四川渠县“8·8”特大暴雨引发的地质灾害分布特征与成因分析

潘元贵，伍中庚，孙 东，谢小国，田银川，章舰钞

（1.四川省华地建设工程有限责任公司, 四川 成都 610081；2.四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质中心, 四川 成都 610081；3.四川省地质灾害防治工程技术研究院,四川, 成都 610081；4.四川省地质矿产勘查开发局九一五水文地质工程地质队,四川 眉山 620000）

0 引言

近年来，受全球气候变化影响，局部地区极端强降雨频发，罕见特大暴雨引起新地质灾害，同时加剧已有地质灾害程度。降雨量每日超过100 mm的为大暴雨，超过250 mm的为特大暴雨，暴雨诱发的滑坡和崩塌最终会转化为泥石流[1−2]。地质灾害与暴雨极值有关，获取地质灾害的诱发降雨量和临界降雨量，可以有效构建灾害评价模型[3−4]。台风暴雨致灾不同于内陆地区暴雨致灾，台风暴雨诱发的灾害有“即雨即滑”的特点[5]。陕北延安“7·3暴雨”诱发多处灾害，主要以泥石流和滑坡为主，根据此次灾害提出三类降雨预警指标，预警准确率高达94.3%[6−7]。降雨入渗和人类工程活动共同驱动地质灾害发生，采用综合治理手段，全面对灾害进行治理防控[8−9]。四川境内暴雨频发，运用遥感技术对暴雨后的承灾体和灾害隐患进行预先判别，提出对灾害链的断链措施[10−11]。利用ArcGIS技术评价暴雨灾害风险性，为高速公路暴雨灾害提供预防依据[12]。基于温度和降雨双指标建立地质灾害预警模型，这种模型适用于冰川型地质灾害[13]。极端暴雨引发泥石流灾害，这种情况多发生在侏罗系与三叠系的顺层斜坡中，顺层斜坡因暴雨发生滑坡，阻塞沟谷，堰塞湖溃决形成泥石流[14]。由此可见，暴雨前需做好防灾预案，暴雨中需做好预警信息发布，暴雨后需做好防灾救灾体系。通过遥感解译发现，滑坡集中发生在日降雨量超过100mm和累计降雨量超过210 mm时，迎风坡坡度25°的斜坡易发生滑坡灾害[15−16]。研究发现，林芝市内发生特大暴雨后，灾害发生率为100%；高山峡谷地区降雨后主要地质灾害为泥石流，岷江的极高易发泥石流沟主要分布在汶川—理县一带[17−18]。

综上所述，特大暴雨对已有地质灾害有加剧作用，对新增地质灾害有诱导驱动作用。通过遥感技术和调查收集来查明地灾频发期间的暴雨累计降雨量，研究暴雨致灾规律和致灾特征。文中通过分析孕灾地质条件与灾害分布关系，研究孕灾地质条件对暴雨灾害的影响程度；分析暴雨降雨量与新增灾害频繁数量和已有灾害加剧程度之间的关系。

1 研究意义

受2021年8月8—9日的特大暴雨袭击，8月8日当天最大1 h雨强121.3 mm，日累计最大降雨量334 mm，远超250 mm，本次降雨为特大暴雨。四川渠县部分乡镇（街道）出现不同程度的山洪、积涝，县境新增地质灾害隐患点38处，其中滑坡36处，崩塌2处，规模均为小型，滑坡类型均为土质滑坡，崩塌类型均为岩质崩塌，规模亦均为小型。山洪及地质灾害导致部分农房倒塌、大量房屋进水，农作物受淹，多处道路、电力等基础设施损坏。

此次降雨过程导致渠县境内新增大量滑坡、崩塌地质灾害，且原有地质灾害隐患点绝大部分亦出现变形加剧、险情加重趋势。现对该阶段暴雨的地质灾害事件进行分析，旨在掌握区内地质灾害发育规律，利于地质灾害防治工作。

2 “8·8”暴雨历程

通过对渠县2021年1月1日至9月30日（9个月）降水总量分布统计，降水总量1 598.8 mm，是往年同期的2.1倍，其中8月月降水总量达605.8 mm，是往年同期的5.2倍，为历史同期极大值（图1）。

图1 2021年1—9月各雨量站月累计平均降雨量Fig.1 Monthly average rainfall at each rainfall station from January to September 2021

根据渠县气象台2021年8月8日15时52分发布的降雨数据。当日12—13时，渠县共16个站点雨量超过50 mm，分别为东安流溪89.7 mm、土溪水口83.5 mm、土溪青神82.4 mm、李馥81.3 mm、东安76 mm、万寿板桥71.5 mm、丰乐68.7 mm、三汇64.1 mm、临巴62.3 mm、城区57.1 mm。

