浙江省諸暨市地質(zhì)災害與臨界降雨量關系探討

何元才,沈萬里,杜歡歡

(1.浙江省第四地質(zhì)大隊，紹興　312000；2.浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局，紹興　312000)

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浙江省諸暨市地質(zhì)災害與臨界降雨量關系探討

何元才1,沈萬里2,杜歡歡2

(1.浙江省第四地質(zhì)大隊，紹興312000；2.浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局，紹興312000)

地質(zhì)災害的發(fā)生除了地層巖性、地質(zhì)構造、地形地貌等內(nèi)在因素外，降雨量是常見和重要的誘發(fā)因素。不同的地質(zhì)環(huán)境條件，誘發(fā)地質(zhì)災害的降雨量是不同的。本文根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境條件，將諸暨市地質(zhì)環(huán)境分為脆弱區(qū)、較脆弱區(qū)、基本穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定區(qū)4個區(qū)域，并分別建立了臨界降雨量特征曲線，為預報預警提供科學依據(jù)。

地質(zhì)災害；地質(zhì)環(huán)境條件；前期降雨量；臨界降雨量

臨界降雨量確定合理與否，對一個地區(qū)的地質(zhì)災害防治工作至關重要，它關系到地質(zhì)災害預警信息發(fā)布及時和準確性。以往的地質(zhì)災害預警預報往往不論地質(zhì)環(huán)境條件，也不論降雨過程的不同，以縣級行政區(qū)劃為單位，給出一個固定的單位時間降雨量值作為臨界值。這樣可能會導致防治重點不夠突出，造成不必要的投入?？茖W的做法是按照不同的地質(zhì)環(huán)境條件，分別建立臨界降雨量預警值，科學準確及時發(fā)布預警預報信息。

1　地質(zhì)環(huán)境條件與地質(zhì)災害概況

1.1地質(zhì)環(huán)境條件

諸暨市位于浙江省中北部，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，具有典型的丘陵山地氣候特征，雨水較多，多年平均降水量約1 401.8 mm，蒸發(fā)量1 300 mm，降水日年均約177.3 d，相對濕度約81.7%，降水量最大值為1 755.6 mm，最少930.3 mm。

諸暨市全境處于浙東南、浙西北丘陵山區(qū)兩大地貌單元的交接地帶，由東部會稽山低山丘陵、西部龍門山低山丘陵、中部浦陽江河谷盆地和北部河網(wǎng)平原組成。地貌上大致分為構造侵蝕低山、侵蝕剝蝕丘陵、沖積平原及山間谷地、湖積平原4類。構造侵蝕低山區(qū)面積205 km2，主要分布市境東、西兩側的嶺北、璜山、東白湖、陳宅和馬劍一帶，絕對高程500 m以上，相對高差100～300 m，沖溝發(fā)育，地勢陡峭，坡度一般在25°以上。侵蝕剝蝕丘陵區(qū)面積1 585 km2，分布于低山與平原之間過渡地帶，絕對高程50～500 m，相對高差多在200 m以下，地形較陡，坡度一般在15°～30°。沖積平原及山間谷地區(qū)面積409 km2，分布于中部浦陽江及其支流沿岸，高程一般在50 m以下，地形相對平坦。湖積平原區(qū)主要分布于江澡、山下湖和阮市一帶，絕對高程在10 m以下，地勢低平，多湖泊、濕地。

諸暨市出露的地層自元古代至新生代均有出露，主要的工程地質(zhì)巖組有火山巖、變質(zhì)巖、沉積細碎屑巖和碳酸鹽巖4大類。構造上處于江紹拼合帶上，以北東向斷裂構造和褶皺構造最為發(fā)育，北西向斷裂構造次之[1]。

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件，全市地質(zhì)環(huán)境可劃分弱區(qū)、較脆弱區(qū)、基本穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定區(qū)4個區(qū)域(表1)。

表1　諸暨市區(qū)域工程地質(zhì)條件分區(qū)表

1.2地質(zhì)災害概況

截止2014年底，全市已發(fā)生地質(zhì)災害點146處，造成直接經(jīng)濟損失近300萬元。另有地質(zhì)隱患點70處，威脅人群1 200余人和7 800余萬元的財產(chǎn)安全。主要災害類型為崩塌、滑坡和泥石流。規(guī)模上絕大多數(shù)為小型，中型的僅有1處。分布地域上除浣東、陶朱、馬劍和王家井4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)外，其余23個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有不同數(shù)量分布，其中東白湖鎮(zhèn)最多達23處。另外，全市共有地質(zhì)災害隱患點70處，其中已發(fā)生仍存在隱患的有27處，未發(fā)生地質(zhì)災害隱患點43處，類型上泥石流隱患12處，滑坡隱患19處，崩塌隱患38處，地面沉陷隱患1處。地質(zhì)災害隱患點主要分布于東南部的變質(zhì)巖區(qū)。另有不穩(wěn)定斜坡68處[2]。

