渝东北地区强降雨诱发地质灾害险情分析

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(1.重庆市地质矿产勘查开发局 208水文地质工程地质队，重庆 400700； 2.重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

渝东北地区强降雨诱发地质灾害险情分析

赵鹏1，杨沛霖1,2，蒋莉1，杜春兰1

(1.重庆市地质矿产勘查开发局 208水文地质工程地质队，重庆 400700； 2.重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

渝东北一直以来都是地质灾害高发地区，地质环境条件脆弱，极端降雨事件频发，是区域地质灾害预警高度关注地区。以2014年8月底至9月初持续强降雨诱发地质灾害过程为例，运用统计方法，从空间和时间角度，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阈值。结果表明：①奉节、云阳、巫山属于地质灾害高易发区，巫溪、开县属于地质灾害中等易发区，其他地区属于低易发区；②渝东北地区的降雨模式常见为持续强降雨型(奉节)和暴雨型(云阳、巫山、巫溪及开县)；③渝东北地区各区县临界雨强不同，奉节临界雨强为90 mm/d，险情特点有明显滞后性；云阳临界雨强为85 mm/d，巫山临界雨强为80 mm/d，巫溪、开县临界雨强推荐值为(100±5)mm/d；在持续强降雨作用且不小于30 mm/h的雨强下，险情伴随发生概率极高。渝东北地区强降雨诱发地质灾害险情分析成果，可为系统全面提出一套预警阈值、指导减灾防灾工作提供技术支撑。

渝东北地区；强降雨；地质灾害；险情；临界雨强

1 研究背景

山城重庆地质环境复杂，属于中亚热带湿润季风型气候，汛期雨量充沛，立体气候明显，多灾害性天气和暴雨。一直以来就有十滑九雨之说，关于强降雨与地质灾害关系的分析，很多学者已开展了大量研究工作，其中高华喜等[1]研究降雨与滑坡相关性，发现暴雨与滑坡的偏相关系数高达0.8，滑坡活动时间与暴雨相吻合或者滞后；张珍等[2]结合重庆地区577个滑坡进行统计分析，可知滑坡的活动强度与降雨量呈正比例关系，暴雨当天发生滑坡的概率很高；刘艳辉等[3]把川东北降雨模式归类为数日持续降雨且降雨中出现数次的(2～3 d)极值雨量，二次极值降雨往往会诱发群发性灾害；刘礼领等[4]通过对暴雨型滑坡研究，认为不能单纯考虑雨强而忽略裂隙存在的重要性。与此同时，谢剑明等[5]、陈正洪等[6]、陈静静等[7]、伍宇明等[8]、乔建平等[9]、赵衡等[10]、陈蓓青等[11]、谢放[12]、钟荫乾[13]、林孝松等[14]针对不同地区开展了大量地质灾害预警预报的降雨阈值研究，深入探讨了降雨与地质灾害活动之间的关系。

本文以地质灾害高发的渝东北地区为典型地区，以2014年8月31日至9月2日持续强降雨诱发地质灾害险情过程为例，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防灾减灾提供技术支撑。

2 重庆8·31区域强降雨诱发地质灾害概况

重庆市地质环境复杂，地质灾害分布广泛、突发性强、危害性大。重庆市每年因地质灾害造成人员死亡为40～60人，直接经济损失为(3～5)亿 元，占全市自然灾害损失的20%以上。特别是渝东北地区的奉节、云阳、巫山、巫溪、开县，更是地质灾害高易发区域。据重庆市国土部门组织专家调查， 截至2014年8月份，渝东北地区有地质灾害隐患点2 270处，其中滑坡2 075处，危岩102处，泥石流47处，不稳定斜坡33处，塌陷13处；灾害规模≥1 000×104m3的26处，≥100×104m3且<1 000×104m3的194处，(10～100)×104m3的900处，≤10×104m3的1 150处。

