河北省保定地區(qū)“7·21”群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特征分析

朱小龍，李玉龍，唐立強(qiáng)，張 媛

(河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，河北石家莊 050021)

2012年7月21日，一場特大降雨突襲河北省保定市北部地區(qū)，最大雨量達(dá)364mm，本次降雨影響范圍之廣、程度之深僅次于1996年8月特大暴雨。本次降雨過程共誘發(fā)各類規(guī)模以上［符合國土資源統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(達(dá)標(biāo))］的地質(zhì)災(zāi)害9起，并形成了數(shù)量眾多的泥石流和小崩小塌，由于預(yù)警及時(shí)、避讓得當(dāng)，并沒有造成人員傷亡。本文通過對該地區(qū)降雨特點(diǎn)、地質(zhì)環(huán)境特征和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，歸納分析了“7·21”特大暴雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，以提升對重大降雨條件下地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警水平。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

“7·21”暴雨籠罩下的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要涉及保定市淶水縣、淶源縣和易縣。該地區(qū)處于太行山北段，屬于構(gòu)造侵蝕中低山丘陵地貌，紫荊關(guān)斷裂和易縣斷裂位于區(qū)內(nèi)，山體切割強(qiáng)烈，山巒起伏，山勢高峻，支流發(fā)育，溝谷縱橫。區(qū)內(nèi)以太古界片麻巖、長城系砂巖、薊縣系白云巖、奧陶系灰?guī)r及侵入巖(角閃輝石巖和花崗巖)為主，地勢西高東低，山體覆蓋土層較薄，植被覆蓋較差(圖1)，“7·21”特大短時(shí)暴雨破壞了地質(zhì)體的穩(wěn)定程度，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。

2 “7·21”特大暴雨特征

河北省保定市西部山區(qū)位于太行山北麓，多年平均降水量600～700mm，降水量具有年內(nèi)、年際及地域差異大的特點(diǎn)，7～9三個(gè)月降雨量占全年降水量的80%左右，年際降水量相差懸殊，加之地勢險(xiǎn)峻，溝谷縱橫，常常發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。

2012年7月21～22日，河北省保定市北部自西向東出現(xiàn)罕見的強(qiáng)降水，100mm以上的強(qiáng)降雨中心主要分布在淶水縣大部、易縣北部和淶源縣中部(圖2)。本次降雨具有以下特點(diǎn):一是歷史上降雨強(qiáng)度最大的一次。這次降雨是自1958年保定市有氣象記錄以來降雨強(qiáng)度最大的一次，淶源、淶水兩縣日均降雨量高達(dá)213mm;二是歷史上降雨匯水最急的一次。多點(diǎn)高強(qiáng)度的降雨，使得局部水量急速匯聚;三是造成損失較大。特別是野三坡景區(qū)，遭受1986年正式開放以來最致命的重創(chuàng)，多年建設(shè)的交通、供水、供電、通信等基礎(chǔ)設(shè)施基本沖毀，景區(qū)全部癱瘓。

3 “7·21”暴雨區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布特征

本次降雨過程在保定市北部三縣共誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害9起，規(guī)模全部為小型(圖3)，按類型:崩塌2起、泥石流3起、滑坡1起、地面塌陷3起;按區(qū)域:淶水縣6起、淶源縣2起、易縣1起;按時(shí)間:7月21日2起、7月22日7起，上述9起地質(zhì)災(zāi)害共造成直接經(jīng)濟(jì)損失279.2萬元，由于預(yù)警及時(shí)、避讓得當(dāng)，沒有造成人員傷亡［1］。

圖1 保定北部區(qū)域地質(zhì)環(huán)境圖Fig.1 Geological environment of baoding north

圖2 “7·21”降雨籠罩區(qū)雨量等值線圖Fig.2 Isoline map of“7·21”rainfall over the area

圖3 “7·21”地質(zhì)災(zāi)害分布情況統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistical figure of“7·21”geological disasters

3.1 地質(zhì)災(zāi)害時(shí)間分布

“7·21”特大暴雨發(fā)生時(shí)間處于“七下八上”主汛期，降雨過程引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)生在21日晚到22日，降雨強(qiáng)度很大，日降雨量達(dá)大暴雨級別(100～200mm/d)甚至個(gè)別地區(qū)達(dá)特大暴雨級別(200mm/d以上)，通過分析降雨籠罩區(qū)加密雨量站逐日降雨資料(圖4)，7月15～21日時(shí)間段內(nèi)，該地區(qū)基本無降雨，21日晚開始出現(xiàn)降雨并快速增強(qiáng)，而后開始在降雨籠罩區(qū)內(nèi)集中發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害，在時(shí)間上與強(qiáng)降雨過程相重合。綜上，“7·21”特大暴雨誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害屬于局地暴雨誘發(fā)型，其規(guī)律可以歸結(jié)為:地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生集中出現(xiàn)在局地暴雨的當(dāng)日當(dāng)?shù)兀?-4］。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害空間分布

