荔浦市斜坡類地質災害氣象預警

張漓黎，何 木，吳 鵬，李隆杰，王 斌

（1.廣西壯族自治區桂林水文工程地質勘察院，廣西桂林541002；2.荔浦市自然資源局，廣西荔浦546600）

地質災害是一種常見的自然災害，降雨是地質災害尤其是斜坡類地質災害的主要誘發因素之一[1]。地質災害氣象預報預警是基于前期過程降雨量、預報降雨量等氣象因素的地質災害區域預報預警，其理論方法包括隱式統計預警、顯式統計預警和動力預警等三類[2]。加強地質災害氣象預報預警建設對于主動防治地質災害具有重要作用。我國的地質災害具有較強的隱蔽性、突發性和破壞性，因此地質災害氣象預報預警難度大。針對氣象因素和地質環境的區域差異特點，我國不同省市地區根據各自特點分別提出了適宜各地區的預報預警系統[3-6]。

荔浦市位于廣西東北部之桂林市南緣，是廣西地質災害中高易發區。截至2019年6月，荔浦市歷年來實際共發生地質災害302處，斜坡類地質災害占比92.38%（其中滑坡138處、崩塌91處、不穩定斜坡30處、危巖17處、泥石流3處）。斜坡類地質災害主要包括滑坡、崩塌、不穩定斜坡、泥石流。斜坡類地質災害形成除了地形地貌、地質構造、巖土體類型等內部因素的影響，還受到水、人類活動、植被等外部因素的影響。其中水影響因素中的降雨轉化成地表水、地下水影響地質災害發育，是最主要的外部誘發因素。荔浦市95%以上的斜坡類地質災害是在降雨的誘發下發生的。建立健全荔浦市地質災害氣象預警預報對提高廣大民眾的防災抗災能力，確保人民生命財產安全，減少地質災害帶來的損失意義重大。由于荔浦市的地質環境模式比較復雜，因此本文采用顯式統計預警方法[7]，研究不同強度降雨誘發荔浦市地質災害的規律，進而建立荔浦市地質災害氣象預報預警模型。

1 地質環境條件

荔浦市地勢上處于四面環山，周高中低，中部是起伏的低丘臺地，一部分是石山峰林，將市境切割成數塊小盆地。周邊山區山體標高在300～900m間，最高點位于南部新坪鎮境內與平樂縣交界的豬頭山，標高1300.3m，縣境最低點為荔城鎮荔浦河漫灘，標高133m。根據成因類型可分為構造侵蝕地貌、構造剝蝕侵蝕地貌、構造溶蝕地貌、剝蝕溶蝕地貌和侵蝕堆積地貌。構造剝蝕侵蝕—丘陵壟丘谷地、構造侵蝕—低山峰脊峽谷地貌分布最廣，分布面積占全市面積的49%；構造侵蝕—中低山齒脊峽谷地貌占比最少，為3.1%，分布于調查區北東側及南東部。

荔浦市境內出露的地層從老到新計有寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系。除二疊系分布極為有限，其余分布較廣，其中泥盆系分布最為廣泛，以蓮花山組（D1l）、信都組(D2x)為最。第四系殘坡積層主要分布于碎屑巖、碎屑巖夾碳酸鹽巖山區山體表面及谷地中；殘積層主要分布于純碳酸鹽巖峰林谷地、峰叢谷地區；沖積、沖洪積層主要分布于修仁至荔浦市城和雙江至馬嶺一帶河流階地。

2 地質災害與大氣降雨之間關系

荔浦市荔浦河站多年平均降雨量1469.21mm（后文中所提“平均”或“總量”均為2007～2017年的降雨量數據統計所得），多集中在3～8月（豐水期），占全年降雨量的72.3%，平均月降雨量6月最多（270.77mm），其次為5月（204.08mm），2月最少（35.11mm）。全市范圍年平均降雨量為1469.2mm，降雨最多年為2015年，降雨量1978.5mm，最少2011年為892mm。受地形的影響，荔浦市境內各地降雨量差異較大，降雨量的地域分布有兩個高值區和兩個低值區，兩個高值區分別在縣東南的豬頭山區（＞1800mm）和架橋嶺東側（＞1700mm），兩個低值區分別在馬嶺鎮附近和青山、杜莫地區（1200～1300mm）。周圍山區降雨量多于中央平原丘陵地區。

荔浦市雨量充沛，年降雨量表現不穩定，年際變幅明顯；市內一年中降雨量分配不均勻，干濕季明顯，每年9月至次年2月，盛行北風，空氣干燥，降雨量少，為干季，6個月的總平均降雨量為407.4mm，占年均總降雨量的27.7%。3～8月為多雨期，平均降雨量為1061.8mm，占年均總降雨量的72.3%；5月、6月是全年降雨量集中期，多年平均降雨量為518.0mm，占年均降雨量的35.2%，54.6%的暴雨出現在這2個月里。按日平均降雨量為標準計算，暴雨（50.0～99.9mm）、大暴雨（100～249.9mm）、特大暴雨（250mm及以上）。荔浦市的滑坡、崩塌、不穩定斜坡、泥石流地質災害多發生在每年的5～6月份，其它月份甚少發生，其高發期與當地的暴雨期高度吻合（圖1）。

