九龙县泥石流灾害与降水因子关系分析

王严琪　王敏　罗竟成　王虎

摘要 本文统计了九龙县降水引发的泥石流灾害个例与历史气象资料，分析小时雨强及当天、前7 d有效降水量等因子与泥石流灾害关系，得出结论：短时强降水引发泥石流灾害占3～4成;当小时降水量>35 mm时或3 h累计有效降水量>60 mm时，发生泥石流风险很高;泥石流发生当日降水量达大雨以上量级占比70.8%。泥石流发生概率与前期累计降水量呈指数增长关系。当前期有效降水量较大或有效降水量一般，但短时降水量较大时，发生泥石流风险增大。

关键词 九龙县;泥石流;有效降水量;阈值

中图分类号：P642.23 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.054

九龙县位于四川省甘孜藏族自治州东部，与凉山州及雅安市接壤。九龙地在青藏高原和攀西平原過渡带，其地势有着较大落差。泥石流是九龙县常见地质灾害之一，据四川省地质环境管理信息系统数据显示，九龙县现在册地质灾害隐患点443处，由降水引起的泥石流65起。共死亡和失踪人数为21人，受灾人数106 361人，直接经济损失约41 099万元，地质灾害严重威胁人民生命财产安全，并制约经济社会发展。对某地区而言，在一定时间尺度内地形和松散固体物质变化不大，因此，激发泥石流的重要条件是降雨[1]。本研究利用多个泥石流个例及其对应小时雨量、3 h降水量、日降水量、前期有效累积雨量等降水因子进行统计分析，总结出九龙县降雨引发泥石流相降水量阈值，以期为九龙县泥石流灾害监测预报预警提供更加准确的预报参考依据和指标[2]。

1 数据与资料说明

根据四川省气象局《四川省短期灾害性天气预报质量评定办法》（川气预函[2018]11号附件1）第四章第六条规定的短期灾害性天气预报天气标准，甘孜藏族自治州24 h降水量0.1～6.9 mm为小雨，7.0～14.9 mm为中雨，15.0～24.9 mm为大雨，25.0～49.9 mm为暴雨，50.0～99.9 mm为大暴雨，≥100.0 mm为特大暴雨。选取九龙县2000—2019年国家气象站和区域自动气象站小时降水量，取泥石流发生点距离最近的气象站降水量，如果该站数据有误或缺失，再按就近原则选其他站点雨量。

2 九龙县泥石流灾害与降水量因子关系分析

2.1 小时雨强与泥石流关系

短时强降水（1 h降水量>15.0 mm）具有突发性强、来势猛、降水时间集中等特点，常造成城镇内涝、山体滑坡等气象衍生灾害[3]。统计有降雨资料且由短时强降水造成的泥石流等地质灾害22次，共有10次小时降水量≥15.0 mm，占45.5%，表明降雨强度致灾可能性大，需特别注意防范。

对于小时降水量，降水强度<15 mm以下时，有可能发生泥石流，泥石流灾害等级4级;强度达16～20 mm时，发生泥石流可能性较大，泥石流灾害等级3级;强度达21～35 mm时，发生泥石流可能性大，泥石流灾害等级2级;强度>35 mm时，发生泥石流可能性极大，泥石流灾害等级1级[4]。

对于3 h降水量，当降水强度为15～25 mm时，有可能发生泥石流，泥石流灾害等级4级;强度达26～35 mm时，发生泥石流可能性较大，泥石流灾害等级3级;强度达36～60 mm时，发生泥石流可能性大，泥石流灾害等级2级;强度>60 mm上时，发生泥石流灾害可能性极大，泥石流灾害等级1级[5]。

2.2 灾害发生日降水量与泥石流关系

据2000—2019年九龙县发生的由降水引起的65起泥石流实况反查降水情况，按照发生日当天24 h降水量级统计泥石流与日降水量关系，泥石流发生日降水量达大雨以上量级占比70.8%，中雨及以下占22.6%（表1）。

3 爆发泥石流灾害前期有效降水量阈值计算

3.1 降水量分布特征

分析泥石流灾害的雨量数据一般是当天及前几天雨量记录，考虑地表径流产生、水分蒸发等过程，进入岩土体的雨量小于实际记录雨量。故本文采用前期有效降水量概念，即灾害发生前降雨过程中对斜坡岩土体稳定性产生作用的雨量，计算进入岩土体雨量经验公式为：

r_a0=k.r₁+k²r₁+…+kⁿr_n（1）

式中：ra0为第0天前期有效降水量，为有效降水量系数（k≤1），rn为前第n天降水量。有效降水量系数表示岩土体对雨水滞留能力大小，由区域内岩土体总体性质决定，一般取0.65～0.85，本研究取0.8。

