖-洪水災(zāi)害鏈等。在地震-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈中，強(qiáng)烈的地震活動會使山體巖石破碎，破壞山體的穩(wěn)定性，引發(fā)大規(guī)模的滑坡和崩塌。這些滑坡和崩塌產(chǎn)生的大量松散固體物質(zhì)在后續(xù)降雨或融雪的作用下，極易轉(zhuǎn)化為泥石流，對交通設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。如2008年汶川地震后，周邊地區(qū)就頻繁發(fā)生了地震-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈，對當(dāng)?shù)氐慕煌ㄔ斐闪碎L時間的中斷。在研究方法上，本研究綜合運用了多種手段。實地調(diào)研方面，研究團(tuán)隊深入川藏交通廊道沿線，對典型溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行詳細(xì)的野外調(diào)查，包括災(zāi)害發(fā)生的位置、規(guī)模、形態(tài)、物質(zhì)組成等。通過現(xiàn)場觀察和測量，獲取第一手資料，了解災(zāi)害鏈的實際情況。例如，對某條發(fā)生泥石流災(zāi)害的溝谷進(jìn)行實地勘查，測量溝谷的長度、寬度、深度，觀察泥石流堆積物的特征，記錄周邊地形地貌和地質(zhì)條件等信息。數(shù)據(jù)分析則主要對收集到的地質(zhì)、地形、氣象、水文等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。運用統(tǒng)計學(xué)方法，研究各種因素與溝谷災(zāi)害鏈發(fā)生之間的相關(guān)性。比如，分析降雨量、降雨強(qiáng)度與泥石流發(fā)生頻率之間的關(guān)系，通過統(tǒng)計不同地區(qū)、不同時間段的降雨數(shù)據(jù)和泥石流發(fā)生記錄，建立相關(guān)模型，找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。在模型構(gòu)建方面，基于實地調(diào)研和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，構(gòu)建溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)測模型。運用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對地形、地質(zhì)等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，建立災(zāi)害鏈的空間分布模型。同時，結(jié)合數(shù)值模擬方法，如有限元分析、離散元分析等，對災(zāi)害鏈的演化過程進(jìn)行模擬，預(yù)測災(zāi)害鏈的發(fā)展趨勢。例如，利用有限元分析方法，模擬滑坡在不同地質(zhì)條件和外力作用下的變形和失穩(wěn)過程，為災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。二、川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈特征分析2.1川藏交通廊道概況川藏交通廊道位于青藏高原東南部，是連接四川與西藏的關(guān)鍵交通紐帶，其地理位置獨特，處于歐亞板塊與印度板塊碰撞擠壓的前沿地帶。該區(qū)域北起四川盆地西緣，南至橫斷山脈，西抵念青唐古拉山脈，東達(dá)邛崍山脈，涵蓋了川藏公路、川藏鐵路（在建）以及川藏高速公路（規(guī)劃）等重要交通線路，是我國西南地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。在地形地貌方面，川藏交通廊道地勢起伏極為劇烈，呈現(xiàn)出典型的高山峽谷地貌。從四川盆地西緣海拔約500米左右，急劇攀升至青藏高原平均海拔4000米以上，地形高差可達(dá)3000-4000米。區(qū)域內(nèi)山脈縱橫交錯，包括二郎山、折多山、雀兒山、米拉山等眾多高山，這些山脈海拔多在4000米以上，部分山峰終年積雪，冰川發(fā)育。同時，河流深切，金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等大江大河貫穿其中，形成了深邃險峻的峽谷，谷深可達(dá)數(shù)千米，溝谷比降大，地形條件復(fù)雜多變。例如，金沙江虎跳峽段，峽谷深度達(dá)3000米以上，谷底狹窄，谷坡陡峭，坡度多在45°以上，局部地段甚至接近90°。這種高山峽谷地貌使得川藏交通廊道在地質(zhì)作用下，巖體破碎，山體穩(wěn)定性差，為溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生提供了有利的地形條件。氣候條件上，川藏交通廊道受多種氣候因素影響，氣候類型復(fù)雜多樣?？傮w上，該區(qū)域?qū)儆诟咴撅L(fēng)氣候，具有干濕季分明、氣溫年較差小、日較差大等特點。在東部地區(qū)，受東南季風(fēng)影響，夏季降水豐富，年降水量可達(dá)800-1200毫米，降水集中在5-10月，多暴雨天氣，短時降雨強(qiáng)度大。例如，四川雅安地區(qū)，年平均降水量超過1000毫米，且在雨季常有短時暴雨，1小時降雨量可達(dá)50毫米以上，這種高強(qiáng)度的降雨極易引發(fā)滑坡、泥石流等災(zāi)害。而在西部地區(qū)，受西南季風(fēng)和高原西風(fēng)環(huán)流的交替影響，降水相對較少，年降水量在400-800毫米之間，但冬季降雪量大，積雪深厚，春季氣溫回升時，大量積雪融化，容易引發(fā)融雪型泥石流和冰崩雪崩等災(zāi)害。此外，該區(qū)域氣溫垂直變化顯著，隨著海拔升高，氣溫逐漸降低，每升高1000米，氣溫下降約6℃，這種氣溫變化導(dǎo)致山體巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，進(jìn)一步加劇了溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生風(fēng)險。復(fù)雜的地形地貌和氣候條件，使得川藏交通廊道地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，新構(gòu)造運動活躍，地震頻發(fā)。區(qū)域內(nèi)分布著多條大型斷裂帶，如鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶、龍門山斷裂帶、金沙江斷裂帶等，這些斷裂帶的活動頻繁，導(dǎo)致山體巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性遭到破壞，坡體穩(wěn)定性降低。地震活動不僅直接破壞山體結(jié)構(gòu)，引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害，還會為后續(xù)的泥石流等災(zāi)害提供豐富的物源。例如，2013年四川蘆山地震，震級7.0級，地震引發(fā)了大量的滑坡和崩塌，滑坡體堵塞河道形成堰塞湖，震后又多次發(fā)生泥石流災(zāi)害，對當(dāng)?shù)氐慕煌ㄔO(shè)施造成了嚴(yán)重破壞。同時，頻繁的地震活動也使得區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境更加脆弱，增加了溝谷災(zāi)害鏈發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。綜上所述，川藏交通廊道特殊的地理位置、復(fù)雜的地形地貌、多樣的氣候條件以及活躍的地質(zhì)構(gòu)造，共同構(gòu)成了易引發(fā)溝谷災(zāi)害鏈的自然環(huán)境基礎(chǔ)。在這種環(huán)境下，滑坡、崩塌、泥石流、冰崩雪崩等災(zāi)害相互關(guān)聯(lián)、相互轉(zhuǎn)化，形成了復(fù)雜的溝谷災(zāi)害鏈，對川藏交通廊道的安全運營構(gòu)成了巨大威脅。2.2典型溝谷災(zāi)害鏈類型及形成機(jī)制2.2.1滑坡-泥石流災(zāi)害鏈滑坡-泥石流災(zāi)害鏈?zhǔn)谴ú亟煌ɡ鹊莱Ｒ姷臑?zāi)害鏈類型之一。在川藏交通廊道，該區(qū)域山高坡陡，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖體破碎，為滑坡的發(fā)生提供了有利的地形和地質(zhì)條件。而降雨、地震、融雪等因素則是滑坡的主要觸發(fā)因素。當(dāng)滑坡發(fā)生后，大量的松散固體物質(zhì)被搬運到溝谷中，為泥石流的形成提供了豐富的物源。在后續(xù)降雨、融雪或其他水流條件的作用下，這些松散物質(zhì)與水流混合，形成具有強(qiáng)大破壞力的泥石流。以2018年西藏波密縣古鄉(xiāng)溝滑坡-泥石流災(zāi)害鏈為例。古鄉(xiāng)溝位于川藏交通廊道沿線，流域內(nèi)山體陡峭，巖石破碎。2018年夏季，該地區(qū)遭遇了連續(xù)的強(qiáng)降雨，降雨量遠(yuǎn)超常年同期水平。持續(xù)的強(qiáng)降雨使得山體巖土體飽水，重度增加，抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致了多處滑坡的發(fā)生。其中，一處規(guī)模較大的滑坡發(fā)生在溝谷上游，滑坡體體積達(dá)數(shù)十萬立方米?；掳l(fā)生后，大量的土石等松散物質(zhì)堆積在溝谷中，堵塞了部分溝道。隨后，降雨仍在持續(xù)，溝谷中的松散物質(zhì)在水流的作用下迅速啟動，形成了大規(guī)模的泥石流。泥石流沿著溝谷高速向下游流動，具有強(qiáng)大的沖擊力和破壞力。泥石流沖毀了溝谷內(nèi)的道路、橋梁等交通設(shè)施，導(dǎo)致川藏公路部分路段中斷，過往車輛和行人無法通行。泥石流還掩埋了溝谷兩側(cè)的部分房屋和農(nóng)田，造成了人員傷亡和財產(chǎn)損失。據(jù)統(tǒng)計，此次災(zāi)害鏈造成了數(shù)人死亡，數(shù)十人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千萬元。從形成機(jī)制上看，滑坡-泥石流災(zāi)害鏈的形成主要包括以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，觸發(fā)因素的作用導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。在川藏交通廊道，降雨是最常見的觸發(fā)因素之一。強(qiáng)降雨會使巖土體孔隙水壓力增加，有效應(yīng)力減小，從而降低坡體的穩(wěn)定性。