關(guān)鍵詞：耦合數(shù)值模型；泥石流；動(dòng)態(tài)演進(jìn)過(guò)程；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；黃河上游中圖分類(lèi)號(hào)：P642.2；TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2025.07.011引用格式：，，，等.基于耦合數(shù)值模型的降雨誘發(fā)滑坡-泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J].人民黃河，2024，46（7）：66-72，77.

Risk Assessment of Rainfall-Induced Landslide-Debris Flow Based on Coupled Numerical Model

ZHAO Chencheng ^1，2 ，LI Xiuzhen’，LI Quanlin ^1，2 ，GONG Junhao ^1，2 ， SUN Jianguo ³ ， ZHANG Shizhe ^1，2 （1.Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academy of Sciences，Chengdu ，China;

2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 10oo49，China：

3.China Railway Changjiang Transport Design Group Co.，Ltd.，Chongqing ，China）

Abstract：ThegeomorhicandgologicalconditionsinteupperreachesofteYelowRiverareharacteriedbycomplexityandfragilty Disasterssuchbsudifalletsrefrtlyddittoc VillgedebrisflowofGideCountylocatedontheupperreachesofteYelowRiver，wasseletedastheprimaryresearchfocusinthis study.Basedoooflevatdataieldivstigatiosndmoessingtepretatondplogicaldcal staisticalodels，nludingte，low-，ndO-odels，oectiobetwnladslidesanddebrisfowwastablis， withparticularempasisplacedonteoleofinaliducedlanslidesastematerialsoucefdebrisflows.Acouplednumercalodel describngthedamicevolutioofaifallnduedladslidesndebrisflowsadeveloped，ndthdaiciskofrlianGulldebs flow，uderaarifallsearoaatiaieledoupdodltolcoatedeiueneftcgo conditionsoftedisasterevirometonthdebrisfowsoucebutalsoaountedforthedamicmaterialsourceprovidedbyal-in duced landslides.

Key words： coupled numerical model; debris flow；evolution process； risk assessment；upper Yellow River

0 引言

隨著全球氣候變化的加劇，暴雨等極端天氣事件的發(fā)生頻次不斷增多，目前降雨誘發(fā)的滑坡-泥石流等災(zāi)害的研究越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和高度重視[1]。黃河上游地區(qū)在高原隆升與黃河侵蝕下切的地貌演化過(guò)程中，滑坡-泥石流災(zāi)害頻發(fā)[2]，這些災(zāi)害不僅呈現(xiàn)規(guī)模大、數(shù)量多、分布廣和危害重且形成機(jī)制復(fù)雜等特點(diǎn)[3]，而且在降雨條件下還時(shí)常呈現(xiàn)滑坡-泥石流多災(zāi)種或鏈?zhǔn)桨l(fā)生等特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全，還直接破壞黃河流域生態(tài)環(huán)境，影響流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展[4]。因此，迫切需要提出科學(xué)合理的方法進(jìn)行降雨誘發(fā)滑坡-泥石流鏈?zhǔn)綖?zāi)害演進(jìn)過(guò)程及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究，以期從致災(zāi)機(jī)理入手提升黃河流域地質(zhì)災(zāi)害的主控風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防控水平。

目前針對(duì)單一滑坡或泥石流災(zāi)害研究已經(jīng)提出了許多數(shù)值模型。代表性的降雨滑坡數(shù)值模型有SINMAP模型[5]、SHALSTAB 模型[6]、DSLAM模型[7]]

