胡卸文 金 濤 殷萬清 霍柱北 宋鈺朋 張紹科 王 嚴(yán) 楊 瀛

（①西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都610031，中國(guó)）

（②涼山州地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，西昌615000，中國(guó)）

（③四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八一大隊(duì)，西昌615000，中國(guó)）

0 引 言

林火是一種常見的自然災(zāi)害，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，世界每年發(fā)生林火災(zāi)害近22萬起，主要集中在加拿大、澳大利亞、西班牙、美國(guó)及中國(guó)（胡卸文等，2018）。而根據(jù)中國(guó)林業(yè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近5年全國(guó)發(fā)生林火共10i301起，其中有832起發(fā)生在四川省，且又以甘孜，涼山州尤為顯著。森林大火不僅造成生態(tài)系統(tǒng)破壞，同時(shí)也帶來環(huán)境污染及相關(guān)的次生地質(zhì)災(zāi)害，特別是火燒跡地部位集中降雨形成泥石流災(zāi)害。Wells et al.（1987）在對(duì)美國(guó)佛羅里達(dá)州的泥石流調(diào)查時(shí)就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)啬嗍鞯陌l(fā)生與附近的林火之間具有緊密聯(lián)系。Mitsopoulos et al.（2006）與Ffolliott et al.（2003）分別在美國(guó)亞利桑那州及地中海地區(qū)林火后的泥石流研究發(fā)現(xiàn)，高烈度林火與火后流域內(nèi)洪峰流量的激增有明顯的關(guān)系，高烈度林火發(fā)生后的洪峰流量約為火燒之前的900倍。隨后Prochaska et al.（2008）也發(fā)現(xiàn)，同一地區(qū)在相同的降雨情況下，火燒區(qū)域發(fā)生泥石流災(zāi)害，而非火燒區(qū)域則沒有暴發(fā)。Hyde et al.（2014），Nyman et al.（2015）對(duì)火燒區(qū)泥石流研究發(fā)現(xiàn)，火行為特征細(xì)小變化會(huì)顯著影響火后發(fā)生泥石流的頻率，且林火烈度越高，植被殘留越少，泥石流啟動(dòng)所需的坡面面積和坡度閾值就越小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界火燒跡地發(fā)生火后泥石流的比例大致在60%，其中美國(guó)發(fā)生概率為35%～40%（Cannon et al.，2000，2001；Gartner et al.，2005；Nyman et al.，2011），澳大利亞約81%（Nyman et al.，2011，2015），而國(guó)內(nèi)該研究明顯偏弱，尚無系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但就本研究團(tuán)隊(duì)對(duì)四川省近10年的森林火燒區(qū)發(fā)生火后泥石流統(tǒng)計(jì)顯示，該比例約70%（胡卸文等，2018）?？梢姡淮紊只馂?zāi)后可能誘發(fā)泥石流的概率較大。

2020年3月30日，四川省涼山州西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)一帶發(fā)生特大森林火災(zāi)，過火面積超30ikm2?；馂?zāi)發(fā)生后，火燒跡地地表大片裸露，坡表堆積了大量灰燼，一旦遭遇暴雨天氣，誘發(fā)火后泥石流的概率極大，對(duì)坡腳附近學(xué)校、加油站、鄉(xiāng)政街道辦及瀘山—邛海風(fēng)景區(qū)等重要設(shè)施構(gòu)成了重大威脅。因此盡快開展西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)火燒跡地特征調(diào)查、火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)，進(jìn)而提出確保坡腳保護(hù)對(duì)象安全的避讓搬遷或者治理措施建議極為必要、且意義重大。

