王書帆,馮文蘭,陳 軍,柳錦寶,譚溪晗

(成都信息工程大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,四川成都 610225)

0 引言

泥石流是一種含大量泥沙石塊和巨礫的固液兩相流體[1]。泥石流的突出特點(diǎn)是:爆發(fā)突然,搬運(yùn)沖擊淤埋能力強(qiáng),破壞力超強(qiáng)[2]。泥石流的性質(zhì)決定了它的形成需要充足的水源,而降水是激發(fā)泥石流的重要因素,并且極大地影響泥石流活動(dòng)頻率[3]。隨著近年來(lái)全球變暖趨勢(shì)不斷加劇,造成全球范圍內(nèi)極端降水事件顯著增加,由降水因素所引發(fā)的泥石流等地質(zhì)災(zāi)害越來(lái)越高頻發(fā)生。因而,針對(duì)防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)迫切性需求持續(xù)增加,極具挑戰(zhàn)性[4]。了解高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)泥石流災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律,清楚泥石流災(zāi)害與降水的關(guān)系是進(jìn)行泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理以及災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的核心內(nèi)容,這對(duì)于預(yù)防和防治泥石流災(zāi)害具有重要意義[5]。

關(guān)于泥石流災(zāi)害與降水關(guān)系的研究,目前一般集中在兩方面:一方面是根據(jù)泥石流災(zāi)害和降水時(shí)空分布特征探求泥石流災(zāi)害與降水的關(guān)系,在上述基礎(chǔ)上開(kāi)展泥石流的危險(xiǎn)性區(qū)劃或泥石流風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)估[6]。許多研究人員針對(duì)泥石流災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間空間分布規(guī)律以及在影響泥石流災(zāi)害發(fā)生因素的基礎(chǔ)上,陸續(xù)進(jìn)行了泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性區(qū)劃或評(píng)估工作。在降水指標(biāo)的選擇上,多數(shù)研究者通常采用年降水量,降水指標(biāo)的閾值也大多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,鮮有研究深入分析區(qū)域泥石流災(zāi)害與較長(zhǎng)時(shí)間尺度降水特征的關(guān)系[7]。另一方面,對(duì)大量泥石流災(zāi)害樣本的發(fā)生時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究短期和短臨降水與泥石流災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系,進(jìn)而開(kāi)展泥石流災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的方法研究,并嘗試建立基于臨界值雨量的泥石流災(zāi)害預(yù)警模型等。近年來(lái),精細(xì)化降水資料的逐步完善為短時(shí)和短臨降水引發(fā)的泥石流災(zāi)害預(yù)警研究提供了便利。曲瑞等[8]以甘肅省天水市麥積區(qū)馬跑泉鎮(zhèn)大溝村的泥石流作為研究對(duì)象,采用模型反演了泥石流災(zāi)害發(fā)生時(shí)臨界的降水強(qiáng)度,為缺少相關(guān)降水資料的低頻小流域泥石流計(jì)算提供嚴(yán)謹(jǐn)可量化的參考方法。

降水?dāng)?shù)據(jù)的精度及與泥石流災(zāi)害空間匹配的一致性問(wèn)題對(duì)降水與泥石流災(zāi)害之間關(guān)系的研究有著極大的影響。現(xiàn)階段,多數(shù)研究采用的降水資料來(lái)源于氣象觀測(cè)站點(diǎn)。然而,由于泥石流并不一定都發(fā)生在氣象觀測(cè)站點(diǎn)處,實(shí)際工作中學(xué)者們通常需要對(duì)泥石流災(zāi)害點(diǎn)的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。馮杭建等[9]在研究浙江省泥石流與降雨歷時(shí)的關(guān)系時(shí),采用距離泥石流溝位置最近的雨量觀測(cè)站的雨量數(shù)據(jù)作為引發(fā)該泥石流的相關(guān)降雨數(shù)據(jù)。在泥石流頻發(fā)的山區(qū),氣象站點(diǎn)的分布通常比較稀疏,因而,泥石流災(zāi)害點(diǎn)上的降水估計(jì)往往存在較大偏差。近年來(lái),衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)的出現(xiàn)為降水引發(fā)的泥石流災(zāi)害的過(guò)程研究以及泥石流風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提供了便利。其中,TRMM(tropical rainfall measuring mission)衛(wèi)星資料在全球范圍內(nèi)被公認(rèn)為是能夠有效支持大范圍或長(zhǎng)尺度氣候模擬預(yù)報(bào)和降水時(shí)空特征分析的數(shù)據(jù)[10]。一些學(xué)者基于TRMM 數(shù)據(jù)開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害降水特征的研究。如,沈玲玲等[11]應(yīng)用TRMM 降水?dāng)?shù)據(jù)獲取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前期降雨量,開(kāi)展四川省地質(zhì)災(zāi)害降雨閾值的分析。