SLIP模型[8]及TRIGRS模型[9]等。其中，TRIGRS模型已成為近年來(lái)國(guó)際上進(jìn)行區(qū)域或流域降雨誘發(fā)淺層滑坡識(shí)別及評(píng)價(jià)的重要模型之一，是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）在Iverson模型的基礎(chǔ)上，考慮了暫態(tài)孔隙水壓力的影響，建立的基于柵格的降雨誘發(fā)滑坡的穩(wěn)定性計(jì)算模型[9]。代表性的泥石流數(shù)值模型有Mass-Mov2D模型[10]、Massflow[11]、RAMMS模型[12]、Flow-R模型[13]、FLO-2D模型[14]等。降雨誘發(fā)滑坡-泥石流災(zāi)害鏈過(guò)程涉及多種物理機(jī)制，包括降雨入滲、土體失穩(wěn)、滑坡物質(zhì)運(yùn)移和泥石流的形成與運(yùn)動(dòng)[15]等，較單一災(zāi)種模擬復(fù)雜得多。許多學(xué)者開(kāi)發(fā)了基于物理過(guò)程和數(shù)值計(jì)算的多學(xué)科模型對(duì)其進(jìn)行分析，如：Hsu等[16]把TRIGRS和DEBRIS-2D 結(jié)合，評(píng)估了降雨誘發(fā)的淺層滑坡和隨后的泥石流運(yùn)動(dòng)的多災(zāi)種危險(xiǎn)性；W_u 等[7將降雨滑坡失穩(wěn)模型TRIGRS與泥石流數(shù)值模型FLO-2D結(jié)合，估算了滑坡作為物源時(shí)泥石流的沖出量；王炳亮等[18]采用信息量模型對(duì)黑山峽地區(qū)進(jìn)行了滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)，為后續(xù)滑坡防治和確定泥石流區(qū)域物源奠定了基礎(chǔ);張鵬等[采用SINMAP方法分析甘南區(qū)域內(nèi)不穩(wěn)定特征，并利用聚焦型模型分析了小漢林溝鏈?zhǔn)椎刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征；Park 等[20]將TRIGRS模型與Flow-R模型耦合，實(shí)現(xiàn)了滑坡作為泥石流物源的識(shí)別；Nie等[2]將TRIGRS模型與Flow-R模型耦合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)降雨條件下泥石流物源和危險(xiǎn)性的動(dòng)態(tài)評(píng)估；Roberto 等[22]耦合了SHALSTAB和FLO-2D模型。這些模型將降雨誘發(fā)的滑坡和泥石流有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，相比單一數(shù)值模型能更為客觀(guān)地考慮災(zāi)害體復(fù)雜的演化過(guò)程和物理機(jī)理，但各自存在一定的局限性和不足。

本文以黃河上游貴德縣二連村二連溝泥石流為研究對(duì)象，基于泥石流物源識(shí)別模型（TRIGRS模型、Flow-R模型）和泥石流形成運(yùn)動(dòng)演進(jìn)模型（FLO-2D模型），將泥石流物源區(qū)識(shí)別與泥石流起動(dòng)點(diǎn)確定有機(jī)聯(lián)系，建立了單溝尺度的降雨誘發(fā)滑坡-泥石流災(zāi)害鏈的耦合數(shù)值模型，并定量評(píng)估了降雨情景下二連溝泥石流的危險(xiǎn)性，以期為黃河上游降雨滑坡及泥石流多災(zāi)種災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)防控和防災(zāi)減災(zāi)提供定量依據(jù)和科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)概況

二連溝位于黃河上游貴德縣尕讓鄉(xiāng)二連村，溝口地理坐標(biāo)為北緯 36^°07^′48^′′ 東經(jīng) 101^°32^′45^′′ ，是貴德縣著名的阿什貢泥石流群7條泥石流溝中一條較大的黏性泥石流溝[2，23]。二連溝流域面積約 6.2km² ，高差

950m ，形態(tài)近樺葉狀（見(jiàn)圖1），溝谷流向 150^°～180^° ，溝道呈現(xiàn)彎曲遷回形態(tài)，主溝長(zhǎng) 5.5km ，支溝眾多。泥石流堆積扇長(zhǎng)約 800m 寬 850m 厚 0～15m 。地貌主要為低山丘陵，地質(zhì)組成主要為新近系砂礫巖、粉砂巖、泥巖和頁(yè)巖等，受青藏高原隆升及黃河水強(qiáng)烈侵蝕沖刷的作用，巖體破碎，固體物源豐富，淺層滑坡崩塌發(fā)育[2]。據(jù)相關(guān)資料[23]，歷史上二連溝曾發(fā)生過(guò)多次泥石流災(zāi)害，曾導(dǎo)致電灌站機(jī)房、機(jī)組被淤埋，沖毀防洪壩一座。目前該溝滑坡-泥石流正處于發(fā)展的活躍期，受降雨影響明顯，具有發(fā)生頻率高、周期短的特點(diǎn)。

2 研究方法

本文主要依據(jù)TRIGRS模型、Flow-R模型和FLO-2D模型構(gòu)建泥石流物源識(shí)別及運(yùn)動(dòng)演進(jìn)的耦合數(shù)值模型，評(píng)估降雨誘發(fā)滑坡-泥石流鏈?zhǔn)綖?zāi)害的危險(xiǎn)性。這里僅對(duì)各模型進(jìn)行簡(jiǎn)述，詳細(xì)理論可翻閱文獻(xiàn)[24-28]。

