湖南省強降雨過程誘發(fā)崩滑流災害分析及防災啟示

方 瓊，陳全明，吳浪輝

(湖南省地質環(huán)境監(jiān)測總站， 湖南 長沙 410007)

0 引言

湖南省處于云貴高原向江南丘陵和南嶺山地向江漢平原的過渡地區(qū)，地勢變化較大，地貌形態(tài)復雜多樣，是我國地質災害高頻發(fā)的省份之一，同時地處我國南方多雨區(qū)，每年約有10次以上強降雨過程，僅2015至2017年就有78次強降雨過程。突發(fā)性地質災害受極端暴雨天氣影響大，且常常對人民生命財產(chǎn)帶來巨大威脅。據(jù)統(tǒng)計，截至2017年底，全省已查明各類地質災害隱患點23674處，威脅人口125萬人，其中85%以上的地質災害事件與降雨有著密切的關系，而每年汛期發(fā)災一般都集中在幾個強降雨過程，發(fā)災區(qū)域與暴雨中心關系密切，因此對強降雨過程進行分析對汛期地質災害防災減災工作開展有一定現(xiàn)實意義。

近年來，國內關于降雨過程與突發(fā)性地質災害的研究主要在集中在以下幾個方面：臺風暴雨型地質災害時空特征分析[1]、溫州地區(qū)臺風引發(fā)地質災害影響因子分析[2]、陜西省精細化地質災害氣象預報預警研究[3]、臺風暴雨型泥石流風險區(qū)劃方法研究[4]、寧夏西吉兩次誘發(fā)地質災害的極值暴雨對比分析[5]、湖南省降雨型地質災害致災雨量閾值分析[6]、川東北地區(qū)強降雨誘發(fā)崩滑流災害分析[7]等，現(xiàn)有的研究多從氣象引發(fā)地質災害因子、降雨閾值、臨界降雨強度等方面分析降雨過程與地質災害的關系，而地質災害的發(fā)生具有突發(fā)性，防災難度較大，因此強降雨過程中地質災害防災除要重視前期預報，還要重視降雨過程中正在變形的災害體區(qū)域地質環(huán)境條件、引發(fā)條件發(fā)生變化下引起的致災體與人類活動遭遇的可能性變化。

2016年7月15～20日(簡稱“20160715過程”)、2017年6月22日～7月2日(簡稱“20170622過程”)湘中以北遭受強降雨天氣過程襲擊，由此帶來的強降水引發(fā)大量崩塌、滑坡、泥石流災害，造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟損失。本文以2016年古丈縣默戎鎮(zhèn)龍鼻村九組坡面泥石流(簡稱“默戎泥石流”)和2017年寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)祖塔村王家灣滑坡(簡稱“王家灣滑坡”)兩次重要地質災害事件為例，來探討強降雨過程誘發(fā)突發(fā)性地質災害時的防災對策。默戎泥石流創(chuàng)造了“零傷亡”的默戎奇跡，而王家灣滑坡導致9人死亡，兩起地質災害事件在成因機制上有相似之處，前期氣象和地質災害預警預報服務均很及時，但因災導致的人員傷亡情況卻不同，在社會上引起了廣泛關注。因此，本文對這兩次強降雨過程進行對比分析，并對兩起典型地質災害事件進行重點分析，得出降雨過程中科學防災的一些啟示。本文所采用的主要數(shù)據(jù)來自湖南省國土資源廳地環(huán)處地質災害月報和湖南省氣象臺氣象專題報告，其他用的資料有湖南省地質環(huán)境監(jiān)測總站的1∶50萬湖南省崩滑流地質災害易發(fā)分區(qū)圖、1∶50萬湖南省工程巖組圖、1∶50萬湖南省地貌圖、湖南省縣(市)地質災害調查與區(qū)劃綜合集成報告。

1 兩次強降雨過程

1.1 “20160715過程”