分析九龙县泥石流发生个例降水量，当天雨量对地质灾害敏感性最好，发生泥石流当天平均雨量达23.94 mm;从泥石流灾害发生前平均有效雨量看，泥石流灾害发生前1—7 d有效雨量逐日增加，且增幅稳定，R1—R7累计雨量增幅都超10 mm，其次是前7 d雨量平均23.28 mm;而前1—6 d敏感性相对较差，平均雨量分别为10.6 mm、8.81 mm、12.08 mm、17.59mm、17.92 mm和21.3 mm（表2）。说明诱发泥石流的强降雨主要发生在灾害发生当天及灾害发生前7 d累积降水。

3.2 降水量区间概率数计算

由于超9成泥石流发生在5—9月，故取5 mm为一区间，分别计算每一区间发生泥石流数量所占5—9月该区间历史降水量数量比例，即把不同量级降水泥石流个数除以该量级降水天数，得到不同降雨量级下每天可能发生泥石流个数（概率），确定泥石流等级。

经分析，降水量与泥石流发生概率呈正相关，且呈指数函数增长态势，故将降水量与发生地质灾害概率用指数函数进行拟合（图1）。

得到地质灾害可能出现的概率公式y₀=0.0054e^0.1047x、R²=0.8681，y₁=0.0041e^0.086x、R²=0.9558，y₂=0.005e^0.0655x、R²=0.9196，y₃=0.0025e^0.0711x、R²=0.8916，y₄=0.0021e^0.071x、R²=0.9098，y₅=0.0014e^0.0751x、R²=0.8912，y₆=0.0041e^0.0731x、R²=0.9236，y₇=0.0018e^0.0654x、R2=0.8794，式中x为灾害发生当天到前7 d累积有效雨量，y为地质灾害可能出现的概率。

3.3 爆发泥石流的前期有效雨量阈值

将灾害概率<0.1定为发生泥石流灾害风险较低，五级;0.1≤y<0.4定为发生泥石流灾害有一定风险，四级;0.4≤y<0.7定为发生泥石流灾害风险较高，三级;0.7≤y<1定为发生泥石流灾害风险高，二级;y≥1定为发生泥石流灾害的风险较很高，一级。泥石流灾害各等级雨量阈值（表3）（雨量四舍五入取整）。

4 结论

（1）短时强降水爆发的泥石流灾害占3～4成，泥石流发生风险随小时雨强增大而升高，当1小时降水量>35 mm时或3 h累计有效降水量>60 mm时，发生泥石流风险很高。

（2）九龙县泥石流灾害发生概率与当日降水量及前7 d累计有效降水量成指数增长关系。随着降水天数增加，累计有效降水量增大，发生泥石流灾害风险增大。当日超过50 mm、前1 d超過64 mm、前2 d超过81 mm、前3 d超过84 mm、前4 d超过87 mm、前5 d超过88 mm、前6 d超过90 mm或前7 d超过97 mm发生泥石流风险很高。

（3）当前期有效降水量较大时，或有效降水量一般，但短时降水量较大时，发生泥石流风险都会增大。

（4）泥石流灾害预报是以降水预报为基础进行的，客观上要求降水预报更精细、精准。故在今后预警预报中，需进一步改善获得精准降水量预报与实况的方法。

参考文献

[1] 周仕伟，郝江波，金嵘，等.四川九龙县地质灾害形成特征及避险搬迁方案[J].四川地质学报，2016，36（3）.

[2] 吴柏清，何政伟.GIS 技术在四川省九龙县地质灾害危险性评价中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2008，19（2）.

[3] 钟燕川，郭海燕，徐金霞，等.四川省泥石流活动与降水因子特征[J].水土保持研究，2018，25（6）.

[4] 丛威青，潘懋，李铁锋，等.降雨型泥石流临界雨量定量分析[J].岩石力学与工程学报，2006，25.

[5] 李锡强，王敏，冉王群，等.四川省九龙县暴雨诱发泥石流的时空特征及其阈值确定[J].四川师范大学学报，2020，43（3）.

责任编辑：黄艳飞

Relationship Between Debris Flow Disaster and Precipitation Factors in Jiulong County

WANG Yan-qi et al （Meteorological Station of Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture， Kangding， Sichuan 626000）

Abstract Based on the statistics of debris flow disasters caused by precipitation in Jiulong County and historical meteorological data，this paper analyzes the relationship between the factors such as hourly rainfall intensity，effective precipitation of the day and the first seven days，and concludes that debris flow disaster caused by short-term heavy rainfall accounts for 30%～40%.When the hourly precipitation is more than 35mm or the accumulated effective precipitation is more than 60mm，the risk of debris flow is very high.The amount of precipitation on the day of debris flow was more than heavy rain，accounting for 77.4%.The probability of debris flow increases exponentially with the accumulated precipitation.When the early effective precipitation is large or the effective precipitation is general，but the short-term precipitation is large，the risk of debris flow increases.

Key words Jiulong County; Debris flow; Effective precipitation; Threshold value

基金项目 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金项目（NO：SCQXKJQN2020015）。

作者简介 王严琪（1996–），女，四川都江堰人，本科，助理工程师，主要从事天气预报服务工作。

收稿日期 2020–06–1