2.1 TRIGRS模型

TRIGRS模型是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局研發(fā)的基于柵格單元的降雨誘發(fā)淺層滑坡穩(wěn)定性計(jì)算模型[9]。該模型不僅考慮了各因子在空間分布的變異性，而且考慮了隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的坡體穩(wěn)定性，可以分析土壤飽和時(shí)斜坡的穩(wěn)定性，也可以分析非飽和土層雨水入滲過(guò)程中造成地下水位抬升時(shí)斜坡的穩(wěn)定性變化過(guò)程。

該模型將降雨入滲的水文過(guò)程與無(wú)限邊坡穩(wěn)定性模型相結(jié)合，用于計(jì)算每個(gè)單元的安全系數(shù)：

式中： F_s（Z，t） 為安全系數(shù)， φ 為土體內(nèi)摩擦角， c 為土體內(nèi)聚力， r_s 為土體重度， r_w 為地下水容重， α 為坡度，ψ（Z，t） 為不同時(shí)刻 χ_t 和不同深度 Z 處的地下水壓力水頭 ，tan是與重力有關(guān)的項(xiàng)， 是與內(nèi)聚力有關(guān)的項(xiàng)，而 -ψ（Z，t）r_wtanφ 是與水壓力有關(guān)的項(xiàng)

2.2 Flow-R模型

Flow -R 模型是Horton等提出的一種基于GIS的區(qū)域重力災(zāi)害評(píng)估數(shù)值模型[13]。該模型可以利用高程、坡度、巖性等較易獲取的評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別出泥石流的潛在物源區(qū)，然后基于基本的能量守恒和流向概率原理計(jì)算泥石流源區(qū)域的危險(xiǎn)范圍。該模型參數(shù)易獲取、可操作性強(qiáng)，特別是在資料不完整的情況下具有很大的優(yōu)勢(shì)。

基于TRIGRS模型和Flow-R模型，可以綜合考慮泥石流成災(zāi)環(huán)境背景及降雨誘發(fā)滑坡為泥石流提供的物源變化，從而綜合識(shí)別泥石流的潛在動(dòng)態(tài)物源區(qū)。具體研究中，需要確定影響泥石流發(fā)生的關(guān)鍵因素及相應(yīng)的閾值和分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 FLO-2D模型

FLO-2D模型是O'Brien提出的一種廣泛應(yīng)用于山洪泥石流模擬的二維數(shù)值模型[14]，能夠較為準(zhǔn)確地模擬流體在復(fù)雜地形上流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)演進(jìn)過(guò)程。

該模型采用有限差分法和非牛頓體流體模型來(lái)表示二相流的運(yùn)動(dòng)方程。該模型將模擬地形劃分成大小一致的網(wǎng)格，給予每一個(gè)網(wǎng)格高程值、粗糙度系數(shù)、流動(dòng)的寬度和面積的折減系數(shù)等參數(shù)，并由系統(tǒng)計(jì)算流深從而得到流量的大小。軟件計(jì)算運(yùn)行的過(guò)程中，保持了流體的質(zhì)量守恒，即在每一次的差分過(guò)程中，通過(guò)分析網(wǎng)格里泥石流體積濃度的變化，得到相應(yīng)的各網(wǎng)格內(nèi)固體物質(zhì)和水流體積的增減變化[29]。其連續(xù)方程為

式中： l 為水力坡降， h 為泥深， v 為泥石流在 y 方向的速度， u 為泥石流在 x 方向的速度， Φ_t 為時(shí)間。

運(yùn)動(dòng)方程為

式中： S_fx 和 S_fy 分別為 x，y 方向的摩擦坡降， S_cx 和 S_ey 分別為 x，y 方向的底床坡降， 分別為 x，y 方向流速。

流變方程為

τ=τ_c+τ_mc+τ_t+τ_v+τ_d

式中： τ 為總應(yīng)力， τ_c 為黏性屈服應(yīng)力， τ_v 為黏性剪應(yīng)力， τ_mc 為摩爾-庫(kù)侖剪應(yīng)力， τ_t 為紊流剪應(yīng)力， τ_d 為擴(kuò)散剪應(yīng)力。

2.4耦合數(shù)值模型

基于泥石流物源識(shí)別模型（TRIGRS模型、Flow-R模型）和泥石流形成運(yùn)動(dòng)演進(jìn)模型（FLO-2D模型），將泥石流物源區(qū)識(shí)別與泥石流起動(dòng)點(diǎn)確定聯(lián)系起來(lái)，建立降雨誘發(fā)滑坡-泥石流災(zāi)害鏈的耦合數(shù)值模型，其耦合原理及過(guò)程如圖2所示。

