三穗縣強降水特征和致災閾值特征分析

楊 平，楊再禹，謝佳豪

1.鎮(zhèn)遠縣氣象局，貴州鎮(zhèn)遠 557700；2.三穗縣氣象局，貴州三穗 556500

為更好地滿足中小尺度天氣系統(tǒng)監(jiān)測、預警的需求，三穗各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自2009年5月起建立了2要素以上的氣象觀測站，目前有區(qū)域站17個，覆蓋各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，有利于提高縣級的預報服務能力、公共氣象服務能力。但由于三穗縣地形復雜，易出現(xiàn)突發(fā)性天氣過程。胡娟等[1-2]研究發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災害類型與地質(zhì)條件、地貌狀況、氣象條件等條件有關，其中降水往往是誘發(fā)地質(zhì)災害的主要原因，尤其是強降水和連續(xù)性降雨是次生災害的主要導火索。劉海知等[3]研究表明有效雨量閾值模型對誘發(fā)滑坡的降雨過程有一定的識別能力，同時利用得到的降水分布特征，指導縣級氣象局更好地開展“三個叫應”氣象服務。結(jié)合強降水過程雨量和三穗應急部門提供的2015—2020年強降水直接經(jīng)濟損失資料，直觀分析經(jīng)濟損失和災害點分布情況，細化致災臨界雨量和“三個叫應”服務閾值。重點關注短時強降水易發(fā)區(qū)、大小流域區(qū)域、地質(zhì)災害點和人口密集區(qū)。

短時強降水造成的暴雨洪澇是三穗汛期主要的氣象災害，出現(xiàn)次數(shù)多，造成的直接經(jīng)濟損失大[4-7]。三穗主要受西南季風環(huán)流控制和太平洋副高邊緣的東南風氣流影響，雨季多集中于5—10月(占年總量的85%)，尤其是6—8月(占年總量的49%～57%)，該地每年強降水天氣過程多，大多數(shù)達暴雨過程，由于強降雨集中、持續(xù)時間長，導致水淹沒農(nóng)田、基礎設施、垮塌等，造成房屋倒塌或人員傷亡，暴雨洪澇災害交替發(fā)生，地質(zhì)災害增多，嚴重危及人民群眾生命財產(chǎn)安全和影響城市的正常運行。近5年來，由于暴雨引發(fā)各類次生災害，導致直接經(jīng)濟損失最大的年份為2020年，造成直接經(jīng)濟損失1 402萬元；其次為2017年651.3萬元[8-10]。例如：2020年6月22日，三穗縣發(fā)生大范圍的持續(xù)性強降水天氣過程，累全縣共出現(xiàn)9站大暴雨，最大小時雨強為46.5 mm，極大的雨強導致山洪暴發(fā)，導致全縣共計人口4 825人受災，直接經(jīng)濟損失約為529萬元。在針對短時強降水氣象服務，存在短時強降水突發(fā)性強，預報難度大，準確率不高，尤其是地形地貌復雜的山區(qū)，縣域內(nèi)地質(zhì)災害點較多，因此不斷優(yōu)化本地化“叫應”閾值就顯得尤為必要。

1 資料與方法

利用2010—2020年9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象觀測站降水資料和2021年三穗縣現(xiàn)有地質(zhì)災害受災情況資料。通過對比分析過程強降水和強降水直接經(jīng)濟損失的相關資料來確定致災臨界值閾值、開展“三個叫應”閾值，后期將不斷完善模型。