林芝地區(qū)由于受復(fù)雜的地貌地質(zhì)環(huán)境和頻發(fā)的地震、強(qiáng)降雨等極端情況影響,已經(jīng)成為中國(guó)滑坡、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生最為頻繁的地區(qū)之一[13]。眾多研究指出,降水因子是林芝市泥石流災(zāi)害發(fā)生的重要影響因子[14]。目前已有少量學(xué)者在林芝市全域或部分區(qū)域如國(guó)道等地方開(kāi)展泥石流危險(xiǎn)性以及地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃的研究,但是對(duì)于林芝市泥石流災(zāi)害與降水關(guān)系的分析卻比較薄弱。陳宮燕等[13]利用地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的歷史數(shù)據(jù)和林芝市歷年的降水資料,分析了由降雨引發(fā)的林芝市地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)空分布特征。然而,地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布與降水資料的不一致會(huì)引起統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的偏差。同時(shí),這種做法是將多種山洪與地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行合并研究,存在難以反映泥石流災(zāi)害問(wèn)題的特點(diǎn),且林芝地區(qū)氣象站點(diǎn)分布極為稀疏,大多數(shù)是2013年甚至更靠后的時(shí)間才設(shè)立。

鑒于此,本研究以TRMM 衛(wèi)星數(shù)據(jù)和泥石流災(zāi)害歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),重點(diǎn)分析林芝市泥石流災(zāi)害與降水因子的關(guān)系,篩選出實(shí)用性的氣象指標(biāo),以期增強(qiáng)對(duì)泥石流災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的認(rèn)識(shí),為泥石流的預(yù)報(bào)預(yù)警提供理論基礎(chǔ),為林芝市泥石流防治與預(yù)警評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

林芝市位于西藏東南地區(qū)(圖1),屬于雅魯藏布江流域的中下游地區(qū)。該區(qū)域的北部為念青唐古拉山,南部屬喜馬拉雅山東段,西北部是岡底斯山余脈,東部系橫斷山脈。所述前三大山脈為東西走向,而后者大多數(shù)是南北走向。區(qū)域內(nèi)自上古生界再到第四系地層均有發(fā)育,三疊系地層分布最廣。地層是以海相沉積為主,陸相多見(jiàn)于白堊系與第三系地層中。巖體除新生界外均受區(qū)域變質(zhì)作用和熱動(dòng)力作用的強(qiáng)烈影響而變質(zhì)。地層走向正是受構(gòu)造影響,在波密以東呈北西向展布,波密以西呈正東西向展布[12]。

圖1 研究區(qū)位置與地理概況

林芝素有“西藏江南”之稱,受印度洋海洋性西南季風(fēng)、孟加拉灣暖流的影響,全區(qū)屬于溫帶半濕潤(rùn)高原季風(fēng)氣候。雨量豐沛但分配不均,平均日照時(shí)數(shù)較少,晝夜溫差大。正是因?yàn)闃O為懸殊的高差地形以及與大峽谷間的距離和位置不同,才造成了熱量散布和降水量分布的明顯差異,因而區(qū)內(nèi)多種氣候并存。從北到南分別為高原溫帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候、熱帶山地季風(fēng)濕潤(rùn)氣候和亞熱帶山地季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,而東部的怒江流域及西部的朗縣與工布江達(dá)西部為高原溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候。全地區(qū)年平均氣溫各地變化極大,從南到北由18 ℃逐漸降至0 ℃,且東部有高于西部的趨勢(shì)。全區(qū)蒸發(fā)量在1200～2000 mm。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

泥石流災(zāi)害數(shù)據(jù):以2000-2019年有發(fā)生日期記錄的128 起泥石流災(zāi)害記錄進(jìn)行泥石流災(zāi)害與降水之間關(guān)系的研究,數(shù)據(jù)由西藏自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站提供。

