川东北地区强降雨诱发崩滑流灾害分析

刘艳辉，方志伟，温铭生，屈伯强

(1.中国地质环境监测院(国土资源部地质灾害应急技术指导中心)，北京 100081;2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029;3.四川省地质环境监测总站，四川成都 610081)

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一，特别是在地质灾害高发区，地质环境条件脆弱，山高坡陡，在汛期强降雨的诱发作用下，以崩滑流为主的突发性地质灾害往往群集发生、危害严重。在地质灾害易发区追踪开展强降雨过程诱发地质灾害的相关统计或机理分析，积累经验教训，对于提升区域地质灾害预警预报水平和防灾减灾实践，具有重要的理论意义和现实意义。关于强降雨诱发崩滑流灾害分析，国内外很多学者开展了相关分析研究工作，在不同地区开展崩滑流灾害发生与降雨时间、空间上的统计对应关系，分析强降雨诱发崩滑流灾害的机制分析，获取临界降雨阈值，探讨滑坡灾害的早期预警问题［1～6］。2003年起，中国大陆开展区域地质灾害气象预警预报以来，结合预警服务实践，刘传正等［7～11］在区域地质灾害预警模型方法的研究中，创造性地提出了隐式统计预警(临界降雨判据模板法)、显式统计预警、动力预警三分法，并在预警运行实践中，选取不同典型地区从暴雨的频次、周期变化、降雨历时、降雨量、降雨雨型等多方面研究地质灾害数量、规模、频次等与降雨之间的相关关系，特别是通过降雨量大小、降雨历时与地质灾害之间的统计分析，获取诱发地质灾害的临界累计雨量(24h，1d，3d，7d，15d)、临界降雨强度(一般为小时雨量)等阈值［12～15］。川东北地区一直以来都是中国大陆崩滑流地质灾害多发频发地区，是区域地质灾害预警重点关注地区。本文以地质灾害高发的川东北地区为典型地区，以2012年6月下旬到7月上旬持续强降雨诱发崩滑流灾害过程为例，通过统计方法，从空间尺度和时间尺度，分析地质灾害的空间分布、时间分布与降雨的相关关系，得到该区域降雨诱发地质灾害的规律特点及临界降雨判据，为该地区的区域地质灾害预警研究和实践提供技术支撑。

1 研究区成灾背景

研究区位于中国四川省东北部地区，行政区域上包括巴中、达州、广元、南充、广安五个地级市，历年来该地区都是地质灾害高发区(图1)。据四川省地质环境总站提供的四川省地质灾害易发程度区划［14～15］，研究区属于地质灾害高易发区(A1、A2)、地质灾害中易发区(B1)范围内，地质环境条件脆弱，地质灾害多发。

崩滑流地质灾害高易发区(A1):包括广元、巴中、达州部分地区。该区地貌类型为中山、高山地貌，沟谷狭窄，谷坡陡峻，地质构造复杂，地震活动频繁，断裂构造密集，活动性强，地层出露齐全，主要岩石以砂岩、泥岩、片岩、板岩、千枚岩、灰岩、砂页岩、砾岩及花岗岩为主，地层岩石变质作用强烈，灰岩地区岩溶作用强烈，地层破碎，山区地表结构破坏严重，松散固体物质丰富，崩滑流灾害多发，年均降雨量800～1300mm。该区域地质灾害发育的密度为7.81处/100km2，是全省平均密度的 1.38 倍［14］。

图1 研究区地质灾害易发分区及崩滑流灾害点Fig．1 Distribution of geo-hazards and Prone areas

崩滑流地质灾害高易发区(A2):包括达州东南部、广安东部地区。该区为华蓥山低山、丘陵地貌，地质构造为川东褶皱系的西支部分，出露地层以三叠系、侏罗系的砂岩、泥岩、页岩、含煤系页岩为主，华蓥山背斜核部有寒武系、奥陶系、志留系及二叠系灰岩出露，地层破碎，山区地表结构破坏严重，易形成地质灾害。年均降雨量1000～1100mm。该区域崩滑流灾害多发，地质灾害发育的密度为11.27处/100km2，是全省平均密度的 1.99 倍［14］。

崩滑流地质灾害中易发区(B1):四川盆地东北部低山、丘陵区，包括南充市及相邻的广元、巴中、达州、广安局部区域。该区以低山地貌为主，次为深丘、中丘地貌，北部邻米仓山、大巴山中山区，东部靠华蓥山低山区，褶皱轻微，岩层产状平缓，岩性较单一，主要由侏罗系、白垩系的砂岩、泥岩、砾岩组成。年均降雨量850～1100mm。该区域地质灾害发育的密度为11.84处/km2，是全省平均密度的2.09 倍［14］。

2 典型强降雨诱发灾害关系分析

2012年6月底到7月初，川东北地区经历了连续的极端强降雨过程，诱发了大量崩滑流灾害，本次对群发性崩滑流灾害与降雨相关关系开展分析。

2．1 空间分析

据四川省提供的地质灾害反馈，2012年6月29日～7月11日川东北地区(巴中、达州、广元、南充、广安)崩滑流群发性地质灾害653处，崩滑流灾害点与易发区的对应关系见图1，崩滑流灾害点与雨量空间分布对应关系见图2。