2 災害隱患點分布和受災情況

三穗是短時強降水及短時強降水引起的滑坡、崩塌等次生地質(zhì)災害多發(fā)的地區(qū)，地形復雜，地質(zhì)災害點較多。截至2021年春三穗縣共有地質(zhì)災害隱患點91處，經(jīng)資質(zhì)單位認定的為59處。其中，威脅人數(shù)50人以上有13處(八弓鎮(zhèn)5處、滾馬鄉(xiāng)1處、臺烈鎮(zhèn)3處、長吉鄉(xiāng)1處、雪洞鎮(zhèn)1處、瓦寨鎮(zhèn)1處、桐林鎮(zhèn)1處)，包括滑坡8處、不穩(wěn)定斜坡4處、泥石流1處，上述13處地災隱患共威脅356戶村民，共1 705人，威脅資產(chǎn)約2 882萬元；一般地質(zhì)災害隱患點78處(八弓鎮(zhèn)24處、滾馬鄉(xiāng)7處、臺烈鎮(zhèn)14處、長吉鄉(xiāng)4處、雪洞鎮(zhèn)11處、瓦寨鎮(zhèn)1處、桐林鎮(zhèn)9處、良上鄉(xiāng)5處、款場鄉(xiāng)3處)，包括滑坡60處、崩塌5處、塌方2處、危巖體8處、不穩(wěn)定斜坡3處，其中25處為自然引發(fā)，53處為人為工程活動引發(fā)，共威脅136戶村民、3所學校資產(chǎn)、各類公路610 m，共威脅576人，潛在威脅財產(chǎn)1 758.5萬元。根據(jù)2015—2020年由三穗縣應急部門提供的由強降水造成的直接經(jīng)濟損失，災害損失從小到大分別是臺烈(88.48萬元)＜長吉(128.04萬元)＜八弓(186.59萬 元)＜滾 馬(269.59萬 元)＜良上(277.30萬 元)＜雪 洞(339.42萬 元)＜瓦寨(356.15萬元)＜臺烈(88.48萬元)＜款場(1 045.80萬元)。

3 強降水時空分布

3.1 強降水時間分布

從2009—2019年月變化看出(圖1)，三穗強降水時段主要出現(xiàn)在4—10月，其中，災害出現(xiàn)次數(shù)、死亡人數(shù)和農(nóng)作物受災面積分布均呈單峰型；年內(nèi)4—7月是暴雨洪澇災害的高危期，大雨以上量級降水日數(shù)(圖1b)和暴雨以上量級降水日數(shù)(圖1a)的年內(nèi)分布相一致，其日數(shù)多集中在4—9月，峰值均出現(xiàn)在6月，且4月大雨以上日數(shù)增幅最大。由此可見，大雨以上量級降水和暴雨以上量級降水是造成三穗暴雨洪澇災害的主要致災因子。

圖1 2009—2019年各月暴雨累計日數(shù)(a)、大雨累計日數(shù)(b)

3.2 強降水致災臨界值

三穗是短時強降水及其引起的滑坡、塌方等次生地質(zhì)災害多發(fā)的縣區(qū)，對比分析2020年4次的強降水資料及房屋受災理賠材料可以看出，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)1 h多次災害點雨量值在30.0～50.0 mm之間，最大值出現(xiàn)在桐林5月20日1 h雨量為46.6 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)3 h多次災害點雨量值為40.0～80.0 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日3 h雨量為75.2 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)6 h多次災害點雨量值在40.0～90.0 mm之間，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日6 h雨量為83.6 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)12 h多次災害點雨量值為45.0～110.0 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日12 h雨量為101.5 mm。各站24 h多次災害點雨量值為45.3～113.6 mm，最大值出現(xiàn)在滾馬6月23日24 h雨量為113.6 mm。

結(jié)合4次有代表性(表1～4)的強降水資料來看，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)4次強降水24 h累積雨量均為50 mm左右，達暴雨量級，最大值出現(xiàn)在款場2017年6月29日強降水天氣過程，直接經(jīng)濟損失267.4萬元，日累積量113.4 mm，次大值出現(xiàn)在款場2020年6月23日強降水天氣過程，直接經(jīng)濟損失147萬元，日累積量68.8 mm。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)在2020年6月23日強降水天氣過程，長吉142.4 mm，直接經(jīng)濟損失62.64萬元，八弓113.6 mm，直接經(jīng)濟損失2.7萬元。綜上，三穗縣域內(nèi)1 h降水超過30 mm或過程累計的降水量超過50 mm短時強降水易引發(fā)房屋倒塌等影響災害，累計降水超過100 mm則將產(chǎn)生強災害。

表1 2015年6月18日強降水天氣過程

表2 2017年6月29日強降水天氣過程

表3 2020年5月20日強降水天氣過程

表4 2020年6月23日強降水天氣過程

4 叫應服務

結(jié)合三穗鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政分布，款場處于縣東部，八弓位于縣西部，與三穗河流自西向東流經(jīng)一致。在河流上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)強降水不一定有災害發(fā)生，但極易導致下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)災害。4次強降水顯示降水量時空分布不均，加上地形地貌、生態(tài)條件、人口密度等因素，決定了“三個叫應”不能采用相同的標準[11-15]。即便在同一縣域，不同區(qū)域的致災雨量閾值也不盡相同，在實際情況中可以分量級、分地區(qū)、分時段開展氣象服務叫應工作。