圖4 “7·21”地質(zhì)災(zāi)害逐日降雨量分布圖Fig.4 Daily rainfall of“7·21”geological disasters

根據(jù)保定市1:5萬縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查成果:淶水縣原有突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)59處，其中崩塌2處、滑坡29處、泥石流26處、地面塌陷2處;淶源縣原有突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)80處，其中崩塌13處，滑坡53處，泥石流10處，地面塌陷4處;易縣原有突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)13處，其中崩塌8處、滑坡2處、泥石流3處;淶水縣、淶源縣和易縣原有地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模以中、小型為主，大型災(zāi)害數(shù)量僅為3處。本次降雨過程在淶水縣、淶源縣、易縣的地質(zhì)災(zāi)害總體發(fā)生率分別為10.2%、2.5%、7.7%;其中地面塌陷的發(fā)生率最高，為150%，其次分別是崩塌8.7%、泥石流7.7%、滑坡1.2%，可見，淶水縣受“7·21”特大暴雨影響最為嚴(yán)重(表1、表2)。

表1 淶水縣原有和新發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害情況對照表Table 1 Comparison between original and new geological disasters of Lai Shui

表2 淶源縣已有和新發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害情況對照表Table 2 Comparison between original and new geological disasters of Lai Yuan

表3 易縣已有和新發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害情況對照表Table 3 Comparison between original and new geological disasters of Yi Xian

4 “7·21”地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征分析

通過對“7·21”群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場調(diào)查，根據(jù)“7·21”降雨特點(diǎn)、地質(zhì)環(huán)境條件、人類工程活動(dòng)對其的影響，歸納了本次群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特征，對其形成原因進(jìn)行了討論分析，以提升在重大降雨條件下地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警水平和防治能力［1，5-6］。

4.1 地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素的常規(guī)認(rèn)識

(1)雨量越大、越容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。降雨是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要條件，在相同條件下，雨量越大越容易使松散固體物質(zhì)處于充分飽和或過飽和狀態(tài)，進(jìn)而使滑動(dòng)面的摩擦力或松散物質(zhì)的粘聚力減小，越容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

(2)強(qiáng)風(fēng)化巖土體地區(qū)容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。年代越老地層如太古界片麻巖地區(qū)，巖體易遭風(fēng)化作用破壞，巖體容易產(chǎn)生節(jié)理裂隙，能夠?yàn)槟嗍魈峁┧缮⑽镔|(zhì)和為崩塌滑坡提供有力的入滲條件。

(3)地質(zhì)災(zāi)害密度大的地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量多。地質(zhì)災(zāi)害密度大說明該地區(qū)有利于地質(zhì)災(zāi)害的形成，地質(zhì)環(huán)境條件差，一旦受到降雨等外力作用，越容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

4.2 “7·21”地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

本次降雨過程誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型齊全、時(shí)間集中，具有群發(fā)性，發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)與“7·21”暴雨時(shí)空分布重合，具有暴雨誘發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害的普遍特點(diǎn)，但是通過對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量、分布特點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分析研究，則又顯現(xiàn)出區(qū)別于常規(guī)認(rèn)識的一些特征。

4.2.1 地質(zhì)災(zāi)害總體發(fā)生率較低，臨界雨量存在差距

考慮到地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時(shí)間與氣象部門統(tǒng)計(jì)雨量時(shí)段的關(guān)系，綜合考慮強(qiáng)降雨條件下三個(gè)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的不發(fā)生情況，用插值法對當(dāng)日降雨量進(jìn)行修正，綜合認(rèn)為:淶水縣中東部臨界雨量為95～180mm;淶源縣東部、西部和淶水縣西部臨界雨量為100～150mm;淶源縣中部臨界雨量為160～220mm;淶源縣南部和易縣中北部易縣臨界雨量為120～180mm;易縣南部臨界雨量為150～200mm(圖5)。

地質(zhì)災(zāi)害總體發(fā)生率較低。淶源盆地和易縣北部雖然本次降雨強(qiáng)度很大，但是該地區(qū)原有的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量少，密度低，地質(zhì)環(huán)境條件較好，不易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害;暴雨籠罩區(qū)內(nèi)地層巖性主要為年代較新的堅(jiān)硬的白云巖、灰?guī)r、砂巖、花崗巖、角閃輝石巖，溝里的松散物堆積較少，而且當(dāng)?shù)亻_發(fā)旅游資源清除了大量不穩(wěn)定巖土體和溝內(nèi)的松散堆積物，雖然本次降雨基本上每條溝谷都有大量水流沖出，但是由于溝內(nèi)沖出固態(tài)物源較少(泥沙體積含量小于15%)，所以形成的災(zāi)害以洪水居多。

地質(zhì)現(xiàn)象居多，最終形成災(zāi)害的偏少。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，本次強(qiáng)降雨過程在保定市淶水縣、淶源縣、易縣形成了很多泥石流和小崩小塌，但是由于沒有給當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)造成損失，所以沒有形成災(zāi)害。