現(xiàn)行泥石流易發(fā)性判別主要有兩種方式，一是依據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)泥石流易發(fā)性影響因子賦予權(quán)重，二是基于大量樣本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析來找出影響因子對(duì)泥石流易發(fā)性的影響規(guī)律，并確定其權(quán)重大小。國(guó)外學(xué)者多采用第二類研究方式，Bisson et al.（2005）對(duì)意大利南部378個(gè)火燒跡地火后泥石流易發(fā)性分析中，提出了一種通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c遙感技術(shù)相結(jié)合的快速評(píng)估火后泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法。2005年Cannon等分析了大量的火后泥石流數(shù)據(jù)（Gartner et al.，2004，2005）并討論了基巖巖性和地表松散物質(zhì)、流域面積和平均坡度、過火面積和火強(qiáng)度、斥水層等因素對(duì)于火后泥石流啟動(dòng)的敏感性。后來Cannon et al.又在2010年對(duì)美國(guó)西部地區(qū)388個(gè)火燒區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析后，提出了預(yù)測(cè)火后泥石流易發(fā)性的模型，該模型成功預(yù)測(cè)美國(guó)西部加州地區(qū)的火后泥石流暴發(fā)程度，成功率高達(dá)80%（Cannon et al.，2009）。2015年Gartner et al.通過對(duì)美國(guó)加州7個(gè)發(fā)生火后泥石流流域的384條溝道的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元邏輯回歸，提出了一個(gè)基于溝道坡度、平面曲率和溝道長(zhǎng)度的火后泥石流易發(fā)性預(yù)測(cè)函數(shù)。目前我國(guó)對(duì)類似特殊成因的泥石流研究多聚焦于震后泥石流（如李寧等，2020），而對(duì)于火后泥石流的研究起步較晚，近年來主要集中于火后泥石流的成災(zāi)機(jī)理及防治等研究（胡卸文等，2018；任云等，2018；王嚴(yán)等，2019；楊瀛等，2020），對(duì)于火后泥石流易發(fā)性的研究近乎空白，僅任云等（2018）對(duì)四川九龍縣色腳溝火后泥石流的4條支溝進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究。同時(shí)研究樣本的欠缺使得國(guó)內(nèi)學(xué)者難以通過客觀的數(shù)據(jù)分析來研究火后泥石流的易發(fā)性，且國(guó)外研究的火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型均基于已有的數(shù)據(jù)庫(kù)，僅針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所在的區(qū)域預(yù)測(cè)效果良好，而對(duì)其他地區(qū)的火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)較為乏力。

根據(jù)西昌經(jīng)久鄉(xiāng)火燒區(qū)最新遙感圖像，作者研究團(tuán)隊(duì)于火燒后的2020年4月4日（火災(zāi)余火撲滅后的第二天）迅即趕赴現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，查明了本次森林火災(zāi)火燒跡地的火燒特點(diǎn)，獲取了火燒跡地灰燼層特征等第一手實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。選取中度及重度火烈度區(qū)面積占比、火燒跡地產(chǎn)沙區(qū)平均坡度、坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度、主溝平均縱比降、溝道流域面積5個(gè)影響因子，采用專家經(jīng)驗(yàn)法對(duì)火燒跡地63條潛在泥石流溝進(jìn)行火后泥石流的易發(fā)性評(píng)價(jià)，以期為該火燒跡地雨季火后泥石流的應(yīng)急防治措施及治理工程規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 火燒區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征概況

火燒區(qū)所在的西昌市區(qū)東臨邛海盆地、西臨安寧河谷平原（圖1），地勢(shì)北高南低，以山地為主，山嶺海拔1500～2310im，山區(qū)溝谷深切，地形崎嶇，屬構(gòu)造侵蝕剝蝕中山地貌。構(gòu)造上地處攀西大裂谷中，且位于安寧河隱伏斷裂和則木河斷裂斜接復(fù)合部位，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，是歷史地震中心，地震基本烈度為Ⅸ度。地層巖性主要為白堊系泥巖、泥頁巖、粉砂巖，第四系全新統(tǒng)殘坡積層主要為含碎石的粉質(zhì)黏土。年平均風(fēng)速為1.6im·s－1，8級(jí)以上大風(fēng)年均出現(xiàn)10日，且主要集中在2～5月，加上白晝以及垂直高度不同氣溫變化較大，地表風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈，巖石風(fēng)化嚴(yán)重。