圖1 2016年7月15日～20日累計降水量Fig.1 Accumulated rainfall from Jul.15 to Jul.20 in 2016

2016年7月15日8時～20日14時，湘中以北部分地區(qū)出現(xiàn)強降水，共1228個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))累計降雨量超過50mm，其中12個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))累計降雨量300～399.9mm，1個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))超過400mm(最大降雨量422.3mm，永定區(qū)大坪鎮(zhèn))(圖1)。默戎鎮(zhèn)5個小時內降雨量達203mm，11至12時1小時最大降雨量達104.9mm，創(chuàng)下2016年以來全省1小時最大降雨強度。據(jù)統(tǒng)計，本輪降雨過程全省共發(fā)生地質災害352起，其中滑坡311起、崩塌26起、泥石流10起，災害規(guī)模以小型為主。因災死亡4人，占全年死亡人數(shù)16%。災害主要集中在湘西北和湘東北地質災害高易發(fā)區(qū)(圖2)。

圖2 “20160715過程”地質災害分布Fig.2 Geological hazard distribution of“The process of 20160715”

1.2 “20170622過程”

圖3 2017年6月22日～7月2日累計降水量Fig.3 Accumulated rainfall from Jun.22 to Jul.2 in 2017

“20170622”暴雨過程從6月22日到7月2日共持續(xù)了11天，持續(xù)時間位居歷史第一位，全省平均降雨量272.6mm，3406個區(qū)域氣象自動站有1330個站超過300mm，612個站超過400mm，150個站超過500mm(圖3)。據(jù)統(tǒng)計，本輪降雨過程共發(fā)生地質災害2790起，占全年總數(shù)的77.4%，其中滑坡2417起、崩塌273起、泥石流45起，災害規(guī)模以小型為主，具有空間集中群發(fā)性。因災死亡24人，占全年死亡人數(shù)77.4%。災害主要集中在湘東北地質災害高易發(fā)區(qū)和湘中地質災害易發(fā)區(qū)(圖4)。

圖4 “20170622過程”地質災害分布Fig.4 Geological hazard distribution of“The process of 20170622”

2 成因分析

兩次強降雨過程發(fā)災主要特點均是在汛期非臺風引起的強降雨誘發(fā)作用下，在地質環(huán)境條件脆弱地區(qū)和人類工程活動強烈區(qū)，大量小型地質災害群集發(fā)生。

2.1 地質環(huán)境因素

地質環(huán)境是各類地質災害形成的基礎條件，是地質災害易發(fā)狀況與空間分布規(guī)律的背景條件。突發(fā)性地質災害的分布與地層巖性和地形地貌密切相關。兩次強降雨過程發(fā)生的地質災害主要分布在堅硬至軟弱微風化-強風化花崗巖巖組，堅硬至較堅硬薄層—層塊狀淺變質砂巖、板巖巖組，堅硬至較軟弱薄層—層塊狀碳酸鹽巖夾碎屑巖巖組，堅硬至軟弱薄層—層塊狀砂礫巖、泥(頁)巖巖組(表1)，從表1可以看出，兩次強降雨過程成災層位97%相同。而具有軟弱結構面的順層滑坡是湖南省汛期成災傷亡率較高的滑坡類型，如“20160715過程”湘潭縣花石鎮(zhèn)潲江村安沖組順層滑坡死亡3人，“20170622過程”寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)王家灣順層滑坡死亡9人、瀘溪縣武溪鎮(zhèn)上堡村順層滑坡死亡3人。

表1 兩次過程地質災害與主要巖性關系表

地形地貌通過控制坡向、坡度、切割程度等，影響著風化程度、堆積物厚度、堆積的難易程度等，從而控制著各類地質災害的發(fā)生。湖南省地質災害發(fā)育與地形地貌單元有著十分密切的關系[8]。從表2可知，兩次強降雨過程除了沖積臺地之外，其他地貌類型都分布有較多地質災害，可以看出在超強降雨誘發(fā)下，各個地貌類型成災機率大為增加。臺地和丘陵、小起伏山地盡管地形起伏不大，但是人類工程活動強烈，中、大起伏山地地形起伏大，殘坡積物較發(fā)育，都易形成崩滑流地質災害。

