寧波暴雨型地質災害預報研究

浙江省寧波市氣象局　郭建民　陳有利　朱龍彪浙江省寧波市國土資源局　張弘懷

寧波暴雨型地質災害預報研究

浙江省寧波市氣象局郭建民陳有利朱龍彪
浙江省寧波市國土資源局張弘懷

地質災害是指因自然和人為活動引發的危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質作用有關的災害。其中崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷具有突發性性質，是突發性地質災害。地質災害直接威脅著人民生命財產的安全。做好地質災害的預報預警工作、最大限度地減少地質災害可能造成的損失，對維護社會安定，支持宏觀經濟可持續發展具有十分重大的戰略意義。

寧波市地處華東沿海，屬北亞熱帶濕潤季風氣候，降水具有明顯的雙峰特征，主要集中在3-7月的“春雨連梅雨”季節及8-9月的“臺汛”期，具有雨量集中、降水強度大、持續時間長等特點。境內多山區，占全市陸地面積的51.6%，丘陵山區巖石較為破碎，地質災害隱患點較多，汛期中熱帶氣旋、強對流等產生的暴雨極易誘發突發性地質災害，是地質災害易發程度較高的地區。

自2004年起寧波市地質環境監測站和寧波市氣象臺聯合開展地質災害監測、預報工作以來，期間共發現全市地質災害（隱患）點302處（表1，數據截至2014年底），有記錄的地質災害共207處（次），年均二十余處（次）（詳情見表3），規模以小型為主，占總數的90%以上，災害類型以滑坡和崩塌為主。突發性地質災害與氣象條件關系密切，從地質災害發生的月份分布來看，每年4-10月為寧波市地質災害最主要的發生段，具有與強降水過程同期的特點。強降水特別是暴雨以上降水地質災害最主要的自然誘發因素。

表1　突發性地質災害（隱患）點統計表（截至2014年底）

圖1　地質災害（隱患）點分布圖

表2　 歷史臺風強降水排名

一、暴雨特征及與地質災害的統計關系

寧波年均降水量在1440毫米，降水日數162天，降水分布呈西南多東北少、山區多平原少的特征，經分析雨量加密觀測資料，暴雨區域主要有三個，余姚南部和鄞州西部的四明山地區、奉化西南部和寧海西部的望海崗及周邊地區、象山港兩岸地區。暴雨區、高海拔區（圖2）、地質災害易發區（圖1）具有相當一致性。暴雨及以上降水主要由三類天氣系統產生，一類是臺風，第二類是梅雨鋒，第三類是短時強對流。

臺風暴雨具有強度強，持續時間長，受地形影響大等特點，是寧波重要的降水來源之一，影響最頻繁的是8-9月，這一時段是寧波繼梅雨之后的第二個降水高峰。臺風影響程度除臺風強度、結構、移速、周邊天氣系統、地形、天文潮位等因素外，與臺風移動路徑緊密相關，影響最嚴重的臺風路徑主要有三條：浙江登陸、浙閩邊界到廈門之間登陸北上、緊擦寧波市沿海（東經125度以西）北上。歷史上嚴重影響寧波的臺風包括0509麥莎，0908莫拉克、1211?？?323菲特等二十余個（面雨量及短時強降水量排名見表2），嚴重影響臺風多造成大暴雨或特大暴雨多，易形成山洪、滑坡、泥石流、積澇等災害。如2004年受強臺風“云娜”影響兩天內8處地質災害發生、2005年“麥莎”和“卡努”兩臺風強降雨誘發境內59處地質災害。

圖2　年降水量與海拔高度分布圖

梅雨鋒暴雨具有強度相對不強，但持續時間長，范圍大，常年平均入梅日為6月13日，出梅日為7月9日，梅雨期26天，梅雨量分布相對均勻（西南山區略多于東部沿海），大部分地區在230-300毫米之間，全市平均梅雨量249.5毫米，占整個夏季降水量的45.7%，占全年降水量的17.2%，梅雨期內降水連續，可在數天內連續出現暴雨天氣，易形成積澇、滑坡等災害。特別是對于土質地層，長時間大量降水、地表水滲入地下，粘性土完全飽和，粘聚力減少，土體抗剪、抗拉強度降低，并大大增加了粘性土體荷重；對于巖質地層，降水和地表水沿基巖裂隙、節理滲入，裂隙面摩擦力大大減小，降低基巖的穩定性，因此降雨極易誘發地質災害的發生和發展。

強對流短時暴雨具有歷時短，范圍小，但短時間強度特強，突發性更明顯等特點，易形成山洪、泥石流、低洼地積水等災害。寧波地區多強對流發生，市區三江口、慈溪余姚交界處、余姚四明山、周公宅、奉化橫山、寧海茶山以及象山部分山區等都是強對流系統的易生區域，局地型對流系統生成發展快，一般少動或緩慢移動。如2012年7月16日下午的一次強對流過程中，鄞州西部地區3小時雨強達到200毫米左右，其中小時最大雨強達到90毫米，導致龍觀地區山洪暴發。