圖1 西昌經(jīng)久鄉(xiāng)火燒區(qū)部位地形坡度平面示意圖Fig.1 Topographic slope plan of burning area in Jingjiu Township，Xichang City

西昌地處川西高原南段，屬典型亞熱帶西南季風(fēng)和高原氣候，地勢(shì)高峻，山脈水系呈南北向延伸，北部有東西向群山所阻，使東、西兩個(gè)方向的冷空氣不能長(zhǎng)驅(qū)直入，而南部暖空氣則可直達(dá)西昌盆地，呈現(xiàn)出既有高原干燥氣候、又有充沛降雨的特點(diǎn)。西昌市年平均氣溫約17i℃，多年平均降雨量1013.5imm，日最大降雨量199.5imm。5～10月為雨季，降水過程多為強(qiáng)降雨、連陰雨、多夜雨，雨季降雨量占全年總降雨量的90%左右（李秀珍等，2005），且山區(qū)氣候垂直分帶十分明顯，海拔每增高100im，降雨量增加約30imm。

2 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)特點(diǎn)

2.1 火烈度特征及判別標(biāo)準(zhǔn)

西昌市瀘山景區(qū)在火災(zāi)發(fā)生前屬原始森林區(qū)，植被覆蓋率在90%以上（圖2a），植被類型以云南松和桉樹林為主，火災(zāi)后火燒跡地植被遭受嚴(yán)重破壞，覆蓋率明顯降低（圖2b），從而導(dǎo)致其在紅外波段和近紅外波段的反射率相較于火燒之前表現(xiàn)出明顯的差異性，因此在火燒跡地的檢測(cè)與評(píng)價(jià)體系里，常常采用多光譜遙感數(shù)據(jù)中這兩個(gè)波段所構(gòu)建的監(jiān)測(cè)指數(shù)如dNBR（the delta Normalized Burn Ratio）可以準(zhǔn)確檢算森林火燒地區(qū)的過火面積、邊界及火燒程度（Miller et al.，2007；孫佳佳等，2010；王曉莉等，2013；王嚴(yán)等，2019）。本次通過Envi軟件對(duì)事發(fā)地火燒前后（分別是2019年12月1日及2020年4月5日）的多光譜衛(wèi)星遙感圖像（20im精度）進(jìn)行解譯，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況判斷火燒面積、邊界及不同區(qū)域的火燒強(qiáng)烈程度?；鹆叶冗b感解譯后的kml文件導(dǎo)入Google earth軟件處理后，可統(tǒng)計(jì)出火燒跡地范圍內(nèi)不同火烈度區(qū)面積占比，以及每條溝道流域內(nèi)高烈度火燒區(qū)（中度及重度火烈度區(qū)）的面積占比。

基于Parsons et al.（2010）提出的不同強(qiáng)度火燒判別特征表，對(duì)西昌經(jīng)久鄉(xiāng)火燒跡地不同火烈度區(qū)域通過遙感圖像解譯并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，根據(jù)火燒跡地植被被燒毀程度、灰燼層厚度等特征，將火燒跡地的林火烈度分為重度、中度、輕度與未火燒4個(gè)等級(jí)，具體特征見表1。

表1 西昌經(jīng)久鄉(xiāng)火燒跡地不同強(qiáng)度火烈度判別特征Table 1 Discriminant characteristics of different fire intensity in burned area in Jingjiu Township，Xichang City

2.2 西昌森林火災(zāi)火燒跡地特征

根據(jù)火烈度判別標(biāo)準(zhǔn)，西昌火燒跡地火烈度分區(qū)如圖3所示。相應(yīng)重度、中度、輕度與未火燒區(qū)現(xiàn)場(chǎng)特征見圖4。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)森林火災(zāi)總過火面積約30ikm2，約占瀘山所在部位總流域面積的3／4，據(jù)統(tǒng)計(jì)，重度火燒區(qū)占比46.8%、中度火燒區(qū)占比37.9%、輕度火燒區(qū)占比15.3%。對(duì)于單溝而言，流域內(nèi)火烈度分布大致與海拔高度成正比，即流域中、上游或支溝交匯處以上多為中度、重度火燒區(qū)，下游為輕度及未火燒區(qū)?；馃齾^(qū)每條溝道流域內(nèi)高烈度（含中度及重度火烈度區(qū)）面積占比見表2，可見整個(gè)火燒跡地內(nèi)，中度及重度火燒區(qū)面積占比超過30%的溝谷數(shù)量占總流域內(nèi)各溝谷總數(shù)的79.4%，其中中度及重度火燒區(qū)面積占比超過60%的占總流域溝谷數(shù)的47.6%。顯然，這些溝道在雨季發(fā)生火后泥石流的概率大。