2.2 氣象因素

這兩次降雨過程都發(fā)生在湖南省主汛期6、7月份，災害發(fā)生集中區(qū)正好是暴雨中心區(qū)，因此災害誘發(fā)因素相同。從圖1和圖4可以看出過程降雨量大于200mm的地區(qū)為災害點集中區(qū)，且過程降雨量越大，發(fā)生滑坡、崩塌的數(shù)量和機率將會增大。

2.3 人類工程活動因素

湖南省地質災害與人類工程活動關系密切?！?0170622”降雨過程地質災害死亡人數(shù)最多的寧鄉(xiāng)縣(發(fā)生地質災害73起，其中造成人員死亡的地質災害10起，死亡人員18人)95%以上屬于農民切坡建房。農民切坡建房且無支護、破壞了山體的原始力學平衡，在無降水或降水較小的情況下尚可基本穩(wěn)定，但若遭遇到幾十年不遇的長時間特大暴雨，切坡后形成的邊坡土體含水率飽和，將會崩滑形成新的力學平衡，直接威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

表2 兩次過程地質災害與主要地貌關系表

3 重大地質災害事件對比分析

3.1 湘西北和湘東北地質災害易發(fā)區(qū)

兩次降雨過程因地質災害造成人員傷亡的區(qū)域主要位于湘西北和湘東北地質災害高、中易發(fā)區(qū)，“20160715”湘西北因災死亡3人，“20170622”湘東北因災死亡24人。湘西北處于云貴高原東北邊緣及湘鄂山地交匯地帶，武陵山脈呈北東向斜貫境內，山體高叢，溝谷深切，山坡陡峻，總的地勢為西北高而東南低。區(qū)內經(jīng)武陵、燕山運動，華夏系、新華夏系構造發(fā)育，由一系列褶皺和斷裂組成，且嚴格控制了山體走向和水系的分布，在平面上表現(xiàn)有北面為壺瓶山、八面山，南面為武陵山，中部則為由澧水大斷裂控制的澧水谷地。區(qū)內侵蝕、溶蝕作用較強烈，在碳酸鹽巖分布區(qū)，地表、地下巖溶發(fā)育，溶洞、地下河，巖溶洼地較普遍。主要地層巖性有淺變質巖、碳酸鹽巖、粉砂巖、泥巖等。地下水豐富，賦存狀態(tài)復雜，水位變幅大。湘東北區(qū)內山嶺和谷地由一系列北東、北北東向斷塊隆起和斷陷盆地組成，呈嶺谷相間雁行排列。境內山脈走向與主構造線方向一致，山勢陡峻，溝谷深切，縱橫交錯，構造較發(fā)育。高程一般為400～1000m，比高500～800m，溝谷深切，山坡陡峻，坡度30°～40°。山地由堅硬淺變質巖及花崗巖組成，為具明顯脈狀伸延的中、低山；丘陵盆地大多由中新生界紅色碎屑巖組成，地面起伏不大。

3.2 古丈縣默戎鎮(zhèn)龍鼻村九組排幾樓坡面泥石流

2016年7月17日12時5分默戎鎮(zhèn)龍鼻村九組發(fā)生坡面泥石流，位置坐標為東經(jīng)109 °50＇31＂，北緯28°29＇30＂。該泥石流寬40m，坡體斜長130m，坡向50°，坡面坡度50°。泥石流物質主要是由粉質粘土及碎石土組成，基巖為板巖、頁巖，巖層產(chǎn)狀320°∠10°～15°，節(jié)理較發(fā)育，土層厚約2 m。該滑坡掩埋鐵路60余米，摧毀房屋5棟14間，由于當?shù)卣叨戎匾暁庀蠛蛧羶蓚€部門發(fā)出的預警信息、群測群防人員及時將巡查中發(fā)現(xiàn)的山體異響、坡面掉塊、坡底滲冒渾水現(xiàn)象及時反饋給當?shù)卣?，并科學有效的提前組織人員撤離，本次泥石流未造成人員傷亡[9](圖5～圖7)。

