滑坡預(yù)警型降雨特征及危險(xiǎn)雨型研究

劉 朝 程圣國

(三峽大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443002)

降雨是誘發(fā)滑坡的一個(gè)重要因素，降雨又涉及到降雨的雨強(qiáng)、雨型、降雨歷時(shí)等多個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)設(shè)計(jì)雨型有五種即增大型、減弱型、中間大型、中間小型、均勻型。而實(shí)際降雨過程不一定是單純的一種，可能是兩種或多種組合出現(xiàn)。很多學(xué)者用不同的方法研究了各地雨型。殷水清等[1]利用動(dòng)態(tài)K均值聚類方法，將降雨過程分為前期型、中期型、后期型和均勻型4類雨型，并給出各雨型雨強(qiáng)隨歷時(shí)的變化關(guān)系。岑國平等[2],采用模糊識(shí)別法,建立7種雨型的模式矩陣,再分別計(jì)算每場實(shí)際降雨與7種模式的貼近度,根據(jù)擇近原則,判斷該場降雨屬于哪種雨型。范澤華[3]基于Huff雨型曲線推導(dǎo)了天津市的設(shè)計(jì)雨型，并按1 h,3 h,6 h,12 h和24 h等5個(gè)不同的降雨歷時(shí)對降雨過程進(jìn)行分類，分別繪制其Huff雨型曲線，得到更為精細(xì)的降雨時(shí)程分布特征。本文通過統(tǒng)計(jì)宜昌市2017年兩個(gè)時(shí)段的降雨特征對危險(xiǎn)降雨的組合情況進(jìn)行了探索，為滑坡的預(yù)防提供參考。

1 降雨特征

1.1 8月16日～9月5日日降雨類型隨時(shí)間分布特征

1)共統(tǒng)計(jì)461個(gè)站點(diǎn)，21 d內(nèi)，小雨[4][0 mm，10 mm)，中雨[10 mm,25 mm)，大雨[25 mm,50 mm)，暴雨[50 mm,100 mm)，大暴雨[100 mm)，五種降雨類型隨時(shí)間分布，見圖1。

由圖1可以看出，宜昌市8月16日～9月5日以小雨為主，中雨次之，大雨以上較少，只在8月20日出現(xiàn)全部五種降雨。

2)統(tǒng)計(jì)日內(nèi)，連陰雨分布見表1。連陰雨[5]定義如下：

a.連陰雨過程持續(xù)5 d；b.連陰雨過程持續(xù)6 d～7 d，允許有1個(gè)無雨日；c.連陰雨過程持續(xù)8 d～10 d，中間允許有2個(gè)間隔無雨日；d.連陰雨持續(xù)時(shí)間大于11 d，不嚴(yán)格規(guī)定非連續(xù)降水間隔天數(shù)。

連續(xù)2 d或以上沒有出現(xiàn)降水，視為連陰雨過程結(jié)束。

1.2 10月10日～18日日降雨類型隨時(shí)間分布特征

1)462個(gè)站點(diǎn)，9 d內(nèi)，五種降雨類型隨時(shí)間分布見圖2。

表1 站點(diǎn)連陰雨占比

由圖2可以看出：宜昌10月10日～18日仍以小雨為主，尤其在12日、18日小雨站點(diǎn)達(dá)90%以上。中雨站點(diǎn)平均達(dá)22%。大雨只有在8月11日達(dá)64%，其他時(shí)段大雨以上極少。

2)統(tǒng)計(jì)日內(nèi)462個(gè)站點(diǎn)連陰雨分布見表2。

表2 站點(diǎn)連陰雨占比

2 危險(xiǎn)雨型研究

2.1 8月16日～9月5日危險(xiǎn)雨型分析

根據(jù)獲得的湖北省滑坡預(yù)警資料，為了研究最危險(xiǎn)降雨，現(xiàn)挑出這三個(gè)縣的4個(gè)站點(diǎn)：染坊坪(長陽)、穿心店(秭歸)、小溪口(夷陵)、古坪村(夷陵)根據(jù)擇近原則判斷與五種傳統(tǒng)雨型貼近度分析其雨型。

1)染坊坪為累計(jì)降雨量最大(377.5 mm)，且單日出現(xiàn)過最大降雨量(209 mm)的站點(diǎn)，其降雨特征見圖3。

2)小溪口為統(tǒng)計(jì)日內(nèi)歷史降雨天數(shù)達(dá)21 d，且連陰雨天數(shù)最長的站點(diǎn)。古坪村、穿心店歷史降雨天數(shù)、連陰雨天數(shù)均為20 d，僅次于小溪口，降雨特征見圖4。