图2 崩滑流灾害点与雨量空间分布Fig．2 Distribution of geo-hazards and rainfall

据图1可见，本次崩滑流群发灾害主要集中分布在巴中、南充，特别是南充市灾害分布最多。地质灾害易发区划中，南充南部、广安西部为地质灾害中易发区，但在高雨量诱发作用下，南充市(属地质灾害中易发区)灾害点数量非常多，在汛期地质灾害预警中需要高度关注。

图3 6月29日～7月11日川东北地区灾害数量与雨量关系Fig．3 Relationship between geo-hazards and rainfall，from June 29 to July 11

据图2可见，本次强降雨过程具有持续时间长、总雨量大的特点，局部区域超过了400mm。为便于分析，以市为单位，分析灾害数量与降雨均值的对应关系(图3)，总雨量最高的是巴中和南充(超过350mm)，其次是达州和广元(300mm左右)，广安最少(小于100mm)。灾害点最多的是巴中和南充(250～300处)，与雨量基本一致;广元雨量高，但灾害点最少;达州雨量虽多，但灾害点数量偏低，广安灾害点数量少，与雨量一致。

2．2 时间关系

在时间尺度上，对巴中、南充、达州、广元、广安的灾害发生过程与降雨过程分别开展分析(图4)。

从降雨过程特点分析，巴中、南充的降雨过程类似，分别在7月4日和7日出现2次极端雨量，巴中市雨量均高于南充市，2次极端降雨后，在7月7～10日又继续出现大到暴雨;结合地质灾害易发程度来看(图1)，巴中市的地质灾害易发程度高于南充市;从地质灾害的实际发生情况来看，二者灾害发生规律不尽相同。极端降雨日7月4日和7日，南充市出现了大量地质灾害，巴中市相对较少，随着7日后续的持续大到暴雨，巴中市的灾害点数量多于南充市。因此，在类似的降雨过程中，南充市的灾害发生在前，巴中市的灾害发生在后，应更关注南充市的及时性、巴中市的滞后性。

图4 6月29日-7月11日不同地区灾害与雨量关系分析Fig．4 Relationship between geo-hazards and rainfall in different regions，from June 29 to July 11

达州市在7月4日出现极端降雨，与巴中、南充相似，但7日未出现第二次极端降雨，而是在10日出现极端降雨;结合地质灾害易发程度来看(图1)，达州市的地质灾害易发程度与巴中市相当;从地质灾害发生情况来看，达州市的灾害发生规律与巴中市类似，即第一次极端降雨中(4日)时，一定数量的灾害发生，第二次极端降雨(10日)来临后，地质灾害大量发生。不可忽视的是，达州市在4日以前的1日也曾经发生69.0mm的强降雨，但灾害数量不多。可见，达州市日降雨量达到69mm时，尚未达到临界阈值，而日雨量达到92.9mm时，开始达到临界阈值，灾害大量发生。

广元市持续降雨中，先后出现3次强降雨过程，6月29日(49.0mm)未达到临界阈值，无灾害发生，在前期降雨基础上，7月2日(49.1mm)达到降雨阈值，部分灾害发生，7日～9日(36.0～70.3mm)灾害大量发生，并有明显的滞后效应，这一点上与达州和巴中类似;从地质灾害易发程度来看，广元市、巴中市、达州市的地质灾害易发程度也相当。

广安市的过程雨量相对较小，持续降雨中，在3日和4日出现强降雨(分别为25.0mm和29.0mm)，即有灾害发生，并存在一定程度的滞后性;从地质灾害易发程度来看，广安市也属于地质灾害高、中易发区，其临界降雨阈值较低，出现强降雨事件时，需要高度关注。

3 结论

根据以上分别在空间尺度和时间尺度开展的川东北地区(巴中、达州、广元、南充、广安)典型强降雨诱发灾害分析，得到如下初步结论，可为区域地质灾害预警临界降雨阈值研究和预警服务参考，并需不断修正完善。

(1)川东北地区一直以来都是极端降雨事件高发地区，地质环境条件脆弱，属地质灾害高发区，是每年地质灾害预警高度关注地区。

(2)川东北地区的降雨模式常见为数日持续降雨、且降雨中出现数次(2～3日)的极值雨量，在这种降雨模式下，考虑到前期降雨的累积效应，需要着重关注第二次的极值降雨，往往会诱发更大量的群发灾害过程，并具有明显的滞后效应，此特点在巴中、达州、广元等地表现得尤为明显。

(3)南充市虽然列为地质灾害中易发区，但遇强降雨条件，地质灾害发生可能性大，且有少量前期雨量累计情况下，临界雨量约为90mm，临界雨量甚至略低于达州、巴中等地，达到临界降雨阈值时，发灾风险更高，且即时发灾的特点明显。

(4)川东北地区各市临界雨量不同，在少量前期雨量累计情况下，广安最低，约为25mm;其次是广元，约为50mm;最后是巴中、达州和南充，约为90mm。

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