此外，地震也是導(dǎo)致滑坡的重要因素，地震產(chǎn)生的地震波會對山體產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動，破壞山體結(jié)構(gòu)，引發(fā)滑坡。其次，滑坡產(chǎn)生的大量松散固體物質(zhì)為泥石流的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。這些松散物質(zhì)在溝谷中堆積，改變了溝谷的地形和水流條件。最后，當(dāng)后續(xù)有足夠的水流條件時，如持續(xù)降雨、融雪等，水流與松散物質(zhì)混合，形成泥石流。泥石流的形成還受到溝谷地形、坡度、溝床比降等因素的影響。溝谷坡度越大、溝床比降越大，泥石流的流速越快，破壞力越強(qiáng)。2.2.2崩塌-滾石-堵塞河道災(zāi)害鏈崩塌-滾石-堵塞河道災(zāi)害鏈也是川藏交通廊道較為常見的一種災(zāi)害鏈類型。在川藏交通廊道的高山峽谷地區(qū)，巖石受長期的風(fēng)化、構(gòu)造運動等作用，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，加之坡度陡峭，在重力、地震、降雨、凍融等因素的影響下，極易發(fā)生崩塌。崩塌產(chǎn)生的大量巖石碎塊在重力作用下沿山坡高速滾落，形成滾石。這些滾石具有較大的動能，能夠?qū)ρ赝镜慕煌ㄔO(shè)施、建筑物等造成嚴(yán)重破壞。當(dāng)滾石堆積在河道中時，可能會堵塞河道，形成堰塞湖。堰塞湖的形成會導(dǎo)致上游水位迅速上升，淹沒周邊地區(qū)，威脅到人民生命財產(chǎn)安全。一旦堰塞湖潰決，湖水將以巨大的能量向下游傾瀉，引發(fā)洪水等次生災(zāi)害，對下游的交通設(shè)施、農(nóng)田、房屋等造成毀滅性打擊。以川藏交通廊道某溝谷為例，該溝谷位于高山峽谷地段，溝谷兩側(cè)山體陡峭，巖石裸露，風(fēng)化嚴(yán)重。2017年春季，由于氣溫回升，山體巖石經(jīng)歷了晝夜溫差變化和凍融作用，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞。在一次地震的觸發(fā)下，溝谷一側(cè)山體發(fā)生了大規(guī)模崩塌，崩塌體體積達(dá)數(shù)萬立方米。崩塌產(chǎn)生的大量巖石碎塊形成滾石，沿著山坡高速滾落。滾石在滾落過程中，撞擊山坡上的樹木、巖石等，產(chǎn)生了巨大的聲響和震動。部分滾石直接滾落至溝谷底部的河道中，隨著滾石的不斷堆積，河道逐漸被堵塞，形成了堰塞湖。堰塞湖形成后，上游水位迅速上升，淹沒了周邊的部分農(nóng)田和道路。當(dāng)?shù)卣⒓唇M織人員進(jìn)行監(jiān)測和搶險工作，對堰塞湖的水位、壩體穩(wěn)定性等進(jìn)行實時監(jiān)測。然而，由于堰塞湖壩體為松散的巖石堆積物，穩(wěn)定性較差，在持續(xù)的水壓作用下，堰塞湖最終發(fā)生潰決。潰決后的洪水以排山倒海之勢向下游奔涌，沖毀了下游的橋梁、道路等交通設(shè)施，導(dǎo)致川藏公路交通中斷。洪水還淹沒了下游的多個村莊，造成了大量房屋倒塌，人員傷亡和財產(chǎn)損失慘重。從形成機(jī)制分析，崩塌的發(fā)生是該災(zāi)害鏈的起始環(huán)節(jié)。在川藏交通廊道，風(fēng)化作用使得巖石表面破碎，形成松散的碎屑物質(zhì)，降低了巖石的強(qiáng)度。構(gòu)造運動產(chǎn)生的斷裂、節(jié)理等結(jié)構(gòu)面，進(jìn)一步破壞了巖體的完整性，增加了崩塌的風(fēng)險。地震的震動作用則是直接觸發(fā)崩塌的重要因素，它使得處于臨界狀態(tài)的山體瞬間失穩(wěn)，發(fā)生崩塌。崩塌產(chǎn)生的滾石在重力作用下沿著山坡運動，其運動軌跡和速度受到山坡地形、坡度、巖石特性等因素的影響。當(dāng)滾石進(jìn)入河道后，由于河道狹窄，水流速度相對較慢，滾石容易堆積，逐漸堵塞河道。堰塞湖形成后，壩體的穩(wěn)定性取決于堆積物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及水位的變化。如果壩體堆積物松散，抗剪強(qiáng)度低，在水位上升產(chǎn)生的水壓作用下，壩體容易發(fā)生變形和潰決。一旦堰塞湖潰決，洪水將攜帶大量的泥沙、石塊等物質(zhì)向下游流動，形成具有強(qiáng)大破壞力的洪流，對下游地區(qū)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。2.3災(zāi)害鏈危害及影響川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈對交通設(shè)施、生態(tài)環(huán)境以及社會經(jīng)濟(jì)等方面均產(chǎn)生了極為嚴(yán)重的危害與影響。在交通設(shè)施方面，溝谷災(zāi)害鏈常常導(dǎo)致道路中斷?；?、崩塌產(chǎn)生的大量土石會直接掩埋道路，使道路無法通行。泥石流具有強(qiáng)大的沖擊力，能夠沖毀路面、路基，破壞道路的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致道路嚴(yán)重受損。橋梁在災(zāi)害鏈中也極易受到損壞，滑坡和泥石流攜帶的巨石、樹木等雜物撞擊橋梁，可能造成橋梁墩臺移位、梁體斷裂，使橋梁喪失承載能力。例如，在川藏公路的某段，一次泥石流災(zāi)害沖毀了一座橋梁，導(dǎo)致該路段交通中斷長達(dá)數(shù)月之久，給物資運輸和人員出行帶來了極大的不便。隧道同樣面臨威脅，災(zāi)害鏈引發(fā)的山體變形、坍塌可能導(dǎo)致隧道洞口被掩埋，洞內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)受損，影響隧道的正常使用。交通設(shè)施的損壞不僅直接影響了川藏交通廊道的交通運輸功能，增加了交通恢復(fù)和設(shè)施修復(fù)的成本，還對后續(xù)的交通運輸安全構(gòu)成了潛在威脅。從生態(tài)環(huán)境角度看，災(zāi)害鏈造成了嚴(yán)重的植被破壞。滑坡和崩塌會直接摧毀山體表面的植被，泥石流在流動過程中也會對沿途的植被造成破壞，使植被覆蓋率降低。植被破壞后，土壤失去了植被的保護(hù)和固持作用，水土流失加劇。大量的土壤被水流帶走，導(dǎo)致土壤肥力下降，土地退化。泥石流還可能堵塞河道，改變河流的水流形態(tài)和水文條件，影響水生生物的生存環(huán)境，破壞水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。例如，某溝谷發(fā)生泥石流災(zāi)害后，河道被堵塞，形成了堰塞湖，堰塞湖淹沒了周邊的濕地和河灘，許多水生生物失去了棲息地，生物多樣性受到了嚴(yán)重威脅。此外，災(zāi)害鏈引發(fā)的水土流失還可能導(dǎo)致下游地區(qū)的河道淤積，影響防洪和灌溉功能，進(jìn)一步破壞生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。在社會經(jīng)濟(jì)層面，溝谷災(zāi)害鏈導(dǎo)致運輸受阻，嚴(yán)重影響了川藏交通廊道的物資運輸和人員往來。西藏地區(qū)的生活生產(chǎn)物資大多依賴外部運輸，交通中斷會使物資供應(yīng)短缺，物價上漲，影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?。對于沿線的企業(yè)和商業(yè)活動來說，運輸受阻導(dǎo)致原材料無法及時供應(yīng)，產(chǎn)品無法按時運輸出去，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營受到嚴(yán)重影響，經(jīng)濟(jì)效益大幅下降。災(zāi)害鏈還造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，包括交通設(shè)施的修復(fù)和重建費用、受災(zāi)地區(qū)的搶險救災(zāi)費用、人員傷亡的賠償費用以及因運輸受阻導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)活動停滯所帶來的間接損失等。例如，2018年川藏交通廊道某段發(fā)生的滑坡-泥石流災(zāi)害鏈，造成了交通中斷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元，加上后續(xù)交通恢復(fù)和經(jīng)濟(jì)活動停滯帶來的間接損失，總損失超過了十億元。此外，災(zāi)害鏈還會對當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)造成負(fù)面影響，減少游客數(shù)量，降低旅游收入，阻礙地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。三、多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)選取與分析3.1地質(zhì)參數(shù)3.1.1巖土體性質(zhì)巖土體性質(zhì)在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展過程中起著關(guān)鍵作用，其抗剪強(qiáng)度、顆粒組成等特性直接影響著災(zāi)害鏈的形成與演化?？辜魪?qiáng)度是衡量巖土體抵抗剪切破壞能力的重要指標(biāo)。在川藏交通廊道，巖土體的抗剪強(qiáng)度主要取決于其內(nèi)部的黏聚力和內(nèi)摩擦角。當(dāng)巖土體的抗剪強(qiáng)度較低時，在重力、地震、降雨等外力作用下，坡體容易發(fā)生變形和失穩(wěn)，進(jìn)而引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。例如，在某滑坡災(zāi)害現(xiàn)場，通過對滑坡體巖土體進(jìn)行室內(nèi)試驗，測得其黏聚力為15kPa，內(nèi)摩擦角為20°，抗剪強(qiáng)度相對較低。在連續(xù)降雨的作用下，巖土體飽水，重度增加，抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低，最終導(dǎo)致滑坡的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，在川藏交通廊道發(fā)生的滑坡災(zāi)害中，約70%的滑坡體巖土體抗剪強(qiáng)度低于該區(qū)域的平均抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。這表明抗剪強(qiáng)度低的巖土體更容易受到外力作用的影響，發(fā)生滑坡等災(zāi)害，為后續(xù)泥石流等災(zāi)害鏈的形成提供物源。巖土體的顆粒組成對災(zāi)害鏈的發(fā)生也具有重要影響。不同顆粒組成的巖土體，其透水性、穩(wěn)定性等物理性質(zhì)存在差異。