福州西部内陆滑坡灾害与降雨相关性分析

谢建芳 温康明 徐小莹 庄馨涵

摘要 地形、岩性、构造、降雨等都是引发滑坡灾害的主要因子。分析了福州西部内陆永泰县和闽清县滑坡灾害时空分布特征；从气象学中降雨因子角度，基于统计学基本原理，运用SPSS 16.0软件的相关性分析方法分析滑坡灾害和前期累计降水、短时强降水的相关关系，为福州西部内陆滑坡灾害预警研究提供理论依据。

关键词 滑坡；分布特征；日雨量；短时强降水；相关性

中图分类号：P456 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）09–0-03

永泰县和闽清县为福州内陆山区，县境内地势险峻，地质环境条件复杂，人类工程活动强烈且集中，多地质灾害频发，严重影响当地人民群众生命和财产安全。县内农村建房以削坡建房为主，地点分散，具有点多、面广、规模小、危害性大的特点，风险防控形势严峻，需建立健全地质灾害群测群防体系，提高预警预报准确率。

我国关于降雨型滑坡灾害的研究，近年来取得一定的进展。谢剑明[1]分析降雨对滑坡灾害的作用规律；段顺荣等[2]基于GIS和层次分析法的青海甘德县地质灾害危险性评价；李嘉靖等[3]基于机器学习模型，对福建省福州地区的滑坡进行易发性评价。现有的文献主要从地质地貌角度进行分析，分析尺度较大，多数以省、市为单位，较小尺度的研究少。地震、地形、地貌、降雨是造成地质灾害的动力因子。主要从气象学角度对福州地区西部内陆降雨型滑坡进行研究，分析累计降雨和短时强降水对滑坡灾害的贡献，弥补现有研究的不足，为福州西部内陆滑坡灾害预警研究提供理论依据。

1 资料来源与处理

选取永泰县和闽清县1992—2021年逐日、逐时降雨数据，滑坡灾害点数据来源于永泰县和闽清县自然资源与规划局2022年提供的《地质灾害防治方案》。

2 研究区概况

永泰县地处福州市西南部，闽清县南部，属浙闽粤火山活动带闽东火山活动亚带内，处于戴云山脉向东延伸之丘陵地带，为“八山一水一分田”，地势高峻，层峦叠嶂，大部分地区海拔在400 m以上，全县海拔1 000 m以上的山峰有77座，最高山峰为嵩口东湖尖，海拔为1 681.9 m；地势最低为塘前官烈，海拔仅为10 m。闽清县位于福州市西北部，永泰县北部，闽江下游，地处闽中大山带的戴云山和鹫峰山交接地段，闽江自西而东斜贯过境，境内地貌复杂，山丘密布，四周群山连绵，峰峦叠嶂，千米以上山峰有34座，北部须弥山海拔为1 368 m，为最高峰，整个地势南北向闽江倾斜，东西向腹部倾斜，境内相对高度差为1 348 m。永泰县和闽清县地层岩性多样，地质构造较复杂，是福建省地质灾害高易发区。两县境内地质灾害和房前屋后高陡边坡数量多，灾害点规模不大、直接危害大，境内坡残积土厚度、强度差异大，发生灾害隐蔽性强、突发特征明显。

永泰县和闽清县受东南季风影响。近30年来，永泰县年平均雨量为1 526.0 mm，每年5—8月降雨最为集中，占全年55.8℅；閩清县年平均降雨量为1 472.1 mm，5—8月也是降水集中期，占全年53.3℅。近年来，各地极端降水频发，加上地形地貌复杂，导致永泰县和闽清县滑坡等地质灾害多发，且诱因复杂。

3 滑坡灾害点的时间分布特征

3.1 滑坡年变化

滑坡事件逐年分布不均（图1）：永泰县1958—2011年变化平稳；1992—1995年、1997年、2012—2014年、2018年、2020—2021年有间歇，2016年受台风影响，降水集中，滑坡事件高发。闽清县1994年以后才有滑坡事件记录，1994—2009年滑坡事件变化平稳；1995—1997年、2000年、2004年、2010—2015年、2017—2021年有间歇，2016年滑坡事件高发。

3.2 滑坡月变化

永泰县和闽清县滑坡事件主要集中在5—9月。永泰县滑坡事件7月最多，其次为8月、9月；秋冬季节滑坡事件极少。闽清县滑坡最多也在7月，其次是9、5月；秋冬季滑坡事件极少。滑坡事件月变化与降雨量月际变化趋向一致（图2）。

