人类活动对阿巴拉契亚洪水严重性的影响评估：以东肯塔基为例的流域敏感性研究

本研究针对阿巴拉契亚地区极端降水引发的洪水灾害，通过建模分析人类活动（如山顶移除采矿MTM、河道缩窄、道路建设等）对东肯塔基流域洪水的影响。研究发现，MTM通过增加地表径流和流域总流量成为洪水体积的主要贡献者，而河道缩窄显著降低峰值流量但抬升洪水高度。成果为脆弱社区的洪水缓解策略提供了科学依据。

　　

论文解读

阿巴拉契亚地区因其陡峭地形与复杂的大气-地形相互作用，长期面临极端降水引发的洪水威胁。随着气候变化加剧，该地区洪水频率和强度显著上升，而人类活动如山顶移除采矿（Mountaintop Removal Mining, MTM）、河道改造和基础设施建设的叠加效应，进一步放大了灾害风险。2022年7月东肯塔基的“千年一遇”洪水造成45人死亡，其中三分之二发生在MTM矿区下游，引发了对人为景观改造作用的质疑。尽管已有研究指出MTM可能通过减少入渗增加径流，但其与河道工程、道路建设等因素的相对贡献尚不明确。为此，美国国家科学基金会（NSF）资助的团队利用快速响应数据，建立了流域洪水模型，首次量化了不同人为因素的独立影响。

研究采用高水位标记验证的洪水模型，对比了四种主要人为变量（MTM、河道缩窄、桥梁堵塞、道路/建筑）与无人类干扰情景的差异。通过校准默认模型（峰值流量282 m³ s^?1，时间误差1.4%）与迭代测试，分离了各因素的贡献。

研究结果

1. 峰值流量与时间：河道缩窄使峰值流量降低31.8%（216.6 m³ s^?1），但延迟1小时；MTM则通过增加径流使总流量上升，尤其在流域上、下游成为洪水体积主因。
2. 空间异质性：MTM改造的平坦地表减少入渗，导致局部洪水高度增加；而道路和建筑因曼宁系数（Manning's n）降低仅产生微弱影响。
3. 综合效应：模型显示，MTM与河道缩窄的协同作用显著改变洪水传播模式，前者主导体积，后者控制峰值形态。

结论与意义
该研究揭示了阿巴拉契亚流域对人类活动的非线性响应：MTM通过改变地表水文过程加剧洪水体积，而河道工程则通过降低容量“转移”风险至洪水高度。这一发现挑战了传统缓解策略中仅关注河道工程的局限性，强调需针对MTM区域设计阶梯式蓄滞洪区。此外，模型框架为其他山区流域的灾害预测提供了模板，尤其在气候变暖导致降水强度增加的背景下，成果对全球类似地形区域的适应性规划具有普适价值。论文发表于《Geomorphology》，为地貌学与灾害管理的交叉研究树立了新范式。