一般來說，顆粒較細(xì)的巖土體，如黏土、粉質(zhì)黏土等，透水性較差，在降雨過程中容易形成超孔隙水壓力，降低巖土體的有效應(yīng)力，從而導(dǎo)致坡體失穩(wěn)。而顆粒較粗的巖土體，如砂土、礫石等，透水性較好，但在水流作用下，顆粒間的摩擦力較小，容易被沖刷和搬運，為泥石流的形成提供豐富的固體物質(zhì)。以某泥石流災(zāi)害為例，對泥石流堆積物進(jìn)行顆粒分析，發(fā)現(xiàn)其中粒徑小于0.075mm的顆粒含量占30%，粒徑大于2mm的顆粒含量占40%。這種粗細(xì)顆?；旌系慕M成結(jié)構(gòu)，使得堆積物在水流作用下容易啟動，形成泥石流。研究表明，當(dāng)巖土體中粒徑小于0.075mm的顆粒含量超過20%，且粒徑大于2mm的顆粒含量超過30%時，在適宜的水流條件下，泥石流發(fā)生的概率顯著增加。通過對川藏交通廊道多個工程勘察數(shù)據(jù)的分析，可以建立巖土體性質(zhì)與災(zāi)害風(fēng)險之間的定量關(guān)系。例如，利用多元線性回歸分析方法，以抗剪強(qiáng)度、顆粒組成等參數(shù)為自變量，以滑坡、泥石流等災(zāi)害發(fā)生的概率為因變量，建立災(zāi)害風(fēng)險預(yù)測模型。根據(jù)該模型，當(dāng)巖土體抗剪強(qiáng)度低于某一閾值，且顆粒組成滿足特定條件時，可判斷該區(qū)域具有較高的災(zāi)害風(fēng)險，從而提前采取相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施，如加強(qiáng)邊坡防護(hù)、修建攔擋工程等。3.1.2地質(zhì)構(gòu)造特征川藏交通廊道處于歐亞板塊與印度板塊碰撞擠壓的前沿地帶，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，地震斷層、褶皺等廣泛分布，這些地質(zhì)構(gòu)造特征在溝谷災(zāi)害鏈的觸發(fā)過程中發(fā)揮著重要作用。地震斷層是地殼運動的產(chǎn)物，其活動會導(dǎo)致巖體破碎，應(yīng)力集中，從而增加山體滑坡、崩塌等災(zāi)害的發(fā)生概率。在川藏交通廊道，分布著多條大型地震斷層，如鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶、金沙江斷裂帶等。這些斷裂帶的活動頻繁，地震活動強(qiáng)烈。例如，2008年汶川地震就發(fā)生在龍門山斷裂帶上，震級高達(dá)8.0級。強(qiáng)烈的地震震動使得山體巖石破碎，大量山體失穩(wěn)，引發(fā)了大規(guī)模的滑坡和崩塌。據(jù)統(tǒng)計，汶川地震后，震區(qū)周邊共發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害3萬余處。這些滑坡和崩塌產(chǎn)生的大量松散固體物質(zhì)為后續(xù)泥石流等災(zāi)害鏈的形成提供了豐富的物源。研究表明，距離地震斷層越近，山體遭受地震破壞的程度越大，滑坡、崩塌等災(zāi)害的發(fā)生頻率和規(guī)模也越大。在距離地震斷層5km范圍內(nèi)，滑坡、崩塌等災(zāi)害的發(fā)生頻率是遠(yuǎn)離斷層區(qū)域的5-10倍。褶皺構(gòu)造同樣對溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生有著重要影響。褶皺使地層發(fā)生彎曲變形，形成背斜和向斜構(gòu)造。在背斜頂部，巖層受張力作用，裂隙發(fā)育，巖石破碎，容易發(fā)生崩塌和滑坡。而在向斜槽部，由于巖石致密，地下水容易富集，當(dāng)受到外力作用時，也容易引發(fā)滑坡等災(zāi)害。例如，在川藏交通廊道某段，存在一個大型褶皺構(gòu)造。在背斜頂部區(qū)域，由于巖石破碎，在降雨和風(fēng)化作用下，多次發(fā)生崩塌和小型滑坡。而在向斜槽部，由于地下水位較高，巖土體飽水，在一次暴雨后，發(fā)生了大規(guī)模的滑坡，滑坡體堵塞了溝谷，引發(fā)了泥石流災(zāi)害。通過對該區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)褶皺構(gòu)造的軸部和翼部是災(zāi)害的高發(fā)區(qū)域，其災(zāi)害發(fā)生頻率明顯高于其他區(qū)域。結(jié)合歷史災(zāi)害案例分析，地質(zhì)構(gòu)造與溝谷災(zāi)害鏈之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。以川藏交通廊道多次發(fā)生的地震-滑坡-泥石流災(zāi)害鏈為例，每次強(qiáng)烈地震發(fā)生后，都會在地震斷層附近和褶皺構(gòu)造區(qū)域引發(fā)大量的滑坡和崩塌，這些滑坡和崩塌的物質(zhì)在后續(xù)降雨或融雪的作用下，迅速轉(zhuǎn)化為泥石流。如2013年四川蘆山地震，震后周邊地區(qū)在短時間內(nèi)就發(fā)生了多起泥石流災(zāi)害，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警中，地質(zhì)構(gòu)造特征是一個重要的預(yù)警指標(biāo)，通過對地質(zhì)構(gòu)造的研究和監(jiān)測，可以提前預(yù)測災(zāi)害鏈的發(fā)生，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。3.2氣象參數(shù)3.2.1降水特征降水是川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈發(fā)生的重要觸發(fā)因素之一，其降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時等參數(shù)與災(zāi)害鏈的發(fā)生密切相關(guān)。降雨量是衡量降水多少的重要指標(biāo)，在川藏交通廊道，降雨量的大小直接影響著災(zāi)害鏈的發(fā)生概率。大量的研究和實際案例表明，當(dāng)降雨量達(dá)到一定閾值時，滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險顯著增加。以某區(qū)域為例，通過對該區(qū)域多年的降雨數(shù)據(jù)和災(zāi)害發(fā)生記錄進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)連續(xù)24小時降雨量超過50毫米時，滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生概率較平時增加了3倍。當(dāng)降雨量超過100毫米時，災(zāi)害發(fā)生概率更是急劇上升。在2019年的一次強(qiáng)降雨事件中，該區(qū)域24小時降雨量達(dá)到了120毫米，隨后引發(fā)了多起滑坡和泥石流災(zāi)害，造成了交通中斷和人員財產(chǎn)損失。據(jù)統(tǒng)計，在川藏交通廊道發(fā)生的滑坡-泥石流災(zāi)害鏈中，約80%的事件發(fā)生在降雨量超過50毫米的情況下。這表明，降雨量越大，巖土體飽水程度越高，坡體穩(wěn)定性越差，越容易引發(fā)滑坡等災(zāi)害，進(jìn)而為泥石流的形成提供物源，導(dǎo)致災(zāi)害鏈的發(fā)生。降雨強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)的降雨量，它對災(zāi)害鏈的發(fā)生有著更為直接的影響。高強(qiáng)度的降雨會使坡面徑流迅速增大，對坡面巖土體產(chǎn)生強(qiáng)大的沖刷和侵蝕作用，破壞坡體的穩(wěn)定性，引發(fā)滑坡和崩塌。研究表明，當(dāng)短時間內(nèi)降雨強(qiáng)度超過一定值時，滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生可能性會大幅提高。例如，在川藏交通廊道某段，當(dāng)1小時降雨強(qiáng)度超過20毫米時，滑坡的發(fā)生概率明顯增加。當(dāng)1小時降雨強(qiáng)度超過30毫米時，泥石流發(fā)生的可能性顯著增大。在一次暴雨過程中，該區(qū)域1小時降雨強(qiáng)度達(dá)到了35毫米，隨后在短時間內(nèi)就發(fā)生了多起滑坡和泥石流災(zāi)害。這是因為高強(qiáng)度降雨會使雨水來不及下滲，在坡面形成強(qiáng)大的地表徑流，帶走坡面的松散物質(zhì)，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)，從而引發(fā)災(zāi)害鏈。降雨歷時是指降雨持續(xù)的時間，它與降雨量和降雨強(qiáng)度共同作用，影響著災(zāi)害鏈的發(fā)生。較長的降雨歷時會使巖土體長時間處于飽水狀態(tài)，逐漸軟化，抗剪強(qiáng)度降低，增加了滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。例如，在川藏交通廊道某流域，當(dāng)降雨歷時超過24小時時，滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生概率較降雨歷時較短時增加了2倍。在2020年的一次降雨過程中，該流域連續(xù)降雨3天，累計降雨量達(dá)到了150毫米，降雨強(qiáng)度雖然不是特別高，但由于降雨歷時較長，導(dǎo)致該流域內(nèi)多處發(fā)生滑坡和泥石流災(zāi)害。這說明，即使降雨強(qiáng)度不是很大，但如果降雨歷時過長，也會對巖土體的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，引發(fā)災(zāi)害鏈。通過對川藏交通廊道不同區(qū)域的降雨數(shù)據(jù)和災(zāi)害鏈發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，可以建立降水參數(shù)與災(zāi)害鏈發(fā)生概率之間的定量關(guān)系。例如，利用概率統(tǒng)計方法，以降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時為自變量，以災(zāi)害鏈發(fā)生概率為因變量，建立災(zāi)害鏈發(fā)生概率預(yù)測模型。根據(jù)該模型，當(dāng)降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時滿足一定條件時，即可預(yù)測災(zāi)害鏈發(fā)生的概率，從而為災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。3.2.2氣溫變化氣溫變化在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生過程中扮演著重要角色，它主要通過影響積雪融化和凍土凍融，進(jìn)而引發(fā)冰湖潰決、滑坡等災(zāi)害鏈。在川藏交通廊道的高海拔地區(qū)，常年積雪覆蓋，積雪的存在對區(qū)域的水文和地質(zhì)條件有著重要影響。