2021, Vol. 53引用本文 |
2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092;
3. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029;
4. 融信集团 浙江区域集团，浙江 杭州 310000
 石振明（1968—），男，教授，博士. 研究方向：地质灾害与防治. E-mail：94026@tongji.edu.cn石振明，辽宁喀左人，地质工程专家，1994年毕业于同济大学水文地质与工程地质专业。现为同济大学土木工程学院教授，博士生导师，国家重点研发计划首席科学家。兼任岩石力学与工程学会地质与岩土工程监测分会副理事长、中国地质学会工程地质专业委员常务委员、中国地质学会地质灾害研究分会委员等职务，为国际期刊《 Geoenvironmental Disasters》副主编。长期致力于地质灾害与防治，工程地质原位测试和岩体工程性质的研究与实践。主持国家重点研发计划项目“强震区滑坡崩塌灾害防治技术方法研究”，国家自然科学基金重点项目“堰塞坝全寿命过程对全流域影响的时空演化分析与风险管控”等国家级和省部级项目20余项。自2008年汶川地震以来，系统开展了以堰塞坝为中心的地质灾害研究，形成了从堰塞坝的形成机理、动力稳定性、渗透稳定性、溃决机理、水土物质运移到动态风险管控的堰塞坝地质灾害研究体系，首次提出了堰塞坝全寿命过程对全流域影响时空演化的概念，取得了一系列国际领先的研究成果，并通过校–研–企交叉合作凝聚和培育了一支稳定的地质灾害领域的高水平研究队伍。累计发表论文130余篇，其中SCI/EI检索论文60余篇；编写教材5本，主编及参编规范（标准）4项，授权国家发明专利15项。获得中国岩石力学与工程学会科学技术（自然科学奖）一等奖、中国公路学会二等奖、上海市科技进步二等奖等多项省部级奖励 |
2. Key Lab. of Geotechnical and Underground Eng. of Ministry of Education, Tongji Univ., Shanghai 200092, China;
3. Nanjing Hydraulic Research Inst., Nanjing 210029, China;
4. Zhejiang Regional Group, Ronshine Group, Hangzhou 310000, China
崩滑型堰塞坝（下文简称堰塞坝）是由地震、降雨、火山喷发等自然因素诱发崩塌、滑坡堵塞河道所形成的天然土石坝（图1）[1-2]。近年来，由于地质构造运动活跃，极端气候灾害频发，全球范围堰塞坝灾害发生频率和数量呈集中爆发趋势[3-4]。如：2004年，日本中越6.8级地震诱发50余个堰塞坝；2008年，汶川8.0级地震诱发257个堰塞坝；2009年，台湾“莫拉克”台风暴雨诱发18个堰塞坝；2014年，云南鲁甸6.5级地震诱发红石岩堰塞坝；2018年，金沙江上游和雅鲁藏布江下游分别两次堵江形成了白格和加拉堰塞坝。
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| 图1 堰塞坝几何形态示意图 Fig. 1 Sketch of geometric properties of landslide dams |
与人工土石坝相比，崩滑型堰塞坝在几何形态、坝体物质组成和坝体结构方面存在较大差异，主要表现为几何形态不规则、组成物质不均匀、坝体结构松散，这使得堰塞坝具有稳定性差、寿命短、溃决速度快等特点[5-6]。堰塞坝的破坏极易造成巨大的人员伤亡和财产损失。例如：2008年，唐家山堰塞坝形成后29 d发生溃决，峰值流量达6 500 m3/s，迫使下游近20万人撤离[7]；2009年，小林村堰塞坝形成后数小时内发生溃决，峰值流量达70 649 m3/s，导致398人死亡[8]；2018年，金沙江白格堰塞坝形成后3天内即发生溃决，峰值流量为31 000 m3/s，溃决洪水影响下游500余公里，导致25 000人被迫撤离[9]；2018年，雅鲁藏布江加拉堰塞坝形成后2.5 d发生溃决，峰值流量达32 000 m3/s，受影响群众达26 000人[10]（图2）。因此，了解堰塞坝形成及发展规律，开展临灾危险性快速评估，是指导应急救灾和降低灾害损失的重要保障。
国内外很多学者对堰塞坝堵江成坝、稳定性和溃坝等方面的研究成果进行了综述。如：Costa和Schuster[1]基于形态特征将堰塞坝分为6类，并系统总结了堰塞坝形成条件及寿命、溃决的影响因素。柴贺军等[11]基于中国堵江堰塞坝案例和前人研究成果，详细介绍了堰塞坝堵江判别、堰塞坝诱因及灾害影响，并提出当前需进一步开展堵江危险度的分析与评价研究。Korup[12]从地貌水文方面探讨了堰塞坝的形成、溃决和对地貌影响等方面的研究成果和不足，认为堰塞坝寿命短暂且多形成于山区河谷地带是导致现有研究无法全面了解堰塞坝形成、稳定性及溃决机理的主要原因。Fan等[13]基于前人研究，系统分析了堰塞坝稳定性与成坝滑坡类型的关系，评价了文献所提出的各类地貌稳定性指标的适用性和局限性，并基于具体案例总结了堰塞坝在短期、中期和长期对地貌的影响。Zheng等[14]总结了堰塞坝稳定性与诱因、坝体材料和地貌特征的关系，分析了余震、涌浪等外界因素对稳定性的影响。年廷凯等[5]详细阐述了堰塞坝形成条件、稳定性分析、溃坝机制及灾害链效应的国内外研究现状，提出考虑坝长、坝宽及堰塞湖库容的稳定性评价方法。朱兴华[6]、彭铭[15]、段文刚[16]等分别从堰塞坝的溃坝模式、溃坝过程、溃坝机理、溃决试验及数值模拟等方面对已有研究成果开展了详细归纳总结。石振明等[17]基于已有的室内模型试验、现场试验和数值模拟成果，系统总结了堰塞坝溃坝阶段划分依据、溃口演变规律和溃决洪水演进特点。崩滑型堰塞坝具有突发性强、寿命短和溃决致灾严重的特点。若能在潜在崩滑区域快速判定成坝可能性，并在较短时间内对堰塞坝形成后的稳定性、寿命、溃决参数等进行有效的预测和评估，可以极大地降低堰塞坝导致的损失。现有研究中尚缺少关于堰塞坝成坝、稳定性、寿命及溃决洪水快速评估的系统综述。
本文基于已有研究，系统梳理堰塞坝成坝、稳定性、寿命和溃决洪水等方面快速评估的相关研究成果，并对堰塞坝灾害的后续研究内容进行展望，以期为崩滑型堰塞坝灾害的快速评估研究及应急处置提供一定参考依据。
