康布麻曲“5.28”山地災(zāi)害致災(zāi)雨情的天-地協(xié)同調(diào)查

平措朗加 劉雙 其米多吉 李偉

1.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì)，拉薩 850000；2.中國(guó)科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041；3.32017部隊(duì)，拉薩 850000

在全球變暖背景下，降雨極值呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，極端降水事件比例上升[1]。暴雨誘發(fā)的山洪頻發(fā)，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活，造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[2,3]。根據(jù)文獻(xiàn)描述[4]，2020 年全國(guó)共出現(xiàn)44 次強(qiáng)降雨過程，局地極端暴雨多于往年，暴雨洪水多發(fā)頻發(fā)。例如，2020 年6 月12 日，貴州遵義市碧峰鎮(zhèn)發(fā)生暴雨山洪災(zāi)害，造成5 戶8 人死亡、5 人失聯(lián)；6月26日，四川冕寧縣的山洪災(zāi)害造成19人死亡、3人失蹤。而在地質(zhì)條件惡劣區(qū)，暴雨除了激發(fā)崩塌、滑坡外，其匯聚產(chǎn)生的洪流既能掏蝕坡腳形成河岸坍塌，還能起動(dòng)溝床固體物質(zhì)形成山洪泥石流，產(chǎn)生更大的破壞力。

降雨過程監(jiān)測(cè)是山洪、崩塌、滑坡、泥石流等山地災(zāi)害預(yù)警的重要手段。位于偏遠(yuǎn)的高陡艱險(xiǎn)山區(qū)，雨量觀測(cè)站分布不均，難以有效反映極端降水的空間分布特征[5]，而衛(wèi)星遙感測(cè)雨技術(shù)覆蓋空間范圍更廣，能在一定程度上彌補(bǔ)地面監(jiān)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)的不足[6]。隨著遙感技術(shù)不斷發(fā)展，高精度衛(wèi)星降水產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并在全球和區(qū)域范圍內(nèi)得到精度評(píng)價(jià)和應(yīng)用驗(yàn)證[7,8]。其中，全球降水觀測(cè)計(jì)劃GPM（Global Precipitation Measurement）的降水產(chǎn)品最具代表性[9]，對(duì)強(qiáng)降雨和極端降雨描述均有不錯(cuò)的表現(xiàn)[10,11]。然而，聯(lián)合地面和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)對(duì)觀測(cè)稀缺區(qū)的山地災(zāi)害致災(zāi)雨情分析研究仍相對(duì)較少。

2021年5月28日，西藏自治區(qū)亞東縣卓康布麻曲流域暴發(fā)暴雨災(zāi)害，形成山洪，導(dǎo)致下游沿河戰(zhàn)備公路形成多處崩塌與河岸坍塌災(zāi)害，造成部分路段嚴(yán)重?fù)p毀，電力、通信、交通運(yùn)輸中斷，嚴(yán)重威脅下游軍民生命財(cái)產(chǎn)安全，影響居民生活和軍備物資正常供給。為了減小類似災(zāi)害帶來的影響，作者對(duì)受災(zāi)路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情調(diào)查，并基于天（GPM 衛(wèi)星）-地（氣象站）聯(lián)合監(jiān)測(cè)的雨量資料，回溯災(zāi)害發(fā)生前的降雨過程，分析流域致災(zāi)雨情，為喜馬拉雅山南坡類似流域暴雨災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

處于喜馬拉雅山南坡的康布麻曲屬于外流水系，發(fā)源于西藏亞東縣北部，向南流經(jīng)亞東縣城下司馬鎮(zhèn)和下亞東鄉(xiāng)后進(jìn)入不丹境內(nèi)。康布麻曲發(fā)源于康布鄉(xiāng)的江達(dá)木宋和錯(cuò)波嘎波雪山，源頭最高點(diǎn)江達(dá)木宋，海拔約6700m，最低點(diǎn)位于亞東縣下亞東鄉(xiāng)龐達(dá)村與不丹接壤處，海拔約1600m，最大高差約5100m，河流平均縱坡降約55‰.在下司馬鎮(zhèn)一帶，康布麻曲雨季一般流量10～12 m3/s；河谷兩岸地形坡度一般40°～50°。

流域所屬的喜馬拉雅地區(qū)屬于地震活動(dòng)頻繁地帶。據(jù)有關(guān)資料，自1833 年以來，亞東周圍地區(qū)曾發(fā)生八級(jí)及以上地震3次，五級(jí)及以上地震21次。流域主要表現(xiàn)為地殼的不斷抬升以及部分?jǐn)嗔训某掷m(xù)活動(dòng)，形成了一系列的構(gòu)造河谷和高山峽谷地貌，溝谷內(nèi)河流階地不發(fā)育，以侵蝕作用為主，沉積作用輕微，形成了兩岸陡峻的“V”字型溝谷。