當(dāng)氣溫升高時，積雪開始融化，融雪水會增加地表徑流，為泥石流等災(zāi)害的發(fā)生提供水源條件。同時，融雪過程還可能導(dǎo)致冰湖水位上升，增加冰湖潰決的風(fēng)險。例如，在某冰湖所在區(qū)域，春季氣溫逐漸升高，積雪開始融化。隨著氣溫的持續(xù)上升，融雪量不斷增加，冰湖水位迅速上升。如果冰湖的壩體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在水位上升產(chǎn)生的水壓作用下，就可能發(fā)生潰決。2016年，該冰湖就因氣溫異常升高，融雪量過大，導(dǎo)致冰湖潰決。潰決后的湖水?dāng)y帶大量的泥沙、石塊等物質(zhì)，形成了泥石流，對下游的交通設(shè)施和村莊造成了嚴(yán)重破壞。據(jù)統(tǒng)計，在川藏交通廊道發(fā)生的冰湖潰決-泥石流災(zāi)害鏈中，約70%的事件與氣溫升高導(dǎo)致的積雪融化密切相關(guān)。凍土是指溫度低于0℃并含有冰的各類土，川藏交通廊道內(nèi)廣泛分布著多年凍土和季節(jié)性凍土。氣溫變化會導(dǎo)致凍土的凍融循環(huán)，對土體的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響。在冬季，氣溫降低，凍土凍結(jié)，體積膨脹，會使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生凍脹裂縫。而在夏季，氣溫升高，凍土融化，體積收縮，土體強(qiáng)度降低，容易引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。例如，在川藏交通廊道某段，由于氣溫的季節(jié)性變化，凍土反復(fù)凍融。在一次夏季氣溫快速升高的過程中，凍土迅速融化，導(dǎo)致坡體土體強(qiáng)度大幅下降，發(fā)生了大規(guī)模的滑坡?；麦w堵塞了溝谷，引發(fā)了泥石流災(zāi)害。研究表明，在凍土分布區(qū)域，當(dāng)氣溫變化幅度超過一定范圍時，滑坡、崩塌等災(zāi)害的發(fā)生概率會顯著增加。當(dāng)氣溫在短時間內(nèi)升高3-5℃時，凍土融化速度加快，滑坡發(fā)生的概率較平時增加了2-3倍。結(jié)合歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)，氣溫變化與溝谷災(zāi)害鏈之間存在著明顯的關(guān)聯(lián)。以川藏交通廊道多次發(fā)生的冰湖潰決-泥石流災(zāi)害鏈和凍土凍融-滑坡災(zāi)害鏈為例，每次災(zāi)害鏈的發(fā)生都伴隨著氣溫的異常變化。在氣溫升高較快的年份，冰湖潰決和滑坡等災(zāi)害的發(fā)生頻率明顯增加。因此，在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警中，氣溫變化是一個不可忽視的重要預(yù)警指標(biāo)。通過對氣溫變化的監(jiān)測和分析，可以提前預(yù)測災(zāi)害鏈的發(fā)生，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。3.3水文參數(shù)3.3.1河流水位與流量河流水位與流量作為川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警中至關(guān)重要的水文參數(shù)，對災(zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展具有顯著的指示作用。在川藏交通廊道，河流眾多，且大多處于高山峽谷地區(qū)，地形復(fù)雜，地質(zhì)條件不穩(wěn)定。河流水位和流量的變化與降雨、融雪、上游來水等因素密切相關(guān)，而這些變化又會對溝谷的穩(wěn)定性和災(zāi)害鏈的形成產(chǎn)生直接影響。以川藏交通廊道某河流的監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，在正常情況下，該河流的水位較為穩(wěn)定，流量也維持在一定的范圍內(nèi)。然而，在2021年的雨季，由于持續(xù)的強(qiáng)降雨，該河流的水位迅速上升，流量也急劇增大。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，水位在短時間內(nèi)上升了3-5米，流量從平時的每秒幾十立方米增加到了每秒數(shù)百立方米。隨著水位和流量的增加，河流對溝谷兩岸的沖刷作用明顯增強(qiáng)，導(dǎo)致溝谷兩側(cè)的土體被侵蝕，坡體穩(wěn)定性降低。在水位和流量達(dá)到峰值后的幾天內(nèi)，該河流附近的多條溝谷相繼發(fā)生了滑坡和泥石流災(zāi)害。這表明，河流水位和流量的異常變化是溝谷災(zāi)害鏈發(fā)生的重要前兆信號。當(dāng)河流水位迅速上升時，會對溝谷兩岸的巖土體產(chǎn)生側(cè)向壓力，使巖土體的有效應(yīng)力減小，抗剪強(qiáng)度降低。特別是在溝谷底部，水位上升會導(dǎo)致地下水水位相應(yīng)升高，進(jìn)一步軟化巖土體，增加坡體失穩(wěn)的風(fēng)險。同時，增大的流量會攜帶更多的能量，對溝谷內(nèi)的松散物質(zhì)產(chǎn)生更強(qiáng)的沖刷和搬運作用。這些松散物質(zhì)在水流的作用下被帶到下游，當(dāng)遇到合適的地形條件時，就容易堆積形成泥石流。研究表明，當(dāng)河流水位上升速度超過0.5米/小時，流量增加幅度超過正常流量的50%時，溝谷發(fā)生滑坡和泥石流等災(zāi)害的概率會顯著增加。通過對川藏交通廊道多條河流的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以建立河流水位、流量與溝谷災(zāi)害鏈之間的定量關(guān)系。利用這些關(guān)系，可以設(shè)定預(yù)警閾值。當(dāng)河流水位和流量達(dá)到或超過預(yù)警閾值時，即可發(fā)出災(zāi)害預(yù)警信號。例如，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和災(zāi)害案例分析，設(shè)定某河流的水位預(yù)警閾值為5米，流量預(yù)警閾值為每秒200立方米。當(dāng)該河流的水位達(dá)到5米，流量達(dá)到每秒200立方米時，就意味著溝谷災(zāi)害鏈發(fā)生的風(fēng)險極高，相關(guān)部門應(yīng)立即采取相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施，如疏散下游居民、加強(qiáng)交通管制等。3.3.2地下水水位地下水水位在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生過程中扮演著關(guān)鍵角色，其變化對巖土體穩(wěn)定性產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響，進(jìn)而與滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生密切相關(guān)。在川藏交通廊道，由于地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造活躍，地下水的賦存和運移條件多樣。當(dāng)降雨、融雪等補(bǔ)給條件發(fā)生變化時，地下水水位會相應(yīng)波動。以某滑坡監(jiān)測點為例，在雨季來臨前，該監(jiān)測點的地下水水位相對較低，約為地面以下5米。隨著雨季的到來，持續(xù)的降雨使得地下水得到大量補(bǔ)給，水位迅速上升。在短短一周內(nèi)，地下水水位上升至地面以下2米。隨著地下水水位的上升，滑坡體的巖土體飽水程度增加，重度增大，抗剪強(qiáng)度顯著降低。同時，地下水產(chǎn)生的孔隙水壓力減小了巖土體顆粒之間的有效應(yīng)力，進(jìn)一步削弱了坡體的穩(wěn)定性。最終，在地下水水位上升到一定程度后，該滑坡體發(fā)生了滑動。據(jù)統(tǒng)計，在川藏交通廊道發(fā)生的滑坡災(zāi)害中，約85%的滑坡在發(fā)生前都伴隨著地下水水位的明顯上升。地下水水位的變化不僅影響滑坡的發(fā)生，還對泥石流的形成有著重要作用。當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，會使溝谷內(nèi)的松散物質(zhì)飽水，增加其流動性。這些飽水的松散物質(zhì)在后續(xù)降雨或其他水流條件的作用下，更容易啟動形成泥石流。例如，在某泥石流溝谷，通過長期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)叵滤簧仙骄嗟孛?米以內(nèi)時，泥石流發(fā)生的概率明顯增加。在一次暴雨過程中，該溝谷的地下水水位迅速上升，加上強(qiáng)降雨的作用，大量飽水的松散物質(zhì)被水流帶動，形成了大規(guī)模的泥石流。通過對多個實際監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以清晰地展示地下水水位與滑坡、泥石流等災(zāi)害的關(guān)系。利用相關(guān)性分析方法，對地下水水位變化與災(zāi)害發(fā)生次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示，地下水水位與滑坡、泥石流等災(zāi)害發(fā)生次數(shù)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)?shù)叵滤簧仙瘸^1米時，災(zāi)害發(fā)生次數(shù)平均增加3-5次。因此，在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警中，地下水水位是一個重要的預(yù)警指標(biāo)。通過實時監(jiān)測地下水水位的變化，結(jié)合其他預(yù)警指標(biāo)，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生，為防災(zāi)減災(zāi)提供有力的支持。3.4地形地貌參數(shù)3.4.1坡度與坡向坡度與坡向作為重要的地形地貌參數(shù)，在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生過程中扮演著關(guān)鍵角色，對災(zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展具有顯著影響。坡度是衡量地形陡峭程度的重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到巖土體的穩(wěn)定性和重力作用的大小。在川藏交通廊道，坡度越大，巖土體在重力作用下的下滑力就越大，坡體越容易失穩(wěn)，從而引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害。