圖3 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)火烈度分區(qū)圖Fig.3 Fire intensity zoning map in Xichang forest fire area

圖4 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)不同火烈度部位典型照片F(xiàn)ig.4 Typical photos of different fire intensity in Xichang forest fire area

表2 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)中度及重度火燒面積不同占比溝道數(shù)量統(tǒng)計(jì)Table 2 Gully number statistics of moderate and severe fire areas in Xichang forest fire area

2.3 火燒跡地坡面灰燼及土壤擾動(dòng)特點(diǎn)

圖5 坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層Fig.5 Slope ash and soil disturbance layer in burned area

林火燒毀樹冠層與地表落葉層后形成豐富的地表灰燼層（圖5），其高溫焙燒作用還使得坡面土壤結(jié)構(gòu)受到強(qiáng)烈擾動(dòng)，重度火燒區(qū)樹干幾乎被完全燒毀殆盡，導(dǎo)致大量的枯枝樹干散亂堆積在坡面以及溝道中（圖6）。遇到強(qiáng)降雨天氣，坡面灰燼及松散泥沙將極為容易被啟動(dòng)而誘發(fā)火后泥石流（王嚴(yán)等，2019），同時(shí)枯枝樹干進(jìn)入溝道容易出現(xiàn)堵塞潰決，進(jìn)而導(dǎo)致泥石流流量放大效應(yīng)顯著，危害性增強(qiáng)（胡卸文等，2018）。

圖6 火燒區(qū)坡面及溝道枯枝樹干散亂分布Fig.6 Scattered distribution of dead branches and trunks on the slope and channel in burned area

顯然，灰燼層及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)厚度是決定火后泥石流啟動(dòng)物源規(guī)模依據(jù)之一（Cannon et al.，2005），因此對(duì)每條溝道不同火烈度區(qū)坡面灰燼及土壤擾動(dòng)層影響深度進(jìn)行測(cè)量是極為必要的。為了方便量化每條溝道坡面灰燼層及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)影響深度，本文假定不同溝道同種火烈度下火燒對(duì)坡面可燃物的焚燒情況相似，并以野外調(diào)查受風(fēng)力搬運(yùn)影響暫時(shí)較弱的頭3天（余火撲滅后第2～4日）的火燒跡地不同火烈度區(qū)坡面灰燼層厚度等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平均值為標(biāo)準(zhǔn)，以估算整個(gè)火燒區(qū)各溝道流域內(nèi)的坡面灰燼層及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層的平均厚度。對(duì)應(yīng)計(jì)算公式如下：

式中：H為單溝流域內(nèi)灰燼層及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層的平均厚度；S為單溝總流域面積；S輕、S中、S重分別為單溝流域內(nèi)輕、中、重度火燒區(qū)的面積；H輕、H中、H重分別為單溝流域內(nèi)輕、中、重度火燒區(qū)坡面灰燼層及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層的平均厚度。

通過對(duì)火燒跡地大火撲滅后的第2到第5天（4月4日～4月6日）及火后半個(gè)月（4月15日～4月19日），不同火烈度區(qū)坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖7，可見火撲滅后、未受地表風(fēng)吹影響的火燒跡地坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度與火烈度成正相關(guān)，其中輕度火燒區(qū)平均厚度為1.20icm，中度火燒區(qū)平均厚度為3.23icm，重度火燒區(qū)平均厚度為5.04icm，這是符合客觀實(shí)際的。

