科技日报记者 何亮
近日，《水利学报》发表题为《西藏吉隆“8·26”冰岩崩泥石流灾害链数字孪生推演分析》的封面文章。我国科学家融合卫星遥感、无人机、地震监测、水文气象及现场视频等多源信息，构建冰岩崩—冰川岩屑流—泥石流灾害数字孪生推演模型系统，在数字空间中完整“重演”了这场灾害从高位失稳、高速传播、侵蚀裹挟、沿程增容到泥石流化及下游冲击的全过程，揭示了冰—水—岩多相介质持续转化与灾害链快速放大的动力机制，为高山冰冻圈复杂灾害全过程复盘与风险研判提供了新思路。
聚焦冰岩崩转化与放大机制
高山峡谷地区的灾害往往不是单一过程，而是由多种灾害相互作用、连续演化形成的复杂灾害链。长期以来，滑坡、冰崩、泥石流和山洪等灾害研究主要沿各自的学科体系发展，形成了相对成熟的监测方法和动力学模型。然而，真实灾害发生时，这些过程之间往往并不存在明确界限。高位冰岩体突然失稳后，可能在短时间内经历高速坠落、破碎解体、河道汇流、侵蚀裹挟和运动形态转化，最终形成具有极强破坏力的巨型泥石流或洪水。这一演化过程涉及多种物质、多种运动机制及其相互作用，已超出传统单一灾害研究范围。
近年来，国际学术界开始关注此类复杂灾害。2021年，发表于《科学》的印度查莫利灾害研究揭示了巨型冰岩崩向泥石流快速转化的过程。但是，对于极端规模灾害在数分钟内发生的动力演化，尤其是不同运动阶段之间的相互作用、沿程物质增容与动力变化之间的关系，以及峡谷地形对灾害传播的控制机制，仍有进一步研究的必要。
在这样的背景下，应深入研究西藏吉隆“8·26”冰岩崩泥石流灾害演化机制。约1.8亿立方米高位冰岩体自海拔约5150米处失稳后，在巨大高差作用下高速坠落并发生强烈撞击，迅速转化为冰川岩屑流并沿程裹挟侵蚀沟床和岸坡的松散物质、持续增容，最终泥石流化并冲击下游。这一过程环节多、转化快、规模大，单一灾害视角难以解释其演化逻辑。研究团队针对这一科学缺口，综合多源资料，构建覆盖“滑塌—堵塞—溃决—演进—淹没”及“河道径流—堰塞湖溃决—淹没”全链条的模拟模型，力求完整还原灾害链的每一个关键环节。
“我们不是简单描述灾害发生了什么，而是要回答物质如何转化、规模如何放大、冲击如何形成。”中国水利水电科学研究院院长、流域水循环与水安全全国重点实验室主任王建华表示，只有把灾害链的每一环都算清楚，才能真正理解这类灾害的演化规律。
实现全链条高保真“重现”
中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾研究所所长、正高级工程师刘昌军介绍，团队将卫星遥感、无人机航测、地震监测、水文气象与现场视频等多源资料统一纳入建模框架，研发冰岩崩—冰川岩屑流—泥石流灾害数字孪生推演系统，实现对灾害从源区失稳、高速传播、侵蚀裹挟、沿程增容到泥石流化及对下游冲击的全过程重构与复盘。
更关键的创新在于对灾害链动力机制的揭示。研究表明，此次灾害并非高位冰岩崩物质向下游的简单搬运，而是冰—水—岩多相介质持续转化和沿程放大的复杂灾害链过程。数字孪生推演清晰呈现了冰体失稳、撞击破碎、冰水参与、岩屑裹挟、沿程增容直至泥石流化的连续转化路径，定量刻画了灾害规模在传播过程中快速放大的动力条件。这一认识突破了将冰岩崩与泥石流割裂看待的传统视角，为理解高山冰冻圈链式灾害的演化规律提供了新的力学解释框架。
尤其值得关注的是，该系统实现了对已发生灾害的高保真复盘。通过数字孪生推演，灾害的源区失稳条件、沿程侵蚀速率、增容幅度与下游冲击范围均可逐环节复算，使“事后追认”变为“过程可查、机制可析、规模可算”。
有望提升防灾减灾针对性
这项研究的意义和价值，首先体现在方法论层面。王建华说，数字孪生推演系统为高山冰冻圈复杂灾害的全过程复盘与风险研判提供了新思路和新工具。它打破了单一灾害过程研究的局限，将冰岩崩、冰川岩屑流、堰塞湖溃决与泥石流纳入统一框架，为后续理论研究与工程应用奠定了方法基础。
在防灾减灾实践层面，研究揭示的冰—水—岩多相转化与沿程放大机制，有助于识别灾害链中的关键放大节点，为高位冰岩崩隐患点的早期识别、灾害链规模预判和下游风险区划提供科学依据。同时，对于高山峡谷区的重大工程选址、城镇布局与应急避险方案制定而言，全过程定量推演成果具有直接参考价值，可有效提升灾害风险防控的针对性和前瞻性。
随着全球变暖持续加剧，高山冰冻圈链式灾害的频次与规模预计将进一步上升。该研究构建的全链条模拟框架和数字孪生推演方法具有较强可移植性，可推广应用于其他高山峡谷区的冰岩崩、冰川岩屑流、堰塞湖溃决及泥石流灾害链研究，为应对气候变化背景下的冰冻圈灾害风险提供有力科技支撑。
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