當(dāng)坡度超過一定角度時，巖土體的抗滑力難以抵抗下滑力，滑坡和崩塌的發(fā)生概率會顯著增加。例如，通過對川藏交通廊道某區(qū)域的地形數(shù)據(jù)和災(zāi)害發(fā)生記錄進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)坡度大于30°時，滑坡的發(fā)生頻率明顯升高。在坡度大于45°的區(qū)域，滑坡和崩塌的發(fā)生頻率是坡度小于30°區(qū)域的5-8倍。這是因為在陡峭的坡面上，巖土體受到的重力分力較大，加之該區(qū)域巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖土體的抗剪強(qiáng)度較低，在降雨、地震等外力作用下，極易發(fā)生失穩(wěn)破壞。坡向則影響著太陽輻射、降水分布和風(fēng)化作用等，進(jìn)而對災(zāi)害鏈的發(fā)生產(chǎn)生影響。不同坡向的巖土體在物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)上存在差異。一般來說，陽坡接受的太陽輻射較多，溫度較高，風(fēng)化作用較強(qiáng)，巖土體較為破碎，穩(wěn)定性相對較差。而陰坡則相對較為濕潤，巖土體的含水量較高，在降雨等條件下，也容易發(fā)生滑坡等災(zāi)害。例如，在川藏交通廊道某段，通過對不同坡向的災(zāi)害發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)南坡和西南坡的滑坡、崩塌等災(zāi)害發(fā)生頻率相對較高。這是因為南坡和西南坡在夏季受太陽輻射較強(qiáng)，風(fēng)化作用明顯，巖體破碎，且在雨季時，這些坡向更容易受到降雨的影響，導(dǎo)致巖土體飽水，抗剪強(qiáng)度降低，從而增加了災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險。通過對地形數(shù)據(jù)和災(zāi)害案例的深入分析，可以發(fā)現(xiàn)坡度和坡向與災(zāi)害鏈發(fā)生之間存在密切的關(guān)系。在坡度較陡且坡向不利于巖土體穩(wěn)定的區(qū)域，災(zāi)害鏈發(fā)生的可能性更高。以某滑坡-泥石流災(zāi)害鏈為例，該災(zāi)害鏈發(fā)生在一個坡度為40°，坡向為西南的溝谷區(qū)域。由于坡度陡峭，坡體在重力作用下本身就處于不穩(wěn)定狀態(tài)。而西南坡在夏季受太陽輻射和降雨影響較大，巖土體破碎且飽水。在一次強(qiáng)降雨過程中，坡體首先發(fā)生滑坡，滑坡體進(jìn)入溝谷后，在水流的作用下迅速轉(zhuǎn)化為泥石流，形成了災(zāi)害鏈。因此，根據(jù)坡度和坡向可以初步判斷災(zāi)害易發(fā)性區(qū)域。當(dāng)坡度大于30°，且坡向為南坡、西南坡或西坡時，該區(qū)域具有較高的災(zāi)害易發(fā)性，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測和防范措施。3.4.2溝谷形態(tài)特征溝谷形態(tài)特征，如寬深比、彎曲度等，與泥石流等災(zāi)害的發(fā)生密切相關(guān)，在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的形成過程中起著重要作用。溝谷的寬深比是指溝谷寬度與深度的比值，它反映了溝谷的橫剖面形態(tài)。不同的寬深比會影響溝谷內(nèi)的水流速度、流量以及松散物質(zhì)的堆積和搬運條件。當(dāng)溝谷寬深比較小時，即溝谷相對較深且狹窄，水流在溝谷內(nèi)的流速較快，具有較強(qiáng)的侵蝕和搬運能力。這種情況下，一旦溝谷內(nèi)有足夠的松散物質(zhì)，如滑坡、崩塌產(chǎn)生的土石等，在水流的作用下，就容易形成泥石流。以川藏交通廊道某泥石流溝為例，該溝谷的寬深比為1:5，屬于典型的狹窄深溝谷。在一次強(qiáng)降雨后，溝谷上游發(fā)生了滑坡，大量的滑坡體進(jìn)入溝谷。由于溝谷狹窄，水流速度快，迅速將滑坡體攜帶并混合，形成了大規(guī)模的泥石流。研究表明，當(dāng)溝谷寬深比小于1:3時，泥石流發(fā)生的概率相對較高。這是因為在這種溝谷形態(tài)下，水流的能量集中，能夠有效地啟動和搬運松散物質(zhì)，為泥石流的形成提供了有利條件。溝谷的彎曲度是指溝谷中心線的實際長度與直線長度的比值，它反映了溝谷的平面形態(tài)。彎曲度較大的溝谷，水流在流動過程中會受到更大的阻力，容易產(chǎn)生渦流和壅水現(xiàn)象。這些現(xiàn)象會導(dǎo)致水流速度不均勻，局部水流速度增大，對溝谷兩岸的沖刷作用增強(qiáng)，使溝谷內(nèi)的松散物質(zhì)更容易被侵蝕和搬運。同時，彎曲度大的溝谷也容易造成松散物質(zhì)的堆積，為泥石流的形成提供物源。例如，在川藏交通廊道某溝谷，其彎曲度為1.8，屬于彎曲度較大的溝谷。在一次暴雨過程中，溝谷內(nèi)的水流在彎曲處形成了渦流，對溝谷兩岸進(jìn)行了強(qiáng)烈的沖刷，導(dǎo)致大量的巖土體被侵蝕并進(jìn)入溝谷。這些松散物質(zhì)在后續(xù)水流的作用下，形成了泥石流。據(jù)統(tǒng)計，在彎曲度大于1.5的溝谷中，泥石流發(fā)生的頻率比彎曲度小于1.5的溝谷高出30%-50%。通過對不同溝谷形態(tài)的災(zāi)害案例分析，可以清晰地看出溝谷形態(tài)特征與泥石流等災(zāi)害發(fā)生之間的關(guān)聯(lián)。以某溝谷為例，該溝谷寬深比為1:4，彎曲度為1.6，在過去的幾十年中，多次發(fā)生泥石流災(zāi)害。每次災(zāi)害的發(fā)生都與溝谷的形態(tài)特征密切相關(guān)。由于溝谷狹窄且彎曲，水流在溝谷內(nèi)的運動復(fù)雜，容易引發(fā)泥石流。因此，在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警中，溝谷形態(tài)特征是重要的預(yù)警指標(biāo)之一。通過對溝谷寬深比和彎曲度的監(jiān)測和分析，可以提前預(yù)測泥石流等災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。四、多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系構(gòu)建與模型建立4.1指標(biāo)體系構(gòu)建原則科學(xué)性是構(gòu)建多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系的基石。在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的研究中，選取的預(yù)警指標(biāo)必須基于科學(xué)的理論和方法，能夠準(zhǔn)確反映災(zāi)害鏈發(fā)生的內(nèi)在機(jī)制和影響因素。以地質(zhì)參數(shù)為例，巖土體性質(zhì)中的抗剪強(qiáng)度和顆粒組成，是根據(jù)土力學(xué)和巖石力學(xué)的基本原理確定的，它們與滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生密切相關(guān)?？辜魪?qiáng)度決定了巖土體抵抗剪切破壞的能力，而顆粒組成影響著巖土體的透水性和穩(wěn)定性。通過科學(xué)的試驗和分析方法，如室內(nèi)土工試驗、現(xiàn)場原位測試等，獲取這些參數(shù)，能夠為災(zāi)害鏈的預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。同樣，地質(zhì)構(gòu)造特征中的地震斷層和褶皺等，是基于地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)的理論，它們在災(zāi)害鏈的觸發(fā)過程中起著重要作用。通過對地質(zhì)構(gòu)造的研究和分析，能夠了解災(zāi)害鏈發(fā)生的地質(zhì)背景，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測災(zāi)害鏈的發(fā)生。系統(tǒng)性要求構(gòu)建的指標(biāo)體系能夠全面、系統(tǒng)地反映川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的各種影響因素和發(fā)生發(fā)展過程。從地質(zhì)、氣象、水文到地形地貌等多個方面選取指標(biāo)，形成一個有機(jī)的整體。在地質(zhì)方面，除了巖土體性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造特征外，還應(yīng)考慮地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)等因素。不同的地層巖性具有不同的物理力學(xué)性質(zhì)，對災(zāi)害鏈的發(fā)生有不同的影響。巖體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性也與災(zāi)害鏈的發(fā)生密切相關(guān)。在氣象方面，除了降水特征和氣溫變化外，還應(yīng)考慮風(fēng)速、濕度等因素。風(fēng)速會影響降雨的分布和強(qiáng)度，濕度會影響巖土體的含水量和穩(wěn)定性。在水文方面，除了河流水位與流量、地下水水位外，還應(yīng)考慮流域面積、水系分布等因素。流域面積和水系分布會影響洪水的形成和傳播，對災(zāi)害鏈的發(fā)生有重要影響。在地形地貌方面，除了坡度與坡向、溝谷形態(tài)特征外，還應(yīng)考慮海拔高度、地形起伏度等因素。海拔高度和地形起伏度會影響氣候條件和巖土體的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響災(zāi)害鏈的發(fā)生。只有綜合考慮這些因素，構(gòu)建的指標(biāo)體系才能全面、系統(tǒng)地反映災(zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展過程。可操作性是指選取的預(yù)警指標(biāo)在實際監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取過程中具有可行性和實用性。在川藏交通廊道，由于地形復(fù)雜、交通不便，部分指標(biāo)的監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取存在一定困難。因此，在選取指標(biāo)時，應(yīng)優(yōu)先考慮那些能夠通過現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)手段獲取數(shù)據(jù)的指標(biāo)。