對地質災害（隱患）發生與當日強降雨的分析發現，兩者具有較好的相關關系，當降雨量大時，地質災害（隱患）發生的頻率也高，尤其是與暴雨頻次具有很好的一致性。統計分析表明，由暴雨引發的地質災害約占地質災害總數的95%以上，其中臺風暴雨、梅訊期暴雨、強對流暴雨導致的地質災害數分別占84%、8%、4%。根據雨量資料統計，當熱帶氣旋或強對流等天氣系統的過程雨量超過100毫米，寧波境內就可能有地質災害出現；過程雨量超過200毫米，寧波境內多處出現地質災害，如2005年的“麥莎”“卡努”強臺風和2009年的“莫拉克”強臺風，2012年的“?？?、2013的“菲特”等，寧波過程雨量均超過200毫米，寧波市境內出現地質災害點均超過30處；當過程雨量300毫米，山區均產生山洪或地質災害。鑒于此，當寧波市出現下列降雨特征之一時，應特別注意地質災害的發生。

①小時雨量大于50毫米；

②日雨量大于100 毫米；

③連續多日降雨，累計雨量超過200毫米；

④連續干旱，突降暴雨。

需要注意的是，臺風雨誘發地質災害時，實時雨量起主要作用，臺風中后期和之后的2-3天，前期雨量誘發作用更大。鋒面雨誘發地質災害時，前期雨量起著主要作用。

二、地質災害機理分析及預報方法研究

由于地質構造發育，寧波市丘陵山區巖石較為破碎，或上覆松散堆積層較厚，在遇強降雨天氣時容易引發滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。通過對地質災害發生區的地質情況進行分析發現：

崩塌是區內最主要的地質災害，除少量為中型外其余均為小型，主要分布在寧?？h、慈溪市和象山縣境內的山區低等級公路沿線陡坡、礦山邊坡、房前屋后和自然陡崖一帶。

滑坡是僅次于崩塌的又一類主要地質災害，主要分布在寧海縣和余姚市?；麓蠖喟l育于低山丘陵、山間盆地邊緣，滑坡體主要由松散殘坡積層和基巖風化層組成，幾個大中型的滑坡基本分布于區內山勢較大的地段，以土質滑坡為主，多發生在土層厚度大（一般大于3米）的陡坡地，單純巖質滑坡少見，人為削坡和汛期強降雨是引發滑坡的主要因素。

泥石流以小型溝谷型泥石流為主，小部分為坡面泥石流，常與山洪共同發生，主要分布在寧?？h和余姚市的沿山谷、山坡低凹處。地形坡度較大是發生崩塌和滑坡的必要條件，陡坡地（15度至25度）易發生滑坡地質災害、急坡地（25度至45度）可發生各種地質災害、懸崖地（大于45度）易發生崩塌地質災害。

短時強降雨期間（主要是臺風影響期間），泥石流和崩塌地質災害常與降雨同步發生，大多在降水3小時內發生，實時雨量起主要作用；土質滑坡常常在滑坡體后緣出現裂縫、前緣出現鼓脹，造成地質災害險情，往往規模較大，一旦發生后果也較嚴重，大多在降水后1至3小時期間出現險情，一般最多不超過強降雨后48小時。

持續降雨期間，不易發生泥石流地質災害，但較易引發滑坡和崩塌地質災害，一般在持續降雨3至7天后發生，影響期最長一般不超過15天。鋒面雨誘發地質災害時，前期雨量起著主要作用。

2014年開發了新一代寧波市地質災害預報預警系統，新系統以自然斜坡為基本預測單位，建立降雨、地質環境因子與斜坡成災可能性之間的統計關系，建立降雨、地質環境因子與斜坡成災可能性之間的統計關系。基于GIS的聯合概率法和降雨-斜坡耦合法預報預警模型研究，形成1∶10萬區域概率預報和點狀動力預報相結合的綜合概率預報預警方法。以地質災害潛勢度為基本概率，基于潛勢度與降雨因素的聯合概率建立寧波市降雨誘發地質災害預報預警模型，達到概率預報與地質認識的統一。

表3　-1 地質災害歷年發生數

表3　-2 地質災害誘因分類表

三、結論

通過整理寧波的歷史降水數據研究了寧波地區的降水特征，特別對強降水特征進行了總結，結合寧波地質災害發生機理分析，研究了強降水與地質災害的統計關系，得到了以下一些結論。

1.寧波的暴雨主要由三類天氣系統產生，第一類是臺風暴雨，第二類是梅雨鋒暴雨，第三類是強對流短時暴雨。由暴雨引發的地質災害約占地質災害總數的95%以上，其中臺風暴雨、梅訊期暴雨、強對流暴雨導致的地質災害數分別占83%、8%、4%。

2.寧波地區崩塌、滑坡、泥石流地質災害發生均與降水關系密切?；碌刭|災害以土質滑坡為主，短時暴雨或連續降水等易引發滑坡地質災害，主要分布在寧?？h和余姚市；泥石流地質災害常與山洪共同發生，沿山谷、山坡低凹處在強降雨作用下沖毀房屋、道路等造成災害，主要分布在寧海縣和余姚市的沿山谷、山坡低凹處；崩塌地質災害主要在人工開挖造成的陡坡，在坡度較大、較高、地質條件差、巖石軟弱、地質構造發育、巖石破碎情況下，在強降水時極易引發地質災害，急需關注的是山區簡易公路邊坡常常有群發性崩塌地質災害發生。主要分布在寧?？h、慈溪市和象山縣境內的山區低等級公路沿線陡坡、礦山邊坡、房前屋后和自然陡崖一帶。

3.寧波市突發性地質災害與氣象條件關系密切，當小時降水超過50毫米或日降水超過100毫米或連續多日降雨累計雨量超過200毫米以及連續干旱后突降暴雨，山區特別是地質災害易發點均易發生地質災害。