1 崩滑型堰塞坝形成的快速评估 1.1 崩滑型堰塞坝形成的定义与分类堰塞坝大多形成于高山峡谷，崩塌、滑坡易发，且有稳定河流的区域[1]。严祖文等[18]认为滑坡堰塞坝一般指一侧岸坡发生高速滑动，撞击滑坡对岸后，滑体向后反弹并发生整体快速向下坠落，填满河道，堵塞河流。Tacconi等[19]认为当山体滑坡完全堵塞河道形成天然堤坝和上游蓄水湖泊即形成了堰塞坝；而滑坡虽然到达河床，水流发生了改变，但河床断面只发生部分减少，河道部分堵塞即未形成堰塞坝。Fan等[13]认为堰塞坝是滑坡与地形相互作用的结果，当堆积体在河道形成一道“屏障”，将水阻挡在“正常”水位以上即形成了堰塞坝。
堰塞坝分类方面，Swanson等[20]提出考虑堰塞坝与河谷地貌关系进行堰塞坝分类的概念；Costa和Shuster[1]在其基础上，强调堆积体与河谷的地貌关系，根据单一河谷与堆积体分布、尺寸、类型的关系，将堰塞坝分为6类（表1）。柴贺军等[21]基于中国滑坡堵江案例，依据滑坡体与河谷关系，提出4类堰塞坝完全堵江类型（表1）。Hermanns等[22]在Costa和Shuster提出的分类基础上，考虑了更为复杂的坝体形态、河谷关系及多条河流的情况，将堰塞坝类型进行了更细致的划分。Fan等[13]总结了Costa和Shuster及Hermanns等的分类方法，认为Hermanns等的部分分类可以有助于确定史前堰塞坝事件。
| 表1 堰塞坝的分类 Tab. 1 Classification of landslide dams |
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1.2 崩滑型堰塞坝形成的影响因素分析
堰塞坝的形成受到诸多因素影响，且作用条件复杂，国内外学者对滑坡、崩塌堵江成坝的影响因素开展了大量研究。
滑坡成坝影响因素方面：20世纪70年代，美国地质调查局就开始对美国境内的滑坡堵江事件开展调查工作。Swanson等[20]认为滑坡体运动平均速度和河道宽度是影响是否堵江的主要因素。Zhao等[23]采用数值模拟进一步研究发现堰塞坝形成及形成后的形态受滑坡速度、河谷形状与河谷倾角的综合影响。Costa和Schuster[1]收集分析了全世界184例滑坡堵江案例，发现堰塞坝的形成受到3个条件影响：峡谷陡峭的山区地带、有河流经过和充足的物源条件。Schuster等[24]列出了4类影响堰塞坝形成的因素，即地震烈度（峰值加速度与强震持续时间）、高陡边坡地形、岩性和风化性质、土壤含水量和地下水含量。柴贺军等[21]分析了滑坡完全堵江的地形地貌和河床水动力条件，认为深切河谷、陡峻斜坡，以及单位时间入江土石方量大于河流流量是滑坡堵江不可缺少的条件。庞林祥等[25]总结分析了滑坡型堰塞坝的形成条件，发现滑坡型堰塞坝主要形成于坡度为30°～45°、水深较浅、河床较窄的斜坡地带。Fan等[26]基于501个堰塞坝和汶川地震60 000余个滑坡研究，认为滑坡速度和堆积体参数（体积、厚度、形状），地形（河谷宽度、形状），水文条件（河流流量、输运能力）是影响是否成坝的关键因素。此外，Dunning[27]、Wu[28]、樊晓一[29]、陈理[30]等基于具体滑坡堵江成坝案例的现场调研，分析了滑坡型堰塞坝形成区域的地形地貌条件、物质来源和水文条件。
崩塌成坝影响因素方面：庞林祥等[31]研究认为崩塌成坝影响因素包括地形条件、岩土体运动条件和水流冲刷条件3类；在坡面倾角30°以上、有表土层、岸坡倾角大于临界倾角，且水流挟沙能力和冲刷能力较弱的条件下，更易形成堰塞坝。匡尚富[32]基于试验研究及理论分析认为崩塌堵江成坝需具备4个条件：发生坡面崩塌；崩塌体能到达河床及对岸；到达河床的岩土体不因河流来水形成泥石流被带走；水流的挟沙及冲刷能力较小，不能瞬时冲蚀崩塌岩土体。
已有研究从方量、运移距离和水力条件等方面分析了堵江成坝的具体影响因素。各类因素既具有独立的作用，又相互关联，这使得堰塞坝的成因机理复杂[33]，很难基于已有的机理分析成果提出简明的参数指标快速判别堰塞坝成坝可能性。
1.3 崩滑型堰塞坝形成的快速判别分析目前，对于堰塞坝成坝预测主要基于不同地区历史堰塞坝案例的统计分析，提出考虑滑坡运移参数和水文参数等不同影响因素的多参数成坝判别指标，指标及指标因子含义如表2所示。
| 表2 堰塞坝成坝判别指标公式 Tab. 2 Efficient discriminant formulas of landslide dams formation |
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Swanson等[34]基于日本堰塞坝案例数据库，提出考虑滑坡体滑动速度v（m/a）与河谷宽度Wv的堰塞坝成坝评价指标ACR（annual constriction ratio），ACR=v/Wv，当ACR>100时，即形成了堰塞坝。
Tacconi等[19]在Swanson等[34]的研究基础上，结合意大利堰塞坝案例，重新定义指标ACR的计算方法为ACR=lg(Wv/v)。指标中将滑坡体滑动速度单位由m/a改为m/s，并基于意大利堰塞坝案例分析，提出当ACR<4.26时，滑坡进入河道将会形成堰塞坝，而ACR>6.88时，则不会形成堰塞坝。
Tacconi等[19]研究了堰塞坝成坝条件与滑坡体积和河谷宽度的关系，提出堵塞指数MOI（morphological obstruction index），MOI=lg(VL/Wv)；并基于意大利案例分析，得到：当MOI>4.6时，形成堰塞坝；当MOI<3时，未形成堰塞坝。2018年，Tacconi等[35]进一步基于秘鲁堰塞坝案例成坝分析发现，针对该地区堰塞坝案例，当MOI<3.08时，表示未形成堰塞坝。
dal Sasso等[36]综合考虑了滑坡形态参数、滑坡材料参数和水文参数对成坝的影响，基于意大利堰塞坝案例，提出堵江的动量公式DMI（dimensionless morpho-invasion index），DMI=(2·ρL·v2·VL)/(ρw·g·h2·WV·WL)，当DMI>1时，即代表形成了堰塞坝。