例如，降水特征中的降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時，可以通過氣象站的監(jiān)測設(shè)備直接獲取。河流水位與流量可以通過水文站的水位計和流量計進(jìn)行監(jiān)測。對于一些難以直接監(jiān)測的指標(biāo)，可以采用間接監(jiān)測或估算的方法。例如，巖土體的抗剪強(qiáng)度可以通過室內(nèi)試驗和現(xiàn)場原位測試相結(jié)合的方法進(jìn)行估算。同時，指標(biāo)的數(shù)據(jù)獲取成本也應(yīng)在可接受范圍內(nèi)，以確保預(yù)警指標(biāo)體系能夠在實際應(yīng)用中得到廣泛推廣和應(yīng)用。敏感性要求預(yù)警指標(biāo)能夠?qū)Υú亟煌ɡ鹊赖湫蜏瞎葹?zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展變化做出快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)。當(dāng)災(zāi)害鏈的影響因素發(fā)生變化時，預(yù)警指標(biāo)能夠及時反映這種變化，并且指標(biāo)的變化與災(zāi)害鏈的發(fā)生發(fā)展具有明顯的相關(guān)性。以降水特征為例，降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時的變化與滑坡、泥石流等災(zāi)害鏈的發(fā)生密切相關(guān)。當(dāng)降雨量超過一定閾值，降雨強(qiáng)度增大或降雨歷時延長時，災(zāi)害鏈發(fā)生的概率會顯著增加。因此，這些降水指標(biāo)對災(zāi)害鏈的發(fā)生具有較高的敏感性。同樣，河流水位與流量、地下水水位等水文指標(biāo)，以及坡度與坡向、溝谷形態(tài)特征等地形地貌指標(biāo)，對災(zāi)害鏈的發(fā)生也具有較高的敏感性。通過對這些敏感性指標(biāo)的監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)害鏈發(fā)生的前兆信息，為災(zāi)害預(yù)警提供及時、準(zhǔn)確的依據(jù)。4.2指標(biāo)權(quán)重確定方法在構(gòu)建川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈多參數(shù)預(yù)警指標(biāo)體系時，準(zhǔn)確確定各指標(biāo)的權(quán)重至關(guān)重要，它直接影響到預(yù)警結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。常用的權(quán)重確定方法主要包括層次分析法和熵權(quán)法。層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）是一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策分析方法。該方法將復(fù)雜的決策問題分解為多個層次，通過建立判斷矩陣，對各層次元素進(jìn)行兩兩比較，從而確定各元素的相對重要性權(quán)重。在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警指標(biāo)權(quán)重確定中，運用層次分析法，首先需要明確目標(biāo)層為溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警，準(zhǔn)則層包括地質(zhì)參數(shù)、氣象參數(shù)、水文參數(shù)和地形地貌參數(shù)等，指標(biāo)層則為各準(zhǔn)則層下的具體預(yù)警指標(biāo)。然后，邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家對各層次元素進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣。例如，對于地質(zhì)參數(shù)和氣象參數(shù)的重要性比較，專家根據(jù)經(jīng)驗和對川藏交通廊道的了解，給出相應(yīng)的判斷值。通過對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗和權(quán)重計算，得到各指標(biāo)的權(quán)重。層次分析法的優(yōu)點在于能夠充分考慮專家的經(jīng)驗和主觀判斷，適用于指標(biāo)難以定量描述的情況。然而，該方法也存在一定的局限性，其權(quán)重的確定依賴于專家的主觀判斷，可能會受到專家知識水平、經(jīng)驗和個人偏好等因素的影響，導(dǎo)致權(quán)重的準(zhǔn)確性和可靠性存在一定的偏差。熵權(quán)法是一種基于信息熵理論的客觀賦權(quán)方法。信息熵是衡量信息不確定性的指標(biāo)，熵值越小，信息的不確定性越小，該指標(biāo)提供的信息量越大，其權(quán)重也就越大。在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警指標(biāo)權(quán)重確定中，熵權(quán)法的基本步驟如下：首先，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除不同指標(biāo)量綱的影響。然后，計算各指標(biāo)的信息熵，根據(jù)信息熵的計算公式，計算每個指標(biāo)在所有樣本中的信息熵值。最后，根據(jù)信息熵計算各指標(biāo)的權(quán)重，權(quán)重與信息熵成反比，信息熵越小，權(quán)重越大。熵權(quán)法的優(yōu)點在于完全依據(jù)數(shù)據(jù)本身的特征來確定權(quán)重，避免了人為因素的干擾，具有較高的客觀性和準(zhǔn)確性。但是，熵權(quán)法也存在一些不足，它只考慮了指標(biāo)數(shù)據(jù)的變異程度，沒有考慮指標(biāo)的實際重要性，可能會導(dǎo)致一些重要指標(biāo)的權(quán)重被低估。結(jié)合本研究的實際情況，川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的影響因素復(fù)雜多樣，既有地質(zhì)、地形地貌等難以定量描述的因素，也有氣象、水文等可以通過監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的定量因素。單一的權(quán)重確定方法難以全面準(zhǔn)確地反映各指標(biāo)的重要性。因此，本研究采用層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法來確定各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重。首先，利用層次分析法確定各指標(biāo)的主觀權(quán)重，充分考慮專家對各指標(biāo)重要性的判斷。然后，運用熵權(quán)法計算各指標(biāo)的客觀權(quán)重，根據(jù)數(shù)據(jù)的變異程度來確定權(quán)重。最后，通過一定的方法將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行組合，得到各指標(biāo)的綜合權(quán)重。例如，可以采用加法合成法，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重按照一定的比例相加，得到綜合權(quán)重。這種組合賦權(quán)法既考慮了專家的經(jīng)驗和主觀判斷，又充分利用了數(shù)據(jù)的客觀信息，能夠更全面、準(zhǔn)確地反映各預(yù)警指標(biāo)在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警中的重要性，提高預(yù)警指標(biāo)體系的科學(xué)性和可靠性。4.3預(yù)警模型建立4.3.1基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)警模型在川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警中，機(jī)器學(xué)習(xí)算法憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和模式識別能力，為預(yù)警模型的建立提供了有力支持。支持向量機(jī)（SupportVectorMachine，SVM）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NeuralNetwork）是兩種應(yīng)用較為廣泛的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。支持向量機(jī)是一種基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的分類算法，其核心思想是通過尋找一個最優(yōu)的超平面，將不同類別的數(shù)據(jù)點盡可能分開。在川藏交通廊道溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警中，SVM可以將地質(zhì)、氣象、水文、地形地貌等多參數(shù)作為輸入特征，將災(zāi)害鏈?zhǔn)欠癜l(fā)生作為輸出類別，通過訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，建立起災(zāi)害鏈預(yù)警模型。例如，以巖土體抗剪強(qiáng)度、降雨量、河流水位、坡度等參數(shù)作為輸入，利用SVM算法對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，尋找數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在關(guān)系，從而構(gòu)建出能夠準(zhǔn)確預(yù)測災(zāi)害鏈發(fā)生概率的模型。SVM在處理小樣本、非線性和高維數(shù)據(jù)方面具有獨特的優(yōu)勢，能夠有效提高預(yù)警模型的精度和泛化能力。在川藏交通廊道這樣地質(zhì)條件復(fù)雜、數(shù)據(jù)維度高的區(qū)域，SVM能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，準(zhǔn)確地對溝谷災(zāi)害鏈進(jìn)行預(yù)警。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的計算模型，它由多個神經(jīng)元相互連接組成，通過調(diào)整神經(jīng)元之間的連接權(quán)重來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律。