滑坡預警型降雨特征及危險雨型研究

劉 朝 程圣國

(三峽大學地質災害重點實驗室，湖北 宜昌 443002)

降雨是誘發滑坡的一個重要因素，降雨又涉及到降雨的雨強、雨型、降雨歷時等多個方面。實驗室傳統設計雨型有五種即增大型、減弱型、中間大型、中間小型、均勻型。而實際降雨過程不一定是單純的一種，可能是兩種或多種組合出現。很多學者用不同的方法研究了各地雨型。殷水清等[1]利用動態K均值聚類方法，將降雨過程分為前期型、中期型、后期型和均勻型4類雨型，并給出各雨型雨強隨歷時的變化關系。岑國平等[2],采用模糊識別法,建立7種雨型的模式矩陣,再分別計算每場實際降雨與7種模式的貼近度,根據擇近原則,判斷該場降雨屬于哪種雨型。范澤華[3]基于Huff雨型曲線推導了天津市的設計雨型，并按1 h,3 h,6 h,12 h和24 h等5個不同的降雨歷時對降雨過程進行分類，分別繪制其Huff雨型曲線，得到更為精細的降雨時程分布特征。本文通過統計宜昌市2017年兩個時段的降雨特征對危險降雨的組合情況進行了探索，為滑坡的預防提供參考。

1 降雨特征

1.1 8月16日～9月5日日降雨類型隨時間分布特征

1)共統計461個站點，21 d內，小雨[4][0 mm，10 mm)，中雨[10 mm,25 mm)，大雨[25 mm,50 mm)，暴雨[50 mm,100 mm)，大暴雨[100 mm)，五種降雨類型隨時間分布，見圖1。

由圖1可以看出，宜昌市8月16日～9月5日以小雨為主，中雨次之，大雨以上較少，只在8月20日出現全部五種降雨。

2)統計日內，連陰雨分布見表1。連陰雨[5]定義如下：

a.連陰雨過程持續5 d；b.連陰雨過程持續6 d～7 d，允許有1個無雨日；c.連陰雨過程持續8 d～10 d，中間允許有2個間隔無雨日；d.連陰雨持續時間大于11 d，不嚴格規定非連續降水間隔天數。

連續2 d或以上沒有出現降水，視為連陰雨過程結束。

1.2 10月10日～18日日降雨類型隨時間分布特征

1)462個站點，9 d內，五種降雨類型隨時間分布見圖2。

表1 站點連陰雨占比

由圖2可以看出：宜昌10月10日～18日仍以小雨為主，尤其在12日、18日小雨站點達90%以上。中雨站點平均達22%。大雨只有在8月11日達64%，其他時段大雨以上極少。

2)統計日內462個站點連陰雨分布見表2。

表2 站點連陰雨占比

2 危險雨型研究

2.1 8月16日～9月5日危險雨型分析

根據獲得的湖北省滑坡預警資料，為了研究最危險降雨，現挑出這三個縣的4個站點：染坊坪(長陽)、穿心店(秭歸)、小溪口(夷陵)、古坪村(夷陵)根據擇近原則判斷與五種傳統雨型貼近度分析其雨型。

1)染坊坪為累計降雨量最大(377.5 mm)，且單日出現過最大降雨量(209 mm)的站點，其降雨特征見圖3。

2)小溪口為統計日內歷史降雨天數達21 d，且連陰雨天數最長的站點。古坪村、穿心店歷史降雨天數、連陰雨天數均為20 d，僅次于小溪口，降雨特征見圖4。

由圖3,圖4可知：

1)染坊坪和小溪口有共同處，均為中間大型降雨，并在23日出現轉折接著經歷一次中間大的峰值型降雨，其中染坊坪是在23日即大暴雨過后出現轉折又經歷一次暴雨，記為Ⅰ型雨(中間大+中間大組合雨型)。

2)古坪村先出現大雨然后減弱，并在23日出現轉折經歷一次中間大型降雨，記為Ⅱ型(減弱型+中間大組合雨型)。

3)秭歸縣的穿心店前期基本是均勻穩定的小雨，在9月1日轉為中間大型降雨，記為Ⅲ型(均勻型+中間大組合雨型)。

結合湖北省地質環境信息網發出的預警，在雨型轉折點或暴雨過后處存在滑坡風險三級預警，即可能發生暴雨誘發型[6]滑坡，故將這三類雨型記為危險雨型。

2.2 10月10日～18日危險雨型分析

1)根據湖北省滑坡預警資料，選取攤坪水庫和湘坪(興山)、堡子(長陽)具有滑坡風險的縣市站點分析其降雨特征：

攤坪水庫和湘坪為單日出現最大降雨量(60.5 mm)的站點，堡子站為累計降雨量最大(145 mm)的站點，其降雨特征見圖5。

由圖5可知攤坪水庫、湘坪和堡子站具有非常相似的降雨特征，均為Ⅰ型(中間大+中間大組合雨型)，且在12日即大雨或暴雨過后出現轉折，在轉折日有滑坡三級預警。故將Ⅰ型雨記為危險降雨，易產生暴雨誘發型滑坡。

2)根據三峽宜昌網—三峽日報獲得信息，在10月份秭歸縣郭家壩鎮王家嶺滑坡和興山縣峽口鎮彭家槽滑坡災情最為嚴重，現選取統計數據內秭歸郭家壩鎮的4個站點和興山峽口鎮的6個站點分別分析其降雨特征見圖6，圖7。

由圖6,圖7可知，兩縣的10個站點降雨特征極其相似，且都在12日(大雨過后)、15日(組合雨型轉折處)發出滑坡三級預警，均為Ⅰ型(中間大+中間大組合雨型)循環出現。

3 結論與展望

1)Ⅰ型(中間大+中間大)、Ⅱ型(減弱+中間大)、Ⅲ型(均勻+中間大)三種組合雨型為滑坡危險降雨雨型，當組合雨型的降雨峰值在中雨以上時，在每種降雨結束的時間段要加強滑坡防范工作，尤其是Ⅰ型雨循環降雨最為危險，易發生暴雨誘發型滑坡。連陰雨情況下，Ⅱ型、Ⅲ型雨也容易產生滑坡，連陰雨持續過久即使是連續小雨也可能發生滑坡。

2)根據降雨特征結合滑坡預警以及滑坡資料對危險雨型進行初步研究，為滑坡預測提供參考，對于最危險雨型的定義和判別還需結合大量已經發生的滑坡真實資料和實驗來進一步探索。