图2是8月1—31日的累计平均降雨量。8月8日当天最大1 h雨强121.3 mm，最大3 h降水量191.3 mm，最大6 h降水量247 mm。最大连续24 h降水量334 mm。其中24 h降水量为有气象记录以来最大降雨天气过程的1.23倍（渠县24 h降水量有气象记录以来为272.3 mm）。

图2 渠县8月每日累计平均降雨量Fig.2 Average daily rainfall in Quxian County in August

3 “8·8”暴雨地质灾害发育及危害特征

截至8月9日下午19时，渠县共接到31个乡镇上报灾情数据，受灾行政村共120个，受灾群众1.4万余户，共4.3万余人，房屋损坏240间倒塌37间，道路受损超1×104m，农作物受灾超369 ha。其中，新增38处地灾灾害隐患点共威胁405户1 558人7 410万元，各个新增灾害规模详见图3。

图3 新增地质灾害发育的规模分级统计图Fig.3 Newly added scale grading chart of geological hazard development

4 “8·8”暴雨地质灾害孕灾条件分析

4.1 “8·8”暴雨地质灾害与地形坡度关系

图4是“8·8”暴雨地质灾害与地形坡度关系图。地质灾害与地形坡度的对比分析表明，滑坡多发于坡度45°以下，15°～30°区间最多，而坡度>40°，滑坡不发育，相反，此坡度易发育地质灾害为崩塌。图5是“8·8”暴雨地质灾害与地形坡度关系统计图。

图4 “8·8”暴雨地质灾害与地形坡度关系图Fig.4 Relationship between “8·8”rainstorm geological hazards and terrain slope

图5 “8·8”暴雨地质灾害与地形坡度关系统计图Fig.5 Statistical map of the relationship between geological disasters of “8·8”rainstorm and terrain slope

4.2 “8·8”暴雨地质灾害与地形起伏度分布关系

图6是“8·8”暴雨地质灾害与地形起伏度关系图。渠县大部分地貌为侵蚀堆积的丘陵，包括中丘、浅丘及局部深丘，相对高差一般在0～60 m，西北部为低山地貌，一般高差40～100 m，局部大于100 m。从地质灾害分布来看，在地形起伏度为0～60 m的范围内分布了渠县大部分的地质灾害点。从另一个角度分析，地质灾害点的发育和分布也是以人为本的，地质灾害点在地形起伏度0～60 m的区间内分布了绝大多数，表明人类工程活动在这一区间是频繁的、剧烈的。纵观渠县滑坡的形成因素，多与切坡建房等人类工程活动等外部因素相关，而崩塌的形成因素则多与自身的地层岩性和岩土体结构等内部因素相关，因此，滑坡的发育随着地形起伏度增加，人类工程活动程度减弱而大幅减弱；而崩塌的发育则几乎不受限于此，多受控与其内在条件。图7是“8·8”暴雨地质灾害与地形起伏度关系统计图。地质灾害与地形起伏分布密度统计分析表明，随着地形起伏度增大，地质灾害发育密度基本呈递增趋势。

图6 “8·8”暴雨地质灾害与地形起伏度关系图Fig.6 Relationship between “8·8” rainstorm geological hazards and terrain relief

图7 “8·8”暴雨地质灾害与地形起伏度关系统计图Fig.7 Statistical map of “8·8” rainstorm and terrain relief at the relationship between geological disasters

4.3 “8·8”暴雨地质灾害在各高程带上的分布特征

图8是“8·8”暴雨地质灾害不同高程带分布图。渠县地质灾害点分布在400 m以下海拔发育有地质灾害隐患点占地质灾害隐患点总数的50%。

图8 “8·8”暴雨地质灾害不同高程带分布图Fig.8 Distribution map of “8·8”rainstorm geological disasters at different elevation zones

图9是“8·8”暴雨地质灾害不同高程带的分布统计图。随着高程增加，地质灾害发育密度增大。地质灾害不同高程带分布密度统计分析表明，随着高程增加，地质灾害发育密度基本呈递增趋势，尤其是崩塌，250～500 m高程区间内，其占比最大。

图9 “8·8”暴雨地质灾害不同高程带的分布统计图Fig.9 Distribution statistical map of “8·8”rainstorm geological hazards in different elevation zones

4.4 “8·8”暴雨地质灾害与斜坡结构关系

图10是“8·8”暴雨地质灾害与斜坡结构分布图，图11是“8·8”暴雨地质灾害与斜坡结构关系统计图。根据图中信息可知，区内地质灾害主要为滑坡、崩塌灾害。近水平层状坡、顺向坡和顺向斜向坡整体地质灾害发育密度大，逆向坡地质灾害密度发育小。

