贵州重大气象地质灾害探讨

杨森林，毛显后

(1.贵州省地质环境监测院，贵州 贵阳 550004;2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

贵州重大气象地质灾害探讨

杨森林1，毛显后2

(1.贵州省地质环境监测院，贵州 贵阳 550004;2.贵州省气象台，贵州 贵阳 550002)

通过2000年以来贵州发生的主要重大地质灾害与气象降雨关系的分析，以地质灾害触发因子为概念，建立了降雨量“阀值”逻辑模型与因子作用分类，并计算了贵州重大地质灾害下的降雨量“阀值”与“阀值”带。按照得出的气象地质灾害规律性，提出贵州气象地质灾害工作措施建议。

气象地质灾害;特征;贵州

1 引言

贵州是我国地质灾害最严重、受威胁人口最多的省份之一。为此，在贵州省已展开的地质灾害调查、勘察、治理等工作的基础上，许多文献［1-5］从地质灾害的区域发育规律、成因机理、防治方法等［1-5］方面进行了大量的研究，进一步促进了地质灾害防治工作的发展。但由于贵州地质环境的复杂性，时有发生造成财产损失和人员伤亡的重大地质灾害，使我省地质灾害防治形势仍显得严峻。本文从影响重大地质灾害的气象因素入手，探讨其发生规律、特征与防治措施。

2 资料与方法

本文所用的地质灾害资料来源于贵州省地质环境监测院编写的《贵州地质灾害及其防治》、贵州省国土资源厅发布的2004—2010年各年度《贵州省地质环境公报》，日降水资料来源于贵州省气候中心。

通过选取主要有人员伤亡的重大地质灾害点，提取对应发生时间的当日降雨量和前5 d累计降雨量。在提出地质灾害触发因子为概念，降雨作用下发生地质灾害的降雨量“阀值”的基础上，建立触发降雨量和地质环境条件逻辑数学模型。分析建立作用因子分类与人类工程活动、地质环境的复杂性归一，简化逻辑表达式的降雨量触发地质灾害发生的关系。运用建立的逻辑数学模型，计算重大地质灾害下的降雨量“阀值”与“阀值”带，从而探索贵州气象地质灾害规律。

3 重大地质灾害

3.1 基本概况

相关资料［1，8］显示，贵州的地质灾害在空间上全省各地均有发生、以中西部较多，在时间上各年份均有发生、以汛期为高发期。其中滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝是贵州主要地质灾害类型，约占地质灾害的95.31%。

造成较大的财产损失和人员伤亡的重大地质灾害发生数量在整个地质灾害发生数量的比例约为0.57%，但造成人伤亡和直接经济损失的灾情所占比例却高达42.03%。这些重大地质灾害中，主要灾种是崩滑流，占总数的96.49%，全省各市(州、地)均有发生。

通过资料整理，仅2000年以来主要的27起重大地质灾害就有399人伤亡(详见表1)，说明重大地质灾害造成群死群伤的危害较为严重。

3.2 触发与触发因子

在以往的文献中，对地质灾害发生因素的谓称从诱发一词改用引发，笔者认为对突发性地质灾害用触发更为恰当。其理由如下：由于造成地质灾害的因素主要分为内力地质作用和外力地质作用两大类，其中，内力地质作用包括造山运动形成的斜坡地形、构造对岩体完整性的破坏、地震活动以及岩石组合等，通常称为地质环境条件;外力地质作用包括降雨、地下水活动以及人类工程活动等。

一般情况下，内力地质作用是一个漫长的时间过程，使已有岩体处于相对稳定或临界稳定状态。同时在外力地质作用下，相对稳定的岩体将向临界稳定过渡，而临界稳定岩体则有可能发生地质灾害。当引发因子所给的量没有破坏岩体不稳定的“阀值”时，临界稳定岩体仍然不会发生地质灾害，但将会使临界稳定岩体在临界值范围内向更不稳定方向发展，即这些因素仍然是引发因素，也是一个过程深化的引发。