2　降雨與地質(zhì)災害關系分析

2.1代表性雨量站點選取

針對地質(zhì)災害的發(fā)育規(guī)律及形成條件，選取了陳蔡、應店街、街亭和石門4個雨量站點自2008年1月1日至2014年底的1 h降雨資料(應店街站數(shù)據(jù)從2011年開始)，進行降雨與地質(zhì)災害關系分析，分別代表變質(zhì)巖區(qū)、沉積巖區(qū)、火山巖區(qū)和巖漿巖區(qū)。

2.2典型降雨時段與地質(zhì)災害發(fā)生情況

諸暨市地質(zhì)災害群發(fā)期與前期降雨特征值見表2 。

表2　諸暨市群發(fā)地質(zhì)災害發(fā)生前降雨特征值統(tǒng)計表

2.3降雨特征值與地質(zhì)災害關系

2.3.1最大前期雨量確定

為更加準確的判斷降雨與地質(zhì)災害的關系，做出Ⅰ區(qū)已知發(fā)生時間的127處地質(zhì)災害點做前期降雨量與發(fā)生前1 h、3 h、6 h、12 h和24 h降雨量散點圖[3](圖1)。

圖1　Ⅰ區(qū)單位時間降雨與前期雨量關系散點圖

從圖1可以看出5個子圖中的橫軸位置密集點均出現(xiàn)在200 mm左右，說明Ⅰ區(qū)前期降雨臨界值為200 mm。

2.3.2發(fā)生前單位時間臨界降雨值確定

當前期降雨小于200 mm時，巖土體總體處于干燥至飽和之間，對于一個特定點來說，它的發(fā)生有以下幾種可能：一是受短時(1～3 h內(nèi))暴雨、大暴雨，甚至是特大暴雨觸發(fā)；二是受歷時較長(3～12 h)的大雨觸發(fā)；三是受持續(xù)中到大雨觸發(fā)。當然這三種狀態(tài)前期都可能有一定量的前期降雨，另外也可能受持續(xù)暴雨觸發(fā)。

若是第一種狀態(tài)，發(fā)生前1 h或 3h雨量應相對較大，而6 h、12 h、24 h就不一定非常突出；相反若是后幾種狀態(tài)，則1 h雨量不一定很大。為了比較精確地確定各個不同時長的臨界降雨值，我們對樣本進行了一些處理。以1 h為例，首先刪除前期降雨大于200 mm的樣本，然后對剩下的樣本再進行甄別，剔除明顯是受3 h、6 h等強降雨引發(fā)的點。通過以上處理重新繪制散點圖，分別得到1 h、3 h、6 h、12 h和24 h散點圖，并通過該圖畫出一條從點(200，0)出發(fā)的直線,得到1 h、3 h、6 h時、12 h和24 h的臨界降雨量分界線Li(圖2、圖3、圖4)。我們可以這樣認為：直線Li下方對應的i小時降雨量引發(fā)地質(zhì)災害的可能性較小，而在其上方則存在引發(fā)地質(zhì)災害的可能，且離得越遠，可能性越大。不過Ⅲ區(qū)因樣本數(shù)偏少，規(guī)律性不如其他兩區(qū)清晰，局部按實際地質(zhì)條件作了一些微調(diào)。

圖2?、駞^(qū)單位時間降雨與前期降雨關系圖

圖3?、騾^(qū)單位時間降雨與前期降雨關系圖

圖4?、髤^(qū)單位時間降雨與前期降雨關系圖

為方便使用，我們將諸暨市崩塌、滑坡發(fā)生所需的臨界降雨量值列表于表3～5。

3　泥石流臨界降雨量

從已發(fā)生的泥石流情況來看，諸暨主要為坡面型泥石流，真正的溝谷型泥石流僅東白湖鎮(zhèn)廖宅新屋基一處。因該泥石流發(fā)生時間早，具體情況無從考證，但就坡面型泥石流而言，一般均在崩塌、滑坡群發(fā)期才會發(fā)生，期臨界降雨值要遠大于崩塌和滑坡。

表3地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)(Ⅰ)崩塌、滑坡發(fā)生臨界降雨量表(單位：mm)

斜坡狀態(tài)前期過程降雨臨界降雨量1h3h6h12h24h干燥025406090120濕潤5020304570901001520304560飽和15051015203020000000