图10 “8·8”暴雨地质灾害与斜坡结构分布图Fig.10 “8·8” rainstorm geological hazards and slope structure distribution map

图11 “8·8”暴雨地质灾害与斜坡结构关系统计图Fig.11 Statistical map of the relationship between the “8·8”rainstorm geological disaster and the slope structure

4.5 “8·8”暴雨地质灾害在各工程地质岩组分布特征

地层岩性往往是滑坡体的物质来源，特定区域的滑坡发育于特定的地层中。岩土体的物理力学性质、抗风化强弱及产生的各种变形破坏特征与岩石类型、层间结构及相应的软硬程度密切相关，所有地层岩性在一定程度上将影响斜坡稳定性和地表侵蚀难易程度，是滑坡地质灾害形成的极其重要的内在条件之一。如图12渠县土质滑坡与地层岩性关系分布图，渠县地层岩性大致可分为第四系松散岩组、粉砂质泥岩与砂岩互层岩组、粉砂质泥岩夹砂岩岩组、页岩夹粉砂岩岩组、灰岩、白云质灰岩、白云岩岩组。其中粉砂质泥岩与砂岩互层岩组、粉砂质泥岩夹砂岩岩组分布灾害点数最多，为29处，占总灾害点数的76.31%（图13）。因为红层软岩较软弱、强度低、力学性质差、水敏性强，浅表层出露基岩多为全风化−强风化，结构面发育，容易成为滑坡体的物质来源；且红层软岩在干湿交替作用下，风化迅速，遇水软化、泥化，常于上部土层与下部基岩分界处形成软弱带，为滑坡的发生提供天然滑移面，在强降雨的条件下，红层区易发生土质滑坡。

图12 “8·8”暴雨地质灾害与工程地质岩组分布图Fig.12 “8·8” rainstorm geological disaster and engineering geological rock group distribution map

图13 “8·8”暴雨地质灾害与工程地质岩组关系统计图Fig.13 Statistical table of the relationship between the “8·8”rainstorm geological disasters and engineering geological rock groups

5 滑坡分布与“8·8”累计雨量相关关系

5.1 新增滑坡分布与“8·8”累计雨量关系

2021年“8·8”特大暴雨，触发渠县发生大量的土质滑坡。在所有的诱发因素中，降雨是触发渠县土质滑坡最重要的外在因素，通过统计全县不同区域“8·8”特大暴雨24 h的累计雨量，渠县2021年“8·8”累计24 h雨量集中分布在261.7～348 mm，其中又以300～324.3 mm累计雨量分布最多。如图14为“8·8”累计雨量与灾害点密度和灾害点数目图：有27个土质滑坡集中在300～325 mm累计雨量内，其滑坡点密度为1.766个/100 km2；有8个滑坡分布在290～300 mm累计雨量内，滑坡点密度为0.272个/100 km2；在280～290 mm的累计雨量内1个灾害点，滑坡点密度为0.076 6个/100 km2；在261.2～280 mm的累计雨量内有2个灾害点，滑坡点密度为0.051 1个/100 km2。24 h累计雨量越大，灾害点密度越大，灾害越易发生。

图14 “8·8”累计雨量与灾害点密度和灾害点数目图Fig.14 “8·8” cumulative rainfall, density of disaster points and number of disaster points

5.2 已有滑坡变形加剧程度与“8·8”累计雨量关系

图15是“8·8”累计雨量与已有灾害点变形迹象加剧程度分布图。“8·8”暴雨前渠县全县共发育190个灾害点，经过“8·8”暴雨后，已有灾害点变形迹象出现不同程度加剧，其中变形迹象加剧程度严重的灾害点23处，占总灾害点数的12.1%，主要分布在静边、万寿、巨光等乡镇，其“8·8”累计24 h雨量集中分布在337～348 mm；变形迹象加剧程度较严重的灾害点84处，占总灾害点数的44.7%，主要分布在渠江社区、土溪、三汇、临巴等乡镇，其“8·8”累计24 h雨量集中分布在334～339 mm；变形迹象加剧程度一般的灾害点83处，占总灾害点数的43.2%，主要分布在县域南部的有庆、宝城、鲜渡等乡镇，其“8·8”累计24 h雨量集中分布在261.7～293 mm间。综上所述“8·8”24 h累计雨量越大，已有灾害点变形迹象加剧程度越严重，灾情越大。

图15 “8·8”累计雨量与已有灾害点变形迹象加剧程度分布图Fig.15 “8·8”cumulative rainfall and the distribution map of the intensified degree of deformation of the existing disaster points

