得榮縣泥石流的誘發降雨閾值分析

摘 要：通過收集得榮縣歷史泥石流災害事件和縣氣象局近10年小時降雨資料并進行系統分析，分析了得榮縣降雨分布特征與泥石流之間的關系，建立得榮縣泥石流災害降雨強度（I）—降雨歷時（D）的預警閾值模型。在此基礎上，提出了得榮縣不同區域泥石流1、3、24 h降雨閾值參數建議值，為當地政府加強地質災害風險管控氣象預警提供參考。

關鍵詞：得榮縣；降雨特征；泥石流；閾值

中圖分類號：S162 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–0-03

得榮縣位于四川省甘孜藏族自治州西南部，地處青藏高原東南緣橫斷山脈南端、川西高原高山狹谷區，具有高差大、切割深、坡度陡的地形地貌特點。縣域屬山地亞熱帶氣候，具有年降雨量少、蒸發量大、日照充足等氣候特點。得榮縣所處地理位置較為特殊，形成了全縣整體降雨量稀少、降雨時間較為集中、短時強降雨突出、多呈夜雨的特征[1]。特殊的地形地貌和集中的短時強降雨極易引發泥石流。

近年來，得榮縣泥石流造成了不同程度的災害，對得榮縣人民群眾的正常生產生活造成了嚴重影響，制約了當地的社會經濟發展。例如，2019年7月30日晚至31日07：00，得榮縣出現強降雨天氣，導致國道215線公路得榮瓦卡鎮曲子段和曲宗大橋附近發生泥石流災害，此次災害造成公路路基垮塌約20 m，泥石流堆積物約300 m3，造成道路通行中斷。得榮縣在庫地質災害點內約57.44%為泥石流，截至2023年末，在冊地質災害點共計230處，其中，泥石流111處，約占全縣地質災害點的48.26%，可見泥石流災害對得榮縣的危害之大。因此，為得榮縣泥石流災害制定科學的預警閾值，對防災減災工作具有重要意義。

1 樣本數據與研究方法

1.1 泥石流災害事件

此次調查主要從地方部門、網絡、論文期刊、歷史調查數據等渠道收集歷史泥石流災害事件82處，共造成9人傷亡，2 379萬元財產損失。

1.2 氣象數據

收集得榮縣近10年多站點實時降雨資料。當前，得榮縣現有氣象站共計19個，其中，2022年新增4個站點，記錄降雨數據僅有1年，此次降雨閾值研究主要依據原建的15個有效氣象站點的降雨數據。

1.3 降雨特征

得榮縣近10年各氣象站平均降雨量為370.8 mm，

最高年均降雨量為488.4 mm（2018年），最低年均降雨量為277.1 mm（2015年），降雨主要集中于6—9月，每年最大降雨量主要分布于7、8月，約占年降雨量的63.9%。從最近10年的降雨資料來看，降雨有逐漸增大的趨勢[2]。2018年到達峰值，近5年得榮縣降雨趨于穩定。

得榮縣各站點近10年最大小時降雨量發生在2021年5月4日瓦卡鎮（S8256站點）07：00，小時降雨量達69.1 mm，其他站點最大小時降雨量主要集中在15～35 mm。最大小時降雨量發生在夜間（18：00—翌日06：00）的居多，約占總站點數的75%；發生于6、7、8月的居多，約占總站點數的93.33%。同站同期最大3 h降雨達188.1 mm，最大24 h降雨達263.3 mm。本次綜合分析時，計算得到得榮縣平均最大1 h降雨量約為14.0 mm，平均最大3 h降雨量約為20.9 mm，平均最大24 h降雨量約為34.4 mm。較大的雨強是形成泥石流的有利水源條件[3]，短時強降雨為得榮縣泥石流的主要誘發因素[4]。

結合得榮縣近10年年降雨等值線圖和上述最大降雨量進行分區，本次以年均降雨量400 mm為界，分南、北兩區域分別進行降雨閾值研究。其中，北區（降雨集中區）主要為茨巫鄉、貢波鄉、白松鎮、太陽谷鎮、八日鄉；南區（降雨稀少區）主要為徐龍鄉、日雨鎮、奔都鄉、古學鄉、瓦卡鎮（圖1）。