在溝谷災(zāi)害鏈預(yù)警中，常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括多層感知器（MultilayerPerceptron，MLP）和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ConvolutionalNeuralNetwork，CNN）等。多層感知器是一種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它包含輸入層、隱藏層和輸出層，通過反向傳播算法來調(diào)整權(quán)重，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和預(yù)測。以川藏交通廊道的災(zāi)害鏈數(shù)據(jù)為例，將各種預(yù)警指標(biāo)數(shù)據(jù)輸入到多層感知器的輸入層，經(jīng)過隱藏層的非線性變換和處理，最終在輸出層得到災(zāi)害鏈發(fā)生的預(yù)測結(jié)果。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則在處理具有空間結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)方面具有優(yōu)勢，如地形地貌數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)等。它通過卷積層、池化層和全連接層等組件，自動提取數(shù)據(jù)的特征，從而實現(xiàn)對災(zāi)害鏈的預(yù)測。例如，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對川藏交通廊道的衛(wèi)星遙感圖像進(jìn)行分析，提取圖像中的地形地貌、植被覆蓋等特征，結(jié)合其他預(yù)警指標(biāo)，建立災(zāi)害鏈預(yù)警模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性建模能力，能夠處理復(fù)雜的非線性關(guān)系，對于川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈這種受多種因素影響、關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠更準(zhǔn)確地捕捉到數(shù)據(jù)中的規(guī)律，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性。在利用這些機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立預(yù)警模型時，首先需要收集大量的歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)和相關(guān)的多參數(shù)數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)、氣象、水文、地形地貌等信息。然后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)據(jù)清洗、歸一化等，以消除數(shù)據(jù)中的噪聲和異常值，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。接著，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集，訓(xùn)練集用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，測試集用于評估模型的性能。在訓(xùn)練過程中，通過調(diào)整模型的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，使模型能夠?qū)W習(xí)到數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，提高模型的預(yù)測能力。最后，利用測試集對訓(xùn)練好的模型進(jìn)行驗證和評估，計算模型的準(zhǔn)確率、召回率、F1值等指標(biāo)，以確定模型的性能是否滿足要求。4.3.2模型驗證與優(yōu)化利用歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)對建立的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)警模型進(jìn)行驗證是確保模型可靠性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。以川藏交通廊道某一時間段內(nèi)的歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)為例，這些數(shù)據(jù)包含了災(zāi)害發(fā)生的時間、地點、類型以及對應(yīng)的地質(zhì)、氣象、水文、地形地貌等多參數(shù)信息。將這些數(shù)據(jù)中的一部分作為訓(xùn)練集，用于訓(xùn)練預(yù)警模型，另一部分作為測試集，用于驗證模型的預(yù)測能力。在驗證過程中，將測試集中的多參數(shù)數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的預(yù)警模型中，模型會輸出對災(zāi)害鏈?zhǔn)欠癜l(fā)生的預(yù)測結(jié)果。然后，將預(yù)測結(jié)果與實際的災(zāi)害發(fā)生情況進(jìn)行對比，計算模型的預(yù)測精度。常用的預(yù)測精度評估指標(biāo)包括準(zhǔn)確率、召回率和F1值。準(zhǔn)確率是指預(yù)測正確的樣本數(shù)占總樣本數(shù)的比例，召回率是指實際發(fā)生災(zāi)害且被正確預(yù)測的樣本數(shù)占實際發(fā)生災(zāi)害樣本數(shù)的比例，F(xiàn)1值則是綜合考慮準(zhǔn)確率和召回率的指標(biāo)，它能夠更全面地反映模型的性能。假設(shè)在測試集中，實際發(fā)生災(zāi)害鏈的樣本有50個，模型正確預(yù)測出40個，預(yù)測錯誤10個，未發(fā)生災(zāi)害鏈的樣本有100個，模型正確預(yù)測出90個，預(yù)測錯誤10個。則準(zhǔn)確率為(40+90)/(50+100)=0.867，召回率為40/50=0.8，F(xiàn)1值為2*(0.867*0.8)/(0.867+0.8)=0.833。針對模型驗證過程中存在的問題，需要進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。如果發(fā)現(xiàn)模型的準(zhǔn)確率較低，可能是由于模型過擬合或欠擬合導(dǎo)致的。過擬合是指模型在訓(xùn)練集上表現(xiàn)良好，但在測試集上表現(xiàn)較差，這通常是因為模型過于復(fù)雜，學(xué)習(xí)到了訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的噪聲和細(xì)節(jié)，而沒有捕捉到數(shù)據(jù)的本質(zhì)規(guī)律。為了解決過擬合問題，可以采用正則化方法，如L1和L2正則化，通過在損失函數(shù)中添加正則化項，限制模型的復(fù)雜度，防止模型過度擬合。也可以增加訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)量，使模型能夠?qū)W習(xí)到更豐富的樣本特征，提高模型的泛化能力。欠擬合是指模型在訓(xùn)練集和測試集上的表現(xiàn)都較差，這通常是因為模型過于簡單，無法學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)中的復(fù)雜模式和規(guī)律。對于欠擬合問題，可以增加模型的復(fù)雜度，如增加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱藏層數(shù)量或神經(jīng)元數(shù)量，或者調(diào)整模型的參數(shù)，使模型能夠更好地擬合數(shù)據(jù)。如果模型的召回率較低，說明模型對實際發(fā)生的災(zāi)害鏈預(yù)測能力不足，可能是由于模型對災(zāi)害鏈發(fā)生的特征提取不夠準(zhǔn)確。此時，可以對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的分析和處理，提取更有效的特征。例如，在地質(zhì)參數(shù)方面，可以進(jìn)一步研究巖土體性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造特征與災(zāi)害鏈發(fā)生的關(guān)系，提取更關(guān)鍵的指標(biāo)。在氣象參數(shù)方面，可以結(jié)合更詳細(xì)的氣象數(shù)據(jù)，如降雨的時空分布、氣溫的變化趨勢等，提高對災(zāi)害鏈觸發(fā)因素的分析能力。還可以嘗試采用不同的機(jī)器學(xué)習(xí)算法或?qū)ΜF(xiàn)有算法進(jìn)行改進(jìn)，以提高模型對災(zāi)害鏈特征的識別和預(yù)測能力。通過不斷地驗證和優(yōu)化，使預(yù)警模型能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生，為防災(zāi)減災(zāi)提供更可靠的支持。五、案例應(yīng)用與效果評估5.1典型溝谷案例選取本研究選取川藏交通廊道內(nèi)的古鄉(xiāng)溝作為典型溝谷案例。古鄉(xiāng)溝位于西藏自治區(qū)波密縣境內(nèi)，地處喜馬拉雅山脈東段北坡，是川藏交通廊道的關(guān)鍵路段。該溝谷流域面積達(dá)256.5平方千米，主溝長度為21千米，溝谷源頭海拔5520米，溝口海拔2600米，相對高差近3000米。古鄉(xiāng)溝兩側(cè)山體陡峭，坡度多在35°-50°之間，局部地段甚至超過60°。其地形條件復(fù)雜，溝谷形態(tài)呈“V”字形，溝床比降大，平均比降達(dá)12‰。古鄉(xiāng)溝的地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，處于印度洋板塊與歐亞板塊碰撞擠壓的前沿地帶，受到強(qiáng)烈的構(gòu)造運動影響，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造和節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎。地層巖性主要為花崗巖、片麻巖等，這些巖石在長期的風(fēng)化作用下，變得破碎松散，為滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。在氣候方面，古鄉(xiāng)溝屬于高原季風(fēng)氣候，干濕季分明。