九龍縣泥石流災害與降水因子關系分析

王嚴琪　王敏　羅竟成　王虎

摘要 本文統(tǒng)計了九龍縣降水引發(fā)的泥石流災害個例與歷史氣象資料，分析小時雨強及當天、前7 d有效降水量等因子與泥石流災害關系，得出結論：短時強降水引發(fā)泥石流災害占3～4成;當小時降水量>35 mm時或3 h累計有效降水量>60 mm時，發(fā)生泥石流風險很高;泥石流發(fā)生當日降水量達大雨以上量級占比70.8%。泥石流發(fā)生概率與前期累計降水量呈指數(shù)增長關系。當前期有效降水量較大或有效降水量一般，但短時降水量較大時，發(fā)生泥石流風險增大。

關鍵詞 九龍縣;泥石流;有效降水量;閾值

中圖分類號：P642.23 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.054

九龍縣位于四川省甘孜藏族自治州東部，與涼山州及雅安市接壤。九龍地在青藏高原和攀西平原過渡帶，其地勢有著較大落差。泥石流是九龍縣常見地質(zhì)災害之一，據(jù)四川省地質(zhì)環(huán)境管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，九龍縣現(xiàn)在冊地質(zhì)災害隱患點443處，由降水引起的泥石流65起。共死亡和失蹤人數(shù)為21人，受災人數(shù)106 361人，直接經(jīng)濟損失約41 099萬元，地質(zhì)災害嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全，并制約經(jīng)濟社會發(fā)展。對某地區(qū)而言，在一定時間尺度內(nèi)地形和松散固體物質(zhì)變化不大，因此，激發(fā)泥石流的重要條件是降雨[1]。本研究利用多個泥石流個例及其對應小時雨量、3 h降水量、日降水量、前期有效累積雨量等降水因子進行統(tǒng)計分析，總結出九龍縣降雨引發(fā)泥石流相降水量閾值，以期為九龍縣泥石流災害監(jiān)測預報預警提供更加準確的預報參考依據(jù)和指標[2]。

1 數(shù)據(jù)與資料說明

根據(jù)四川省氣象局《四川省短期災害性天氣預報質(zhì)量評定辦法》（川氣預函[2018]11號附件1）第四章第六條規(guī)定的短期災害性天氣預報天氣標準，甘孜藏族自治州24 h降水量0.1～6.9 mm為小雨，7.0～14.9 mm為中雨，15.0～24.9 mm為大雨，25.0～49.9 mm為暴雨，50.0～99.9 mm為大暴雨，≥100.0 mm為特大暴雨。選取九龍縣2000—2019年國家氣象站和區(qū)域自動氣象站小時降水量，取泥石流發(fā)生點距離最近的氣象站降水量，如果該站數(shù)據(jù)有誤或缺失，再按就近原則選其他站點雨量。

2 九龍縣泥石流災害與降水量因子關系分析

2.1 小時雨強與泥石流關系

短時強降水（1 h降水量>15.0 mm）具有突發(fā)性強、來勢猛、降水時間集中等特點，常造成城鎮(zhèn)內(nèi)澇、山體滑坡等氣象衍生災害[3]。統(tǒng)計有降雨資料且由短時強降水造成的泥石流等地質(zhì)災害22次，共有10次小時降水量≥15.0 mm，占45.5%，表明降雨強度致災可能性大，需特別注意防范。

對于小時降水量，降水強度<15 mm以下時，有可能發(fā)生泥石流，泥石流災害等級4級;強度達16～20 mm時，發(fā)生泥石流可能性較大，泥石流災害等級3級;強度達21～35 mm時，發(fā)生泥石流可能性大，泥石流災害等級2級;強度>35 mm時，發(fā)生泥石流可能性極大，泥石流災害等級1級[4]。

對于3 h降水量，當降水強度為15～25 mm時，有可能發(fā)生泥石流，泥石流災害等級4級;強度達26～35 mm時，發(fā)生泥石流可能性較大，泥石流災害等級3級;強度達36～60 mm時，發(fā)生泥石流可能性大，泥石流災害等級2級;強度>60 mm上時，發(fā)生泥石流災害可能性極大，泥石流災害等級1級[5]。

2.2 災害發(fā)生日降水量與泥石流關系

據(jù)2000—2019年九龍縣發(fā)生的由降水引起的65起泥石流實況反查降水情況，按照發(fā)生日當天24 h降水量級統(tǒng)計泥石流與日降水量關系，泥石流發(fā)生日降水量達大雨以上量級占比70.8%，中雨及以下占22.6%（表1）。

3 爆發(fā)泥石流災害前期有效降水量閾值計算

3.1 降水量分布特征

分析泥石流災害的雨量數(shù)據(jù)一般是當天及前幾天雨量記錄，考慮地表徑流產(chǎn)生、水分蒸發(fā)等過程，進入巖土體的雨量小于實際記錄雨量。故本文采用前期有效降水量概念，即災害發(fā)生前降雨過程中對斜坡巖土體穩(wěn)定性產(chǎn)生作用的雨量，計算進入巖土體雨量經(jīng)驗公式為：

r_a0=k.r₁+k²r₁+…+kⁿr_n（1）

式中：ra0為第0天前期有效降水量，為有效降水量系數(shù)（k≤1），rn為前第n天降水量。有效降水量系數(shù)表示巖土體對雨水滯留能力大小，由區(qū)域內(nèi)巖土體總體性質(zhì)決定，一般取0.65～0.85，本研究取0.8。

