湖北省五峰县两次暴雨特征及对地质灾害影响的分析

2019-07-22孙朋杰陈正洪万黎明张荣

湖北农业科学 2019年11期

孙朋杰　陈正洪　万黎明　张荣

摘要：通过对湖北省五峰县2016、2017年连续两年出现的暴雨洪涝灾害情况进行对比，结合现场调查，分析了两次暴雨过程的降雨特征。结果表明，2017年7月15日暴雨过程范围较为集中，暴雨强度大，五峰国家气象站过程降雨量为126.6 mm;2016年7月19日降水分布广，强度大，五峰国家气象站过程降雨量为189.3 mm。从日降水量分析，2016年7月19日降水量排在历史第五位，而2017年7月15日降水量在历史上排位仅为第19位，但2017年7月15日连续2 h最大降水量的重现期达到130年一遇，在历史排位中位于第一位，即此次暴雨属于“坨子雨”，分布极为不均，局地短时降水强度大。分析2次灾害发生前10 d的降水发现存在持续有效降雨，2016、2017年累积雨量分别达到97.4、116.4 mm，连日的阴雨会使土壤水分达到饱和或近饱和状态，在后期强降水的作用下，发生泥石流、滑坡、塌陷等灾害。

关键词：暴雨;重现期;地质灾害;湖北省五峰縣

中图分类号：P429 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）11-0035-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.009 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The characteristics of two torrential rains in Wufeng county of Hubei province and their impact on geological disasters

SUN Peng-jie1，CHEN Zheng-hong1，WAN Li-ming2，ZHANG Rong3

（1.Hubei Provincial Meteorological Service Center，Wuhan 430070，China;2.China University of Geosciences，Wuhan 430074，China;

3.China Meteorological Administration Meteorological Cadre Training Institute Hubei Branch，Wuhan 430074，China）

Abstract： By comparing the rainstorm and flood disasters in Wufeng county of Hubei province in 2016 and 2017， combined with the field investigation， the characteristics of rainfall during the two rainstorms were analyzed. The results showed that， the rainstorm event in July 15， 2017， rainstorm process was relatively concentrated， and the rainstorm intensity was large， the rainfall in the Wufeng National Weather Station was 126.6 mm. The rainstorm event in July 19， 2016， was mainly distributed and the intensity was large， the rainfall in the Wufeng National Weather Station was 189.3 mm. From the analysis of daily precipitation， the precipitation ranked the fifth in history on July 19， 2016， and the precipitation of Wufeng on July 15， 2017 was only ranked the 19th in history， but on July 15， 2017， the recurrence period of the maximum 2 consecutive hours of precipitation reached 130 years and ranked the first in the historical ranking. That is， Wufeng's rainstorm event in July 15， 2017， belongs to the "Tuzi rain"， which was extremely uneven in distribution， and the short-term rainfall intensity was large. According to investigate the precipitation of 10 days before of the two disasters， the results indicated that there was continuous effective rainfall， and the accumulated rainfall in 2016 and 2017 reached 97.4 mm and 116.4 mm， respectively. The continuous rain caused the soil water to reach saturation or near saturation， and further led to debris flow， landslide， collapse under the effect of heavy precipitation in the later period.

Key words： rainstorm; reprint period; geological hazards; Wufeng county of Hubei province

随着全球气候变暖，近年来世界上大多数地方强降水事件增多[1-3]。中国大部分地区降雨时间明显减少但降雨强度增加，干旱和洪涝频率增加，其中长江中下游夏季暴雨量及强度均明显增多[4]，湖北省也表现出降水强度增加的趋势[5]。

五峰土家族自治县（以下简称五峰县）位于鄂西南边陲，属武陵山支脉，系云贵高原东延部分的尾翼地带，境内年均降水量1 588 mm，梅雨期降雨大，且多为暴雨、大雨。2017年7月14—15日，五峰县出现了强降雨，导致山洪暴发并诱发多处滑坡、泥石流，对当地的房屋、道路、电力和通讯等设施产生较为严重的危害。其中湾潭镇受灾尤为严重，在与外界重要通道北风垭隧道口发生了约10 000 m3塌方，阻断了通往湾潭方向的315國道和（原）325省道，原省道沿线也发生了一定规模的滑坡、泥石流，导致路面坍塌、交通中断，严重威胁人民生命财产安全。同样地，在2016年7月19—20日也遭遇强降水，导致交通瘫痪，电力、通讯中断，大量基础设施被毁、房屋倒塌、农田被淹，对当地人民群众的生命财产安全造成了严重的威胁。本试验对五峰县展开灾情调查，采用多种资料对本次五峰县强降雨事件进行综合分析评估，以揭示暴雨过程的气候特征和灾害影响，提出对策建议，为今后防范类似的强对流天气以及山洪地质灾害提供借鉴和参考。