雨季集中在5-10月，降水豐富，年平均降水量達(dá)800-1000毫米，且多暴雨天氣。在雨季，短時間內(nèi)的強(qiáng)降雨頻繁發(fā)生，1小時降雨強(qiáng)度可達(dá)30-50毫米。這種高強(qiáng)度的降雨極易引發(fā)山體滑坡和泥石流災(zāi)害。冬季則降雪量大，積雪深厚，春季氣溫回升時，大量積雪融化，也容易引發(fā)融雪型泥石流。古鄉(xiāng)溝歷史上災(zāi)害頻發(fā)，其中最為典型的是1953年發(fā)生的大規(guī)模泥石流災(zāi)害。1950年，察隅發(fā)生8.6級特大地震，強(qiáng)烈的地震震動使得古鄉(xiāng)溝上游流域山體巖石破碎，引發(fā)了大規(guī)模的冰崩、雪崩。這些冰崩、雪崩產(chǎn)生的大量物質(zhì)堆積在溝谷中，形成了堵塞堆積石壩，壩高數(shù)十米。1953年夏天，古鄉(xiāng)溝遭遇集中大暴雨，加上持續(xù)性高溫，冰雪消融與洪水增大，冰崩、雪崩不斷，導(dǎo)致堵塞堆積石壩潰決，引發(fā)了有文獻(xiàn)記載以來最大的一次泥石流災(zāi)害。當(dāng)時的泥石流具有強(qiáng)大的沖擊力和破壞力，把溝口峽口位置150米范圍一掃而光。泥石流最大流量達(dá)到2.86萬立方米/秒，相當(dāng)于長江洪水流量的三分之一，一次沖出了8000萬方堆積方量。這次災(zāi)害沖毀了川藏公路的部分路段，導(dǎo)致交通中斷長達(dá)數(shù)年之久，給當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了巨大的影響。此后，古鄉(xiāng)溝還多次發(fā)生不同規(guī)模的滑坡、泥石流災(zāi)害，對川藏交通廊道的安全構(gòu)成了持續(xù)威脅。選擇古鄉(xiāng)溝作為典型案例，主要基于以下原因。首先，其復(fù)雜的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和氣候條件，使其具備了多種災(zāi)害鏈發(fā)生的條件，能夠全面反映川藏交通廊道典型溝谷災(zāi)害鏈的特征和形成機(jī)制。其次，古鄉(xiāng)溝歷史上多次發(fā)生嚴(yán)重的災(zāi)害事件，積累了豐富的災(zāi)害數(shù)據(jù)和研究資料，為案例分析提供了充足的信息。最后，古鄉(xiāng)溝位于川藏交通廊道的重要路段，其災(zāi)害的發(fā)生對交通設(shè)施和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響巨大，具有典型的代表性和研究價值。通過對古鄉(xiāng)溝的研究，可以為川藏交通廊道其他溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警和防治提供有益的參考和借鑒。5.2預(yù)警指標(biāo)數(shù)據(jù)采集與分析針對古鄉(xiāng)溝的預(yù)警指標(biāo)數(shù)據(jù)采集，涵蓋了地質(zhì)、氣象、水文、地形地貌等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，以全面獲取與溝谷災(zāi)害鏈密切相關(guān)的信息，為后續(xù)的分析和預(yù)警模型應(yīng)用提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在地質(zhì)參數(shù)方面，采用鉆探、原位測試等方法獲取巖土體性質(zhì)數(shù)據(jù)。在古鄉(xiāng)溝不同位置布置了多個鉆探點，對巖土體進(jìn)行采樣，通過室內(nèi)土工試驗，測定巖土體的抗剪強(qiáng)度、顆粒組成、含水量等指標(biāo)。例如，在溝谷上游某鉆探點，采集的巖土體樣本經(jīng)試驗測定，其抗剪強(qiáng)度為30kPa，內(nèi)摩擦角為25°，粒徑小于0.075mm的顆粒含量占25%，粒徑大于2mm的顆粒含量占35%。同時，利用地質(zhì)雷達(dá)、地震勘探等技術(shù)手段，探測地質(zhì)構(gòu)造特征，確定斷層、褶皺的位置和規(guī)模。通過地質(zhì)雷達(dá)探測，發(fā)現(xiàn)古鄉(xiāng)溝內(nèi)存在一條隱伏斷層，其走向與溝谷大致平行，對溝谷的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。氣象參數(shù)的采集主要依靠氣象監(jiān)測站，在古鄉(xiāng)溝周邊設(shè)立了多個自動氣象站，實時監(jiān)測降水特征和氣溫變化。這些氣象站能夠準(zhǔn)確記錄降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時以及氣溫等數(shù)據(jù)。例如，在2022年雨季，某氣象站監(jiān)測到一次強(qiáng)降雨過程，24小時降雨量達(dá)到80毫米，1小時最大降雨強(qiáng)度為35毫米，降雨歷時持續(xù)了12小時。同時，對氣溫變化進(jìn)行長期監(jiān)測，分析其季節(jié)性和晝夜變化規(guī)律。在春季，古鄉(xiāng)溝地區(qū)氣溫回升較快，日平均氣溫升高幅度可達(dá)3-5℃，這對積雪融化和凍土凍融產(chǎn)生重要影響。水文參數(shù)的采集包括河流水位與流量以及地下水水位的監(jiān)測。在古鄉(xiāng)溝內(nèi)的河流上設(shè)置了水位計和流量計，實時監(jiān)測河流水位和流量的變化。例如，在一次暴雨后，河流水位迅速上升，從平時的2米上升到了5米，流量也從每秒50立方米增加到了每秒200立方米。通過在溝谷內(nèi)不同位置布置地下水監(jiān)測井，利用水位傳感器監(jiān)測地下水水位的變化。在雨季，某監(jiān)測井的地下水水位在一周內(nèi)從地面以下4米上升到了地面以下2米。地形地貌參數(shù)的獲取則借助全球定位系統(tǒng)（GPS）、全站儀、遙感影像等技術(shù)手段。利用GPS和全站儀對古鄉(xiāng)溝的坡度、坡向進(jìn)行實地測量，在不同地段選取多個測量點，獲取準(zhǔn)確的地形數(shù)據(jù)。通過遙感影像解譯，分析溝谷形態(tài)特征，測量溝谷的寬深比和彎曲度。例如，經(jīng)測量和分析，古鄉(xiāng)溝某段的坡度為40°，坡向為西南，溝谷寬深比為1:4，彎曲度為1.6。對采集到的這些多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，采用數(shù)據(jù)清洗、標(biāo)準(zhǔn)化等方法，消除數(shù)據(jù)中的噪聲和異常值，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和量綱。運用統(tǒng)計分析方法，研究各預(yù)警指標(biāo)之間的相關(guān)性和變化規(guī)律。例如，通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，降雨量與河流水位、地下水水位之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，隨著降雨量的增加，河流水位和地下水水位也相應(yīng)上升。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，直觀展示預(yù)警指標(biāo)的空間分布特征。將地質(zhì)、地形地貌等數(shù)據(jù)與災(zāi)害發(fā)生位置進(jìn)行疊加分析，找出災(zāi)害易發(fā)區(qū)域與各預(yù)警指標(biāo)之間的關(guān)系。通過這些數(shù)據(jù)采集和分析工作，為古鄉(xiāng)溝溝谷災(zāi)害鏈的預(yù)警模型應(yīng)用提供了豐富、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，有助于提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性。5.3預(yù)警模型應(yīng)用與結(jié)果分析將古鄉(xiāng)溝采集的地質(zhì)、氣象、水文、地形地貌等多參數(shù)數(shù)據(jù)代入基于機(jī)器學(xué)習(xí)建立的預(yù)警模型中，模型運行后得到了相應(yīng)的預(yù)警結(jié)果。在某一監(jiān)測時間段內(nèi)，模型對古鄉(xiāng)溝溝谷災(zāi)害鏈的發(fā)生進(jìn)行了預(yù)測。通過將預(yù)警結(jié)果與實際災(zāi)害發(fā)生情況進(jìn)行詳細(xì)對比，發(fā)現(xiàn)預(yù)警模型在多次災(zāi)害事件中表現(xiàn)出了較高的準(zhǔn)確性。在2022年雨季的一次強(qiáng)降雨過程中，模型根據(jù)實時監(jiān)測的降雨量、降雨強(qiáng)度、河流水位、地下水水位以及地形地貌等參數(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測到了古鄉(xiāng)溝可能發(fā)生滑坡-泥石流災(zāi)害鏈。當(dāng)時，模型輸出的災(zāi)害發(fā)生概率超過了設(shè)定的預(yù)警閾值，相關(guān)部門根據(jù)預(yù)警信息及時采取了防范措施，如疏散下游居民、加強(qiáng)交通管制等。隨后，古鄉(xiāng)溝內(nèi)確實發(fā)生了滑坡，滑坡體進(jìn)入溝谷后在水流作用下形成了泥石流。由于預(yù)警及時，防范措施得當(dāng)，此次災(zāi)害鏈未造成人員傷亡，交通設(shè)施的損失也得到了有效控制。然而，預(yù)警模型也存在一定的局限性。在某些情況下，模型的預(yù)測結(jié)果與實際災(zāi)害發(fā)生情況存在偏差。在一次地震引發(fā)的災(zāi)害鏈?zhǔn)录?，模型雖然預(yù)測到了災(zāi)害鏈的發(fā)生，但對災(zāi)害的規(guī)模和影響范圍的預(yù)測不夠準(zhǔn)確。這主要是因為地震具有較強(qiáng)的突發(fā)性和不確定性，現(xiàn)有的預(yù)警指標(biāo)難以全面準(zhǔn)確地反映地震對溝谷災(zāi)害鏈的影響。此外，模型在處理復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌條件時，也可能存在一定的誤差。古鄉(xiāng)溝內(nèi)部分區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂和褶皺發(fā)育，模型對這些區(qū)域的災(zāi)害鏈預(yù)測準(zhǔn)確性相對較低。為了提高預(yù)警模型的性能，未來需要進(jìn)一步優(yōu)化預(yù)警指標(biāo)體系。增加與地震相關(guān)的指標(biāo)，如地震震級、震中距、地震動峰值加速度等，以更準(zhǔn)確地反映地震對溝谷災(zāi)害鏈的觸發(fā)作用。深入研究地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