4.1 分量級

以過程雨量為統(tǒng)計量，轄區(qū)24 h前無降水時，臨界雨量閾值分別為30 mm/h、累計量50 mm、累計量100 mm；轄區(qū)24 h前有連續(xù)降水時，臨界雨量閾值分別為40、80、100 mm，在實際氣象服務中，應重點叫應地質(zhì)災害點監(jiān)測人和相關單位。細則如下：(1)站點1 h雨量達30 mm及以上且降雨可能持續(xù)時，對于地質(zhì)災害點且人口密集、易塌方部位，值班人員要開展叫應工作，叫應降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府；(2)有站點過程雨量達40～50 mm及以上時，叫應鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、行政村應急責任人、氣象信息員，視情況向政府分管領導報告；(3)有站點過程雨量達80～100 mm 及以上有可能引發(fā)較大災害時，叫應本縣相關責任單位及降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、行政村應急責任人、氣象信息員，向政府分管領導報告，緊急情況向政府主要領導報告。

4.2 分地區(qū)

突出重點地區(qū)，尤其是當人口密集、災害隱患點多的八弓和臺烈出現(xiàn)30 mm/h的短時強降水或者過程雨量達50 mm以上時，重點關注城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)易澇部位、地質(zhì)災害點，以及及時叫應降水發(fā)生地鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府；尤其是位于下游、位置低的款場。當其上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)過程累積量＞50 mm的短時強降水時，且強降水持續(xù)時，值班人員就要提前對下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展叫應工作；緊盯位于大江河流域的村寨、集鎮(zhèn)及地勢低洼處，且處于短時強降水的高發(fā)區(qū)的站點，根據(jù)情況增加雨情報告頻次，提醒防范暴雨山洪地質(zhì)災害[16]。

4.3 分時段

當省、州2級預報有強降水或警戒區(qū)范圍內(nèi)正在發(fā)生強降水時，要充分利用現(xiàn)有的雷達系統(tǒng)、一體化短臨預警預報系統(tǒng)、區(qū)域雨量站，密切關注強降水的移動方向，判斷雨點進入三穗的方位，尤其是在三穗強降水高發(fā)時期4—9月，重點關注6—7月。由于短時強降水時空分布不均，再加上地形地貌、地質(zhì)災害隱患點較多等因素，相關部門應不斷優(yōu)化叫應的標準，重點監(jiān)測地質(zhì)災害點附近，以過程累積降水量為叫應標準，全縣有91個地質(zhì)災害隱患點，其中重大地質(zhì)災害點主要分布在八弓、臺烈、滾馬等西部地勢較高地區(qū)，同時大部分處于短時強降水高發(fā)區(qū)。

統(tǒng)計三穗近年的強降水災害資料，得出叫應以“過程累積雨量”作為標準，4—9月，當過程降雨量在50 mm及以上且降雨可能持續(xù)時，重點叫應地質(zhì)災害點監(jiān)測人；過程降雨量在100 mm及以上時，叫應應急、防汛等相關部門。根據(jù)情況向政府分管領導報告，緊急情況向政府主要領導報告，還要結(jié)合前期降水狀況、土壤的飽和度，防止出現(xiàn)久旱轉(zhuǎn)澇的情況。

5 結(jié)論

由于地形地貌、地質(zhì)災害隱患點較多等因素，在實際情況中可以分量級、分地區(qū)、分時段開展氣象服務叫應工作。關于分量級，主要是臨界雨量閾值分別為30 mm/h、累計量50 mm、累計量100 mm，過程降雨量在臨界雨量閾值及以上且降雨可能持續(xù)時，各自開展重點叫應。關于分地區(qū)，重點叫應人口密集、災害隱患點多的八弓和臺烈，若上游鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)過程累積量＞50 mm的短時強降水時，提前叫應下游地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。關于分時段，三穗強降水高發(fā)時期4—9月，重點關注6—7月。