2014年8月30日至9月2日，渝东北地区出现了持续强降雨的天气，奉节、云阳、巫山、巫溪、开县等地区均出现了日最大降雨量380 mm的极端天气，造成了32人死亡，10人失踪，129人受伤，7 024间房屋垮塌，直接经济损失约5.8 亿元，导致多地出现滑坡、危岩、泥石流等地质灾害，造成人员伤亡、道路中断、房屋冲毁，水、电、气等基础设施被毁，影响人民群众的正常生活。地质灾害已严重威胁着人民群众的生命财产安全(灾情见表1)，影响并制约着全市特别是渝东北地区经济建设和社会可持续发展。

表1 渝东北强降雨作用下各区县灾情Table 1 Hazard situation of some counties under heavy rainfall in northeast Chongqing

2.1 地质灾害分区

渝东北地质灾害分区见图1。其中，地质灾害高易发区包括奉节、云阳、巫山部分地区。该区地貌类型为中低山地貌，地质构造复杂，断裂密集，长江横贯中部，山峦起伏，沟壑纵横。主要出露地层有须家河组砂岩、页岩，沙溪庙组泥岩，蓬莱镇组砂岩、泥岩，栖霞组灰岩，巴东组泥岩、灰岩、砂岩等。据统计,1951—2014年年均降雨量1 097.2 mm，日最大降雨量403.4 mm。该区域的地质灾害隐患点发育密度1.64处/(10 km2)，是渝东北平均密度的2.34倍。

图1 渝东北地质灾害分区Fig.1 Zoning of geologic hazards in northeast Chongqing

地质灾害中易发区包括巫溪、开县部分地区。该地区为中低山地貌，构造复杂，断裂密集，山峦起伏，沟壑纵横。主要出露地层有沙溪庙组砂岩、泥岩，嘉陵江组灰岩等。年均降雨量为1 022～1 728 mm，日最大降雨量280.5 mm。该区域的地质灾害隐患点发育密度0.43处/(10 km2)。

地质灾害低易发区包括万州、忠县等。该地区为中低山丘陵地貌，山峦起伏，沟壑纵横。主要出露三叠纪、侏罗纪和二叠纪沙岩、页岩、泥岩、灰岩、白云岩。

2.2 地质灾害分类

据图2可见，渝东北8·31强降雨诱发地质灾害类型中，滑坡发生频率占全部险情隐患点的92%，凸显汛期开展好滑坡排查工作的重要性。其中，8·31持续强降雨作用下奉节、云阳、巫山、巫溪等地区地质灾害险情分布最多，类型复杂，频发率高。

图2 8·31区域强降雨诱发灾(险)情类型Fig.2 Types of hazard (risk) induced by 8·31 heavy rainfall

3 渝东北强降雨诱发地质灾害的关系分析

3.1 地质灾害点空间分布

截至2014年9月2日，渝东北地区(奉节、云阳、巫山、巫溪、开县等)灾(险)情地质灾害隐患点2 270处。据图3可见，本次灾(险)情隐患点重点集中在奉节、云阳、巫山、巫溪等地区，其中奉节、巫山灾(险)情最为严重。

本次极端强降雨过程规模也是空前的，具有持续时间长(约8 d)、降雨强度大等特点，局部区域持续有效降雨量超过610.3 mm(奉节竹园监测点)。结合图3分析可知，以区县为横轴，纵向对比降雨量(mm)、地质灾害灾(险)情(个)，总降雨量巫溪最高，奉节、巫山、云阳次之(均超过350 mm)。

图3 2014年8月26日—9月4日渝东北地质灾害灾(险)情与降雨量关系Fig.3 Relationship between geologic hazard (risk) and rainfall in northeast of Chongqing from August 26 to September 4 in 2014

表2 奉节典型地质灾害点2014年8月22日—9月2日的降雨量与灾情发生日期Table 2 Rainfall at typical geologic hazard points in Fengjie from August 22 to September 2 in 2014 and the starting date of disasters

注：降雨类型按降雨强度划分，即中雨(10～24.9 mm/d)，大雨(25～49.9 mm/d)，暴雨(50～100 mm/d)，大暴雨(100～250 mm/d)，特大暴雨(≥250 mm/d)；加下划线数字对应日期为险情发生日期，黑体数字为大暴雨或特大暴雨，表3同此