1.4 泥石流與氣象站位置的關系

得榮縣地處偏遠山區，氣象站點數量稀少，當前多數鄉鎮僅存在1個氣象站點，而各鄉鎮面積均大于

200 km2，若以1個氣象站代表上百平方千米的氣象資料會存在較大誤差，也會直接影響降雨閾值的分析。且得榮降雨稀少，多存在“山上下雨、山下晴”的情況。為保證降雨與地質災害數據的準確性，盡可能考慮地質災害與雨量站的空間關系。整理歷史泥石流地質災害與各氣象站點位置（圖2），其中，地質災害點距氣象站點5 km內的共計53個，個別災害點最近雨量站大于10 km。針對災害點附近無雨量站的，本次降雨閾值分析采用四川省地質專業監測預警平臺中的就近地質災害點監測預警雨量計數據代替。

圖1" 得榮縣降雨閾值分區

圖2" 得榮縣歷史泥石流災害與雨量站位置

1.5 研究方法

降雨型地質災害閾值模型在世界范圍均得到了廣泛運用。目前，獲取降水臨界閾值的方法主要包括物理模型和經驗數理統計模型。物理模型的定義需要準確、詳細的巖土力學參數，這使得該模型在大范圍研究區域的實用性受到了一定程度的限制。而經驗數學模型計算降雨閾值主要通過結合單獨或多個降雨參數確定降雨與地質災害的相關性，如累積降雨量和降雨歷時、降雨強度和降雨歷時、累積降雨量和降雨強度、泥石流災害事件總降雨量等[5-10]。結合得榮縣降雨特征，發現該縣主要降雨為短時強降雨，連續降雨次數極少，一年有近300 d不下雨，故此次研究主要選擇降雨強度（I）與降雨歷時（D）類型模型進行分析研究，不考慮前期降雨量。

2 降雨預警閾值研究

I—D降雨閾值模型主要使用統計學方法得出地質災害與降雨之間的關系，是目前最常用的臨界降雨閾值計算方法，其中，I為當日小時激發降雨強度，D為降雨歷時。將得榮縣82處歷史泥石流地質災害降雨數據在雙對數坐標系上繪制成散點圖，得到當日小時激發降雨強度與降雨歷時的關系，以及3、24 h降雨強度與降雨歷時的關系[11]。通過將降雨數據導入origin軟件進行降雨閾值曲線擬合，結果如圖3、圖4、圖5所示。

圖3" 各概率I-D降雨模型（1 h）

圖4" 各概率I-D降雨模型（3 h）

圖5" 各概率I-D降雨模型（24 h）

通過分析，采用冪指數函數建立降雨閾值曲線，分別得到15%、50%、70%和90%概率下誘發地質災害的I—D閾值曲線，最后采用頻數法進行降雨閾值的擬合，分別得到1、3、24 h的臨界閾值方程各級別降雨閾值表達式：I15%=8.6D-0.581、I50%=12.4D-0.581、I70%=

15.7D-0.581、I90%=23.4D-0.581；I15%=13.8D-0.581、I50%=18.6D-0.581、I70%=22.7D-0.581、I90%=32.2D-0.581；I15%=22.2D-0.514、I50%=34.1D-0.514、I70%=39.8D-0.514、I90%=51.4D-0.514。

3 降雨預警閾值的確定

降雨閾值分析的前提通常是在不考慮地質災害及其他差異的情況下，僅對降雨進行分析，例如，針對泥石流，分析時不再考慮溝道特征、物源特征等[12-15]。以上分析僅在降雨的差量上體現地質災害的發生概率。

3.1 北區降雨預警閾值

北區（降雨集中區）主要為茨巫鄉、貢波鄉、白松鎮、太陽谷鎮、八日鄉，該區域主要位于縣城北東側，年均降雨量均在350 mm以上。其中，最小年均降雨量在太陽谷鎮（56441），年降雨量達354.9 mm；最大年均降雨量在茨巫鄉，年均降雨量達510.7 mm；該區域平均年降雨量為428.0 mm。根據前面研究成果，采取I—D法研究得榮縣地質災害降雨閾值工作，旨在對此次調查斜坡中的逐坡進行降雨閾值評估，分1、3、24 h進行預警，預警建議值如表1所示。