注：表中數(shù)據(jù)經(jīng)Li線讀取后，采取了湊5和湊10處理，即不到5或10的，上調(diào)為整5或整10(下同)。

表4地質(zhì)環(huán)境較脆弱區(qū)(Ⅱ)崩塌、滑坡發(fā)生臨界降雨量表(單位：mm)

斜坡狀態(tài)前期過程降雨臨界降雨量1h3h6h12h24h干燥0305080100125濕潤50254065801051002030506080飽和1501525354555200101520253025000000

表5地質(zhì)環(huán)境基本穩(wěn)定區(qū)(Ⅲ)崩塌、滑坡發(fā)生臨界降雨量表(單位：mm)

斜坡狀態(tài)前期過程降雨臨界降雨量1h3h6h12h24h干燥0406090120140濕潤5010035305545806510085120100飽和15020025030035025201550353020100504030150705040200806050250

從已知的8處坡面型泥石流來看，前期降雨最少的達140 mm，最多的可達500 mm以上，而泥石流發(fā)生前1 h，無一例外，均有暴雨發(fā)生，1 h雨量約為崩塌、滑坡相應臨界值的2倍。據(jù)此，對諸暨泥石流的臨界降雨值確定如下：

(1) 當前期降雨未達崩塌、滑坡相應臨界前期雨量時，分別按崩塌、滑坡對應臨界值的2倍來考慮。

(2) 當前期降雨達到崩塌、滑坡相應臨界前期雨量時，分別按崩塌、滑坡對應最低檔次臨界值的2倍來考慮。如Ⅰ區(qū)，其最低檔次前期降雨量為150 mm。

4　不同降雨狀態(tài)下地質(zhì)災害發(fā)生的可能性

為更加直觀地反映諸暨全市在不同降雨條件下發(fā)生地質(zhì)災害的可能性及其大小，根據(jù)不同區(qū)域臨界降雨量表，結合諸暨的降雨特征，以下列出了幾種典型降雨狀態(tài)下，全市不同區(qū)域發(fā)生地質(zhì)災害可能性的對照情況(表6)。

5　結論

(1) 地質(zhì)災害形成條件可以概括為兩類：一是內(nèi)部條件，包括地質(zhì)和地貌，即內(nèi)因；二是觸發(fā)條件，包括降雨和人類工程活動，即外因。外因必需通過內(nèi)因才能發(fā)揮作用。

(2) 諸暨市群發(fā)前期降雨臨界值為200 mm。

(3) 地質(zhì)災害發(fā)生與降雨的特征有關。不同地質(zhì)環(huán)境條件下發(fā)生地質(zhì)災害對降雨的要求是不同的。

(4) 相同地質(zhì)環(huán)境條件下，不同的前期降雨對引發(fā)地質(zhì)災害所需的降雨量也是不同的。根據(jù)地質(zhì)環(huán)境和前期降雨特征不同，所確定的臨界降雨量能更好、更準確地為地質(zhì)災害預警提供依據(jù)。

表6　不同降雨狀態(tài)下諸暨市地質(zhì)災害發(fā)生可能性大小對照表

[1]浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.浙江省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

[2]沈萬里,陳健，蔣堯興.浙江省諸暨市農(nóng)村山區(qū)地質(zhì)災害詳細評價報告[R].浙江地勘實業(yè)發(fā)展有限公司,2015.7.

[3]李長江，麻士華，朱興盛.降雨型滑坡預報的理論、方法及應用[M].北京:地質(zhì)出版社,2008.

STUDY ON GEOLOGICAL DISASTERS AND CRITICAL RAINFALL IN ZHUJI CITY，ZHEJIANG PROVINCE

HE Yuan-cai1,SHEN Wan-li2,DU Huan-huan2

(1.Zhejiang Province Fourth Geological Brigade，Shaoxing312000,China; 2.Non-ferrous metals geological exploration bureau of Zhejiang province,Shaoxing312000,China)

Stratigraphic lithology, geological structure, topography, etc. Is the inner factor of geological disaster. Rain is a common and important cause geological disaster inducing factors. Different geological environment condition, induce geological disasters of rainfall is different. According to the different geological environment condition, zhuji city geological environment can be divided into vulnerable area, weaker area, basic stability region and stability region in four regions, and established the critical rainfall characteristic curve, respectively, which will provide a scientific basis for forecasting warning.

geological disasters; geological environmental constructions; prophase rainfall；critical rainfall

1006-4362(2016)03-0070-05

2016-05-12改回日期：2016-06-27

X141;P457.6

A

何元才(1965-)，男，高級工程師，主要從事環(huán)境地質(zhì)研究工作。E-mail:582308691@qq.com