分析九龍縣泥石流發(fā)生個例降水量，當天雨量對地質(zhì)災害敏感性最好，發(fā)生泥石流當天平均雨量達23.94 mm;從泥石流災害發(fā)生前平均有效雨量看，泥石流災害發(fā)生前1—7 d有效雨量逐日增加，且增幅穩(wěn)定，R1—R7累計雨量增幅都超10 mm，其次是前7 d雨量平均23.28 mm;而前1—6 d敏感性相對較差，平均雨量分別為10.6 mm、8.81 mm、12.08 mm、17.59mm、17.92 mm和21.3 mm（表2）。說明誘發(fā)泥石流的強降雨主要發(fā)生在災害發(fā)生當天及災害發(fā)生前7 d累積降水。

3.2 降水量區(qū)間概率數(shù)計算

由于超9成泥石流發(fā)生在5—9月，故取5 mm為一區(qū)間，分別計算每一區(qū)間發(fā)生泥石流數(shù)量所占5—9月該區(qū)間歷史降水量數(shù)量比例，即把不同量級降水泥石流個數(shù)除以該量級降水天數(shù)，得到不同降雨量級下每天可能發(fā)生泥石流個數(shù)（概率），確定泥石流等級。

經(jīng)分析，降水量與泥石流發(fā)生概率呈正相關，且呈指數(shù)函數(shù)增長態(tài)勢，故將降水量與發(fā)生地質(zhì)災害概率用指數(shù)函數(shù)進行擬合（圖1）。

得到地質(zhì)災害可能出現(xiàn)的概率公式y(tǒng)₀=0.0054e^0.1047x、R²=0.8681，y₁=0.0041e^0.086x、R²=0.9558，y₂=0.005e^0.0655x、R²=0.9196，y₃=0.0025e^0.0711x、R²=0.8916，y₄=0.0021e^0.071x、R²=0.9098，y₅=0.0014e^0.0751x、R²=0.8912，y₆=0.0041e^0.0731x、R²=0.9236，y₇=0.0018e^0.0654x、R2=0.8794，式中x為災害發(fā)生當天到前7 d累積有效雨量，y為地質(zhì)災害可能出現(xiàn)的概率。

3.3 爆發(fā)泥石流的前期有效雨量閾值

將災害概率<0.1定為發(fā)生泥石流災害風險較低，五級;0.1≤y<0.4定為發(fā)生泥石流災害有一定風險，四級;0.4≤y<0.7定為發(fā)生泥石流災害風險較高，三級;0.7≤y<1定為發(fā)生泥石流災害風險高，二級;y≥1定為發(fā)生泥石流災害的風險較很高，一級。泥石流災害各等級雨量閾值（表3）（雨量四舍五入取整）。

4 結論

（1）短時強降水爆發(fā)的泥石流災害占3～4成，泥石流發(fā)生風險隨小時雨強增大而升高，當1小時降水量>35 mm時或3 h累計有效降水量>60 mm時，發(fā)生泥石流風險很高。

（2）九龍縣泥石流災害發(fā)生概率與當日降水量及前7 d累計有效降水量成指數(shù)增長關系。隨著降水天數(shù)增加，累計有效降水量增大，發(fā)生泥石流災害風險增大。當日超過50 mm、前1 d超過64 mm、前2 d超過81 mm、前3 d超過84 mm、前4 d超過87 mm、前5 d超過88 mm、前6 d超過90 mm或前7 d超過97 mm發(fā)生泥石流風險很高。

（3）當前期有效降水量較大時，或有效降水量一般，但短時降水量較大時，發(fā)生泥石流風險都會增大。

（4）泥石流災害預報是以降水預報為基礎進行的，客觀上要求降水預報更精細、精準。故在今后預警預報中，需進一步改善獲得精準降水量預報與實況的方法。

參考文獻

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[3] 鐘燕川，郭海燕，徐金霞，等.四川省泥石流活動與降水因子特征[J].水土保持研究，2018，25（6）.

[4] 叢威青，潘懋，李鐵鋒，等.降雨型泥石流臨界雨量定量分析[J].巖石力學與工程學報，2006，25.

[5] 李錫強，王敏，冉王群，等.四川省九龍縣暴雨誘發(fā)泥石流的時空特征及其閾值確定[J].四川師范大學學報，2020，43（3）.

責任編輯：黃艷飛

Relationship Between Debris Flow Disaster and Precipitation Factors in Jiulong County

WANG Yan-qi et al （Meteorological Station of Ganzi Tibetan Autonomous Prefecture， Kangding， Sichuan 626000）

Abstract Based on the statistics of debris flow disasters caused by precipitation in Jiulong County and historical meteorological data，this paper analyzes the relationship between the factors such as hourly rainfall intensity，effective precipitation of the day and the first seven days，and concludes that debris flow disaster caused by short-term heavy rainfall accounts for 30%～40%.When the hourly precipitation is more than 35mm or the accumulated effective precipitation is more than 60mm，the risk of debris flow is very high.The amount of precipitation on the day of debris flow was more than heavy rain，accounting for 77.4%.The probability of debris flow increases exponentially with the accumulated precipitation.When the early effective precipitation is large or the effective precipitation is general，but the short-term precipitation is large，the risk of debris flow increases.

Key words Jiulong County; Debris flow; Effective precipitation; Threshold value

基金項目 高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室科技發(fā)展基金項目（NO：SCQXKJQN2020015）。

作者簡介 王嚴琪（1996–），女，四川都江堰人，本科，助理工程師，主要從事天氣預報服務工作。

收稿日期 2020–06–1