圖1 荔浦市地質災害數量與月暴雨次數之間關系圖（統計年份2007～2017年）

3 地質災害氣象預報預警

3.1 誘發地質災害的降雨量指標及降雨量閾值的確定

本文對群發性（同一天地質災害發生數不少于3處）地質災害數量與其發生當日及前十日累計降雨量運用相關系數公式，及其統計檢驗模型公式進行相關性分析[9]。分析結果（表1）表明荔浦市地質災害發生與當日降雨量及災害發生前3日降雨量高度相關（r＞0.9），之后時間越長相關性越差，說明了荔浦市地質災害與地質災害發生前短時間內的降雨量的相關性較好，而與較長時間的降雨量的相關性不大。選取當日降雨量（即預計24h降雨量）與前三日累計降雨量之和（后文稱“三日降雨強度”）作為誘發地質災害的降雨量指標。

表1 荔浦市降雨量與地質災害相關性分析結果表

隨著三日降雨強度的增加，地質災害發生的數量呈“臺階式”增多，2處明顯拐點出現在70mm和130mm處。三日降雨強度在小于50mm時，地質災害數量呈較均勻的增長趨勢；三日降雨強度達到70mm時，為第1個拐點，在70～130mm之間，為地質災害發生的“平臺期”；當三日降雨強度達到130mm時，從130～140mm，地災數量突然增加12處，折線呈臺階式增長態勢；三日降雨強度到140mm以上，地質災害數量增加緩慢；三日降雨強度達230mm以上時，折線呈平臺狀。三日降雨強度70mm、130mm可作為降雨量閾值，對應3個降雨量危險性等級：低危險性（＜70mm）、中危險性（70～130mm）、高危險性（≥130mm）。

3.2 地質災害氣象預報預警等級劃分

荔浦市斜坡類地質災害以小型為主，中型滑坡、不穩定斜坡共4處，占總數的1.4%。厚度以淺層為主，全部發生于風化殼內，組成物質為殘坡積含碎石粘性土為主，強風化巖石為輔。全市地質環境條件差別較大，各地區地質災害易發程度根據地質災害發育程度、基礎地質環境條件、誘發因素三大類影響因子劃分為2個高易發區（A1、A2）、11個中易發區（B1-B11）、6個低易發區（C1-C6）及3個不易發區（D1-D3），共4個等級，22個易發分區（圖2）。

圖2 荔浦市地質災害易發分區圖

將荔浦市的地質災害各易發區作為基本單元，按各易發區信息量值計算公式[10]：

式中：Ii——不同等級降雨條件下各區提供的致災信息量值；

Ni——不同等級降雨條件下易發區發生地質災害的數量；

Si——各分區面積；

N0——全區發生地質災害的數量；

S0——全區總面積，計算各地質災害易發程度分區的致災信息量值。

統計各易發區在不同降雨量臨界值下地質災害發生的信息量值，按信息量值升序突變值分布特點，把荔浦市的地質災害氣象預報預警劃分為5個等級（表2）。根據地質災害氣象預報預警等級計算結果（表3），將荔浦市按降雨量危險性等級與易發分區繪制出低危險性降雨（＜70mm）、中危險性降雨（70mm～130mm）、高危險性降雨（≥130mm）地質災害氣象預警區劃圖。

表2 預報預警等級劃分標準

表3 各易發區預報預警等級劃分

4 結論與建議

4.1 結論

（1）荔浦市5月、6月降雨量超過全年降雨量的三分之一，暴雨、大暴雨高發，占全年暴雨次數的一半以上（54.54%）；地質災害高發期與暴雨期高度吻合。

（2）根據統計，荔浦市地質災害發生于當日降雨量及災害發生前三天累計降雨量高度相關，之后時間越長相關性越差，說明荔浦市地質災害與地質災害發生前短時間內的降雨量相關性較好。

（3）根據三日降雨強度誘發地質災害的頻次，確定70mm、130mm作為降雨量閾值，把降雨危險性分為低、中、高危險性，并把全市地質災害氣象預警預報劃分為5個等級。

4.2 建議

由于工作區面積大，地形地貌變化大，區內立體氣候顯著，降雨量變化較大，由于降雨資料匱乏，僅有一站點日降雨量資料，故使得工作區內災害點即使發生在同一時刻，其降雨強度及降雨過程也可能存在不一樣，而且由于無具體至時段降雨量資料，加上調查大多災害點發生的時段時間也難以確定。建議在高易發區加強雨量觀測，即小時降雨量的觀測，以加強過程降雨量對誘發地質災害的研究。