謝 敏，陸 甲，李艷蘭，黃 卓

（廣西區(qū)氣候中心，南寧 530022）

降雨是誘發(fā)泥石流和滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要因素，合理的界雨量是滑坡和泥石流預(yù)報(bào)預(yù)警的主要依據(jù)。關(guān)于滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量，不少?lài)?guó)家和地區(qū)［1-9］已研究出引發(fā)滑坡泥石流的臨界雨量值，為滑坡泥石流預(yù)報(bào)預(yù)警提供了主要依據(jù)。然而各地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和降雨特征不同，誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量也有較大的差異，目前難以找到普遍適用的臨界雨量值。廣西是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的省區(qū)之一，做好滑坡泥石流的預(yù)報(bào)預(yù)警對(duì)最大程度減輕人民生命和財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義。關(guān)于廣西地質(zhì)災(zāi)害與前期雨量關(guān)系的研究，楊軍［10］等人研究了廣西梧州市萬(wàn)秀區(qū)區(qū)域降雨型滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃的降雨臨界值，許英姿［11］等人研究了降雨對(duì)廣西碎屑巖地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響，李岳順［12］采用有效雨量模型研究了廣西梧州地區(qū)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量，黃莉［13］等做了廣西地質(zhì)災(zāi)害與氣象因子的風(fēng)險(xiǎn)分析。但這些研究受限于氣象資料的代表性和時(shí)間密度，其研究所得出的臨界雨量應(yīng)用于滑坡泥石流預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)的可操作性仍有限。對(duì)此，本文基于廣西加密自動(dòng)氣象觀(guān)測(cè)站的逐小時(shí)雨量和278個(gè)泥石流滑坡地質(zhì)災(zāi)害個(gè)例資料，利用統(tǒng)計(jì)方法確定誘發(fā)廣西泥石流滑坡地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量，并使用最新災(zāi)害資料進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)和訂正，嘗試為廣西泥石流滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警提供主要依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 泥石流

（1）收集泥石流個(gè)例資料和降雨資料。收集到133次泥石流災(zāi)害發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)，以及2017年汛期發(fā)生的7次泥石流，根據(jù)泥石流災(zāi)害發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)，選取距離最近的雨量站作為代表站，提取泥石流災(zāi)害發(fā)生前的逐時(shí)降雨資料。

（2）針對(duì)歷次泥石流災(zāi)害進(jìn)行臨界雨量組合確定，最終以災(zāi)害發(fā)生前期1h最大雨強(qiáng)和24h最大雨強(qiáng)做為指標(biāo)。

（3）繪制臨界雨量基準(zhǔn)值確定圖。分別以1h最大雨強(qiáng)（H1）為縱坐標(biāo)、以24h雨強(qiáng)（H24）作為前期有效雨量為橫坐標(biāo)投射到坐標(biāo)軸上，得到泥石流臨界雨量基準(zhǔn)值確定圖。

（4）檢驗(yàn)和修訂。根據(jù)2017年汛期發(fā)生的2次泥石流災(zāi)害，對(duì)上述第（3）點(diǎn)廣西泥石流致災(zāi)臨界雨量基準(zhǔn)線(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證和修訂。

1.2 滑坡

（1）資料收集。收集到百色市132個(gè)有明確時(shí)間和地點(diǎn)記錄的降雨誘發(fā)的單體或區(qū)域性滑坡記錄，以及2017年6次有明確時(shí)間和地點(diǎn)記錄滑坡事件；取距滑坡最近的自動(dòng)氣象站的逐小時(shí)雨量。

（2）根據(jù)文獻(xiàn)《誘發(fā)區(qū)域性滑坡的降雨閾值》［14］的方法確定降雨持續(xù)時(shí)間D和雨強(qiáng)I。確定歷時(shí)D時(shí)，需要確定起止時(shí)刻，滑坡發(fā)生的時(shí)刻為截止時(shí)刻。在只知道滑坡發(fā)生日期的條件下，近似用當(dāng)日最后一次降雨結(jié)束時(shí)刻為其截止時(shí)刻。確定某一時(shí)刻T，若T之前的歷次降雨過(guò)程的有效降水量之和小于T時(shí)刻至D結(jié)束時(shí)刻之間的歷次降雨過(guò)程有效降雨量之和的10%，則以T時(shí)刻作為D的開(kāi)始時(shí)刻。有效降雨量，有效雨量表達(dá)式為：

Ra表示有效雨量；Rb表示災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日及前期的降雨量（災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日b＝0，災(zāi)害發(fā)生前n天，b＝n）；K為遞減系數(shù)，據(jù)張書(shū)余的研究，廣西的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為0.7；

n對(duì)于不同的泥石流溝、不同的滑坡都不同，K和n都需要通過(guò)統(tǒng)計(jì)確定。

（3）將滑坡事件所對(duì)應(yīng)的平均雨強(qiáng)和歷時(shí)標(biāo)注在I-D雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)平面內(nèi)。

（4）假定I-D閾值滿(mǎn)足冪指數(shù)函數(shù)，找出雨強(qiáng)I和降雨歷時(shí)D的關(guān)系式。

（5）以2017年的滑坡個(gè)例進(jìn)行檢驗(yàn)與修訂。

2 結(jié)果分析

2.1 泥石流

按上述資料和方法處理后，得到激發(fā)泥石流和不激發(fā)泥石流的臨界雨量基準(zhǔn)線(xiàn)（圖1）：

圖1 泥石流臨界雨量基準(zhǔn)值

當(dāng) H24＜152mm時(shí)，該線(xiàn)表達(dá)式為 H1＝-0.2872H24＋83.55；

當(dāng) H24≥152mm時(shí)，該線(xiàn)的表達(dá)式為 H1＝39.9mm。該線(xiàn)為泥石流發(fā)生的危險(xiǎn)基

準(zhǔn)線(xiàn)，分界線(xiàn)右上側(cè)為發(fā)生泥石流的危險(xiǎn)區(qū)域，左下側(cè)為安全區(qū)。

2017年汛期，廣西陽(yáng)朔縣和靈川縣出現(xiàn)的泥石流災(zāi)害，其發(fā)生前24h雨強(qiáng)大于152mm，1h雨強(qiáng)大于39.9mm（表1），達(dá)到泥石流危險(xiǎn)警戒區(qū)，與實(shí)際情況相符，說(shuō)明修訂后的臨界雨量基準(zhǔn)線(xiàn)是合理的，基本滿(mǎn)足廣西泥石流短期預(yù)報(bào)的要求。