3.3 滑坡日变化

滑坡事件逐日分布不均（图3）：永泰县和闽清县滑坡事件日变化略有差异。永泰县主要在午后到夜里，尤其是午夜；闽清县滑坡事件白天、夜里均有出现，主要在午夜、上午。

4 滑坡灾害点的空间分布特征

4.1 坡向的分布特征

永泰县滑坡灾害点坡向主要集中在225°～270°、45°～90°、270°～315°，分别占比18.8%、16.7%、14.6%。闽清县滑坡灾害点坡向主要集中在270°～315°、90°～135°、315°～360°，分别占比为19.8%、15.5%、14.7%。2个县均以北坡、东坡居多，这与人类活动、天气系统移向关系密切，滑坡主要受人类建房影响，房子大多坐北朝南，因此偏北坡分布点多。除外，也受天气系统影响，福州市夏季主要是西南面的天气系统，因此坡向为东的住建房滑坡点也较多。

4.2 坡度的分布特征

坡度是崩塌发生的重要控制因素，坡度越陡，地表水径流流速快，对地表冲刷强度大，坡体上岩石易产生裂缝导致失稳垮塌。永泰县滑坡灾害点最为集中的坡度为8°～25°，其次25°～60°，分别占比为71.3%，28.7%，其余坡度未出现过滑坡。闽清县滑坡灾害点最为集中坡度是25°～60°，其次8°～25°，分别占比为69.8%、27.9%，＞60°占比2.3%。

4.3 高程的分布特征

调查区主要分为4类典型地貌：山间盆地（＜200 m）、侵蚀剥蚀丘陵（200～500 m）、构造侵蚀低山（500～1 000 m）和构造侵蚀中山（＞1 000 m）。

高程与地质灾害关联密切，原因是地质灾害多与人类活动关联，过高海拔人类活动极少。永泰县和闽清县地质灾害点多集中在500 m以下的丘陵和山间盆地。永泰县滑坡灾害点最集中的高程分别为：＜200 m占比19.0%，200～500 m占比52.8%，500～1 000 m占比28.2%，＞1 000 m无。闽清县滑坡灾害点最集中的高程分别为：＜200 m占比50.0%，200～500 m占比33.3%，500～1 000 m占比16.7%，＞1 000 m无。综合坡向和坡度分布特征，永泰县滑坡灾害点集中在＜500 m、坡度＜25°的缓坡上。闽清县滑坡灾害点主要集中在＜500 m、坡度25°～60°的陡坡上。

5 滑坡与降雨的关系

5.1 滑坡和降雨的时间分布特征

统计永泰县和闽清县1992—2021年平均月降雨量、滑坡次数。永泰县和闽清县降雨量最为集中时段为5—8月，月降雨量极大值出现在6月，5、8、7月次之。

永泰县累计滑坡灾害次数为94次，占全年灾害总数的84.7%，滑坡灾害集中在5—9月，最多的是7月，为28次，8、9月次之。闽清县累计滑坡灾害次数为73次，占全年灾害总数的93.6%，滑坡次数最多的是7月，为53次，9、5月次之。月平均降雨量、滑坡次数变化趋势基本一致，证明滑坡与降雨关系密切（图4）。

5.2 滑坡与日降雨量的相关关系

滑坡灾害诱发源自2个方面：当日降雨、灾害发生前的累计降雨。分析永泰县滑坡事件与发生当日及前10 d降雨量相关关系。采用SPSS 16.0软件中双变量分析法，进行Pearson相关系数解析[4]。规定数组一：滑坡事件的发生；数组二：滑坡事件前1～10 d的降雨量（R1～R10）。滑坡事件前1 d的降雨量为R1，滑坡事件前2 d的累计降雨量为R2，滑坡事件前3 d的累计降雨量为R3等。数组一和数组二关联程度越高，Pearson系数越接近正负1。系数＞0.7代表关联度高；系数为0.3～0.7代表关联度弱；系数＜0.3代表无关联性。通过分析，滑坡事件和不同前期累计降雨量存在强相关关系，相关程度先升后降。永泰县滑坡事件和累计前5 d降雨量R5相关系数最高，峰值为0.789，对滑坡事件贡献最大。闽清县滑坡事件和累计前2 d降雨量R1相关系数最高，峰值为0.739，对滑坡事件贡献最大。2个县由于地质地貌不同，前期累计降雨对滑坡灾害的影响存在差异（表1）。