耦合模型的具體實(shí)現(xiàn)流程和步驟如下：

1）根據(jù)泥石流的成災(zāi)環(huán)境背景條件，選擇坡度、相對(duì)高差、平面曲率、巖性、匯流累積量等作為泥石流物源區(qū)的識(shí)別因子，并結(jié)合泥石流實(shí)際特征和已有文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)取值，確定各因子的分類(lèi)閾值，按照分類(lèi)閾值將各識(shí)別因子劃分為是源區(qū)、非源區(qū)、不確定3類(lèi)。

2）確定研究區(qū)降雨數(shù)據(jù)、巖土體物理力學(xué)性質(zhì)和水力學(xué)等參數(shù)，基于TRIGRS模型計(jì)算出一定降雨情景下流域內(nèi)斜坡的安全系數(shù) F_s ，并分為 F_slt;1，F(xiàn)_s?1 這2類(lèi)。

3）將TRIGRS模型計(jì)算出的安全系數(shù) F_s 和其他各識(shí)別因子圖層在Flow-R模型中進(jìn)行疊加分析，并根據(jù)“至少一次被分類(lèi)為是源區(qū)，而未被分類(lèi)為非源區(qū)”的柵格作為泥石流源區(qū)的識(shí)別規(guī)則，識(shí)別出一定降雨條件下泥石流的潛在物源區(qū)。

4）根據(jù)泥石流物源區(qū)的點(diǎn)位分布，確定泥石流的起動(dòng)點(diǎn)，并計(jì)算各起動(dòng)點(diǎn)所在支溝的流域面積，采用經(jīng)驗(yàn)公式估算各支溝流域的清水洪峰流量，采用簡(jiǎn)單概化的五邊形方法求取各支溝流量過(guò)程線(xiàn)

5）參考已有文獻(xiàn)對(duì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的取值及FLO-2D使用手冊(cè)中參數(shù)值列表，獲取泥石流所在流域FLO-2D模擬的主要參數(shù)，對(duì)泥石流在一定降雨條件下的運(yùn)動(dòng)演進(jìn)過(guò)程及堆積范圍等進(jìn)行模擬

6綜合考慮泥石流的運(yùn)動(dòng)速度和泥深對(duì)泥石流強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)劃分，進(jìn)而得出不同降雨條件下泥石流溝的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.5 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

泥石流流速和堆積深度是單溝泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的2個(gè)基本參數(shù)。參考相關(guān)文獻(xiàn)[29-31]，基于泥石流泥深與其最大流速的乘積，將泥石流危險(xiǎn)性劃分為高、中、低三個(gè)等級(jí)（見(jiàn)表1），據(jù)此可得出單溝泥石流的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果。

3模型應(yīng)用

3.1 泥石流起動(dòng)點(diǎn)的識(shí)別

起動(dòng)點(diǎn)的合理選取對(duì)于泥石流模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要[32]。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于起動(dòng)點(diǎn)的選擇尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。泥石流的起動(dòng)點(diǎn)一般位于松散物源聚集處和水動(dòng)力充足的位置。集水點(diǎn)通常位于支溝和主溝的匯合處，現(xiàn)有研究多傾向于在堆積扇頂部設(shè)置一個(gè)集水點(diǎn)來(lái)模擬整個(gè)溝道[2，33-36]，未考慮多條支溝向主溝匯集的完整泥石流演進(jìn)過(guò)程，且?；谀嗍餍纬蓞^(qū)內(nèi)松散物質(zhì)聚集處主觀(guān)選取集水點(diǎn)[34-35]。

本研究泥石流起動(dòng)點(diǎn)的識(shí)別主要依據(jù)Flow-R模型將坡度、平面曲率、匯流累積面積、相對(duì)高差靜態(tài)識(shí)別因子以及TRIGRS模型計(jì)算出的一定降雨條件（50a一遇）下的安全系數(shù)作為動(dòng)態(tài)識(shí)別因子（見(jiàn)圖3、圖4），通過(guò)對(duì)不同因子設(shè)置閾值（見(jiàn)表2），進(jìn)行疊加分析，并根據(jù)“至少一次被分類(lèi)為是源區(qū)，而未被分類(lèi)為非源區(qū)”的柵格作為泥石流起動(dòng)點(diǎn)的識(shí)別規(guī)則，識(shí)別出一定降雨條件下的泥石流的起動(dòng)點(diǎn)（即物源區(qū)）。