5.3 降雨与地质灾害的关系

降雨是滑坡形成的主要诱发因素，渠县的滑坡多属暴雨型滑坡。降雨不仅增加土体自重，增大下滑推力，还转变为地下水，产生渗透力、扬压力，软化、润滑滑动面，对松散土体斜坡的稳定性极为不利。

降雨对崩塌的影响主要体现在两方面，一是泥化、软化下部软质岩层，形成良好的临空面和凹岩腔，二是产生较高的孔隙水压力，使裂缝增大、增宽。渠县的崩塌产生多与暴雨有关，暴雨时雨水迅速渗入岩体裂隙中，来不及消散，将产生很大的孔隙水压力，导致高位岩体产生崩塌。

综上可以看出，渠县地质灾害的发生同降雨之间具有密切关系，其中，滑坡灾害的强变形时间同汛期强降雨发生时间一致，这均说明降雨在地质灾害的形成和发生过程中起到重要作用，是地质灾害发生的触发因素或诱发因素。降雨的高发份，在过去认为与太阳黑子的活动密切相关，但近随着全球气候变暖，厄尔尼诺现象频增，气候异常多发，大量50年乃至百年频率的降雨多发，使滑坡、崩塌等地质灾害受降雨因素的影响进一步加大。

6 控灾条件分析

6.1 各孕灾地质条件控制机制分析

暴雨诱发地质灾害与地貌关系：根据研究分析得知，渠县“8·8”暴雨诱发的地质灾害分布特征与地貌有密切关系，灾害强发育区主要位于中切宽谷缓坡丘陵区和低山区和浅切宽谷丘陵区，而河谷平坝区灾害发育强度相对较弱，究其原因：（1）河谷平坝区山体低矮，坡度相对较缓，无法提供滑坡所需的地势条件；（2）低山区的山体相对高度虽然较低，但是其坡度较大，暴雨侵润冲刷过后，坡表土层自重增大，黏聚力和内摩擦角降低，有利于斜坡失稳下滑；（3）中切宽谷缓坡丘陵区内分布大量厚土层丘陵，暴雨过后，土层被雨水侵润通透，自重增加，黏聚力和内摩擦角降低，土丘在劣势面出现大体积滑移，形成灾害。

暴雨诱发地质灾害与地形坡度关系：滑坡多发于坡度45°以下，15°～30°区间最多，而坡度>40°，滑坡不发育，相反，此坡度易发育地质灾害为崩塌。导致出现这种现象的原因：（1）坡度大于45°时，坡表无法存留足量的残坡积物来作为滑坡体，所以滑坡在45°坡度以上表现为不发育；（2）大于45°坡度易发育崩塌，这是因为坡面岩体在差异性风化过后形成凹腔临空面，而较大的坡度给崩塌体提供了有利于启动的地势条件；（3）滑坡坡度主要集中在15°～30°，这是因为斜坡坡度小于15°时不能有效的将滑坡物重力转换成有效下滑力。

暴雨诱发地质灾害与地形起伏度分布关系：在地形起伏度为0～60 m的范围内分布了渠县大部分的地质灾害点。这是因为地质灾害点的发育和分布是以人为本，地形起伏度0～60 m的区间内人类工程活动频繁且剧烈，人类工程活动扰动山体，破坏斜坡原有的平衡状态。

暴雨诱发地质灾害在各高程带上的分布关系：渠县地质灾害点分布在400 m以下海拔发育有地质灾害隐患点占地质灾害隐患点总数的50%，这个海拔带，一是人类较为集中的生产生活栖息地，二是多为地形地貌转折部位，三是多为软弱泥岩地层出露或残坡积土石层较厚软弱岩土分布带，加上降雨量集中，故地质灾害多发育于这些地区。

暴雨诱发地质灾害与斜坡结构关系：近水平层状坡、顺向坡和顺向斜向坡整体地质灾害发育密度大，逆向坡地质灾害密度发育小，这是因为顺向坡的岩层与土层交界面与滑坡方向一致，交界面中的软弱破碎带有助于滑坡下滑；逆向坡的岩层倾向和交界面与滑坡方向相反，对滑坡下滑有阻碍作用。

暴雨诱发地质灾害与工程地质岩组关系：粉砂质泥岩与砂岩互层岩组、粉砂质泥岩夹砂岩岩组分布灾害点数最多，为27处，占总灾害点数的71.1%。灾害主要分布在这种岩组地区的原因：粉砂质泥岩在暴雨雨水侵润后会形成泥化泥膜，这层泥化泥膜表面光滑，在滑坡面与滑床之间有润滑作用，有助于滑坡发育扩展。