流域（境內(nèi)部分）區(qū)域氣候垂直分帶特征明顯。大致以下司馬鎮(zhèn)為界，將流域分為南、北兩部分，南部年降雨量在937～2000 mm 之間，年均降水日大于105天，24h 最大降雨量為131.3 mm（2010 年8 月5 日），1h最大降雨量為129 mm（2010 年8 月5 日），10min 最大降雨量為34 mm；北部年降雨量450 mm 左右，24h 最大降水量28.8mm。

2 數(shù)據(jù)收集

筆者沿下亞東鄉(xiāng)康布麻曲右岸的戰(zhàn)備公路向下游方向進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查。針對(duì)每一處災(zāi)點(diǎn)，進(jìn)行災(zāi)害類型判定、災(zāi)害成因分析。采用的調(diào)查手段包括：詢問當(dāng)?shù)剀娒瘛F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量以及專家研判等方式。

站點(diǎn)降雨信息收集自亞東縣氣象局，包括上亞東鄉(xiāng)、下司馬鎮(zhèn)、龐達(dá)村（圖1）5月24日至28日的逐日降雨量。流域雨量信息提取自10 km、0.5 h 分辨率的IMERG（Integrated Multi-satellitE Retrievals forGPM）準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品[12]，數(shù)據(jù)下載網(wǎng)址為（https://disc.gsfc.nasa.gov/）。降雨數(shù)據(jù)的時(shí)間經(jīng)處理后統(tǒng)一為北京時(shí)間。

3 結(jié)果

3.1 災(zāi)情分析

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除流域主河暴發(fā)山洪外，主要存在12處山地災(zāi)害點(diǎn)。災(zāi)害點(diǎn)沿康布麻曲呈線狀分布，均發(fā)育于主河的右岸，上段由河岸坍塌為主，下段以沿河公路西側(cè)的崩塌落石為主。由山洪沖刷掏蝕作用導(dǎo)致的河流凹岸坍塌6處，由強(qiáng)降雨引發(fā)斜坡崩塌（落石）6 處（圖1 和表1）。其中，河岸坍塌災(zāi)害點(diǎn)中，有2處遭遇嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致路基、路面大面積毀壞，4 處受到小規(guī)模掏蝕形成河堤局部損毀；崩塌災(zāi)害則是危巖體在卸荷作用下墜落（圖2a），造成路面的輕度破裂。

表1 災(zāi)害點(diǎn)基本情況Table 1 Basic information of surveyed disasters

圖2 典型災(zāi)害點(diǎn)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)Figure 2 Field investigation of typical Disasters

影響較為嚴(yán)重的災(zāi)害是距離下亞東鄉(xiāng)12 km左右的兩處河岸坍塌（圖2b、c）。圖2（b）處的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示：在凹岸側(cè)蝕的作用下，河流右岸坍塌，已沖毀公路長(zhǎng)度約25 m，潛在影響長(zhǎng)度約35 m，寬度最長(zhǎng)約4 m，高度8 m，影響方量約400 m3；路基為漿砌石擋土墻，已被沖毀，路面右側(cè)僅勉強(qiáng)允許一輛車通過。圖2（c）處的調(diào)查顯示：公路形成大規(guī)模塌陷，導(dǎo)致車輛無法同行，中斷了下游軍民與上游的車輛物質(zhì)運(yùn)輸；路基中上部為松散塊石土和漿砌石結(jié)合的擋土墻，下部為基巖，漿砌石擋土墻未嵌入基巖，部分已被沖毀，沖毀公路長(zhǎng)度約40 m，寬度最大約6 m，高度10 m，破壞巖土方量約980 m3。兩處河岸坍塌處若不及時(shí)修復(fù)與加固，在主汛期遭遇更大規(guī)模的強(qiáng)降雨形成的山洪沖刷時(shí)，極有可能發(fā)生更大規(guī)模的坍塌，對(duì)公路造成更嚴(yán)重的破壞。

地形坡度是影響山地災(zāi)害發(fā)育的重要本底因素，滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡等山地災(zāi)害一般發(fā)育于地形坡度相對(duì)較大區(qū)域。根據(jù)野外調(diào)查和資料分析，調(diào)查區(qū)25°～45°區(qū)間是不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害發(fā)育最為有利的地形，45°以上是崩塌災(zāi)害發(fā)育的有利地形條件。隨著近些年沿河岸村寨和公路建設(shè)工程的快速推進(jìn)，邊坡開挖形成多處危巖體，人為棄渣堵塞河道、抬高河床，為山洪、崩塌、落石等災(zāi)害提供較好的發(fā)育環(huán)境。其中，由棄渣堵塞河道、抬高河床導(dǎo)致的山洪淹沒道路的情況也在本次群發(fā)性災(zāi)害中出現(xiàn)（圖2d）。