Ermini[37]进一步考虑了滑坡体材料的抗冲刷特性，提出通过无量纲指标DCI（dimensionless constriction index）判断成坝与否，DCI=(v·WL·HL·D30)/(QP·Wv)，当DCI>0.002，即代表形成了堰塞坝。
Nian等[38]基于29组成坝室内模型试验分析了滑坡体积、单位时间滑动体积、水流流速对成坝的影响，提出考虑单位时间滑动体积和水流流速的无量纲指标RBC（river blockage criterion），RBC=Ql/Qw，当RBC≥1.5，即代表形成了堰塞坝。
王珊珊和童立强[39]获取了中国喜马拉雅山地区堵江滑坡和非堵江滑坡，分析了坡高、宽深比、剖面面积、凹度、不对称系数和河宽指数与滑坡体堵江关系，基于逻辑回归建立了研究区域内的滑坡体堵江概率预测模型，当概率P>0.5时，可认为滑坡体堵江易发。
已有研究提出的考虑不同影响因素的半经验半理论的多参数判别指标，为堰塞坝成坝快速判别提供了大量的指导。但是，由于所提出的判别指标往往在某一地区案例或试验条件下所建立，且模型涉及参数的数量和获取难易程度不同，模型的适用性具有较大的差别。其中：ACR模型虽然涉及参数简单，但滑坡体滑动速度一般较难快速获取，更适用于具有监测数据或可估算滑动速度的滑坡体；MOI模型涉及参数少，滑坡体积和河谷宽度通常可以快速估算获取，具有广泛的可应用性；DMI和DCI模型涉及参数较多，且涉及滑坡体材料密度、D30、滑动速度等参数，目前一般仍需要通过试验或监测数据获取，更适用于具有较为详细资料的滑坡体堵江判别；RBC模型中单位滑动体积获取方式还有待进一步研究。因此，对于突发性滑坡（如地震、降雨诱发的滑坡），滑坡体参数无法快速获取，可优先选取MOI模型进行预测；当滑坡体处于缓慢变形或已经处于长期变形监测范围，岩土体参数及水文参数较为详尽，可同时选用多个模型进行分析计算，再结合分析结果对是否会堵江成坝进行综合判别。
基于上述分析，目前研究主要存在以下4个方面的问题：1）世界范围内堰塞坝成坝案例数据库有待完善和共享；2）材料、水文参数快速获取方法有待改进；3）滑坡发生可能性及规模方量的预测方法有待研究；4）滑坡运移及堵江机理有待进一步揭示。
2 崩滑型堰塞坝稳定性的快速分析堰塞坝的形成预测解决了是否堵江成坝的问题。堰塞坝一旦形成，由于坝体材料分布不均，结构松散，在上游来水条件下可能会发生溃决破坏。因此，需要对其稳定性进行快速评估，为堰塞坝是否需要处置、如何处置以及是否可以进行资源再开发利用提供指导。目前，国内外学者针对堰塞坝稳定性的快速评估主要从稳定性的定义、影响因素和评估模型3方面开展。
2.1 稳定性的定义堰塞坝的稳定性是一个动态变化过程，Ermini和Casagli[40]研究认为当堰塞坝没有发生溃决且存在堰塞湖，即认为堰塞坝是稳定的；而当堰塞坝遭受侵蚀或崩塌，发生溃决释放了蓄积的库容，即认为堰塞坝是不稳定的。Korup[41]提出当形成的堰塞湖存在时间超过10年即认为是稳定的。Tacconi等[19]认为堰塞坝形成后堰塞湖逐渐被泥沙淤满，或堰塞坝发生过流但没有发生灾难性溃坝洪水都可以认为是稳定的。Fan等[13]认为堰塞坝的稳定性是一个瞬时定义，如果堰塞湖在分析的时候仍然存在或者因泥沙淤积被填满，都可以认为堰塞坝是稳定的。
基于已有研究成果，通过案例分析、现场调查等方法，发现稳定的堰塞坝一般包括以下3种情形：
1）稳定模式Ⅰ：入流量和渗流量达到平衡，堰塞坝未发生漫顶溃决。当坝体材料渗透性较好且堰塞湖入流量较小时，堰塞坝的渗流量和堰塞湖入流量达到平衡，从而使堰塞湖水位长期保持稳定，避免了漫顶溢流。例如，1911年形成的巴基斯坦Usio堰塞坝，坝体渗流量达45.8～47.0 m3/s，最高达85.0 m3/s，如此大的渗流量使堰塞湖水保持相对稳定[42]。
2）稳定模式Ⅱ：坝体过流断面抗冲刷性能高，过流后坝体未发生明显冲刷破坏。当堰塞坝的过流断面位于坝体坚硬岩石或坝肩基岩处，由于过流断面存在巨石，抗冲刷能力非常高，使坝体即使发生漫顶溢流后也不会形成明显溃口，堰塞坝相对稳定。例如，2007年，新西兰Young River堰塞坝在形成后不久便发生漫顶溢流，但过流坝体断面坝体表面颗粒的中值粒径D50约为1 000 mm，堰塞坝抗冲刷能力较强，堰塞坝在形成的4年后，坝体天然泄流渠仅降低了几十厘米[43]。
3）稳定模式Ⅲ：由于上游入流水流携带大量泥沙，在堰塞湖内沉积，致使堰塞湖淤满而消失。例如：在天山昆仑河谷形成的Kulun–Mouth堰塞湖形成后不久，便完全被泥沙淤积而消失[42]。
堰塞坝的不稳定主要包括2种情形：
1）不稳定模式Ⅰ：堰塞坝在较短时间内发生显著冲刷，造成全部或较大程度溃决，产生明显的溃决洪峰。例如：2000年，西藏易贡堰塞坝发生全部溃决，峰值流量达124 000 m3/s[44]；2008年，唐家山堰塞坝发生较大程度溃决，峰值流量约6 500 m3/s，留下部分残余坝体[7]。
2）不稳定模式Ⅱ：堰塞坝漫顶后发生长期缓慢冲刷，溃口慢慢拓深、扩大，堰塞坝库容和水位大幅度降低，溃口出流量逐渐增加，进而避免了快速溃坝和较大洪峰，使得残余坝体的风险显著降低。汶川地震中形成的一些堰塞坝就具有这样的特征，如：2008年四川枷担湾堰塞坝爆破后逐渐冲刷泄流，库容逐渐下降，残余坝体危险性降低，未形成快速的大规模溃决[45]。
2.2 稳定性的影响因素由于堰塞坝的成因复杂，形成区域地形地貌和水土相互作用各不相同，导致堰塞坝的稳定性影响因素作用机理复杂[46]。已有的影响因素研究主要基于真实堰塞坝案例调研和历史堰塞坝案例统计分析开展。
堰塞坝案例稳定性调研方面：Cruden等[47]基于Saddle河堰塞坝的野外调查，研究了堰塞坝材料性质、坝体含水量、降雨等对堰塞坝稳定性的影响，发现随着坝体材料抗侵蚀能力增加，含水量降低，坝体稳定性增加，而突发降雨事件会导致堰塞坝稳定性显著降低。Canuti[48]、Casagli和Ermini[49]等基于亚平宁山脉北部堰塞坝的野外调查，揭示了堰塞坝稳定性受地貌因素控制，认为堰塞坝坝体体积控制着坝体自重，是主要的稳定因素；流域特征控制着河流流量和水流功率，间接影响了坝体形状，是主要的不稳定因素。Wang等[50]基于堰塞坝现场调研，并采用地震物理勘测方法分析坝体内部结构，发现坝体越密实且坝体表面存在大块石的堰塞坝稳定性更好。石振明等[51]基于红石河堰塞坝的调研和数值分析，认为堰塞坝坝体内高渗透区域的存在会导致坝体的渗透量增加，诱发坝体的局部渗透破坏；且高渗透区域越长，渗透性越高，位置越靠近坝体下游坡脚，堰塞坝的渗流稳定性越差。