圖7 火燒跡地火后不同時(shí)段坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度實(shí)測(cè)結(jié)果Fig.7 Measured average thickness of slope ash and soil disturbance layer at different time in burned area

而火后半個(gè)月，對(duì)部分處于分水嶺及溝道中上游部位火燒跡地坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層的平均厚度則表現(xiàn)出與火烈度成負(fù)相關(guān)的趨勢(shì)，其中輕度火燒區(qū)平均厚度為5.84icm，中度火燒區(qū)平均厚度為2.82icm，重度火燒區(qū)平均厚度為2.07icm。造成如此結(jié)果的原因顯然與西昌瀘山山脈每年的2～5月的下午強(qiáng)風(fēng)段風(fēng)速較大有關(guān)。余火撲滅后第2～4日火燒跡地坡面灰燼層等細(xì)顆粒物質(zhì)受風(fēng)力搬運(yùn)影響暫不明顯。但隨著時(shí)間推移，坡面灰燼及細(xì)顆粒物質(zhì)在強(qiáng)風(fēng)搬運(yùn)作用下，逐漸由溝道中、上游及分水嶺部位的中度、重度火燒區(qū)向溝道下游的輕度、未火燒區(qū)以及溝道內(nèi)運(yùn)移，并大量富集于溝道及坡面的陡緩交界處（圖8）。故余火撲滅后在經(jīng)歷了15天左右風(fēng)蝕搬運(yùn)作用后，火燒跡地坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層中細(xì)顆粒物質(zhì)已發(fā)生明顯的重分布。值得指出的是，這些物質(zhì)重分布僅在局部地段，不代表火燒跡地的普遍現(xiàn)象。

圖8 火燒跡地局部地段受強(qiáng)風(fēng)吹蝕后溝道內(nèi)及斜坡陡緩交界處灰燼等細(xì)顆粒堆積（攝于2020年4月17日）Fig.8 Accumulation of fine particles such as ash in the gully and at the junction of steep slopes after strong wind erosion in some burned areas（photo on April 17，2020）

3 火燒區(qū)火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)

3.1 易發(fā)性評(píng)價(jià)因子選取

火后泥石流易發(fā)性影響因素應(yīng)能夠充分反映火燒區(qū)火后泥石流控制作用，其相應(yīng)的評(píng)價(jià)因子表征指標(biāo)均能在野外實(shí)地調(diào)查獲取，且所有指標(biāo)客觀量化。

與常規(guī)泥石流相比，火后泥石流的暴發(fā)與林火烈度密切相關(guān)，大量的研究成果及已有案例顯示，林火強(qiáng)度及由其所導(dǎo)致的灰燼層、土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)改變是火后泥石流形成的主因及充分條件（Beyers et al.，2005；任云等，2018），選取流域內(nèi)重度及中度火烈度區(qū)面積占比、坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度作為火烈度影響評(píng)價(jià)指標(biāo)；而火燒跡地坡面坡度、主溝道縱坡坡降則是物源啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力必要條件，選取火燒跡地產(chǎn)沙區(qū)平均坡度、主溝道縱坡坡降以及溝道流域面積作為啟動(dòng)動(dòng)力條件的3個(gè)評(píng)價(jià)因子（表3）。

3.2 易發(fā)性評(píng)價(jià)模型建立

通過對(duì)火燒跡地實(shí)地調(diào)查并結(jié)合專家們多年對(duì)火后泥石流的研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上述5個(gè)火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了權(quán)重賦值（表4），并基于權(quán)重系數(shù)法建立了如式（2）所示的火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型。

表3 火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)因子及獲取方法Table 3 Susceptibility evaluation factors and acquisition methods of post-fire debris flow

式中：P為單溝火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)總得分；X1～X5分別為單溝火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)因子：即流域內(nèi)重度與中度火燒區(qū)面積占比、坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度、火燒跡地產(chǎn)沙區(qū)平均坡度、溝道平均縱坡降及溝道流域面積的得分。

