闽北山区（延平区）地质灾害临界降雨量研究

杨春发

（福建东辰综合勘察院，福建福州350005）

闽北山区（延平区）地质灾害临界降雨量研究

杨春发

（福建东辰综合勘察院，福建福州350005）

延平区是福建省地质灾害易发区，降雨是灾害最重要的诱发因素。系统分析了区内降雨类型对地质灾害的影响，历年灾害、2010年重大地质灾害与降雨的相关性，总结了地质灾害临界降雨量的影响因素。进行了地质灾害临界降雨量的区划，将全区分为四个区，给定各分区的预报、预警和警报等三种状态下的临界降雨量，为区域防灾减灾提供了基础数据和科学依据。

地质灾害；临界降雨量；相关性；预报；预警

闽北山区位于武夷山脉、鹫峰山脉、戴云山脉等三大山脉汇集处，峰峦叠嶂，低山丘陵蜿蜒伸展，山高坡陡，地层岩性多样，云母片岩、石英片岩分布广，地质构造复杂，地质环境条件差。该区域濒临我国东南沿海，属亚热带海洋性季风气候，降雨强烈密集，常诱发地质灾害，是福建省地质灾害高易发区。每年汛期，区内都会有一些灾害，如1998年、2006年发生较大范围的地质灾害。2010年发生历史罕见的滑坡崩塌泥石流，灾害数量多，分布范围广，给当地生产、生活造成严重破坏。因此，分析区内地质灾害与降雨关系，确定地质灾害临界降雨量成为亟待需要解决的问题。

近十年来，国内外专家学者热衷于地质灾害与降雨关系的研究。周丹［1］结合秦岭地形及降水区域气候特点，分析地质灾害样本，探讨了秦岭山地临界量指标。张广平等［2］在分析兰州市滑坡数据基础上，采用V-逻辑回归模型，创建了一种地质灾害滑坡预警预报模型。丛威青等［3］将Logistic回归模型和前期有效降雨量引入到地质灾害预警领域，结合泥石流灾害危险性评价，形成了一套泥石流灾害多元信息耦合预警体系。国外学者将前期有效降雨量作为自变量，利用雨量和泥石流灾害的历史记录数据进行泥石流临界雨量的分析，得到不同降雨情况下泥石流的发生概率［4-5］。本文基于区域大量历史地质灾害数据，运用统计方法分析了地质灾害与降雨量、降雨强度的关系，实现了地质灾害分区，并给定了各区地质灾害预报、预警和警报等三种状态下的临界降雨值。成果于2014年提交给当地政府，指导地质灾害防灾减灾，实践中取得了较好效果。

1 雨型对地质灾害的影响

区内降雨类型多样，地质灾害的发生与降雨雨型即降雨历时、降雨强度和降雨量有密切关系，延平区降雨雨型分为持续强降雨、台风降雨和局地暴雨三种类型，对区内地质灾害影响具有明显的差异。

持续强降雨型是诱发延平区地质灾害最常见的一种雨型，分布在每年梅雨季节即5月—6月。降雨持续时间较长，一般达7 d以上，降雨强度不是很大，一般日降雨量为10 mm～50 mm左右，但总降雨量较大，约在150 mm～300 mm之间。该雨型当降雨量强度大且达到一定量时，容易发生浅层地质灾害且具有瞬时发灾的特点。当遇到亲水性好，渗透力强的第四系松散堆积层时，便可诱发较大规模的地质灾害，且灾害发生时间具有一定的滞后性［6］。

台风降雨持续时间不长，一般为2 d～3 d，而降雨强度较大，最大日降雨量一般达100 mm以上。由于雨强大，坡面容易形成较强的地表径流，对坡体浅表部土体产生强烈的破坏作用，引起表层或浅部坡体失稳。这种雨型往往具有降雨中心雨强大、降雨时间相对较短、影响范围相对较小的特点，因此其诱发地质灾害的范围相对集中，常产生群发型地质灾害，灾害规模较小，一般为表层或浅层滑坡、崩塌。灾害时间基本随着降雨过程的发生而瞬时发生，属“即雨即滑”型［7］。