堰塞坝案例统计分析方面：Costa和Schuster[1]基于收集的堰塞坝案例分析，认为堰塞坝稳定性主要受堆积物的体积、尺寸、形状、种类、渗流速度、集水区物质沉积速度及入流量等因素的影响。柴贺军等[52]运用河流推移理论分析了堰塞坝的稳定性，指出坝体物质组成越粗，越不均匀，颗粒起动被冲刷带走所需的水流速度越高；水流一定时，坝体粒度组成控制着漫坝洪水对土体的搬运和侵蚀，进而影响坝体稳定性。晏鄂川等[53]通过研究中国堵江事件，认为天然堰塞坝的稳定性与堰塞湖的入流量、堰塞坝几何特征、坝体物质组成和结构特征等因素密切相关。Shi等[54]在统计分析汶川地震堰塞坝的基础上，开展振动台试验研究，发现余震会导致坝体开裂，降低坝高，加速堰塞坝失稳。年廷凯等[5]基于全球1 328例堰塞坝案例，分析发现：地震触发堰塞坝的稳定性高于降雨诱发堰塞坝稳定性；由于堰塞坝的坝长、坝宽远大于坝高，使得堰塞坝更易发生漫顶冲刷破坏；坝体材料的非均匀性和物质组成直接影响堰塞坝的抗冲刷稳定性。Zheng等[14]基于所收集的1 578个堰塞坝案例研究发现：降雨诱发型堰塞坝的稳定性相对较差；随着坝高和库容的增加，稳定性先下降后上升；随着坝体体积和坝体材料D50的增加，稳定性逐渐增大；随着汇水面积的增加，稳定性逐渐下降。此外，单熠博等[55]也基于堰塞坝案例数据库研究，提出堰塞坝稳定性受内因（坝体形态特征、物质组成及结构特征）和外因（地震、降雨、上游江河汇水速率等）的影响。
综上所述，堰塞坝的稳定性不仅受所在区域地理及地质条件的影响，还与堰塞坝的材料、结构特性及堵塞河道的水动力条件有关（表3）。但是，堰塞坝大多形成于山区地带，且往往突发突溃，在实际工程中很难在第一时间到现场快速准确获取详细的坝体材料结构等参数。因此，基于少量可快速获取的参数进行堰塞坝的稳定性分析是非常重要的。
| 表3 不同类型滑坡堰塞坝稳定性影响因素 Tab. 3 Key factors influencing the stability of different types of landslide dams |
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2.3 稳定性的快速评估模型
堰塞坝稳定性快速评估主要基于统计分析方法，建立堰塞坝稳定性与其几何形态特征（图1）、坝体材料特征、坝体结构特征、水文特征等因素的多参数评估模型（表4）。
| 表4 堰塞坝稳定性快速评估模型 Tab. 4 Rapid assessment models of the stability of landslide dams |
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殷跃平[56]、崔鹏[57]等综合分析了汶川地震诱发堰塞坝的库容、坝高、坝体物质组成和结构，将堰塞坝划分为极高、高、中和低危险4种等级。该方法有助于从定性角度快速判别堰塞坝成坝后的稳定性。
Canuti等[48]基于亚平宁山脉北部收集的堰塞坝案例，提出考虑堰塞坝体积和汇水面积的堆积指标BI（blockage index），BI=lg(Vd/Ac)。当3<BI<4时，为不稳定堰塞坝；当BI>5时，为稳定堰塞坝。
Casagli和Ermini[49]基于意大利地区堰塞坝案例，将堰塞湖库容引入稳定性评价指标，提出蓄水指标II（impoundment index），II=lg(Vd/Vl)。当II>0时，为稳定堰塞坝；当II<0时，为不稳定堰塞坝。
Ermini和Casagli[40]根据全球84个堰塞坝案例，考虑坝高的影响，提出无量纲堆积指标DBI（dimensionless blockage index），DBI=lg(Ac·Hd/Vd)。当DBI<2.75时，堰塞坝处于稳定状态；当DBI>3.08时，堰塞坝处于不稳定状态；当2.75<DBI<3.08时，堰塞坝的稳定性处于不确定状态。该方法受到了世界各国学者的广泛应用。
Zheng等[14]在DBI指标的基础上，重点考虑了坝体材料中值粒径D50的作用，提出：当DBI>3.6时，堰塞坝都处于不稳定状态。当1.5<DBI<3.5时，又可以划分为3个区域：1）logD50<1时，坝体处于不稳定状态；2）1.0<logD50<2.1时，坝体的稳定性具有不确定性；3）logD50>2.1时，坝体处于稳定状态。
Korup[41]分别采用BI、II和DBI指标分析了新西兰堰塞坝案例，发现这3个指标并不能有效评估该地区堰塞坝的稳定性，并基于该地区232例堰塞坝案例重新提出3个无量纲指数Is（backstow index）、Ia（basin index）、Ir（relief index）。其中：Is=lg(Hd3/Vl)，Ia=lg(Hd2/Ac)，Ir=lg(Hd/Hr)。当Is>0或Ia>3或Ir>–1时，堰塞坝稳定。
Tacconi等[19]基于意大利300个堰塞坝案例数据库，提出考虑坝体形态特征和河道水文参数的水力形态学指标HSDI（hydromorphic dam stability index），HSDI=lg(Vd/(Ac·S))。当HDSI>7.44时，堰塞坝处于稳定状态；当5.74<HDSI<7.44时，堰塞坝的稳定性处于不确定状态；当HDSI<5.74时，堰塞坝处于不稳定状态。此后，Tacconi等[35]进一步基于秘鲁堰塞坝案例分析，提出：当HDSI>8.07时，堰塞坝处于稳定状态；当5.26<HDSI<8.07时，堰塞坝的稳定性处于不确定状态；当HDSI<5.26时，堰塞坝处于不稳定状态。
Dong等[58]基于日本43例堰塞坝案例，采用逻辑回归的方法建立了考虑坝体形态特征、水文参数等多个指标的稳定性判别方法，3个指标均当Ls>0时，堰塞坝处于稳定状态。
Shan等[59]考虑坝体材料特性，基于27例堰塞坝案例建立了考虑坝体材料、坝高、坝宽、坝体体积、汇水面积的稳定性评价模型
徐凡献[60]基于110个滑坡堰塞坝的几何形态参数，建立了考虑坝高、坝体积、库容和汇水面积的Fisher判别模型和逻辑回归模型，当Fisher判别模型YA<0，逻辑回归模型
刘宁等[33]基于已有研究成果，进一步考虑了坝体级配、坝体结构、几何形态及流域特征对稳定性的影响，提出综合稳定性评价指标K，