降水?dāng)?shù)據(jù):TRMM 3B42 衛(wèi)星降水的數(shù)據(jù)來(lái)自NASA(http://pmm.nasa.gov/data-access/downloads/trmm)。數(shù)據(jù)格式為nc,數(shù)據(jù)空間分辨率0.25°,TRMM時(shí)間分辨率為3 h。首先用將所得降水文件在matlab中轉(zhuǎn)換為tif 文件,再用python 批量獲取泥石流災(zāi)害點(diǎn)對(duì)應(yīng)柵格的降水量數(shù)據(jù),最后在matlab 中將其批量合并為日降水量數(shù)據(jù)。

DEM 數(shù)據(jù):DEM 數(shù)據(jù)用于林芝市流域單元的劃分,數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/),空間分辨率為30 m。

2.2 研究方法

2.2.1 泥石流災(zāi)害流域單元的劃分

泥石流的形成需要具備3 個(gè)基礎(chǔ)條件:充裕的水源、陡峻的地形以及豐富而松垮的固體物源?；谧恿饔騿卧哪嗍鳛?zāi)害研究可以充分考慮到泥石流災(zāi)害與溝谷的地形條件、物質(zhì)條件以及降水等因子的相互聯(lián)系程度。為此,本文首先基于DEM 數(shù)據(jù)并采用河網(wǎng)密度方法對(duì)林芝市流域單元進(jìn)行劃分。通過(guò)在ArcGIS 軟件中反復(fù)實(shí)驗(yàn)不同的匯水閾值,并對(duì)提取的結(jié)果與河網(wǎng)和遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析,最終確定以250000 作為閾值來(lái)提取得到河網(wǎng),將研究區(qū)劃分為27個(gè)小流域單元(圖2)。從圖2 可以知道,林芝市在2013年前僅有7 個(gè)氣象站點(diǎn),2013年以后陸續(xù)增設(shè)至現(xiàn)有的69 個(gè)。盡管如此,現(xiàn)有的氣象站點(diǎn)分布依然比較稀疏。為此,將利用TRMM 降水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各流域單元不同時(shí)間尺度的降水量,進(jìn)而統(tǒng)計(jì)分析不同時(shí)間尺度下泥石流災(zāi)害的主要降水特征。

圖2 子流域劃分結(jié)果與災(zāi)害點(diǎn)及氣象站點(diǎn)的分布

統(tǒng)計(jì)各小流域發(fā)生的泥石流災(zāi)害頻次可知(圖3),研究區(qū)共有19 個(gè)小流域單元內(nèi)發(fā)生過(guò)泥石流災(zāi)害,最多的發(fā)生了19 次,最少的是1 次。其中,圖2 中編號(hào)為13 和20 的子流域是泥石流災(zāi)害發(fā)生最頻繁的區(qū)域,近20年分別發(fā)生了19 次和13 次,共占研究區(qū)泥石流災(zāi)害總記錄的25.0%。結(jié)合圖1 可以發(fā)現(xiàn),林芝市泥石流災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較多的子流域分布比較集中,并且其子流域具有較大的地形起伏和復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。

圖3 子流域內(nèi)災(zāi)害頻次

2.2.2 不同時(shí)間尺度的降水指標(biāo)與數(shù)據(jù)獲取

不同區(qū)域泥石流的發(fā)生都具有一定的時(shí)間分布規(guī)律,這通常與降水的時(shí)空分布不均有關(guān)。在歸納總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,分別在年際、年內(nèi)、日尺度上選擇常見(jiàn)的降水指標(biāo)(表1),期望通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析確定不同時(shí)間尺度下影響林芝市泥石流災(zāi)害發(fā)生頻次的主要降水指標(biāo)。表中所有降水指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均以TRMM日降水量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用python 分別統(tǒng)計(jì)出各泥石流災(zāi)害事件所在的各項(xiàng)降水指標(biāo)的數(shù)量。其中,降雨強(qiáng)度的類別采用以下標(biāo)準(zhǔn)劃分:25 mm≤日降水量＜50 mm為大雨,50 mm≤日降水量＜100 mm為暴雨。