5.3 滑坡与短时强降雨量的相关关系

分析永泰县滑坡事件与发生时次前6 h的降雨量相关关系。采用SPSS 16.0中双变量分析法，进行Pearson相关系数解析。规定数组一：滑坡事件的发生；数组二：滑坡事件前1～6 h的降雨量（R1～R6）。滑坡事件前1 h的降雨量为R1，滑坡事件前2 h的累计降雨量为R2，滑坡事件前3 h的累计降雨量为R3等。数组一和数组二的线性相关越强，Pearson相关系数就越接近1（线性递增）或-1（线性递减）。通过分析，永泰县滑坡事件与滑坡发生前的短时强降雨无相关。闽清县滑坡事件与滑坡时次发生前5、6 h的短时强降雨存在弱相关。可见，对滑坡坡事件贡献较大的是累计降雨，短时强降雨的促发贡献较小，不同县市存在一定的差异（表2）。

6 结论

（1）永泰县1958—2011年变化平稳；1992—1995年、1997年、2012—2014年、2018年、2020—2021年有间歇，2016年受台风影响，降水集中，滑坡事件高发。闽清县1994—2009年滑坡事件变化平稳；1995—1997年、2000年、2004年、2010—2015年、2017—2021年有间歇，2016年滑坡事件高发。

（2）永泰县和闽清县滑坡事件集中在5—9月。永泰县滑坡事件7月最多，其次是8、9月；秋冬季滑坡事件极少。闽清县滑坡次数最多的为7月，其次是9、5月，秋冬季节滑坡事件极少。这与春夏季降雨量月际变化基本一致，说明滑坡事件和降水存在相关性。

（3）永泰县和闽清县滑坡事件日变化略有差异，永泰县主要出现在午后到夜间，闽清县主要在午夜、上午。

（4）滑坡事件与坡向、坡度、高程有關。坡向主要受滑坡、人类建房影响和天气系统影响。永泰县滑坡灾害点主要集中在＜500 m、坡度＜25°的缓坡上；闽清县滑坡灾害点主要集中在＜500 m、25°～60°的陡坡上。

（5）滑坡主要由降雨诱发。全年降雨集中在5—8月，全年滑坡灾害集中在5—9月。月降雨量、滑坡次数两者变化趋势趋向一致，证明滑坡与降雨关系密切。

（6）滑坡事件与前期累计降雨相关性高。滑坡灾害诱发源，一方面来自当日暴雨。另一方面来自灾害发生前的累计降雨。大多数滑坡事件当日和前几天有连续降雨。通过SPSS 16.0软件对滑坡和降雨进行相关性分析表明，永泰县累计前5 d降雨量对滑坡事件贡献最大。闽清县前2 d降雨量对滑坡事件贡献最大。不同县市由于地质地貌不同，前期累计降雨对滑坡灾害的影响差异明显。验证了降雨对滑坡事件影响十分复杂。

（7）滑坡事件与短时强降水相关程度低。永泰县滑坡事件和滑坡发生前的短时强降雨无相关。闽清县滑坡事件和滑坡时次发生前5、6 h的短时强降雨存在弱相关。可见对滑坡坡事件贡献较大的是累计降雨，短时强降雨的促发因素贡献较小。

参考文献

[1] 谢剑明.降雨对滑坡灾害的作用规律研究[D].武汉：中国地质大学，2004.

[2] 段顺荣，李延福，李春阳.基于GIS和层次分析法的青海甘德县地质灾害危险性评价[J].矿产勘查，2021，12（2）：453-460.

[3] 李嘉靖，王浩，王睿.基于机器学习模型的福州地区滑坡易发性评价[J].水利与建筑工程学报，2022，20（2）：146-152.

[4] 朱晓霞，张力，杨树文.降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测[J].中国地质灾害与防治学报， 2019，30（4）：24-31.

Correlation Analysis of Landslide Disaster and Rainfall in the Western Inland of Fuzhou City

Xie Jian-fang et al（Yongtai Meteo-rological Bureau， Yongtai， Fujian 350700）

Abstract Terrain， lithology， structure， rainfall， and other factors were the main causes of landslide disasters. Analyzed the spatiotemporal distribution characteristics of landslide disasters in Yongtai County and Minqing County， inland areas of western Fuzhou; From the perspective of rainfall factors in meteorology， based on the basic principles of statistics， correlation analysis methods such as SPSS 16.0 are used to explore and analyze the correlation between landslide disasters and accumulated precipitation in the early stage and short-term strong precipitation. Provide theoretical basis for the early warning research of inland landslide disasters in western Fuzhou.

Key words Landslide; Distribution characteristics; Daily rainfall; Short term heavy precipitation; Relevance