表1 2000年以来主要重大地质灾害人员伤亡情况一览表

往往当某一因素起主要作用，在较短时间内推动了临界稳定岩体向不稳定的迅速发展，造成突发性地质灾害的发生。其发展过程时间短，并主要体现了这一因素对临界稳定岩体平衡的破坏，即“一触即发”的现象。故对突发性地质灾害发生的因子的作用，本文称其为触发。

通过2004年以来的突发地质灾害资料统计［6］，贵州每年汛期(5—9月)的地质灾害数量分布明显较多(如图1)，汛期也是贵州省降水集中的时期，即降雨是贵州地质灾害的主要触发因子之一，并代表年度时间发生分布规律。

3.3 气象地质灾害

通常有显著作用的地质灾害触发因素可分为降雨和人类工程活动两类。而贵州属于亚热带湿润季风气候，雨热同季、雨量充沛、降水分布和时段极不均匀，特别是中部苗岭东西两段的迎风坡，是2个多雨区。由于持续降雨，大雨、暴雨触发的突发性、灾害性地质灾害所占比例在70%以上［2］。在发生造成较大的财产损失和人员伤亡的重大地质灾害时，是社会所关注、政府重视的突出事件，也是地质灾害研究的重点对象。

图1 2004—2010突发性地质灾害发生时间分布图

本文统计计算了27处重大气象地质灾害的当日降水及前5 d降水，如图2所示。其中有81.5%的灾点降雨量强度与2004—2010年突发性地质灾害高发时间分布具有很好的一致性，且造成的人员伤亡占总数的73.4%。

图2 2000年以来主要重大地质灾害降水情况

4 重大气象地质灾害

4.1 降雨参与地质灾害模型

由于岩层组合、地形坡度、裂隙发育、降雨作用等诸多地质环境的复杂性和多样性，各类地质灾害各自的引发因素、发生机理、种类组合、灾情状况等的差异性，故不能用某种解析方程求出降雨作用下触发的临界值。但降雨作用下触发的临界值有规律可循，本文以触发降雨量和地质环境条件为基础，选取当日(当场)降雨量、前第i日累计降雨、人类工程活动对稳定岩体平衡的影响、灾前地质环境条件状况等4项，按照影响地质灾害发生因素关系，列出其间的逻辑关系表达为：

式中：F——触发临界值

Vd——当日(当场)降雨量

Vi——前第 i日降雨(i=1，2，3… )

f——人类工程活动对稳定岩体平衡的影响

X——灾前地质环境条件状况

仅从降雨作用地质灾害时间上来说，笔者认为可将地质灾害发生的触发作用分为直接型、迭加型、滞后型、扰动型4类，各指标的贡献作用列于表2。

按照上述标准，将本文所述的27处重大地质灾害结合贵州降雨型地质灾害发生规律，以中雨降雨量(＞10mm)为降雨作用起点分类于表3，共计22处。而没有降雨作用的地质灾害主要为人类工程活动影响，不参加统计。

表2 气象地质灾害因子作用分类表

表3 2000年以来主要重大地质灾害气象作用分类表

4.2 降雨量“阀值”与“阀值”带

在贵州的降雨作用于地质灾害研究中，陈百炼等［7］提及的滑坡等地质灾害的发生并不完全与单日降雨过程同步，存在一定的滞后性，主要集中在降雨后72 h内发生，得出灾害发生与前3 d、前5 d累积雨量也有较好的相关性。并在汛期贵州地质灾害预警预报中应用效果较好［4］，验证了贵州的降雨作用于地质灾害一般规律，因此本文涉及的地质灾害累积降雨量选取了前5 d作分析。

在主要考虑气象因素的情况下，将人类工程活动与地质环境的复杂性归一，用气象降雨量的叠加得出降雨作用下触发的临界值，将(1)式简化逻辑关系表达为：

Ffx=Vd+∑Vi(2)

式中：Ffx：降雨量触发临界值;Vd：当日(当场)降雨量;Vi：前第 i日降雨量(i=1，2，3，4，5)。

通过筛选的22处降雨作用的地质灾害，由式(2)计算出降雨作用下的地质灾害发生降雨量“阀值”于表4中。

表4 2000年以来主要重大地质灾害降雨量“阀值”表(单位：mm)