表1" 得榮縣北區1、3、24 h降雨閾值

降雨強度/（mm/h） 對應預警等級及形式

1 h 3 h 24 h

8.6 13.8 18.6 注意級

12.4 18.6 34.1 警示級

15.7 22.7 39.8 警戒級

23.4 32.2 51.4 警報級

3.2 南區降雨預警閾值

南區（降雨稀少區）主要為徐龍鄉、日雨鎮、奔都鄉、古學鄉、瓦卡鎮；該區域主要位于縣城南西側，年均降雨量均在350 mm以下。其中，最小年均降雨量在日雨鎮（S8267），年降雨量僅為218.1 mm；最大年均降雨量在瓦卡鎮，年均降雨量達307.8 mm；該區域年平均降雨量為272.0 mm，約為北區年均降雨量的63.6%。

根據前面研究成果，采取I—D法研究得榮縣地質災害降雨閾值工作，旨在對此次調查的斜坡中，逐坡進行降雨閾值評估，分1、3、24 h進行預警，預警建議值修正參數：（1）按照最大1 h降雨量進行修正，修正參數取值為1.616；（2）按照最大24 h降雨量進行修正，修參數取值為1.756；（3）按照年平均降雨量進行修正，修正參數取值為1.574。平均值取1.637，預警建議值如表2所示。

表2" 得榮縣南區1、3、24 h降雨閾值

降雨強度/（mm/h） 對應預警等級及形式

1 h 3 h 24 h

5.3 8.4 11.4 注意級

7.6 11.4 20.8 警示級

8.5 13.9 24.3 警戒級

14.3 19.7 31.4 警報級

4 結論

（1）得榮縣地質災害發育，截至2023年末，全縣在冊地質災害點共計230處，其中，泥石流111處，約占全縣地質災害點的48.26%，可見泥石流災害對得榮縣的危害較大。

（2）得榮縣降雨量稀少，多為夜雨，降雨主要集中于每年汛期7月和8月，降雨量約占年降雨量的64%。從近10年降雨數據統計分析，降雨量有增大趨勢，2018年到達峰值，近5年降雨趨于穩定。

（3）得榮縣降雨從空間上來看分布較為不均。總體來看，縣域北側降雨量大于南側降雨量（約1.6倍），泥石流地質災害主要集中發育于縣域北側降雨集中區。此次降雨閾值集合降雨特征和泥石流分布特征，作為分區預警閾值參考。

（4）北側降雨集中區主要包括茨巫鄉、貢波鄉、白松鎮、太陽谷鎮、八日鄉，泥石流藍色注意級預警值為

8.6 mm/h、13.8 mm/3 h、18.6 mm/24 h；黃色警示級預警值為12.4 mm/h、18.6 mm/3 h、34.1 mm/24 h；橙色警戒級預警值為15.7 mm/h、22.7 mm/3 h、39.8 mm/24 h；紅色警報預警值為23.4 mm/h、32.2 mm/3 h、51.4 mm/24 h。

（5）南側降雨稀少區主要包括徐龍鄉、日雨鎮、奔都鄉、古學鄉、瓦卡鎮，泥石流藍色注意級預警值為

5.3 mm/h、8.4 mm/3 h、11.4 mm/24 h；黃色警示級預警值為7.6 mm/ h、11.4 mm/3 h、20.8 mm/24 h；橙色警戒級預警值為8.5 mm/h、13.9 mm/3 h、24.3 mm/24 h；紅色警報預警值為14.3 mm/h、19.7 mm/3 h、31.4 mm/24 h。

（6）地質災害發生的不確定性、泥石流樣本數據的有限性、縣域降雨不均勻性等都是影響區內降雨預警預

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報成功與否的關鍵因素，建議在后續工作中不斷優化驗證模型，并進行動態調整。

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收稿日期：2024-08-11

作者簡介：張國忠（1989—），男，四川大邑人，工程師，研究方向為地質災害防治、水文地質、工程地質、基礎地質。