钟启明和单熠博[62]通过收集世界各地具有实测参数的421例堰塞坝案例，对比分析了国内外常用的堰塞坝稳定性快速评价指标的预测效果，发现DBI和Ls（AHV）绝对准确率分别约为61.92%和71.85%，Is和HDSI的绝对准确率仅分别为12.63%和23.03%。
现有的基于坝体形态参数、特征粒径、水文参数等提出的快速评估模型为稳定性快速评价及应急抢险工作提供了有力指导。其中，BI、II、DBI、Ia、Ir、Is、HDSI、Ls及徐凡献[60]模型均只涉及坝体几何形态参数、河道水文参数中的2～4个参数，参数数量少，且参数可以通过估算快速获取，模型应用便捷，但是针对部分堰塞坝无法判断其是否稳定。Zheng等[14]改进的DBI模型和
综上所述，堰塞坝基础信息（坝体材料参数、结构参数）快速获取技术，气候、地震等外因对稳定性的影响分析等方面仍有待深入开展。
3 崩滑型堰塞坝寿命的快速预测当堰塞坝存在失稳风险，往往需要采取应急处置措施降低灾害影响。堰塞坝形成后多久会失稳（即堰塞坝的寿命）在很大程度上决定了实际工程中可以采取的应急处置措施[63]。因此，从堰塞坝寿命的定义、影响因素和快速评估方法3个方面阐述现有的关于堰塞坝寿命快速分析方面的研究成果。
3.1 寿命的定义Costa和Schuster[1]率先提出了堰塞坝寿命的概念，认为堰塞坝的寿命是指堰塞坝从形成到溃决的整个过程的历时，具有极大的离散型，可以持续从几分钟到几千年不等（图3）。该定义得到了堰塞坝研究领域的广泛认可和应用（Korup[12]、Weidinger[64]、Miller[65]、Fan[13]等）。
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| 图3 堰塞坝的寿命 Fig. 3 Longevity of landslide dams |
Shen等[67]在已有堰塞坝寿命定义的基础上，根据库水与坝体相互作用的过程，将堰塞坝寿命划分为汇水阶段、过流阶段及溃决阶段（图4）。
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| 图4 堰塞坝的3个阶段（汇水、过流、溃决）[67] Fig. 4 Three stages of landslide dams(infilling，overflowing，and breaching)[67] |
1）汇水阶段指堰塞坝从形成到坝体发生漫顶溢流的时间段，通常历时几天到几年。掌握该阶段时长有助于开展预警准备工作，并进行工程处置措施决策。
2）过流阶段指坝体发生漫顶溢流后，水流对坝体缓慢侵蚀，但没有造成明显溃决现象的过程。该阶段时间较短，通常持续几小时到几天，可用于指导影响范围内的预警疏散工作。
3）溃决阶段为坝体从发生明显的侵蚀（通常冲蚀面到达上游坝坡）到溃坝结束的时间段，通常只持续几分钟到几天。了解该阶段时长的价值在于开展影响范围内人员紧急撤离工作。
国内外研究中对于堰塞坝的定义基本达成共识，掌握寿命的定义将有助于开展堰塞坝寿命特征的分析研究，从而进一步掌握堰塞坝特性。
3.2 寿命的影响因素掌握堰塞坝寿命的影响因素，建立影响因素与寿命的关系是进一步评估堰塞坝寿命的关键内容[68]。国内外学者主要从具体堰塞坝案例研究和世界范围内堰塞坝案例数据库统计分析2个方面开展堰塞坝寿命影响因素研究。
堰塞坝案例寿命调查方面：Nash等[69]研究发现降雨事件和坝体材料尺寸是影响Ram Creek堰塞坝寿命的主要因素。Penna等[70]研究发现，气候条件控制着Los Erizos堰塞坝和Barrancas堰塞坝的入流率，进而影响这两个堰塞坝的寿命。Kumar等[71]认为Urni堰塞坝的寿命取决于堰塞坝的几何尺寸、材料组成和汇水面积。Gorum等[72]通过野外调查发现，汶川地震诱发的堰塞坝的寿命受坝体组成材料和沉积构造的影响。Miller等[65]指出，考虑区域条件是评价加拿大境内7座堰塞坝寿命的必要条件。Shroder[73]研究认为，影响南亚高海拔地区堰塞坝寿命主要因素包括巨型石块的存在（直径>15～30 m）、出入流平衡、不透水黏土填充物和气候因素。Weidinger[64]基于喜马拉雅山和秦岭区域堰塞坝案例分析，指出堰塞坝的寿命可能受到崩滑体运动类型、崩解等级、颗粒材料分布、次生胶结作用、汇水面积、气候条件和堰塞湖的沉积速率等因素的影响。
堰塞坝案例寿命统计分析方面：Costa和Schuster[1]基于184例堰塞坝案例分析研究，认为堰塞坝的寿命主要受到堰塞湖入流量、坝体几何形态与尺寸、坝体材料岩土体特性3个方面的影响。年廷凯等[5]基于280例堰塞坝案例分析，发现堰塞坝的寿命与诱发因素和堰塞坝成因密切相关，泥石流型堰塞坝的寿命通常比崩塌和滑坡造成的堰塞坝寿命短。賴柏蓉基于前人研究成果，结合其所建立的日本地区65例堰塞坝案例数据库，详细分析了诱因、坝体材料、坝体几何形态、水文参数等与堰塞坝寿命的关系，发现堰塞坝寿命并不仅受单一因素影响，而是多个因素相互作用的结果[74]。Shen等[67]基于全世界352例具有寿命信息的堰塞坝案例，研究认为堰塞坝寿命在不同阶段的关键影响因素各有不同，汇水阶段主要受库容和入流量的控制，过流阶段主要受到坝体几何尺寸、坝体材料、库容和入流量的影响，溃决阶段主要受坝体结构、坝体材料和库容控制。
与堰塞坝稳定性影响因素相似，堰塞坝寿命也是多因素相互作用的结果。目前研究尚未完全厘清影响堰塞坝寿命的水土相互作用机理，较难从理论分析角度快速预测堰塞坝的寿命。
3.3 寿命的快速评估模型已有研究中，堰塞坝寿命快速评估模型主要基于现有堰塞坝案例的统计分析建立（表5）。台湾交通大学防灾中心基于收集到的世界范围内的堰塞坝案例，提出3种评估堰塞湖寿命的方式：基于坝体体积的预测寿命模型、基于漫顶溢流时间估算寿命、基于堰塞坝长高比的寿命预测模型。
| 表5 堰塞坝寿命快速评估模型 Tab. 5 Rapid assessment models of the longevity of landslide dams |
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童煜翔基于日本34例堰塞坝案例，采用逻辑回归方法分别提出考虑汇水面积、峰值流量、坝长、坝高和坝宽等因素的两个寿命预测模型，该模型的确定系数R2分别为0.603和0.529[74]。