3.3 火后泥石流易發(fā)性劃分標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范（試行）》（TCAGHP 006－2018））以及Connon et al.（2010）提出的火行為條件量化標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合野外火燒區(qū)特點(diǎn)，可建立火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)因子的評(píng)分區(qū)間（表5、表6）。每個(gè)評(píng)價(jià)因子及泥石流易發(fā)性均分為4個(gè)等級(jí)，分別為不易發(fā)、低等易發(fā)、中等易發(fā)和高等易發(fā)?；鸷竽嗍饕装l(fā)性評(píng)分時(shí)，每個(gè)分級(jí)評(píng)分區(qū)間內(nèi)可采用平均插值法，對(duì)各溝道易發(fā)性評(píng)價(jià)單因子進(jìn)行評(píng)分，最后代入式（2）中計(jì)算可得單溝火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)總分。

3.4 火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)及驗(yàn)證

依據(jù)上述評(píng)價(jià)因子和方法，對(duì)西昌火燒區(qū)涉及的63條溝道開展了火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)，結(jié)果見表7、表8、表9和圖9、圖10。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，火燒區(qū)63條潛在火后泥石流沖溝中，29條為高易發(fā)性，占總數(shù)的46.0%；23條為中等易發(fā)性，占總數(shù)的36.5%；8條為低等易發(fā)性，占總數(shù)的12.7%；3條為不易發(fā)性，占總數(shù)的4.8%?；馃E地火后泥石流溝道主要位于靠近邛海側(cè)的新村街道，共有31條泥石流沖溝，其中高、中、低易發(fā)性溝道分別占各易發(fā)性溝道總數(shù)的48.3%、43.5%和50%（表8）。相對(duì)而言，海南鄉(xiāng)、安哈鎮(zhèn)、經(jīng)久鄉(xiāng)和馬道鎮(zhèn)所在火燒跡地分別有7～9條泥石流溝，盡管數(shù)量不多，但90%沖溝屬于中等－高易發(fā)。

表5 火后泥石流易發(fā)性影響因子等級(jí)劃分及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Grade division and scoring criteria of influence factors of post-fire debris flow susceptibility

表6 火后泥石流易發(fā)性總評(píng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)表Table 6 Grading criteria for the total score of post-fire debris flow susceptibility

評(píng)價(jià)結(jié)果還顯示，盡管火燒區(qū)內(nèi)溝道流域面積普遍較小，有50%以上的溝道流域面積不足0.2ikm2，但由于90%以上的溝道平均縱比降大，產(chǎn)沙區(qū)平均坡度也較陡，這類地形不僅在林火燃燒過程中有利于火勢(shì)的快速蔓延，在降雨過程中也有利于坡面匯流而造成火后泥石流的啟動(dòng)。所以76%以上的溝道流域內(nèi)燒毀較為嚴(yán)重，且坡面灰燼、泥沙等松散物源堆積較厚，最終中等及高等易發(fā)性泥石流溝道數(shù)量占比高達(dá)82.5%（圖10）。

表4 基于專家經(jīng)驗(yàn)法的火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)因子權(quán)重賦值Table 4 Evaluation factor weight assignment of post-fire debris flow susceptibility based on expert experience method

表7 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)63條溝道火后泥石流易發(fā)性評(píng)分結(jié)果Table 7 Post-fire debris flow susceptibility scores of 63 gullies in Xichang forest fire area

表8 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)火后泥石流溝道易發(fā)性數(shù)量統(tǒng)計(jì)Table 8 Statistics of post-fire debris flow in different towns in Xichang forest fire zone