3.2 氣象致災(zāi)條件分析

3.2.1 基于氣象站監(jiān)測(cè)的分析。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研判，降雨是此次山洪災(zāi)害及相關(guān)山地災(zāi)害形成的主要誘發(fā)因素。根據(jù)氣象資料（圖3），可以看到康布麻曲5 月24 至26日未出現(xiàn)明顯的降雨，降雨主要集中出現(xiàn)在27 日，上亞東鄉(xiāng)、下司馬鎮(zhèn)、龐達(dá)村的雨量分別為56.8、53.4、69.7 mm，均達(dá)到暴雨的級(jí)別，下游的雨量最大。5月28日，上游河谷段雨量減少到2.6 mm，而中下游河谷雨量仍保持大雨級(jí)別，下司馬鎮(zhèn)和龐達(dá)村的日降雨量分別為36.2和27.9 mm。從累積降雨量，可以直觀看到，28日累積雨量已達(dá)到70～100 mm，最大累積雨量出現(xiàn)在龐達(dá)村（104.6 mm）。一般來說，在砼路基的阻隔作用下，局部強(qiáng)降雨難以直接對(duì)路基以下的巖土體造成影響，所以此次單點(diǎn)強(qiáng)降雨信息更多可用于解釋?shí){谷區(qū)的崩塌、落石等災(zāi)害。而崩塌災(zāi)害也主要集中出現(xiàn)在龐達(dá)村上下游的位置，與雨情的時(shí)間較為一致。

圖3 基于站點(diǎn)數(shù)據(jù)的日降雨量監(jiān)測(cè)Figure 3 Daily rainfall monitoring based on weather station

圖4 基于衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的日降雨量時(shí)空分布（其它圖例同圖1）Figure 4 Spatial and temporal distribution of satellite-based daily rainfall(other legends are the same as those in Fig 1ure)

圖5 基于衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的逐半小時(shí)累積降雨量Figure 5 Satellite based half hourly cumulative rainfall

3.2.2 基于衛(wèi)星降雨監(jiān)測(cè)的分析。根據(jù)GPM 衛(wèi)星測(cè)算的日降雨時(shí)空分布結(jié)果顯示，最早的降雨中心于2021 年5 月24 日出現(xiàn)在調(diào)查區(qū)南部，但最大累積日降雨量?jī)H有2.8 mm，為局部性的小雨。25 日，隨著南亞季風(fēng)攜帶水汽北上，康布麻曲流域在上游和下游區(qū)域出現(xiàn)2 個(gè)降雨中心，其中上游處最大日降雨量約為13 mm，下游約11 mm，屬于中雨水平。26 日，水汽進(jìn)一步沿著亞東河谷北移，并于下司馬鎮(zhèn)西側(cè)的多條支流流域上空形成強(qiáng)降雨，范圍約200 km2的雨量達(dá)到了大到暴雨級(jí)別。27 日，降雨雖有所減弱，但仍處于中雨水平，且主要分布于下司馬鎮(zhèn)和龐達(dá)村之間的高山峽谷區(qū)。28日，受南亞季風(fēng)的再次北推以及高陡地形阻隔的作用，水汽再一次聚集于下司馬鎮(zhèn)西側(cè)，形成第二次區(qū)域性強(qiáng)降雨，降雨落區(qū)超100 km2。由于康布麻曲流域的植被覆蓋率高，下墊面對(duì)降雨徑流具有一定的調(diào)節(jié)能力，25 至27 日持續(xù)降雨使得流域土體含水率幾乎處于飽和狀態(tài)，但在植被冠層截留、根系延緩入滲的作用下，尚未產(chǎn)生大規(guī)模徑流匯流過程。然而，在28 日新一輪強(qiáng)降雨的作用下，疊加前期即將匯集到支流和主河的徑流，康布麻曲在下司馬鎮(zhèn)附近河段形成了大規(guī)模山洪，順勢(shì)而下，對(duì)兩側(cè)河岸及右岸的戰(zhàn)備公路造成嚴(yán)重的沖刷側(cè)蝕，形成線狀分布的災(zāi)害。