由圖3,圖4可知：

1)染坊坪和小溪口有共同處，均為中間大型降雨，并在23日出現(xiàn)轉(zhuǎn)折接著經(jīng)歷一次中間大的峰值型降雨，其中染坊坪是在23日即大暴雨過后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折又經(jīng)歷一次暴雨，記為Ⅰ型雨(中間大+中間大組合雨型)。

2)古坪村先出現(xiàn)大雨然后減弱，并在23日出現(xiàn)轉(zhuǎn)折經(jīng)歷一次中間大型降雨，記為Ⅱ型(減弱型+中間大組合雨型)。

3)秭歸縣的穿心店前期基本是均勻穩(wěn)定的小雨，在9月1日轉(zhuǎn)為中間大型降雨，記為Ⅲ型(均勻型+中間大組合雨型)。

結(jié)合湖北省地質(zhì)環(huán)境信息網(wǎng)發(fā)出的預(yù)警，在雨型轉(zhuǎn)折點(diǎn)或暴雨過后處存在滑坡風(fēng)險(xiǎn)三級預(yù)警，即可能發(fā)生暴雨誘發(fā)型[6]滑坡，故將這三類雨型記為危險(xiǎn)雨型。

2.2 10月10日～18日危險(xiǎn)雨型分析

1)根據(jù)湖北省滑坡預(yù)警資料，選取攤坪水庫和湘坪(興山)、堡子(長陽)具有滑坡風(fēng)險(xiǎn)的縣市站點(diǎn)分析其降雨特征：

攤坪水庫和湘坪為單日出現(xiàn)最大降雨量(60.5 mm)的站點(diǎn)，堡子站為累計(jì)降雨量最大(145 mm)的站點(diǎn)，其降雨特征見圖5。

由圖5可知攤坪水庫、湘坪和堡子站具有非常相似的降雨特征，均為Ⅰ型(中間大+中間大組合雨型)，且在12日即大雨或暴雨過后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，在轉(zhuǎn)折日有滑坡三級預(yù)警。故將Ⅰ型雨記為危險(xiǎn)降雨，易產(chǎn)生暴雨誘發(fā)型滑坡。

2)根據(jù)三峽宜昌網(wǎng)—三峽日報(bào)獲得信息，在10月份秭歸縣郭家壩鎮(zhèn)王家?guī)X滑坡和興山縣峽口鎮(zhèn)彭家槽滑坡災(zāi)情最為嚴(yán)重，現(xiàn)選取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)秭歸郭家壩鎮(zhèn)的4個(gè)站點(diǎn)和興山峽口鎮(zhèn)的6個(gè)站點(diǎn)分別分析其降雨特征見圖6，圖7。

由圖6,圖7可知，兩縣的10個(gè)站點(diǎn)降雨特征極其相似，且都在12日(大雨過后)、15日(組合雨型轉(zhuǎn)折處)發(fā)出滑坡三級預(yù)警，均為Ⅰ型(中間大+中間大組合雨型)循環(huán)出現(xiàn)。

3 結(jié)論與展望

1)Ⅰ型(中間大+中間大)、Ⅱ型(減弱+中間大)、Ⅲ型(均勻+中間大)三種組合雨型為滑坡危險(xiǎn)降雨雨型，當(dāng)組合雨型的降雨峰值在中雨以上時(shí)，在每種降雨結(jié)束的時(shí)間段要加強(qiáng)滑坡防范工作，尤其是Ⅰ型雨循環(huán)降雨最為危險(xiǎn)，易發(fā)生暴雨誘發(fā)型滑坡。連陰雨情況下，Ⅱ型、Ⅲ型雨也容易產(chǎn)生滑坡，連陰雨持續(xù)過久即使是連續(xù)小雨也可能發(fā)生滑坡。

2)根據(jù)降雨特征結(jié)合滑坡預(yù)警以及滑坡資料對危險(xiǎn)雨型進(jìn)行初步研究，為滑坡預(yù)測提供參考，對于最危險(xiǎn)雨型的定義和判別還需結(jié)合大量已經(jīng)發(fā)生的滑坡真實(shí)資料和實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步探索。