太行山山區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)雨量一般在40～100mm，如圖2顯示，本次降雨過程在淶源縣、淶水縣和易縣的累積降雨量為50～350mm，僅僅誘發(fā)了9起地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害總體發(fā)生率僅為5.9%?？梢?，不同突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的臨界雨量差異是巨大的(圖5)。

4.2.2 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育具有地域性

泥石流主要發(fā)生在淶水縣三坡鎮(zhèn)—宋各莊一帶白云巖地區(qū)，而崩塌和滑坡則分布在淶源西部白云巖、砂巖區(qū)和易縣蔡家峪一帶角閃輝石巖區(qū)，淶水西部、淶源南部的巖體強(qiáng)風(fēng)化(太古界片麻巖)地區(qū)并沒有形成嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害(圖6)。淶源南部分布著32處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，絕大部分為滑坡隱患點(diǎn)，區(qū)內(nèi)前期無降水，本次降雨量為50～100mm，相對較少且持續(xù)時(shí)間較短，大部分受滲透影響的巖土體還沒有達(dá)到飽和程度，所以這一地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率較低;淶水中西部分布著14處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，絕大部分為泥石流隱患點(diǎn)，區(qū)內(nèi)降雨量為100～200mm，但是由于拒馬河兩岸旅游景區(qū)的開發(fā)，清除了溝谷內(nèi)的松散物源，所以雖然本次降雨很大，但是并沒有形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

淶水縣地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生數(shù)量和災(zāi)害發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于淶源縣和易縣。本次降雨過程在淶水縣、淶源縣和易縣地質(zhì)災(zāi)害總體誘發(fā)率分別為0.36點(diǎn)次/100km2、0.08點(diǎn) 次/100km2和 0.04點(diǎn) 次/100km2(圖6)。本次降雨強(qiáng)度＞100mm/3h的籠罩區(qū)主要分布在淶水中東部、淶源盆地和易縣北部，但是淶源盆地和易縣北部原有的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量少，密度低，且地質(zhì)環(huán)境條件較好，不易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

旅游景區(qū)及周邊范圍內(nèi)新發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量很少，僅有的1起發(fā)生在雨量大于200mm/d的三坡鎮(zhèn)(圖6)。這是因?yàn)楫?dāng)?shù)亻_發(fā)旅游資源清除了景區(qū)周邊大量不穩(wěn)定巖土體和溝內(nèi)的松散堆積物，提高了地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的穩(wěn)定程度。

4.2.3 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生需要一定的孕育過程

泥石流、崩塌和滑坡在三縣的發(fā)生率分別為7.7%、4.5%和1.2%，泥石流發(fā)育程度明顯高于崩塌、滑坡。雖然本次降雨量級和強(qiáng)度都很大，但是持續(xù)時(shí)間僅為1天，由于該地區(qū)基巖裸露，表層覆蓋土層較薄，一部分降雨僅滲透到深度不大的巖土體中，大部分雨水沿坡面快速流入河谷，大部分受滲透影響的巖土體還沒有達(dá)到飽和程度，降雨對不良地質(zhì)體的沖刷作用大于其入滲作用，從而沒有形成大量的崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

本次降雨改變了原有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的危險(xiǎn)程度，經(jīng)過后續(xù)監(jiān)測，雖然“7·21”以后該地區(qū)發(fā)生數(shù)次較大降雨，但是并沒有誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害，可見，在特大降雨過程大規(guī)模誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害后，即使在連續(xù)降雨的條件下，再誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害仍然需要一定的孕育過程［2-4］。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害臨界雨量等值線圖Fig.5 Critical rainfall isoline map of geological disasters

圖6 “7·21”群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害分布圖Fig.6 The distribution of“7·21”mass geological disasters

5 結(jié)論

“7·21”特大暴雨雨勢急、來勢猛，給保定北部地區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。通過對“7·21”群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場調(diào)查，本次降雨過程誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害具有群發(fā)性、與“7·21”暴雨時(shí)空分布重合的特點(diǎn);受降雨特點(diǎn)、地質(zhì)環(huán)境條件、不良地質(zhì)體的危險(xiǎn)程度、人類工程活動(dòng)等因素控制，本次群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害還具備總體發(fā)生率較低、臨界雨量差異大、地域性明顯、災(zāi)害發(fā)生需要一定的孕育過程等一些顯著特征，通過對形成這些特征的原因進(jìn)行較為全面的分析研究，認(rèn)為降雨時(shí)空分布、原有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)穩(wěn)定程度和分布特征、旅游景區(qū)開發(fā)等因素控制著地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生和分布。隨著極端氣候條件的頻繁出現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警、群測群防等工作不能僅僅依靠地質(zhì)環(huán)境、降雨等區(qū)域宏觀條件，還必須通過每年地質(zhì)災(zāi)害核查等工作詳細(xì)了解每個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的變化情況，及時(shí)修正臨界雨量閥值，最大限度的保障受地質(zhì)災(zāi)害威脅的廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全［2］。

［1］河北省“7.21”地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查報(bào)告［R］.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，2012:1-65.“7.21”geological disaster emergency report in Hebei province［R］.Geological Environmental Monitoring Station in Hebei Province，2012:1-65.

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