進(jìn)一步提取下司馬鎮(zhèn)西側(cè)區(qū)域平均的逐0.5 h 累積降雨量后，可以看到：5月26日下午8點(diǎn)到次日凌晨1 點(diǎn)左右出現(xiàn)區(qū)域性強(qiáng)降雨，累積雨量從10 mm 陡增至70 mm；接著28 日上午9 點(diǎn)前，累積雨量持續(xù)增加至86 mm，但整體呈緩慢的增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨后，降雨強(qiáng)度再次增大，截止28 日中午12 點(diǎn)，累積雨量已超過110 mm。據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹从常胶槌霈F(xiàn)在下司馬鎮(zhèn)的時(shí)間正好是中午12：30 左右，與雨情突然變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)基本吻合。

4 結(jié)論與討論

2021 年5 月28 日，康布麻曲流域暴發(fā)山洪、崩塌等山地災(zāi)害，基于衛(wèi)星雨量遙感和地面監(jiān)測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等手段的聯(lián)合調(diào)查表明:

（1）調(diào)查的12 處災(zāi)害點(diǎn)位于在下亞東鄉(xiāng)以下河段，沿康布麻曲下游呈線狀分布，主要發(fā)育于河流的右岸，上段以河岸坍塌為主，下段以沿河公路西側(cè)的崩塌為主。其中，2 處嚴(yán)重的河岸坍塌導(dǎo)致公路交通中斷。

（2）持續(xù)降雨和短時(shí)強(qiáng)降雨的疊加作用是康布麻曲山洪、崩塌、河岸坍塌等災(zāi)害發(fā)生的主要誘發(fā)因素，包括亞東縣下司馬鎮(zhèn)西側(cè)多個(gè)子流域25 至28 日持續(xù)降雨以及26日和28日短時(shí)暴雨過程。

（3）崩塌等局部性山地災(zāi)害與單點(diǎn)監(jiān)測(cè)雨量變化有密切關(guān)系，而衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的雨量空間分布可用于判識(shí)山洪形成的主要水源區(qū)。

目前降水監(jiān)測(cè)主要依賴于地面雨量站網(wǎng)，但雨量站只能直接觀測(cè)到若干離散的點(diǎn)狀降水信息，且其監(jiān)測(cè)能力受站網(wǎng)密度及空間分布形態(tài)的影響［13］。本文結(jié)果顯示，地面氣象站監(jiān)測(cè)的雨量能較好地描述高山峽谷區(qū)崩塌形成時(shí)的雨量變化，衛(wèi)星遙測(cè)雨量能更好地反映雨量的區(qū)域異質(zhì)性。進(jìn)一步對(duì)比站點(diǎn)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)雨量的時(shí)間分布，站點(diǎn)監(jiān)測(cè)的強(qiáng)降雨首次出現(xiàn)在27日，而衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示前一日已在更上游的位置形成區(qū)域性強(qiáng)降雨，利于山洪災(zāi)害的孕育。值得注意的是，盡管衛(wèi)星能從時(shí)空尺度更全面地監(jiān)測(cè)雨情變化，但受高陡地形效應(yīng)的干擾［14］衛(wèi)星測(cè)雨對(duì)誘發(fā)崩塌、落石等山地災(zāi)害的局地雨量監(jiān)測(cè)精度仍有待提高。目前，地面雨量監(jiān)測(cè)手段眾多，包括雨量站、地基天氣雷達(dá)等［15］，而近些年基于衛(wèi)星遙感或通訊信號(hào)的雨量監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到快速發(fā)展［16］。以區(qū)域雨量監(jiān)測(cè)識(shí)別山洪暴發(fā)的源區(qū)，并結(jié)合局地監(jiān)測(cè)判別崩塌、滑坡等山地災(zāi)害易發(fā)性，進(jìn)而有可能實(shí)現(xiàn)全流域水災(zāi)和地災(zāi)的聯(lián)合監(jiān)測(cè)預(yù)判，為應(yīng)急響應(yīng)提供及時(shí)的參考信息。

本次災(zāi)害并非出現(xiàn)于主汛期，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明部分受沖刷侵蝕的路堤和邊坡仍存在垮塌的可能，應(yīng)盡早加強(qiáng)邊坡和河岸的防護(hù)。由人為活動(dòng)導(dǎo)致的邊坡不穩(wěn)定和河床局部堵塞，有利于主汛期暴雨災(zāi)害的再次出現(xiàn)，建議及時(shí)清理邊坡危巖體和河道淤堵物。此外，考慮到部分支流上游存在多個(gè)冰湖，建議在高溫多雨的夏季在關(guān)注雨情的同時(shí)，通過遙感等手段進(jìn)一步監(jiān)視冰湖的變化［17］.預(yù)防冰湖潰決帶來的洪澇危害［18］。