3.2 地质灾害点的时间分布规律

张珍等[2]对重庆地区近几十年内的577个滑坡发生月份进行统计分析，其中汛期滑坡发生概率占98.2%，6—8月份期间滑坡发生次数占一年中总滑坡的88.5%。2014年8月31日正值洪水期，渝东北区域爆发了极端强降雨，根据8·31持续强降雨致灾情况分析，整理并提取54个典型地质灾害点作为研究对象(奉节、云阳、巫山、巫溪及开县)(见图4)，将地质灾害灾(险)情诱因划分为2类：持续强降雨型、暴雨型。

图4 2014年8月22日—9月2日灾(险)情与降雨量关系Fig.4 Relationship between geologic hazard (risk) and rainfall from August 22 to September 2 in 2014

3.2.1 持续强降雨型

奉节是8·31持续强降雨过程中险情个数最多、发育密度大的一个区县，通过对表2的分析，可知在滑坡发生之前都遭受持续高强度降雨(超过5 d)，累计持续降雨量约217.6 mm(奉节红土降雨量监测点)；其中在大雨雨强作用下险情发生1处，暴雨雨强作用下险情发生1处，大暴雨雨强作用下险情发生4处，中—小雨雨强作用下险情发生9处。分析得到如下结论：①当降雨强度较小且持续降水量较大时，导致灾(险)情发生；②当前期经持续低强度降雨，一旦出现暴雨、大暴雨或特大暴雨时，在当日和次日诱发险情概率高达93.3%；③持续降雨(累计降雨量超过220 mm)时，在暴雨、大暴雨或特大暴雨作用下，次日诱发险情概率为100%；④经历7 d持续强降雨，在中—小雨雨强作用下诱发灾(险)情9处，有明显滞后性。

3.2.2 暴雨型

云阳在8·31持续强降雨过程中险情发育程度仅次于奉节，通过对表3的分析，可知地质灾害点在滑坡发生之前都遭受持续高强度降雨(超过5 d)，累计持续降雨量约204.7 mm(云阳县城降雨量监测点)；其中在大雨雨强下险情发生1处，暴雨雨强下险情发生6处，大暴雨雨强下险情发生2处，特大暴雨作用下险情发生5处，中—小雨雨强下险情发生2处。分析得到如下结论：①当降雨强度较小且持续降水量较大时，易诱发灾(险)情发生；②当前期持续低强度降雨，一旦出现暴雨、大暴雨或特大暴雨，在当日和次日诱发险情概率高达93.8%；③持续降雨(累计降雨量超过200 mm)且在暴雨或大暴雨作用下，当日诱发险情概率为81.3%；④经历7 d持续强降雨，在中—小雨雨强作用下诱发灾(险)情2处，险情的爆发有明显滞后性。

表3 云阳典型地质灾害点2014年8月22日—9月2日的降雨量与灾情启动Table 3 Rainfall at typical geologic hazard points in Yunyang from August 22 to September 2 in 214 and the starting date of disasters

图5 各区县临界雨强与滑坡前累计降雨量关系Fig.5 Relationship between critical rainfall intensity and accumulative rainfall before landslide of some counties

4 降雨阈值

4.1 降雨阈值规律

不同区域的降雨阈值差异较大，导致这种差异的因子有地层、岩性、易发分区以及各地降雨规律。接下来，重点针对降雨规律和险情的关系进行统计研究。

采用统计分析方法，结合表1与图5分析可知，奉节临界雨强为90 mm/d，险情活动前期出现1～2次暴雨，预警雨量为240 mm(滑坡前10 d累计降雨量)，险情特点有明显滞后性，青莲乡、石岗乡、岩湾乡等地区属于暴雨型险情区；同理可知，云阳临界雨强为85 mm/d，预警雨量为200 mm(滑坡前10 d累计降雨量)，险情特点有明显及时性(达到临界雨强即诱发险情)；巫山临界雨强80 mm/d，预警雨量为180 mm(滑坡前10 d累计降雨量)；巫溪、开县由于统计量有限，得到的临界雨强准确性有待考证，结合易发分区与降雨特征，给出巫溪、开县临界雨强推荐值为(100±5)mm/d。