1 资料与方法

1.1 所用资料

选取2016年7月19日（降水从7月19日0：00开始持续至20日8：00截止）和2017年7月15日（降水从2017年7月14日14：00开始持续至15日10：00截止）湖北省五峰县两次暴雨事件。所用资料有国家气象信息中心提供的中国气候基本要素监测资料和实况降水监测资料;湖北省82个国家级气象台站自建站以来逐日降水量，五峰气象站建站以来逐时降水量;五峰县50个区域自动站2017年6—7月逐时雨量资料;五峰土家族自治县防汛办灾情报告;政府网站的相关报道及当地相关人员询问资料;现场调查资料。

1.2 统计分析方法

1.2.1 极值推算分析对五峰县历年最大日降水量序列、最大1～4 h降水量序列进行历史排序，并利用极值I型分布函数（耿贝尔极值推算）对前10位值的重现期进行推算。

1.2.2 空间对比分析对比2017年7月15日和2016年7月19日强降水情况，将全省国家气象站的观测值进行空间比较，明确五峰气象站在此次降水过程中的排位情况。

1.2.3 降水量等级划分降水量按24、12 h两个时间段进行划分。降雨分为微量降雨、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨7个等级（GB/T 28592-2012），具体划分标准见表1。

2 结果与分析

2.1 2016、2017年两次暴雨事件特征分析

2.1.1 过程降水对比发生在五峰县2017年7月15日暴雨事件是从2017年7月14日14：00开始至15日10：00截止。从五峰国家气象站监测数据看，降水最大时段出现在15日0：00～4：00，其中3：00单小时降水达到46.6 mm，过程雨量为126.6 mm（图1）。

从五峰县范围看，此次降水主要集中在全县中南部（图2）。50个区域自动站中，有4个自动站（三眼泉、湾潭、锁金山、茶园）12 h降水量在140 mm以上，达到特大暴雨级别，故称此次降水为局地特大暴雨。4个站均位于湾潭镇，受灾严重。

从湖北省范围看，此次暴雨过程范围较为集中，暴雨强度大。暴雨区主要集中在宜昌、恩施两地，中心区在五峰县，江汉平原中东部、鄂东的降水相对较弱，降水量呈现明显的西多东少的特点（图3）。

五峰县在2016年7月19日也遭遇强降水，导致交通瘫痪，电力、通讯中断，大量基础设施被毁、房屋倒塌、农田被淹，对当地人民群众的生命财产安全造成了严重的威胁。从五峰国家气象站监测数据看，降水从7月19日0：00开始，持续至20日8：00截止（图4）。持续时间较长，过程总雨量为189.3 mm，各时次均有降水，降水小时最大值出现在19日9：00，为19.4 mm。

从五峰县范围看，此次降水分布广，强度大（图5）。湾潭镇过程累积降水量达到261 mm。

从湖北省全省范围可以看到，此次降水过程范围大，暴雨强度大。暴雨区呈西南-东北走向，主要集中在荆门、随州等地，另外，鹤峰、建始、五峰等地的降雨量也在150 mm以上（图6）。

从两次过程各时次降水对比看，2016年的降水过程持续时间较长，过程总雨量为189.3 mm，各时次均有降水，降水小时最大值出现在19日9：00，为19.4 mm。而2017年降水非常集中，过程总雨量为126.6 mm，基本集中在15日0：00～4：00时，最大小时降雨出现在7月15日3：00，单小时降雨量为46.6 mm。

2.1.2 降水强度对比根据五峰国家气象站1957—2017年近61年逐年最大日降水序列（表2），五峰县2017年7月15日降水量为126.6 mm，在历史上排位第19位，2016年7月19日降水量为147.8 mm，排在历史第五位。

根据毛以伟等[6，7]相关研究结果（表3），在鄂西南地区，当24 h降水量大于102 mm时，灾害预报等级为R2级（表示发生山洪地质灾害的可能性大），大于150 mm时，灾害预报等级为R3级（表示发生山洪地质灾害的可能性很大）。从湾潭镇自动气象站24 h降水看，2016年7月19日降水量为220.7 mm，2017年7月15日降水量为168.0 mm，均达到R3等级。说明这两次过程降水引发山洪地质灾害的可能很大。

就五峰县2017年7月15日暴雨事件而言，从日降水总量看，过程雨量排在历史第19位，但是造成了严重的损失。分析原因，可能是小时降水较强，即短时降水强度大。采用耿贝尔极值方法推算了五峰国家气象站在此次降水过程中连续1～4 h最大降水量的重现期及历史排位情况（表4）。连续2 h最大降水量的重现期达到130年，在历史排位中位于第一位。可以看出此次暴雨属于“坨子雨”，即分布极为不均，局地短时降水强度大，这是盛夏（梅雨结束后的一段晴热高温时节）常有的降雨特征。