根據(jù)泥石流起動(dòng)點(diǎn)識(shí)別結(jié)果，在降雨 ^1h 和 6h 時(shí)二連溝并未出現(xiàn)泥石流起動(dòng)點(diǎn)，降雨 12h 及 24h 時(shí)出現(xiàn)泥石流起動(dòng)點(diǎn)（見(jiàn)圖5），故針對(duì)降雨 ^12h 及 24h 后的單溝泥石流運(yùn)動(dòng)堆積演進(jìn)過(guò)程進(jìn)行模擬。

由圖5可知，二連溝泥石流起動(dòng)點(diǎn)主要分布于各支溝的溝道兩側(cè)斜坡體上，溝頂狹窄匯水溝道為泥石流提供了豐富的水源。降雨 12h 后二連溝泥石流共計(jì)分布11個(gè)源區(qū)起動(dòng)點(diǎn)，降雨 24h 后共計(jì)分布15個(gè)源區(qū)起動(dòng)點(diǎn)。選擇有源區(qū)起動(dòng)點(diǎn)的支溝與主溝匯合處作為各支溝流域的集水點(diǎn)。

3.2 泥石流運(yùn)動(dòng)堆積演進(jìn)過(guò)程模擬

本次模擬使用的地形數(shù)據(jù)來(lái)源于分辨率為 10m× 10m 的DEM。由于DEM數(shù)據(jù)無(wú)法直接導(dǎo)人FLO-2D軟件，因此借助GIS軟件將其轉(zhuǎn)換成“ASC”格式。在FLO-2D模擬中，包括數(shù)據(jù)前期處理及泥石流模擬的步驟均在“GDS\"環(huán)境下完成[14]

根據(jù)Flow-R模型物源集水點(diǎn)的分布情況，分別計(jì)算各集水點(diǎn)處各支溝的流域面積（見(jiàn)圖6），并采用研究區(qū)清水洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式估算各支溝起動(dòng)點(diǎn)處的洪峰流量，然后采用簡(jiǎn)單概化的五邊形方法來(lái)求取各支溝流量過(guò)程線(xiàn)[37] 。

研究區(qū)清水洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式如下：

Q_P=11.6F^0.46

式中： Q_P 為設(shè)計(jì)頻率下的清水洪峰流量， F 為泥石流流域面積。

參考FLO-2D使用手冊(cè)，泥石流中水和沉積物混合物的體積可以通過(guò)將水體積乘以放大因子 （B_F） 來(lái)確定。放大因子 B_F 與泥石流的體積濃度 C_v 密切相關(guān)[38] B_F=1/（1-C_v） ，本研究將體積濃度定為0.55。通過(guò)將泥石流集水點(diǎn)處的清水流量與放大因子 B_F 相乘，得出泥石流不同時(shí)刻的流量值，繪制支溝的泥石流流量過(guò)程線(xiàn)。

根據(jù)前人對(duì)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的取值以及FLO-2D使用手冊(cè)中參數(shù)值列表，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，獲得二連溝FLO-2D模擬的主要參數(shù)取值（見(jiàn)表3）。

采用FLO-2D數(shù)值模擬軟件模擬了50a一遇降雨條件下二連溝泥石流在不同降雨時(shí)刻的淹沒(méi)范圍、流速分布和流深。在 50a 一遇降雨條件下，降雨 ^12h 后二連溝泥石流的最大流速為 2.74m/s ，最大淤埋深度為 1.91m ;降雨 24h 后最大流速為 3.57m/s ，最大淤埋深度為 1.86m 。泥石流流速?gòu)臏系乐行南騼蓚?cè)遞減，表明流體在溝道中心的運(yùn)動(dòng)更為劇烈。淤埋深度的分布呈現(xiàn)從堆積區(qū)中心向外逐漸增大的趨勢(shì)。與有關(guān)資料對(duì)比，降雨 24h 后的泥石流堆積范圍與實(shí)際泥石流堆積范圍較為一致。

降雨 24h 后二連溝泥石流的演進(jìn)過(guò)程如圖7所示。由圖7可知，泥石流分別從不同時(shí)刻的各支流集水點(diǎn)開(kāi)始起動(dòng)，沿溝道向下，最終到達(dá)溝口。泥石流穿過(guò)溝口進(jìn)入平坦而開(kāi)闊的區(qū)域（二連村邊界處）形成了堆積扇。泥石流接近二連村時(shí)，對(duì)房屋和居民構(gòu)成威脅，對(duì)溝口附近G227國(guó)道也造成直接沖擊。