根据图5可知，在渝东北8·31强降雨过程中，云阳、巫山、巫溪、开县等地区大部分区域均属于暴雨型险情区。对上面结论对比分析发现，渝东北巫山地区临界雨强略低于云阳、奉节地区。汛期巫山排查应该排在首位，奉节、云阳、巫溪等地也不容忽视，应予以高度重视。

图6 为2014年9月1日各时刻渝东北各区县降雨强度分布。根据图6可知,奉节(青莲、石岗、岩湾、大树镇)、云阳(鱼泉、江口、南溪、桑坪)、巫山龙溪、巫溪(花台、蒲莲)、开县(敦好、白桥、鹿硐)等地均出现不小于30 mm/h的雨强，在地质灾害频发的地区一旦出现如此高强度强降雨，险情伴随发生概率极高。因此，根据不同地区致灾差异，在汛期密切关注气象变化，定期组织排查险情，同时高度重视地质灾害易发区驻守工作，同时向群众普及防灾知识，开展好群策群防工作，完善预警体系。

图6 2014年9月1日各时刻渝东北各区县降雨强度分布Fig.6 Distribution of rainfall intensity of some counties on September 1 in 2014 in northeast Chongqing

4.2 实例验证

据重庆地勘快讯2015年第14期可知，入汛以来，受到持续强降雨的影响，气象监测显示巫山县于6月15日至17日出现连续3 d的强降雨，最大日降雨量57 mm，累计降雨量108 mm。6月21日，巫山县巫峡镇龙江村红岩子滑坡后缘发生拉裂，前部出现小型滑塌。重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队驻守人员接到险情报告后，迅速开展地质调查，编制调查简报和应急预案，指导群测群防人员布置简易监测点，讲解巡查监测重点，并给当地村干部和老百姓讲解滑坡避险知识和撤离路线。6月24日滑坡中后部拉裂缝急剧扩张，逐步贯通，208水文地质工程地质队驻守人员立即发出临滑预警。巫山县国土房管局启动应急预案，组织撤离滑坡区1户2人和影响区56户196人，并通知了海事等相关部门。6月25日18：25，滑坡发生整体移动，滑移方量23万m3，未造成人员伤亡。与此同时，巫山县巫峡镇跳石村1组干井子滑坡受持续强降雨影响，自2007年8月出现拉裂变形，之后持续发展，近年变形加速。后缘出现水平宽0.8～3 m，整体下错1～3 m。滑坡右前部强变形区已发生局部滑塌，危及9户64人、长江主航道及过往船只安全，以及涌浪影响区煤码头及电站安全。

红岩子滑坡的启动，再次印证降雨型滑坡的滞后性特点，滑坡启动发生于持续强降雨后第4—第8天；3 d持续降雨108 mm便导致滑坡启动，红岩子滑坡启动关键在于降雨入渗作用，同时不可忽略地层岩性、地形地貌等地质因子的影响。受持续强降雨作用，干井子滑坡后缘拉裂缝加剧，表明持续强降雨对已有隐患点滑坡启动有影响。

5 结 论

对渝东北持续强降雨与地质灾害险情发生的关系研究，具有一定防灾减灾意义。建议在国土部门等统一领导下，有计划、系统、全面地在渝东北地区易发区、多发区建立地质环境监测站，找到不同地区，在不稳定条件下发生险情的降雨规律，为预防、预报地质灾害提供更好的服务。得到如下结论，研究成果可为地质灾害预警预报服务，提供的临界雨强及降雨规律还需要在未来防灾工作中得以校核、完善。