表1 泥石流災(zāi)害的影響指標(biāo)篩選

2.2.3 主要降水指標(biāo)與閾值的確定

首先,采用相關(guān)分析方法確定不同時(shí)間尺度下影響泥石流災(zāi)害頻次的關(guān)鍵降水指標(biāo)。降水量和泥石流災(zāi)害頻次的統(tǒng)計(jì)均以流域?yàn)閱卧?。?對(duì)于年際尺度而言,分別統(tǒng)計(jì)各流域發(fā)生的泥石流頻次和表1 中流域多年的平均降水特征,再對(duì)兩者進(jìn)行相關(guān)分析,根據(jù)相關(guān)系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)的結(jié)果確定年際泥石流災(zāi)害頻次的關(guān)鍵降水指標(biāo)。各流域單元年降水指標(biāo)的數(shù)值由TRMM日降水量累加得到各年降水量再取平均得到。

其次,進(jìn)一步探求不同降水閾值下對(duì)泥石流發(fā)生概率的影響程度,對(duì)篩選后呈顯著性相關(guān)的降水影響因子按照降水量進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)每組降水閾值內(nèi)泥石流事件的發(fā)生次數(shù)與之占泥石流事件總數(shù)的百分比,最終進(jìn)行估算,確定不同降水閾值內(nèi)泥石流災(zāi)害的發(fā)生概率。

3 結(jié)果和討論

3.1 泥石流災(zāi)害的時(shí)間分布特征

泥石流是一種災(zāi)難性的地質(zhì)現(xiàn)象,致災(zāi)的動(dòng)力條件包括內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用和人類工程動(dòng)力作用[13]。為更好地理解林芝市泥石流災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間規(guī)律,將128 條災(zāi)害記錄發(fā)生的時(shí)間轉(zhuǎn)換為農(nóng)歷,再分別從年際、年內(nèi)、月內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.1.1 年際特征

2000年以來(lái),林芝市泥石流災(zāi)害數(shù)量總體呈現(xiàn)增多的發(fā)展趨勢(shì)(圖4a)。尤其是2010年以后,最大年發(fā)生次數(shù)不斷增加。其中,2010年、2012年、2015年和2016年泥石流災(zāi)害數(shù)量都較多。2012年、2015年和2016年發(fā)生的泥石流災(zāi)害最多,分別為39 次、41次和45 次。統(tǒng)計(jì)2000-2019年林芝市年降雨量,與同期的泥石流災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量對(duì)比統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明災(zāi)害數(shù)量與年降雨量呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性?？傮w而言,2009年以來(lái),降水量小的年份,泥石流災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)也相對(duì)較少。但也有例外,如2016年研究區(qū)降水量是相對(duì)較少的,然而,泥石流災(zāi)害的頻次卻為近年來(lái)最大。因此,有必要從流域的角度深度探討泥石流災(zāi)害與降水量的具體內(nèi)在關(guān)系。

圖4 泥石流災(zāi)害的時(shí)間分布規(guī)律

3.1.2 年內(nèi)特征

從圖4(b)可以看出,林芝市泥石流災(zāi)害主要發(fā)生在6-8月,近20年災(zāi)害發(fā)生在這3 個(gè)月的次數(shù)占總量的78%。其中,7月災(zāi)害最多,共計(jì)73 次,約為總量的1/3。4月、5月和9月發(fā)生災(zāi)害的次數(shù)也相對(duì)較多,共計(jì)45 次,約為總量的1/5。3月和10月僅分別有1 次和5 次的災(zāi)害記錄,1月、2月、11月和12月沒(méi)有災(zāi)害發(fā)生記錄。根據(jù)泥石流災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間及其在流域的分布情況,林芝市各子流域單元災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)最大的月份也是7月,在林芝市的各個(gè)地級(jí)行政單元均有發(fā)生過(guò)泥石流災(zāi)害的詳細(xì)記錄。泥石流災(zāi)害數(shù)量的年內(nèi)分布特征與研究區(qū)降雨量的年內(nèi)分布具有非常大的一致性,月降雨量越大,災(zāi)害發(fā)生次數(shù)越多。