局地暴雨型降雨持续时间短，一般为1 d，甚至几个小时，降雨强度比较大，日降雨量一般达到暴雨级别（50 mm），降雨范围小。短时强降雨可以使浅层松散土体迅速达到饱和状态，孔隙水压力升高，基质吸力下降，抗剪强度下降，是诱发浅层滑坡的主要因素，产生流滑破坏（俗语中的流鼻涕）且冲蚀现象较为明显。局地暴雨具有突发性、局地性的特点，地质灾害集中发生在出现局地暴雨的当日当地。如2010年6月14日西芹当日降雨量238.5 mm，当天西芹发生大规模流滑灾害和坡面冲刷［8］。

2 地质灾害与降雨量关系

2.1 历年地质灾害与降雨关系

延平区历年均有一些地质灾害，灾害数量与降雨量紧密相关，从本次收集的近17年年降雨量、月降雨量与地质灾害的关系可以很好的反映。

（1）年降雨量与地质灾害关系。图1为1997年—2013年年降雨量与地质灾害关系图。从图1可以看出：①总体上延平区地质灾害与降雨有极强的相关性，即灾害发生在降雨充沛的年份，年降雨量越多，发生灾害的可能性越大，灾害数量越多。如1998年、2006年，尤其在2010年，仅房前屋后灾害数量就达到421处，创区内灾害历史之最。②降雨时间段相对集中的年份，灾害发生数量越多，降雨分散的年份，灾害数量则较少。如1997年、2012年降雨量多，但降雨分散，这两年灾害相对较少。1998年全年降雨高度集中在2月和6月，灾害较多。

图1 近17年地质灾害与年降雨量关系图

（2）月降雨量与地质灾害关系。图2为近17年（即1997年—2013）月平均降雨量与月灾害关系图。从图2可以看出：①延平区全年降雨集中在梅雨季节和雷雨季节，地质灾害也集中在这两个季节发生，灾害数量占全年灾害总数的94%。②月份降雨量多，地质灾害发生的频率高，灾害数量多。如4月、5月和6月，月降雨量高于其它月份，期间灾害数量也远远高于其它月份。③密集、持续的降雨天气，灾害容易发生。如1997年8月份降雨量虽然小于4月份降雨量，但其高度集中在数天内，因此该月份灾害数量也多。

图2 近17年月平均降雨量与月份灾点数关系图

2.2 2010年地质灾害与降雨关系

2010年延平区发生严重的地质灾害，无论涉及的范围、发生数量和灾害规模均很大，均为福建省历史罕见。在这一年里，主要有两个时间段的地质灾害［9］，一个是2010年4月上旬，局部地区发生灾害；另一个是2010年6月中旬，覆盖全区的地质灾害，范围、数量和规模远远超过4月份灾害。根据这两次数据资料，统计见图3、图4和表1、表2。

图3 延平区各气象站点日降雨量统计图（2010年6月）

图4 延平区各气象站点日降雨量统计图（2010年4月）

表1 延平区2010年6月地质灾害统计表

2.2.1 2010年6月降雨量及地质灾害分析

从图3和表1可以看出：

（1）6月14日各气象站当日降雨量分别为238.5 mm（西芹沙溪口）、76 mm（峡阳）、142 mm（南山大凤）、174 mm（太平）、159 mm（市区十里庵），在前几天几乎没有降雨情况下，除峡阳没地质灾害外，其它地区均出现灾害，尤其是西芹灾害最严重。反映了日降雨量达到一定数值时，能够引发地质灾害，当延平区日降雨量达到140 mm时地质灾害发生的可能性很大。

（2）6月14日8∶00～6月18日11∶00各气象站时段降雨量分别为358.5 mm（西芹沙溪口）、192.5 mm（峡阳）、218 mm（南山大凤）、217.5 mm（太平）、261 mm（市区十里庵），全区均发生严重地质灾害。说明时段降雨量达到195 mm时，地质灾害发生的可能性很大。

（3）6月18日各气象站当日降雨量分别为112 mm（西芹沙溪口）、169 mm（峡阳）、192.5 mm（南山大凤）、96.5 mm（太平）、178 mm（市区十里庵），全区发生严重地质灾害。6月18日一些地区当日降雨量小于6月14日降雨量，地质灾害却比6月14日严重的多，说明日降雨量和时段降雨量均对地质灾害影响很大，两者同时达到一定数值时，将会产生强烈的地质灾害。