4 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)表1泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)二連溝泥石流在50a一遇降雨條件下降雨 24h 后的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)圖8。

二連溝泥石流的高危險(xiǎn)區(qū)面積約6 1 200m² ，中危險(xiǎn)區(qū)面積約 276 000m² ，低危險(xiǎn)區(qū)面積約 746 000m² 。泥石流的高危險(xiǎn)區(qū)主要集中在溝道中心，中危險(xiǎn)區(qū)和低危險(xiǎn)區(qū)分別由溝道中心向溝谷兩側(cè)延展。

4.2 評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證

ROC曲線(xiàn)是一種用于評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)模型性能的重要工具。借助ROC曲線(xiàn)下的面積（AUC值）進(jìn)行量化，引入混淆矩陣，以敏感度為縱坐標(biāo)，特異性為橫坐標(biāo)繪制ROC曲線(xiàn)，得出評(píng)估模型的準(zhǔn)確性[39]。AUC值則是模型整體性能的評(píng)估指標(biāo)，AUC值越接近1，說(shuō)明模型評(píng)估性能越好[40] O

將50a一遇降雨條件下降雨 24h 后二連溝泥石流的危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)范圍與二連溝歷史泥石流實(shí)際泥痕的遙感解譯結(jié)果進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)圖9），結(jié)合混淆矩陣分析可得二者面積比為0.64，AUC值為0.82。因此，基于TRIGRS模型、Flow-R模型和FLO-2D的耦合模型在泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)方面，總體具有較好的效果。

耦合模型預(yù)測(cè)的堆積扇范圍與實(shí)際泥石流堆積扇范圍存在一定偏差，這可能是二連溝歷年來(lái)采取的排導(dǎo)措施所致。從2006年至2020年，二連村村民對(duì)泥石流堆積區(qū)進(jìn)行了明顯的人工改造，改變了泥石流的自然堆積狀態(tài)。這種人為的干預(yù)改變了泥石流的堆積路徑，溝道由村東處農(nóng)田引至黃河河道，一定程度上影響了泥石流堆積扇的形成與發(fā)展。

另?yè)?jù)相關(guān)資料，歷史上二連溝泥石流曾導(dǎo)致橋梁損毀和村莊農(nóng)田被泥石流和洪水淹沒(méi)。模擬結(jié)果與二連溝泥石流歷史災(zāi)害記錄相吻合，一定程度上體現(xiàn)了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

黃河上游地貌地質(zhì)條件復(fù)雜脆弱，受極端降雨天氣影響，滑坡-泥石流等災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本研究以黃河上游貴德縣二連村二連溝泥石流為主要研究對(duì)象，在資料收集、野外調(diào)查和遙感解譯的基礎(chǔ)上，基于TRIGRS模型、Flow-R模型和FLO-2D等模型，構(gòu)建了降雨誘發(fā)滑坡-泥石流的動(dòng)態(tài)演進(jìn)耦合數(shù)值模型，并定量評(píng)估了50a一遇降雨情景下二連溝泥石流的危險(xiǎn)性。

基于靜態(tài)地形因子（坡度、匯流面積、平面曲率、相對(duì)高差）與動(dòng)態(tài)降雨響應(yīng)因子（安全系數(shù)）的疊加分析，提出的泥石流起動(dòng)點(diǎn)識(shí)別規(guī)則有效提高了物源區(qū)定位的客觀(guān)性與精度。相較于傳統(tǒng)方法，該方法在降雨 ^12h 和 24h 時(shí)分別識(shí)別出11個(gè)和15個(gè)起動(dòng)點(diǎn)，揭示了長(zhǎng)時(shí)間降雨對(duì)物源區(qū)擴(kuò)展的顯著影響，為復(fù)雜溝道系統(tǒng)的泥石流全過(guò)程模擬提供了可靠依據(jù)。

研究結(jié)果表明，該耦合模型不僅考慮了成災(zāi)環(huán)境背景條件對(duì)泥石流物源的影響，而且考慮了降雨誘發(fā)滑坡為泥石流提供的動(dòng)態(tài)物源，具有較好的評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)效果，可以為黃河上游降雨誘發(fā)滑坡-泥石流鏈?zhǔn)綖?zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)防控和防災(zāi)減災(zāi)提供定量依據(jù)和科學(xué)支撐。

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