3.1.3 月內(nèi)特征

災(zāi)害次數(shù)的月內(nèi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(圖4c),近20年內(nèi)發(fā)生在農(nóng)歷初五至初八的災(zāi)害相對(duì)較多,其中,農(nóng)歷初五、初六和初七發(fā)生的災(zāi)害次數(shù)最多,分別為10 次、16次和9 次。其次,發(fā)生在農(nóng)歷二十二、二十三的災(zāi)害次數(shù)也相對(duì)較多,分別為8 次、6 次左右。結(jié)果表明,林芝市泥石流災(zāi)害的發(fā)生具有一定的月內(nèi)分布特征。在災(zāi)害多發(fā)的月份內(nèi),弦月及其前后日期有更高的泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),其次是望月和下弦月及之后兩三天。

3.2 影響泥石流災(zāi)害的關(guān)鍵降水因子

3.2.1 年際影響因子

以流域?yàn)閱卧?分別統(tǒng)計(jì)2000-2019年各流域內(nèi)泥石流災(zāi)害的數(shù)量和各項(xiàng)年際指標(biāo)降水量的平均值,通過(guò)對(duì)災(zāi)害頻次和各項(xiàng)降水因子進(jìn)行相關(guān)分析可以確定年際尺度下降水量與泥石流發(fā)生頻次的關(guān)聯(lián)程度。從表2可知,在年際尺度上,流域內(nèi)6-8月降雨量、汛期雨量和年降雨量這3 個(gè)指標(biāo)與泥石流災(zāi)害頻次具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)性系數(shù)分別為0.688、0.820和0.795,其中與汛期雨量相關(guān)性最強(qiáng)。與其他影響因子均無(wú)顯著性。因此,在流域單元內(nèi),年尺度下泥石流災(zāi)害的發(fā)生頻次主要受6-8月降雨量、汛期雨量和年降雨量的影響。

表2 泥石流災(zāi)害頻次與年際降水指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

3.2.2 年內(nèi)影響因子

在年內(nèi)尺度上,統(tǒng)計(jì)流域單元內(nèi)每月泥石流災(zāi)害數(shù)量與各月降水指標(biāo)的均值。根據(jù)表3 可知,在流域尺度上,月際泥石流災(zāi)害的頻次與月降水指標(biāo)之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)性系數(shù)為0.599,而與當(dāng)月大雨雨量、月大雨日數(shù)無(wú)顯著相關(guān)性。

表3 月降水量指標(biāo)與流域泥石流頻次的相關(guān)性分析

3.2.3 日尺度的影響因子

對(duì)每個(gè)泥石流事件逐一統(tǒng)計(jì)災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日至前7日的流域每日降水量及當(dāng)日與前1日至前7日的累計(jì)降水量,再在流域范圍內(nèi)取所有災(zāi)害記錄對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)日降水指標(biāo)的均值。以流域?yàn)閱卧?泥石流災(zāi)害頻次與日尺度降水指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果(表4)表明,林芝市各流域單元內(nèi)泥石流災(zāi)害頻次與當(dāng)日降水量、前1日、前2日及前3日的累計(jì)降水量具有明顯的正相關(guān)性,達(dá)到極顯著的水平。其中,當(dāng)日降水量與災(zāi)害頻次的相關(guān)系數(shù)最大,其次為前1日、前2日、前3日累計(jì)降水量,相關(guān)性系數(shù)依次為0.739、0.659、0.576、0.512。同時(shí),災(zāi)害發(fā)生前1日至前7日降水量以及前4日至前7日的累計(jì)降水量與災(zāi)害頻次的相關(guān)關(guān)系不具有顯著性。以上結(jié)果表明,研究區(qū)可以利用當(dāng)日降水量對(duì)流域單元內(nèi)的泥石流災(zāi)害進(jìn)行預(yù)報(bào)研究且林芝地區(qū)泥石流災(zāi)害以當(dāng)日降水為主導(dǎo)。