由此可见，2016年五峰县7月19日暴雨灾害事件是由于长时间持续性降雨引起，而2017年7月15日暴雨灾害事件是由于短时强降雨引起。

2.2 降雨诱发地质灾害

经过现场调查及研究，发现因短时强降雨诱发的灾害主要有泥石流、滑坡、崩塌及残坡积物溜滑等几类。为有效预防各类地质灾害发生，减轻因降雨诱发灾害导致的人民生命财产损失，有必要对其变形破坏机理展开分析。

毛以伟等[6，7]、陈正洪等[8]的研究表明，降雨可以作为滑坡泥石流群发的最重要外部因子，同时又可作为内部因子，具有诱导和直接触发的综合作用效果。湖北省滑坡泥石流的地理分布与省内降雨量、降雨时间尤其是暴雨、大暴雨频次的分布是相吻合的，说明暴雨及连绵阴雨对触发重大的滑坡泥石流起重要的作用。

从连绵阴雨作为滑坡泥石流前期初始累加值方面分析，湖北省全年中7月降水量处于全年最高，占全年降水量的17%。这个分布型在鄂西山区（含鄂西南、鄂西北）更为明显。统计了近10年（2007—2016年）6月1日至7月20日（此时段作为气象部门整个梅雨期降水预报时段）同期累积降水量（图7），可以看到降水量总体呈现东部、西南部多，北部、西北部少的趋势。就降水量而言，最多的仍是鄂西南的鹤峰县、建始县，五峰县东南部也属降水较多区域。

分析这2次灾害发生的前10 d的降水情况可以发现（表5），该地区存在持续有效降雨，2016、2017年累积雨量分别达到97.4、116.4 mm。连日的阴雨会使土壤水分达到饱和或近饱和状态，入渗的水分会对土体结构中的气体产生驱动作用，对固体骨架也会产生动力作用，在后期强降水的作用下，发生泥石流、滑坡、塌陷等灾害。

通过现场调查可以看到，测区内地表第四系残积物发育，地表为厚度几十厘米至几米不等的残积土覆盖，部分区域植被稀疏裸露地表。土壤主要为含碎石粉质黏土，褐色至红褐色，结构松散，表层有小于0.5 m的黑褐色耕植土，整体强度较低。残积物结构松散，在强降雨作用下饱水后易失稳，向临空面发生滑移而堆积在缓坡或沟谷。山顶残坡积物发育为泥石流提供了充足的物源。在前期降雨作用下，山顶残坡积物在饱水情况下不穩定而向下发生滑移，在后期强降雨持续作用下，河谷雨水冲刷堆积的残坡积物而暴发泥石流。

3 结论

1）2017年7月15日暴雨过程范围较为集中，暴雨强度大，五峰国家气象站过程降雨量为126.6 mm;2016年7月19日降水分布广，强度大，五峰国家气象站过程降雨量为189.3 mm。

2）从日降水量分析，五峰县2016年7月19日降水量排在历史第五位，2017年7月15日降水在历史上排位仅为第19位，但2017年7月15日连续2 h最大降水量的重现期达到130年一遇，在历史排位中位于第一位，即2017年7月15日暴雨属于“坨子雨”，分布极为不均，局地短时降水强度大。

3）分析2次灾害发生的前10 d的降水可知，存在持续有效降雨，2016、2017年累积雨量分别达到97.4、116.4 mm，连日的阴雨会使土壤水分达到饱和或近饱和状态，在后期强降水的作用下，发生泥石流、滑坡、塌陷等灾害。

参考文献：

[1] 翟盘茂，王萃萃，李威.极端降水事件变化的观测研究[J].气候变化研究进展，2007，3（3）：144-148.

[2] 马艳，黄容，于进付，等.青岛环胶州湾地区暴雨特征及暴雨灾害风险分析[J].灾害学，2012，27（4）：42-46.

[3] 黄玉华，冯卫，李政国.陕北延安地区2013年“7.3”暴雨特征及地质灾害成灾模式浅析[J].灾害学，2014，29（2）：54-59

[4] 《气候变化国家评估报告》编写委员会.气候变化国家评估报告[M].北京：科学出版社，2007.

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[6] 毛以伟，王珏，谌伟，等.湖北省山洪（泥石流）灾害气象条件分析及其预报研究[J].地质灾害与环境保护，2005，16（1）：9-12.

[7] 毛以伟，周月华，陈正洪，等.降雨因子对湖北省山地灾害影响的分析[J].岩土力学，2005，26（10）：1657-1662.