賴柏蓉在童煜翔研究的基础上，基于日本65例堰塞坝，采用逻辑回归方法建立了不同因素组合下的堰塞坝寿命预测模型，并对比了模型的确定性系数，发现考虑汇水面积、堰塞坝诱因的寿命预测模型准确性更高，R2达到0.706[74]。
Shen等[67]基于全世界67例堰塞坝案例，采用逻辑回归方法建立了寿命快速评估模型，并根据堰塞坝寿命3个阶段影响因素不同，提出分别考虑3个阶段（汇水阶段、过流阶段和溃决阶段）的寿命快速评估模型。模型考虑了坝体材料、几何形态参数和水文参数，确定性系数R2可达0.781。
上述堰塞坝寿命评估模型为寿命的快速评估提供了研究思路，但由于具有寿命记录的堰塞坝案例数量有限，模型的预测精度有待进一步提高。其中：台湾交通大学防灾中心所提出的评估模型由于只考虑了坝体体积的影响，其预测精度受到很大的限制。賴柏蓉所提出的模型相较于童煜翔提出的模型，进一步考虑了诱因的影响，模型涉及的参数增加，但预测精度有所提高[74]。Shen等[67]提出的模型主要涉及坝体形态参数、诱因和坝体材料类型，进一步考虑了3个阶段的影响，模型可分别预测3个阶段的寿命，如果能够获取汇水阶段入流量，模型在汇水阶段时间的预测将更加准确。因此，在实际应用中，当具备模型计算所需要的参数时，可以优先选择Shen等[67]提出的模型评估3个阶段的寿命，为堰塞坝处置方式选取提供依据。如果计算参数无法完全满足时，则应当选取满足计算要求的模型，并可以将多个模型的计算结果对比分析，进行综合评估。
目前研究主要存在以下2个方面的问题：1）汇水阶段时长计算方法有待进一步研究；2）过流和溃决阶段寿命计算方法未考虑水土物质相互作用机理。
4 崩滑型堰塞坝溃决特性的快速分析堰塞坝的寿命预测解决了何时会发生溃坝的问题，而堰塞坝一旦发生溃决，堰塞湖中的蓄水将快速下泄，洪水冲击下游，引起巨大洪灾。因此，堰塞坝的溃决特性是学者们关注的重点。
4.1 溃决影响因素堰塞坝溃决主要包括漫顶溢流、管涌和坝坡失稳3种类型（图5）[1,12,14]。其中：漫顶溢流破坏指堰塞湖库水位超过坝高而发生溢流冲刷坝顶和坝坡，引起坝体高度逐渐下降，最终发生破坏[52,75]；管涌破坏指坝体中细小颗粒被渗透水流从粗颗粒形成的空隙中带走，进而导致坝体内形成渗流通道，坝体结构松散，强度下降，并最终发生变形破坏[52,76]；坝坡失稳破坏主要是由于坝体陡倾的上、下游坡面失稳而导致的破坏[33]。
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| 图5 堰塞坝破坏类型划分 Fig. 5 Failure modes of landslide dams |
Costa和Schuter[1]研究表明，50%以上的堰塞坝发生漫顶溢流破坏。Peng和Zhang[66]基于144例已知破坏模式堰塞坝案例统计分析，发现漫顶溢流破坏堰塞坝占比91%，渗漏管涌破坏占比8%，坝坡失稳占比仅1%。石振明等[77]分别基于国内59例和国外124例堰塞坝案例溃决模式统计分析发现：国内堰塞坝漫顶溢流占98%，坝坡失稳占2%；国外堰塞坝漫顶溢流占89%，管涌占10%，坝坡失稳占1%。再次证实历史案例中绝大部分堰塞坝都是漫顶溃决破坏，较少发生管涌和坝坡失稳破坏。3种溃坝类型的影响因素如下。
4.1.1 漫顶溢流溃决影响因素漫顶溢流溃决影响因素方面，研究者主要从坝体几何特征、坝体材料特征、水文条件对溃决溃口形态和溃决流量等方面展开。
坝体几何特征影响方面：徐富刚等[78]对比不同坝高与坝坡条件下堰塞坝漫顶溃坝破坏过程，发现坝体越高，溃坝时溃口呈窄深型，水流下泄速度越大，溃坝危害性越大；坝坡越缓，稳定性越好，侵蚀速率的峰值越小，溃口呈浅宽型。刘磊等[79]对坝体坡度、坝顶宽、坝顶高对漫顶溃坝过程的影响，发现坝顶高度与峰值流量成正比，减小坝坡度和增加坝顶宽度可有效降低洪峰流量并延长峰现时间。
坝体材料特征影响方面：Pathak[80]、张大伟[81]、张婧[82]、付建康[83]、Jiang[84]、Zhu[85]等基于不同坝体材料溃坝模型试验，研究了坝体材料（颗粒级配、D50、细粒含量等）对漫顶溃坝过程及溃决峰值流量的影响，发现颗粒粒径会影响溃坝开始时间和溃坝整体时长；D50在很大程度上影响了峰值流量，而颗粒级配的变化将会影响堰塞坝的溃决破坏模式，细粒含量的增加会增大溃决流量并降低溃坝时长。赵天龙等[86]通过堰塞坝漫顶溃坝的离心模型试验，发现坝体内大粒径颗粒的存在一定程度上阻止了冲刷溃决，并导致残留坝高的存在。邓明枫[87]、赵高文[88]等基于模型试验研究了坝体密实度对于溃口形态及溃决峰值流量的影响，发现随着密实度增加，最终溃口的宽度逐渐变窄，且峰值流量减小但持续时间增长。蒋先刚[89]、刘杰[90]等基于模型试验研究了初始含水率对溃坝的影响，发现随着含水量的增加，溃决峰值流量增加，溃决时间更短，残余坝高下降。
河道特征影响方面：Xu[91]、张健楠[92]、杨阳[93]等分别开展了不同入流量条件下堰塞坝漫顶溢流溃决模型试验，得到入流量与峰值流量、溃决流量过程曲线及溃决时间存在相关关系。Zhou等[94]基于漫顶溃坝模型试验研究了堰塞坝溃决过程，发现入流量的变化不仅会影响峰值流量的大小，还会影响峰值流量和溃决拐点的到达时间。Yan和Cao[95]基于侵蚀河床和刚性河床的堰塞湖溃决试验，同样发现了相比于河道底面铺设一层较厚的土石混合材料作为河床沉积物的侵蚀河床，河道底面无土石材料的刚性河床上的堰塞坝更易发生漫顶溢流破坏。刘邦晓[96]、蒋先刚[97]等分别开展了不同河床坡度的溃坝试验，发现河床坡度在一定程度上直接影响了溃决历时、溃决峰值流量和溃口发展过程。
此外，还有学者综合考虑了多个因素对溃坝的影响，如：柴贺军等[52]依据野外实测资料，探讨了坝体物质组成、上下游边坡坡度、湖水渗流等对堰塞坝溃决的影响。Chen等[98]利用水槽试验模拟地震和降雨引起的堰塞坝溃坝，系统研究了坝体几何形状（三角形和梯形）、材料特性（含水率）和河床条件对溃坝的影响，发现三角形坝缩短了溃坝时洪峰产生的时间，坝体材料具备低渗透特性的堰塞坝和刚性河床上的堰塞坝更易发生漫顶溢流破坏。