表1 2017年廣西泥石流致災(zāi)臨界雨量檢驗(yàn)

2.2 滑坡

利用廣西百色市滑坡個(gè)例及其對(duì)應(yīng)的雨量資料按上述1.2方法處理后，得到誘發(fā)滑坡的I-D閾值曲線(xiàn)（圖2）。線(xiàn)條上側(cè)區(qū)域?yàn)榘l(fā)生滑坡的危險(xiǎn)區(qū)域，下方區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)域。假定I-D閾值滿(mǎn)足冪指數(shù)函數(shù)，根據(jù)滑坡事件的下限確定冪指數(shù)函數(shù)的a和b參數(shù)，得到百色市降雨閾值曲線(xiàn)I＝11.31D-0.7，適用范圍為降雨歷時(shí)1～188小時(shí)。該閾值高于Guzzetti等得到的全球降雨閾值I＝2.20D-0.44，同時(shí)高于桂西北區(qū)域降雨閾值I＝5.05D-0.57，符合區(qū)域閾值高于全球閾值的規(guī)律。

圖2 百色市誘發(fā)滑坡的I－D閾值曲線(xiàn)

經(jīng)2017年百色市發(fā)生的6次滑坡災(zāi)害對(duì)百色市降雨閾值曲線(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證（表2），與實(shí)際情況相符，因此根據(jù)滑坡災(zāi)害地點(diǎn)降雨歷時(shí)及降雨閾值，可以確定致災(zāi)臨界雨量（強(qiáng)）。

表2 百色市滑坡致災(zāi)臨界雨量檢驗(yàn)（需改為三線(xiàn)表）

3 結(jié)論

（1）前期降雨對(duì)廣西泥石流和滑坡起主導(dǎo)作用，當(dāng)24h雨量＜152mm時(shí)，泥石流臨界雨量為H1＝-0.2872H24＋83.55；當(dāng)24h小時(shí)雨量≥152mm時(shí)，泥石流臨界雨量為H1＝39.9mm。但由于泥石流樣本較少，仍然需要在今后的實(shí)踐中對(duì)臨界雨量基準(zhǔn)線(xiàn)進(jìn)行修訂。

（2）百色市誘發(fā)滑坡的I-D閾值曲線(xiàn)符合I＝11.31D-0.7的關(guān)系式，可用于區(qū)域性滑坡的初步預(yù)警，但隨著滑坡事件及相應(yīng)降雨數(shù)據(jù)的增加，該曲線(xiàn)需要不斷修訂，其可靠性才能不斷提高。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉世業(yè)，梁仁全，李燦，等.強(qiáng)降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警指標(biāo)及應(yīng)用研究 ［J］. 氣象研究與應(yīng)用，2015，36（4）：28-33.

［2］董蕙青，譚凌志，鄭鳳琴，等.廣西汛期地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)［J］. 廣西氣象，2004，25（4）：21-24.

［3］彭端，姜麗萍.肇慶市降水與地質(zhì)環(huán)境耦合的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法［J］. 氣象研究與應(yīng)用，2008，29（4）：30-41.

［4］李向紅，伍靜，王存真，等. 桂林地質(zhì)及山洪災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)研究 ［J］. 氣象研究與應(yīng)用，2013，34（3）：33-50.

［5］黎金水.梧州市兩次特大暴雨引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害差異原因分析［J］. 氣象研究與應(yīng)用，2007，28（2）：54-56.

［6］ 鄭鳳琴，高安寧，董蕙青，等.廣西賓陽(yáng)縣＂7.19＂突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害成因［J］.氣象研究與應(yīng)用，2006，27（S1）：88-89.

［7］莊建琦，崔鵬，葛永剛，等.降雨特征與泥石流總量的關(guān)系分析［J］. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（4）：77-83.

［8］崔鵬，楊坤，陳杰.前期降雨對(duì)泥石流形成的貢獻(xiàn)——以蔣家溝泥石流形成為例 ［J］.中國(guó)水土保持科學(xué)，2003，（1）：11-15.

［9］白利平，孫佳麗，南赟.北京地區(qū)泥石流災(zāi)害臨界雨量閾值分析［J］. 地質(zhì)通報(bào)，2008，（5）：674-680.

［10］楊軍.廣西梧州市萬(wàn)秀區(qū)區(qū)域降雨型滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃及降雨臨界值研究［D］.桂林工學(xué)院，2007.

［11］許英姿，盧玉南，范廣，等.降雨對(duì)廣西碎屑巖地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響研究［J］. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2016，24（2）：181-186.

［12］李岳順.降雨對(duì)廣西滑坡地質(zhì)災(zāi)害的影響研究 ［D］.廣西大學(xué)，2014.

［13］黃莉，周云霞，黃君健，等.廣西西南部地質(zhì)災(zāi)害氣象因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［J］.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，10（4）：79-82.

［14］趙衡，宋二祥.誘發(fā)區(qū)域性滑坡的降雨閾值［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2011，41（5）：1481-1487.