陽朔縣斜坡類地質災害氣象預警

王 斌，張漓黎

（廣西壯族自治區桂林水文工程地質勘察院，廣西 桂林 541002）

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]。

陽朔縣位于廣西北部，桂林市南面，是廣西地質災害中高易發區。截至2020 年6 月，陽朔縣歷年來共發生地質災害 419 處，其中滑坡 196 處、崩塌 147 處、不穩定斜坡11處、危巖19處、地面塌陷29處、泥石流17處，斜坡類地質災害（主要包括滑坡、崩塌、不穩定斜坡、泥石流）占比93.08%。斜坡類地質災害形成主要受內部因素（如地形地貌、地質構造、巖土體類型等）和外部因素（如水、人類活動、植被等）影響較大，其中降雨轉化成地表水和地下水是水因素中最主要的外部誘發因素。陽朔縣95%以上的斜坡類地質災害是在降雨的誘發下發生的。建立陽朔縣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。由于陽朔縣地質環境比較復雜，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陽朔縣斜坡類地質災害的規律，建立陽朔縣地質災害氣象預報預警模型。

1 地質環境條件

陽朔縣位于廣西東北部之桂林市南緣，地貌以石山、丘陵為主，山地為輔。東北部和西南部兩側地勢較高，屬海洋山脈(東瑤山)和架橋嶺山脈(西瑤山)的邊緣，山脈走向大致呈西北—東南，是縣內主要河溪發源地。中部為一塊約150km2的山丘，海拔約200～500m。自西北貫穿東南的寬闊地帶屬巖溶地貌，地勢較低，且自北向南傾斜。境內河流大多自西北而流向東南。巖溶區內石山林立，海拔200～500m，相對高差50～300m。石山間溶蝕洼地、峰林谷地、河流沖積平地交錯分布，地勢較平坦。

陽朔縣以峰林谷地、峰叢洼地地形為主，巖溶地貌占總面積的65.1%，低中山、低山丘陵等非巖溶地貌面積占總面積的34.9%。境內地貌根據成因類型可分為構造—侵蝕地貌、構造—剝蝕地貌、剝蝕—溶蝕地貌、構造—溶蝕地貌、侵蝕—溶蝕地貌、溶蝕—堆積地貌和河谷階地—侵蝕堆積地貌。

陽朔縣境內出露的地層主要有泥盆系、石炭系及第四系。其中泥盆系分布最為廣泛，以信都組(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漓江、遇龍河等河流階地。

2 地質災害與大氣降雨之間關系

通過統計陽朔縣2007～2019 年的降雨量數據可得，縣多年平均降雨量1586.3mm，多集中在豐水期（3～8 月），平均月降雨量6 月最多，10 月最少（圖1）。降雨最多年為2015年，降雨量2257mm，最少2011年為890mm。近14 年來，月最大降雨量為638.5mm（為2020 年 6 月），最大日降雨量 327.7mm(2020 年 6 月 7日)；最大時降雨量達71.3mm(2020年6月7日)，6h最大持續降雨量達196.2mm（2020年6月7日）

圖1 陽朔縣各月降雨量（統計年份2007～2019年）

陽朔縣雨量充沛，年變幅明顯，其中3～8月份為豐水期，歷年月平均降雨量109.8～276.9mm，占全年降水量的73.4%，6月平均月降雨量最多，為314.8mm，10月最少，為52.2mm；5 月、6 月是全年降雨量集中期，47.06%的暴雨出現在這2 個月中。據數據統計，陽朔縣斜坡類地質災害多發生在每年的5～6 月，其它月份則相對較少，特別是2020 年6 月6～9 日陽朔縣普降暴雨，滑坡、泥石流、不穩定斜坡地質災害數量單月增加143 處，滑坡單災種增加112 處，其高發期與當地暴雨期高度吻合（圖2）。

圖2 陽朔縣地質災害數量與月暴雨次數之間關系圖

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）表明陽朔縣地質災害發生與當日降雨量及災害發生前4 日降雨量高度相關（r>0.8），之后時間越長相關性越差，說明陽朔縣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。因此，選取當日降雨量（即預計24h降雨量）與前四日累計降雨量之和（后文稱“四日降雨強度”）作為誘發地質災害的降雨量指標，據此繪制折線圖3。

表1 陽朔縣降雨量與地質災害相關性分析結果表

隨著四日降雨強度的增加，地質災害發生的數量呈“臺階式”增多（圖3），2 處明顯拐點出現在90mm 和140mm 處。四日降雨強度小于60mm 時，地質災害數量呈較均勻的增長趨勢；達到90mm時，為第1個拐點，在100～140mm 之間時，為地質災害發生的“平臺期”；以140mm為轉折，之后地質災害數量呈現較快的線性增長；至190mm，地質災害數量基本停止增加，折線呈平臺狀。四日降雨強度90mm、140mm 可作為降雨量閾值，四日降雨強度小于90mm 時對應降雨量危險性等級為低危險性，90～140mm 時為中危險性，不小于140mm時為高危險性。

圖3 陽朔縣地質災害數量與四日降雨強度之間關系折線圖

3.2 地質災害氣象預報預警等級劃分

陽朔縣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4 個高易發區（A1-A4）、5 個中易發區（B1-B5）、7 個低易發區（C1-C7）及4個不易發區（D1-D4），共4 個等級20 個易發分區[8]（圖4）。

將陽朔縣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]計算出各地質災害易發程度分區的致災信息量值。

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。

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，將信息量值繪制成升序折線圖（圖5），按其分布特點，把陽朔縣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，將陽朔縣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（70～130mm）、高危險性降雨（≥130mm）地質災害氣象預警區劃圖。

圖5 致災信息量值分布曲線

表2 預報預警等級劃分標準

4 結論與建議

4.1 結論

（1）陽朔縣降雨主要集中在每年5～6月，這兩個月暴雨、大暴雨高發，占全年暴雨次數的47.06%；地質災害高發期與暴雨期高度吻合。

（2）根據統計，陽朔縣地質災害發生于當日降雨量及災害發生前四天累計降雨量高度相關，之后時間越長相關性越差，說明陽朔縣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）根據四日降雨強度誘發地質災害的頻次，確定90mm、140mm 作為降雨量閾值，將降雨危險性分為低、中、高三個等級，把全縣地質災害氣象預警預報劃分為5個等級。

4.2 建議

建議新增一定數量的雨量觀測站覆蓋陽朔縣高易發區，建立信息反饋系統，并通過陽朔縣群測群防網絡及時了解每次降雨過程中地質災害監測點的發展動態以及新發生災害的情況，積累第一手資料，總結成功預防的經驗，分析存在的問題，逐步修正評價參數與評價模型，不斷提高地質災害預報預警的準確性。