4.1.2 渗透管涌溃决影响因素堰塞坝的管涌现象主要发生在坝体内部，目前研究大多基于模型试验或数值获取管涌的形成和发展影响因素。Sherard[99]研究发现，对于一般天然分选性差的坝体，当D15/D85>5时，堰塞湖水会通过坝体渗漏而发生管涌破坏现象。Gregoretti等[100]的试验研究表明，管涌破坏的产生及管涌通道的发展与河道入水流量、堰塞坝的材料颗粒级配、坝形及河床坡度有密切联系。Awal等[101]通过预埋粗颗粒组成的管涌通道，模拟了不同初始管涌通道位置、不同上游水位、不同上游水量及不同坝体下游坡度情况下的管涌通道演化全过程。Chang和Zhang[102]通过试验研究了级配良好和级配间断土中不同细粒含量（<0.063 mm）对于管涌的影响及判别标准。Okeke[103-104]、Wang[105]等开展了坝体材料对堰塞坝管涌破坏影响的试验研究，认为堰塞坝的坝体材料密度越大，坝体越均匀，堰塞坝形成管涌的可能性越低。Shi等[106]采用CFD–DEM模型定量研究了不同坝体材料的渗流特性，发现细颗粒材料更易发生流土破坏，而粗颗粒材料更易发生管涌破坏。
4.1.3 坝坡失稳溃决影响因素已有溃坝案例显示，极少数的堰塞坝是仅由坝坡失稳导致溃决的[66,77]。朱兴华等[6]研究表明，由于坝坡失稳导致堰塞坝溃决的现场实测资料几近为0，且物理模型试验很难重现坝坡失稳的破坏过程是导致堰塞坝坝坡失稳溃决影响研究较少的主要原因。现有的坝坡失稳研究主要基于土石坝开展，如：徐镇凯等[107]研究了库水位骤降对土石坝坝坡失稳的影响。尽管文献记载仅有极少的堰塞坝完全由坝坡失稳引起溃决，但在实际堰塞坝溃决过程中，重力作用下斜坡的存在会使其更容易被冲刷。
已有研究对不同模式溃坝影响因素开展了较为深入的研究。尽管大部分堰塞坝最终以漫顶溢流方式溃决，但是管涌和坝坡失稳无处不在，坝体内部管涌会逐步改变坝体内部结构和材料含水率，同时渗流力的存在还会在一定程度上增加侧坡失稳的可能性。由此可见，堰塞坝的溃坝通常是内部侵蚀、漫顶冲刷和坝坡失稳耦合作用的结果，溃决机理极其复杂，很难精确获取溃口发展过程和溃坝流量过程线。
4.2 溃口洪水快速评估模型由于具有溃决参数记录的历史堰塞坝案例有限，目前很多计算溃口流量及溃口尺寸的快速评估模型是基于土石坝建立的。故从经验模型和物理模型2个方面介绍现有的快速评估研究成果。
4.2.1 经验模型经验模型通常忽略溃口发展过程，根据溃坝案例统计分析估算峰值流量、溃决时间和溃口尺寸等参数。
基于人工土石坝案例研究方面：很多学者基于人工坝溃坝案例，建立溃决峰值流量、溃决时间与坝高、坝长、坝宽、库容等坝体几何形态参数和水文参数的统计学关系[108-110]。Macdonald和Langridge–Macdonald[111]、USBR[112]研究认为根据人工土石坝溃坝案例所建立的溃决时间和峰值流量估算公式在一定情况下可以应用于堰塞坝峰值流量估算。然而，Peng和Zhang[66]通过堰塞坝和人工坝的对比分析，认为基于人工土石坝获得的经验模型会高估堰塞坝溃决峰值流量和溃口尺寸，低估溃决时间。
基于堰塞坝案例研究方面：Costa和Schuster[1]基于12例堰塞坝案例，建立了溃决峰值流量与势能的关系。Walder和O’Connor[113]基于18个堰塞坝案例，提出考虑水位下降和释放库容的峰值流量估算公式。Peng和Zhang[66]基于世界52例具有详细溃决参数的堰塞坝案例，建立了堰塞坝溃决峰值流量、溃口尺寸和溃决时长的逻辑回归模型。石振明等[77]基于41例具有详细溃决信息的堰塞坝案例建立了坝体溃决参数（峰值流量、溃口尺寸、溃决时长）的快速评估模型，如表6所示。
| 表6 堰塞坝溃决参数快速评估模型 Tab. 6 Rapid assessment models of breaching parameters of landslide dams |
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分析上述模型可以发现，Costa和Schuster[1]及Walder和O’Connor[113]所提模型参数简单，计算便捷，但仅能计算溃决峰值流量，且Costa和Schuster[1]模型中势能参数很难界定和计算，Walder和O’Connor[113]模型的计算结果准确率偏低。Peng和Zhang[66]及石振明等[77]提出的模型涉及坝体几何形态参数和材料抗侵蚀参数，虽然模型涉及参数数量增加，但输入参数可通过遥感、航拍方式快速获取，模型不仅能计算溃坝洪水，还能计算溃口尺寸和溃决时间，计算准确率更高。值得注意的是，该模型中抗侵蚀参数选取存在主观性，可能带来一定误差。在实际工程分析中，应根据可获取参数选用合适的模型进行分析。在参数允许条件下，可优先选择Peng和Zhang[66]及石振明等[77]提出的模型，并结合其他模型进行综合判断。
综上所述，经验模型的方法可以为堰塞坝的溃决参数快速评估提供指导，但人工土石坝与堰塞坝在坝体几何形态、材料、结构、溃口发展过程等方面存在显著差异，采用人工土石坝经验模型计算堰塞坝溃决参数的可行性还有待商榷。此外，经验模型仅能获取最终的溃决峰值流量、溃口尺寸等，无法得到溃决流量的变化过程。
4.2.2 物理模型物理模型方法是指考虑溃口物理发展过程，依据水量平衡方程、堰流方程及泥沙输移过程所建立的溃决参数计算模型。
基于人工土石坝所建立的物理模型相对较多，如：Cristofano土石坝模型[114]、BREACH模型[115]、DAMBRK模型[116]、BRDAM模型[117]、BEED模型[118]、DLBreach模型[119]等。这些模型大多基于流体质量守恒与泥沙运移理论，简化溃坝过程，假定溃口形状为三角形、梯形、矩形或抛物线形的条件下建立。
由于堰塞坝与人工土石坝在坝体形态、材料、结构等方面显著不同，两者的溃口发展和溃决过程存在差异。Chang等[120]基于宽顶堰公式和土壤侵蚀方程，提出DABA物理计算模型，该模型假定了溃口发展的3个阶段，且考虑了坝体土层侵蚀特性随深度的变化。Chen等[121]基于野外实测资料提出DB–IWHR模型，该模型采用宽顶堰公式计算流量，采用双曲线模型计算冲刷过程，采用圆弧滑动面分析法计算溃口的横向扩展。Zhong等[122]基于溃坝模型试验和唐家山堰塞坝现场调查，以及土壤侵蚀方程和宽顶堰公式提出堰塞坝溃坝计算模型，考虑了坝顶、下游边坡和侧坡的溃决破坏过程。