2.2.2 2010年4月降雨量及地质灾害分析

从图4和表2可以看出：

（1）4月6日各气象站当日降雨量分别为77.5 mm（西芹沙溪口）、35 mm（峡阳）、45 mm（南山大凤）、93 mm（太平）、30 mm（市区十里庵），只有太平镇发生1处地质灾害；4月13日各气象站当日降雨量分别为78.5 mm（西芹沙溪口）、92 mm（峡阳）、89.5 mm（南山大凤）、57 mm（太平）、79 mm（市区十里庵），在峡阳、西芹、南平市区、南山等地区零星发生地质灾害。以上说明当日降雨量达到78 mm时，延平区地质灾害发生的可能性大。

（2）4月1日～4月6日各气象站时段降雨量分别为137 mm（西芹沙溪口）、100 mm（峡阳）、130 mm（南山大凤）、154 mm（太平）、113 mm（市区十里庵），只有太平镇零星发生灾害，即时段降雨量达到150 mm时，延平区地质灾害发生的可能性较大；4月10日～4月13日各气象站时段降雨量分别为172.5 mm（西芹沙溪口）、209.5 mm（峡阳）、187.5 mm（南山大凤）、101 mm（太平）、164 mm（市区十里庵），只有西芹、峡阳、南山等地发生地质灾害，而时段降雨量164 mm的地区却没有发生灾害。通过两个阶段的时段降雨量与地质灾害关系可以看出，当时段降雨量达到170 mm以上时，区内地质灾害发生的可能性大。

表2 延平区2010年4月地质灾害统计表

3 地质灾害临界降雨量

近20年延平区汛期地质灾害数据表明，地质灾害与降雨紧密相关，降雨是诱发地质灾害的重要因素，是地质灾害发生的直接诱导因子。

3.1 地质灾害临界降雨量影响因素

2010年“6・18”期间延平区峡阳镇蔡源村、水东街道红星村、夏道镇文田村、塔前镇陇岭村等四个村居发生严重地质灾害，其灾害特征和地质环境条件见表3。由表3可知：（1）不同岩性区均有可能发生严重地质灾害。重灾村的地层分别为石英云母片岩、粉砂岩和花岗岩，由这些母岩风化形成的厚层土质斜坡在一定条件下均可能失稳破坏。（2）地形地貌对地质灾害影响很大。丘陵山区地形起伏大，斜坡高且坡面陡，越容易发生严重地质灾害。（3）地质灾害临界降雨量主要受地形地貌和地层岩性等因素综合决定。斜坡高且坡面陡，坡体第四系残积坡土体厚，诱发地质灾害的临界降雨量越小。反之，斜坡低，坡面较缓，斜坡土体薄，诱发地质灾害的临界降雨量则越大［10］。

表3 延平区2010年“6・18”重灾村情况统计表

3.2 地质灾害临界降雨量分区

综合区内地形地貌和地层岩性，将全区临界降雨量分为4个区，并根据前述地质灾害与降雨量关系，以及由此推导出的地质灾害发生可能性较大、大和很大时相对应的临界降雨量，赋予各分区预报状态（地质灾害发生可能性较大，通知监测人员和威胁住户注意）、警报状态（地质灾害发生可能性大，停止作业，各岗位人员到岗待命）、警报状态（地质灾害发生可能性很大，无条件紧急疏散，密切观测）等三种状态下的临界降雨量，见表4。

表4 延平区地质灾害临界降雨量参考值

Ⅰ区位于延平区西北部，地貌为侵蚀剥蚀丘陵、溪河沿岸堆积地貌，地层属前震旦系、震旦系变质岩和侏罗系沉积粉砂岩、砂岩，斜坡表层土体分布厚，粉黏粒含量高，黏性强，粗粒很少，渗透系数小，降雨入渗难，渗入坡体的地下水也不易排出，诱发斜坡灾害的临界降雨量较高。

Ⅱ区位于延平区中部，外形呈椭圆形。该区地势较高，地形起伏，地貌属中低山，海拔多在500 m～1 200 m。区内地层主要有前震旦系、震旦系云母片岩、石英片岩和侏罗系沉积岩粉砂岩。斜坡表层第四系坡残积土体较厚，粉黏粒含量高，黏聚力大，内摩擦角小，渗透系数小，但自然斜坡高，且坡度陡，较小降雨条件下也容易引起坡面冲刷，引发浅部滑坡崩塌等灾害，诱发灾害的临界降雨量小。

Ⅲ区位于延平区东北部，近似呈矩形。该区总体地势较高，地貌类型属低山，海拔多在400 m～900 m。地层复杂多样，以砂岩、石英片岩为主，局部出露花岗岩、片麻岩。区内自然斜坡坡体较高，坡面较陡，表层分布第四系坡残积黏性土、砂质黏性土及各类母岩砂土状强风化物质，总体渗透性强，诱发灾害的临界降雨量低。