(1) 洪水期，渝东北地质环境条件复杂，持续强降雨作用强烈，属于重庆市地质灾害高发区，值得引起高度重视。

(2) 渝东北8·31强降雨作用下，奉节、云阳、巫山属于地质灾害高易发区，巫溪、开县属于地质灾害中等易发区，其他地区属于低易发区。此次地质灾害灾(险)情统计，滑坡发生频率高达92%。

(3) 渝东北地区的降雨模式主要表现为持续降雨型(滞后性)和暴雨型：持续降雨型险情为前期持续低强度降雨，一旦出现暴雨、大暴雨或特大暴雨，在当日和次日诱发险情概率高达93.3%，考虑到前期降雨的累积效应，需要着重关注二次的极值降雨或临界雨；暴雨型险情为持续降雨(累计降雨量超过200 mm)且在暴雨或大暴雨作用下，当日诱发险情概率为81.3%。

(4) 持续降雨型险情区奉节临界雨强90 mm/d，险情有明显滞后性；暴雨型险情区云阳临界雨强为85 mm/d，巫山临界雨强为80 mm/d，巫溪、开县临界雨强推荐值为(100±5) mm/d；在持续强降雨作用且不小于30 mm/h的雨强下，险情伴随发生概率极高。

(5) 降雨强度相同的情况下，滑坡发生有先后，由于持续强降雨是灾情启动因子之一，在降雨和地层岩性等地质因子耦合作用下，易发险情；另一方面，雨量监测数据代表局部区域降雨量是真实可信的。

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(编辑：罗 娟)

Situation of Geologic Hazards Induced by Heavy Rainfall inNortheast Chongqing

ZHAO Peng1，YANG Pei-lin1,2，JIANG Li1，DU Chun-lan1

(1.208 Branch of Hydrogeology & Engineering Geology,Chongqing Bureau of Geology and Minerals Exploration,Chongqing 400700,China；2.College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074,China)

The northeast of Chongqing City has always been a high incidence area of geologic hazard due to fragile geological environment and frequent extreme rainfalls.It is also a highly concerned area of early warning on the regional geologic hazard.With the geologic hazard induced by continuous heavy rainfall from the end of August to early September in 2014 as a background,the relationship between spatio-temporal distribution of geologic hazards and rainfall are analyzed by using statistical methods from the point of view of space and time.The characteristics of geologic hazards induced by rainfall and the threshold of rainfall in this region are obtained.Results show that 1) Fengjie,Yunyang,and Wushan are highly prone to geologic hazards; while Wuxi and Kaixian are moderately prone to geologic hazards,and other areas belong to low prone areas; 2) rainfall pattern in northeast Chongqing is commonly divided into continuous heavy rainfall (Fengjie) and storm (Yunyang,Wushan,Wuxi and Kaixian); 3) critical rainfall intensities of counties in northeast Chongqing are different.The critical rainfall intensity of Fengjie is 90 mm/d,and hazard characteristic obviously lags behind,while the critical rainfall intensity of Yunyang and Wushan is 85 mm/d and 80 mm/d,respectively.The recommended value of critical rainfall intensity of Wuxi and Kaixian is (100±5) mm/d.Under the effect of both continuous heavy rainfall and rainfall intensity not less than 30 mm/h,the occurrence probability of hazard is extremely high.The analysis on the situation of geologic hazard induced by heavy rainfall in northeast Chongqing provides technical support for a set of early-warning thresholds and guides the work of disaster prevention and reduction.

northeast Chongqing; heavy rainfall; geologic hazard; hazard situation; critical rainfall intensity

P319.56

A

1001-5485(2017)10-0050-07

2016-04-05；

2016-05-19

重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目(CQGT-KJ-2014042)

赵 鹏(1983-)，男，山东泰安人，高级工程师，硕士，主要从事危岩发育机理的研究工作，(电话)13627617208(电子信箱)zhaopeng1002@163.com。

杨沛霖(1991-)，男，河南商丘人，硕士研究生，研究方向为岩土工程，(电话)15223104793(电子信箱)985546459@qq.com。

10.11988/ckyyb.20160309 2017,34(10):50-56