物理模型可有效获取坝体溃决演变过程和溃决流量水文过程曲线，在溃坝快速评估中具有重要的价值。在参数允许的条件下，应当优先选用物理模型进行溃决分析。但是由于模型计算所需参数（如坝体材料、侵蚀参数、库容曲线等）的限制及模型假定的溃口发展与真实溃口发展差异等原因，导致物理模型的计算结果仍存在一定的不确定性。
目前研究主要存在以下3个方面的问题：1）典型级配材料的冲刷特性不明确；2）溃坝过程与坝体材料、坝体结构的关系不清楚；3）真实堰塞坝案例野外调研及野外大型溃坝模型试验缺乏。
4.3 溃决洪水演进快速评估模型洪水演进分析的主要目的在于确定下游重要区域的流量、流速和水深等相关参数，为安全预警的制定提供必要的依据。目前，关于洪水演进的计算方法主要为水文学方法和水力学方法。
水文学方法通过实测资料反算出数学模型中的参数，用于洪水演进预报，如马斯京根法、蓄量演算法、特征河长法、滞后演算法等。其中：马斯京根法[33]假定河段槽蓄量与出入流量之间为线性关系，从而进行河道洪水演算。该方法是目前应用较为广泛的河道洪水预报模型，但在流域下游，受下游水位的顶托，水流并不是自由出流，假定关系存在不合理性。蓄量演算法[123]通过中心差分格式表示水量平衡方程，并基于实际资料建立蓄泄关系进行洪水演算。特征河长法[123]认为某一特征河长的河段，其下断面出流量与特征河段槽蓄量均呈单值关系，极大地简化了复杂的槽蓄关系，但也导致计算结果存在一定误差。滞后演算法[124]假定不论入流远近，洪水波的坦化作用保持一致，这使得计算结果存在一定偏差，如表7所示。
| 表7 堰塞坝溃决下游洪水快速评估模型 Tab. 7 Rapid assessment models of the downstream flood |
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水力学方法主要采用水动力学的方法对河道非恒定流进行分析，得到河道洪水数学模型，求解洪水演进过程。目前，快速评估最常用的方法是基于圣维南方程（ Saint–Venant）和N–S方程（Navier–Stokes）近似简化求解得到的洪峰展平法和线性河道法。其中：洪峰展平法是将洪水波概化为三角形，并假定河道为棱柱体河槽，忽略动力方程惯性项，是圣维南方程的一种近似简化解法，如克–曼公式[33]和李斯特万公式[125]均可计算下游河道各处峰值流量（表7）。谢任之[126]基于河床断面指数法，利用概化过程提出综合洪水演进计算公式，该公式可计算下游河道洪水峰值流量和水深（表7）。线性河道法则通过假定整个河段上水深为线性变化，溃坝波以立波形式向下传递，波速增大，进而获取下游各位置最大水深及相应流量。
此外，随着计算机技术的进步，对圣维南方程组1、2、3维数值都可以进行差分求解，数值求解的方法包括有限差分法、有限分析法、有限体积法等，如：基于Preissmann四点隐式有限差分法求解连续方程和运动方程的HEC–RAS软件[127]，采用Abbott六点隐式差分求解圣维南方程组的MIKE系列软件[128]，基于交替方向隐式法求解的Delft 3D软件等[129]。但由于这类软件往往需要较为详尽河道资料，建模所需时间较长，应用于快速评估尚有一定难度。
在溃坝洪水演进快速评估中，由于受时间和现场条件的限制，信息参数往往较少，现有的水文学和部分水力学方法可以在一定条件下快速估算溃决洪水结果，具有重要的实用价值。但是，也正是由于计算参数的限制，此类模型的计算精度有限，预测的溃决洪水流量具有很大的不确定性。
5 结论与展望崩滑型堰塞坝危险性的快速评估建立在是否会形成堰塞坝，形成后是否稳定，多久会发生溃坝及溃决洪水大小4个问题的基础上。已有研究表明，崩滑型堰塞坝的形成、稳定性、寿命和溃决洪水受到地形条件、固体物源条件、水源条件、坝体几何形态、坝体结构与材料、河道水动力条件等诸多因素的影响。基于历史堰塞坝案例所建立的统计分析模型和基于溃坝物理过程所建立的物理模型为堰塞坝危险性快速评估及应急抢险救灾工作提供了指导。但是，由于基础数据获取手段有限、水土物质相互作用机理未完全明晰，现有模型的预测精度有待提高。后续研究应着重考虑以下5个方面：
1）开展考虑崩塌、滑坡启动和运移机理的堵江快速判别研究。崩滑成坝具有一定物源、地形和水源条件要求，已有研究主要关注滑坡堆积堵江过程，而对于滑坡发生和运移过程中的水土物质相互作用缺乏了解。进一步开展不同外因（地震、降雨等）条件下崩滑启动及运移过程大型模型试验，建立考虑关键影响因素和水土物质相互作用的成坝快速判别模型，可为崩滑型堰塞坝形成预测提供新思路。
2）开展堰塞坝坝体材料、结构等基础数据的快速获取方法研究。堰塞坝的稳定性、寿命和溃决参数都与坝体材料和结构特征密不可分，当前研究大多通过估算或筛分试验获取表层坝体材料的颗粒级配，而无法快速获取坝体内部材料分布特征。通过物探手段获取坝体材料和结构特征，或建立崩滑体材料与坝体材料分布关系，为堰塞坝危险性快速定量评估提供详细基础参数，提高预测模型精度，是未来重要研究内容。
3）开展堰塞坝溃决程度快速评估研究。由于坝体材料的非均质性，实际工程中堰塞坝往往难以一溃到底，残余坝体的存在可能会导致二次溃坝，增加堰塞坝灾害的影响。当前研究中尚缺乏明确的溃决程度定义与预测方法。基于堰塞坝案例现场调研和模型试验，从能量转换与耗散角度提出溃坝程度定义，并建立快速评估模型预测残余堰塞坝的危险性，是亟待解决的重要内容。
4）开展流域尺度堰塞坝溃决洪水演进快速评估及水库调蓄减灾研究。目前主要建立了堰塞坝所在河道模型分析溃坝洪水演进及对下游影响，但实际情况中，地震或降雨可能导致同一流域、不同主支流形成多个堰塞坝，上游溃坝洪水可能影响下游多条主支流。通过提前建立全国或存在堵江可能性的流域河道地理信息模型，耦合溃坝洪水模型计算结果，可为堰塞坝溃坝洪水快速评估及水库调蓄减灾提供新方法。
5）开展堰塞坝灾害链对全流域影响的快速动态风险评估。现有大部分堰塞坝风险评估研究主要基于经验和判断的定性分析，对于动态的定量风险评估研究较少。在风险界定和识别的基础上，建立堰塞坝灾害链的网络结构，考虑模型和参数的不确定性，研究流域范围内的多重损失和损失叠加效应，提出堰塞坝对全流域影响的快速动态风险评估模型，可以为堰塞坝灾害链的防灾减灾提供指导。
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