从表4中看出：Ffx的最小值为13.7、最大值为331，平均值为86.81。说明贵州地质灾害所处地质环境的复杂性和极大的差异性，各种地质灾害的降雨量“阀值”组成降雨量“阀值”带，即13.7～331区间均有可能在特定的地质环境条件下发生不同的地质灾害。

4.3 其他因素与降雨量“阀值”带讨论

表4反映出Ffx区间值跨度极大，除说明贵州地质灾害所处地质环境的复杂性和极大的差异性外，可能还与本文引用的日降雨量等因素有关。

由于贵州山地气候条件，降雨量的不均匀性不仅表现在年度各月降雨量的较大差异，而且在24 h的降雨也极不均匀。由于降水时空分布的不均匀性，在本文引用的地质灾害降雨量中，虽以最近的降雨量站点取值，但也可能存在一定的差别。故所求的降雨量“阀值”带区间下限可能偏小，而上限受地质灾害选点所制，应无限值。

此外，山地气候的小时的降雨量会出现很大的差异，甚至可能出现统计24 h的降雨量就是某小时的降雨量，即小时降雨强度对地质灾害的发生有较大影响。因此，如果将(2)式中的V值用小时降雨强度替代，可以得出与实际更相近的地质灾害降雨量“阀值”带。

若再结合人类工程活动与地质环境因素分类进行定量区划，将式(1)进一步确立定量关系，就可以得出贵州地质灾害降雨量“阀值”带分布图，有待将气象地质灾害预警预报成功率进一步提高。

5 气象地质灾害防治建议

由于贵州地质环境的脆弱性，以降雨为主要因素的突发性地质灾害多发，气象地质灾害预警预报工作已成为地质灾害减灾防灾工作的一条重要途径。深化气象地质灾害预警预报方法研究，开展短时(临近)气象地质灾害预警运用，对于已发现的重大地质灾害隐患点实行监测预警与气象预报相结合，与地质灾害群测群防有机地联系起来，进一步提高防灾减灾有效性。

建立全省统一地质灾害数据库与数据服务器，实现重大地质灾害预测视频会商，提高群测群防能力。采用专用服务器，加强纵向沟通与联合，建立与省内各市(州、地)和县链接的地质灾害信息网络，进行实时数据交换，及时验证地质灾害发生的情况，进行预测预警的趋势调整，通过视频会商系统研修预报预警产品，提高预测预警的可信度。

结合地质灾害趋势预测，将年度趋势预测作为中长期预警预报，未来24 h地质灾害预警为短期，短时(临近)地质灾害预警为灾前预报。与地质灾害监测预警、群测群防网络组成了地质灾害预警预报体系。

［1］ 贵州省地质环境监测院.贵州地质灾害及其防治［M］.贵阳：贵州科技出版社，2009.

［2］ 杨森林，等.贵州地质灾害发育分区［J］.贵州地质，2011(2)：131-134.

［3］ 郭振春.贵州地质灾害的主要类型和诱因及其预防建议［J］. 贵州地质，2003(2)：103-105.

［4］ 杨森林，等.贵州省地质灾害气象预警预报［J］.贵州地质，2010(4)：302-305.

［5］ 杨凌云.贵州地质灾害的防治对策［J］.西部探矿工程，2005(10)：203-204.

［6］ 贵州省国土资源厅.贵州省地质灾害趋势预测报告［R］.2011.

［7］ 陈百炼，等.基于GIS的地质灾害气象预警方法初探［J］.中国地质灾害与防治学报，2005(5)：93-96.

［8］ 贵州省国土资源厅.贵州省地质环境公报［R］.2005-2009.

P694

B

1003-6598(2012)02-0007-04

2012-02-22

杨森林(1962—)，男，高工，主要从事水文、工程、环境地质调查与研究工作。

贵州省重大科技专项经费《贵州典型地质灾害成灾模式及预警预报关键技术研究》项目：黔科合重大专项字［2011］6004资助。