暴雨诱发地质灾害与地质构造关系：距离断层越近，地灾灾害发育程度越高。究其原因为：（1）断层活跃带附近基岩破碎程度相对较高，雨水更容易经过破碎带渗入地下，为滑坡提供外部动力；（2）断层错动形成危岩体和险峻山坡，这些危岩体为崩塌提供有利条件，险峻山体为滑坡形成提供有利的地势条件。

暴雨诱发的地质灾害集中于15°～30°坡度区间，坡度大于40°时滑坡不发育，崩塌发育。天然状态下，坡度15°～30°的斜坡处于稳定状态，大于40°的斜坡无法较好保留表层覆盖层，甚至基本无覆盖层，为纯岩质斜坡。降雨增大表层覆盖层的自重，降低覆盖层黏聚力及内摩擦角，但对纯岩质斜坡影响较小，因此，降雨导致滑坡主要集中在15°～30°坡度区间。大于40°的斜坡基本为岩质斜坡，因差异性风化导致表层岩石酥松易剥落，降雨的侵润作用加剧酥松岩体剥落，导致崩塌发生。

地质灾害集中于0～60 m起伏范围。人类工程活动主要集中在0～60 m起伏高差区域，该区域内降雨诱发的地质灾害威胁到人类工程的概率高。高于60 m起伏高差的区域人类工程活动少，该区域内降雨诱发的地质灾害威胁到人类工程的概率低。

近水平层状坡、顺向坡和顺向斜向坡的层状基岩倾向与斜坡倾斜方向一致，有利于斜坡顺岩层节理裂隙面滑动，降雨入渗导致斜坡自重增加，自身强度降低，斜坡表层沿着节理面下滑。逆向坡的层状基岩倾向与斜坡倾斜方向相反，岩层对表层覆盖层下滑有阻挡作用。

粉砂质泥岩夹砂岩岩组的灾害分布最多。粉砂质泥岩遇水膨胀9.0%～9.6%[19]，泥岩亲水性较好；砂岩空隙发育，吸水能力强，强风化砂岩遇水后软化崩解，强度明显降低。

6.2 各孕灾地质条件对灾害的控制程度分析

7种孕灾地质条件对灾害影响程度各不相同，现在基于影响机理和实际影响特征，对其影响程度排序：斜坡结构>地形坡度>工程地质岩组>地貌>地质构造>地形起伏度>高程。

斜坡结构中，顺层坡灾害密度大，驱动滑坡下滑所需坡度和外界因素较小，因此斜坡结构对灾害影响程度最大。地形坡度次之是因为大坡度斜坡如果是逆向坡结构时，这种斜坡结构能有效阻止滑坡下滑，发生滑坡的概率较小。工程地质岩组和地貌对滑坡发育有辅助作用，地质构造中的断层主要形成破碎带和险峻地势，大部分断层周围的地质灾害已经发生过，新灾害出现数量有限；地形起伏和高程主要与人类活动有关，地质灾害在人类活动区具有被选择性，人类活动对地质灾害具有避让性，因此将这两种孕灾条件排在最后。

7 结论

对渠县“8·8”特大暴雨引发的地质灾害和孕灾地质条件展开分析和研究，获得5点结论：

（1）“8·8”暴雨导致当日新增地质灾害隐患点38处，其中滑坡36处，崩塌2处，滑坡类型均为土质滑坡，崩塌类型均为岩质崩塌。

（2）孕灾地质条件有7种，即地貌、地形坡度、地形起伏度、高程、斜坡结构、工程地质岩组、地质构造，基于影响机理和实际影响程度对这七种孕灾条件的影响程度排序，排序为：斜坡结构>地形坡度>工程地质岩组>地貌>地质构造>地形起伏度>高程。

（3）有27个新增土质滑坡集中在300～325 mm累计雨量期间，8个新增滑坡分布在290～300 mm累计雨量期间，在261.2～280 mm的累计雨量内有2个新增灾害点。

（4）累计雨量越大，已有灾害点变形迹象加剧程度越严重。“8·8”累计24 h雨量集中分布在337～348 mm间时，有23处变形迹象加剧程度严重的灾害点；累计24 h雨量集中分布在334～339 mm间时，变形迹象加剧程度较严重的灾害点84处；累计24 h雨量集中分布在261.7～293 mm间时，变形迹象加剧程度一般的灾害点83处。

（5）工程建设中减少高填方、高切坡的工程措施；汛期前、中、后时期进行排查，查清新增地质灾害隐患，核实已有隐患点现状，并及时上报，采取防灾措施。