表4 尺度影響因子與子流域內(nèi)泥石流相關(guān)性

3.3 日降水指標(biāo)的閾值

在日尺度下與泥石流災(zāi)害頻次呈顯著性相關(guān)的影響因子有當(dāng)日降水量、前1日累計(jì)降水量、前2日累計(jì)降水量、前3日累計(jì)降水量。因此為進(jìn)一步探究短期時(shí)間尺度內(nèi)不同降水閾值對(duì)泥石流災(zāi)害發(fā)生概率的影響程度,對(duì)128 次泥石流事件具有顯著相關(guān)性的降水量因子分別按照0～5 mm、5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm和大于20 mm進(jìn)行分組,再對(duì)每組降水量閾值內(nèi)泥石流事件的發(fā)生次數(shù)與之占泥石流事件頻次的百分比進(jìn)行統(tǒng)計(jì),估算不同降水閾值內(nèi)泥石流的發(fā)生概率。不同前期降水閾值與泥石流發(fā)生頻次的關(guān)系如表5所示。當(dāng)日降水量達(dá)到[5 mm,10 mm)、[10 mm,15 mm)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的泥石流發(fā)生頻次占總頻次的65%、79%(圖5a),前1日累計(jì)降水量達(dá)到[10 mm,15 mm)、[15 mm,20 mm)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的泥石流發(fā)生頻次占總頻次的59%、79%(圖5b)。前2日累計(jì)降水量達(dá)到[10 mm,15 mm)、[15 mm,20 mm)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的泥石流發(fā)生頻次占總頻次的46%、63%(圖5c),前3日累計(jì)降水量達(dá)到[15 mm,20 mm)、[20 mm,∞)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的泥石流發(fā)生頻次占總頻次的51%、100%(圖5d)。

表5 日尺度降水閾值與頻率關(guān)系

圖5 不同雨量對(duì)應(yīng)的泥石流災(zāi)害事件累積百分比

4 結(jié)論與討論

基于TRMM 3B42 衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)和林芝市泥石流災(zāi)害歷史記錄,首先分析泥石流災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間和空間分布特征;其次對(duì)每次泥石流災(zāi)害記錄在流域范圍內(nèi)提取災(zāi)害發(fā)生前7日、當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的降雨數(shù)據(jù),再采用相關(guān)分析法分析長(zhǎng)期和短期降水特征與泥石流發(fā)生概率的關(guān)系;最后分析短期降水閾值對(duì)泥石流發(fā)生概率的影響。研究結(jié)果表明:

(1)林芝市泥石流災(zāi)害具有明顯的時(shí)間特征,2000-2006年災(zāi)害較少,2009-2012年及2015-2017年災(zāi)害較多。在年內(nèi)災(zāi)害以6-8月發(fā)生最多,占災(zāi)害總數(shù)量的75%。在月內(nèi),上、下弦月及其相鄰日期發(fā)生災(zāi)害的比例較大。

(2)降水特征與泥石流發(fā)生數(shù)量呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。泥石流頻次在年際尺度上與年降水量、汛期雨量、6-8月降水量顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.795、0.820、0.688;在年內(nèi)尺度上與月降水量顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.599;在日尺度上與當(dāng)日降雨量、前1日累計(jì)降雨量、前2日累計(jì)降雨量和前3日累計(jì)降雨量顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.739、0.659、0.576、0.512。

(3)在日尺度下,當(dāng)日降水量、前1日累計(jì)降水、前2日累計(jì)降水和前3日累計(jì)降水量分別達(dá)15 mm、20 mm、30 mm、40 mm時(shí),發(fā)生的泥石流數(shù)量分別占記錄總數(shù)的80%。

林芝市泥石流災(zāi)害頻發(fā),大量降水資料的數(shù)據(jù)也給泥石流危險(xiǎn)性分析和預(yù)警預(yù)報(bào)等帶來(lái)了困難。論文結(jié)合泥石流災(zāi)害記錄和TRMM 3B42 衛(wèi)星降雨資料,詳細(xì)分析了林芝地區(qū)不同時(shí)間尺度下泥石流災(zāi)害的降水特征,研究成果有助于為該地區(qū)泥石流的預(yù)警預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供一定的參考和借鑒。林芝地區(qū)泥石流災(zāi)害在波密縣、林芝縣、朗縣等部分子流域發(fā)生次數(shù)較多,且泥石流高發(fā)的子流域空間分布較集中。另一方面,泥石流的發(fā)生呈現(xiàn)出明顯的年內(nèi)和月內(nèi)特征。因此,建議林芝市以流域作為管理對(duì)象,在每年的雨季和汛期加強(qiáng)對(duì)泥石流易發(fā)區(qū)的監(jiān)控。另外,受限于林芝市原始資料的缺乏,本文獲取的災(zāi)害記錄年限不夠長(zhǎng)。因此,盡管已初步揭示了不同時(shí)間尺度降水特征與泥石流頻數(shù)的關(guān)系,但對(duì)應(yīng)于不同時(shí)間尺度災(zāi)害發(fā)生的降水特征閾值未能深入地討論。