Ⅳ区位于延平区南部，北部宽南部窄。该区地势低，闽江在区内由北向南后折向东流，地貌类型主要为沿河堆积地貌。地层类型多，主要为云母片岩、变粒岩、花岗岩。自然斜坡坡度较缓，表层分布坡残积黏性土、砂质黏性土，以及少量的砂土状强风化花岗岩，含一定量的粗颗粒，透水性弱—中等，诱发灾害的临界降雨量高。

4 结 论

（1）归纳总结了三种雨型对地质灾害的影响。持续强降雨型是诱发延平区地质灾害最常见的一种雨型，灾害具有瞬时发灾的特点。台风降雨型降雨强度大，具有群发型灾害和即雨即滑型特点。局地暴雨型持续时间短，易诱发浅层滑坡，产生流滑破坏。

（2）系统分析区内地质灾害与降雨的相关性。通过历年大量灾害数据，尤其2010年“6・18”灾害数据与降雨资料的对比分析，较好地反映了区内地质灾害与降雨高度相关联。日降雨量达到78 mm时，区内地质灾害发生的可能性大；达到140 mm时地质灾害发生的可能性很大。时段降雨量达到150 mm时，地质灾害发生的可能性较大；达到195 mm时，地质灾害发生的可能性很大。

（3）区划延平区地质灾害临界降雨量。结合区内历年灾害特点、地质环境条件及地质灾害临界降雨量影响因素，将延平区地质灾害临界降雨量划分为四个区，并分别给出了预报、预警、警报等三种状态下的时段降雨量和日降雨量临界值。

［1］ 周 丹.秦岭山地地质灾害临界降雨量及潜势预报［J］.陕西气象，2009（2）：50.

［2］ 张广平，黄 露.基于地质灾害滑坡模型的预警预报系统研究［J］.钦州学院学报，2013，28（2）：57－60.

［3］ 丛威青，潘 懋，任群智，等.泥石流灾害多元信息耦合预警系统建设及应用［J］.北京大学学报，2007，42（4）：446－450.

［4］ Crozier M J.Prediction of rainfall－triggered landslides a test of the antecedent water status model［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2011，24（9）：825－833.

［5］ Glade T，Crozier M，Smith P.Applying probability determination to refine landslide－triggering rainfall thresholds using an empirical“antecedent daily rainfall model”［J］.Pure and Applied Geophysics，1999，24（9）：1059－1079.

［6］ 王旭东，刘 海.皖南山区地质灾害气象预警预报典型案例研究［J］.长春工程学院学报（自然科学版），2011，12（4）：86.

［7］ 徐 晶，李伟华.台风强降雨诱发地质灾害的雨量特征分析［J］.气象，2009，35（8）：45.

［8］ 魏 丽.暴雨型滑坡灾害形成机理及预测方法研究［D］.南京：南京信息工程大学，2005.

［9］ 杨春发.延平区地质灾害详细调查报告［R］.福州：福建东辰综合勘察院，2014.

［10］ 陈静静，姚 蓉，等.湖南省降雨型地质灾害致灾雨量阈值分析［J］.灾害学，2014，29（2）：44－45.

Critical Rainfall Amount of Geological Hazards at Northern Mountains in Fujian Province（Yanping District）

YANG Chunfa
（Dong Chen Geotechnical Investigaton Institute Company LTD of Fujian Province，Fuzhou，Fujian 350005，China）

Yanping district in Fujian province is a geological zone where geological hazards occur very easily，and the most important factor is rainfall.This paper analyzed the impact of the type of rainfall to geological hazards.It analyzed the correlation between geological hazards and rainfall over the years，especially in 2010.This paper divided the critical rainfall of geological hazard into four areas and gave the critical rainfall of each partition in the forecast state，early warning state and alert state.The result could provid basic data and scientific basis for the regional disaster prevention and mitigation.

geological hazard；critical rainfall amount；correlation；forecast state；early warning state

P426.6

A

1672—1144（2016）05—0219—05

10.3969/j.issn.1672-1144.2016.05.042

2016－07－26

2016－09－30

2014年福建省广义地质项目（201406）

杨春发（1976—），男，福建福州人，工程师，主要从事工程地质环境地质研究。E－mail：605401649@qq.com