上述評(píng)價(jià)結(jié)果很快得到驗(yàn)證，2020年5月1日，位于火燒區(qū)安哈鎮(zhèn)的響水溝泥石流中的一條支溝，發(fā)生了小規(guī)?；鸷竽嗍鳎▓D11）。當(dāng)日安哈鎮(zhèn)實(shí)測(cè)日降雨量?jī)H12imm，1ih最大降雨量也僅為5.5mm。通過表9分析發(fā)現(xiàn)，這條支溝流域面積不足0.1ikm2，流域面積易發(fā)性單因子得分遠(yuǎn)小于電池廠后山溝與馬鞍山磚廠北側(cè)山溝，但同時(shí)具備了過火嚴(yán)重、地形陡峭、坡面松散物堆積厚的特點(diǎn)，其火后泥石流易發(fā)性評(píng)分高達(dá)92.8分，超過研究區(qū)火后泥石流評(píng)價(jià)最高分的電池廠后山溝與馬鞍山磚廠北側(cè)山溝。而主溝響水溝泥石流雖屬高易發(fā)性火后泥石流，但易發(fā)性評(píng)價(jià)為75分，當(dāng)日降雨量低于其啟動(dòng)閾值，所以主溝并未發(fā)生火后泥石流。

表9 西昌森林火災(zāi)火燒區(qū)典型代表性高易發(fā)火后泥石流溝道數(shù)據(jù)評(píng)分表Table 9 Data rating of typical representative high risk post-fire debris flow gully in Xichang forest fire area

圖9 西昌火燒區(qū)火后泥石流易發(fā)性等級(jí)分區(qū)圖Fig.9 Zoning map of post fire debris flow susceptibility in Xichang fire areas

圖10 研究區(qū)63條溝道火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)單因子評(píng)分及總評(píng)分結(jié)果圖Fig.10 Single factor and total score results of post fire debris flow susceptibility assessment of 63 gullies in burned area

圖11 西昌火燒區(qū)響水溝左岸支溝火后泥石流暴發(fā)特征照片（攝于2020年5月1日）Fig.11 Characteristic of post-fire debris flow in the left branch of Xiangshuigou gully in Xichang fire area（May 1，2020）

響水溝支溝火后泥石流的暴發(fā)證明了以下兩點(diǎn)：（1）地形越陡峭、高火烈度區(qū)面積占比越大的流域，啟動(dòng)火后泥石流所需降雨閾值越低，與Hyde et al.（2014）得出的結(jié)論一致；（2）溝道流域面積作為評(píng)價(jià)因子，在火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型中權(quán)重占比較小是符合野外客觀實(shí)際的，同時(shí)也印證了本文提出的火后泥石流易發(fā)性模型是合理的。

4 結(jié) 論

（1）發(fā)生于2020年3月30的西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)森林火災(zāi)，總過火面積約30ikm2，約占瀘山山脈區(qū)總流域面積的3／4，其中重度火燒區(qū)占比46.8%、中度火燒區(qū)占比37.9%、輕度火燒區(qū)占比15.3%。野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，火燒區(qū)火燒跡地坡面灰燼及土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層平均厚度與火烈度成正比，其中輕度、中度和重度火燒區(qū)平均厚度分別為1.20icm，3.23icm和5.04icm。

（2）結(jié)合西昌經(jīng)久鄉(xiāng)火災(zāi)火燒跡地特點(diǎn)，提出了基于中度及重度火烈度區(qū)面積占比、火燒跡地坡面灰燼及結(jié)構(gòu)擾動(dòng)層厚度、產(chǎn)沙區(qū)平均坡度、主溝平均縱比降、溝道流域面積5個(gè)影響因子，采用專家經(jīng)驗(yàn)法的火后泥石流易發(fā)性評(píng)價(jià)模型，并確定了高度、中度、輕度易發(fā)界限判別標(biāo)準(zhǔn)。易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，火燒區(qū)63條沖溝中，高度、中度、輕度及不易發(fā)性溝谷分別為29條、23條、8條和3條，各自所占比例分別為46.0%、36.5%、12.7%和4.8%。

（3）火燒區(qū)超過50%以上的溝道流域面積不足0.2ikm2，但由于90%以上的溝道平均縱比降大，產(chǎn)沙區(qū)平均坡度也較陡，導(dǎo)致76%以上的溝道流域內(nèi)植被燒毀較為嚴(yán)重，且坡面灰燼、泥沙等松散物源堆積較厚的特點(diǎn)，使得中等及高等易發(fā)性泥石流溝道數(shù)量占比高達(dá)82.5%。一遇集中降雨，發(fā)生火后泥石流可能性極大。