圖5 古丈默戎龍鼻村泥石流航拍圖Fig.5 The aerial photo of debris flow in Longbi Village, Morong Twon,Guzhang Country

圖6 古丈默戎坡面泥石流平面圖Fig.6 The ichnography of debris flow in Morong Two,Guzhang Country

圖7 古丈默戎坡面泥石流剖面圖Fig.7 The section map of debris flow in Morong Twon,Guzhang Country

從形成原因看，短時強降雨是泥石流發(fā)生的引發(fā)因素。圖8為古丈默戎鎮(zhèn)泥石流事件期間(7月12～17日)的日降水量序列圖。從圖中可以看出，此次暴雨誘發(fā)泥石流降水日數(shù)只有4天，且7月14～16日累計雨量僅為3.1mm，災害發(fā)生前24h累計強降水直接誘發(fā)了泥石流發(fā)生。因此，本次泥石流主要由短時強降雨引發(fā)，短時強降雨使土體迅速飽和，重度增大，粘聚力降低，在重力、動水壓力等作用下失穩(wěn)促使災害的發(fā)生[10]。

圖8 2016年7月12日～17日古丈默戎鎮(zhèn)日連續(xù)降水序列圖Fig.8 The daily precipitation series of Morong Twon in Guzhang Country during Jul.14 and Jul.16 in 2016

3.3 寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)祖塔村王家灣組滑坡

該滑坡位于寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)祖塔村王家灣組，地理坐標為東經(jīng)112°02′36″，北緯28°09′19″。2017年7月1日12時30分滑坡北側居民點后的山體發(fā)生滑動，滑下約為1.7萬m3土石，16時10分發(fā)生二次滑坡，土石方量約為6.14萬m3?；聻樾⌒蜏\層牽引式順層滑坡，滑動距離約250m(圖9～圖11)。由于多日的強降雨，當?shù)卣延?月30日組織當?shù)?4戶群眾轉移，7月1日12時30分，一名群眾進入隱患威脅區(qū)內轉移財物被正在下滑的山體掩埋，村組干部和群眾開展搜救被二次滑坡掩埋。該滑坡造成9人死亡、19人受傷[11-12]。

從形成原因看，持續(xù)強降雨是該滑坡主要誘發(fā)因素。圖12為王家灣滑坡事件期間(6月22日～7月1日)的日降水量序列圖。從圖中可以看出，此次暴雨誘發(fā)滑坡災害持續(xù)降水10日，累計雨量448.6mm，滑坡前18h累計降水157.1mm直接誘發(fā)了滑坡的發(fā)生，后續(xù)強降雨再次導致滑坡加劇運動。

圖9 寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)王家灣滑坡遙感影像解譯圖Fig.9 The remote sensing interpretation image of landslide in Wangjiawan, Fengshan Township, Ningxiang County

圖10 寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)王家灣滑坡平面圖Fig.10 The ichnography of landslide in Wangjiawan, Fengshan Township, Ningxiang County

圖11 寧鄉(xiāng)縣溈山鄉(xiāng)王家灣滑坡剖面圖Fig.11 The section map of of landslide in Wangjiawan, Fengshan Township, Ningxiang County

圖12 6月22日8時～7月1日8時王家灣滑坡點日連續(xù)降水序列圖Fig.12 The daily precipitation series of landslide in Wangjiawan from Jun.22 to Jul.1 in 2017

3.4 經(jīng)驗和教訓

由“20160715過程”引發(fā)的“默戎泥石流”處置是一起典型的多方聯(lián)動下的地質災害成功預報預警，前期氣象、國土預報服務準確，且各級相關部門人員高度重視預警預報服務，群測群防人員收到氣象和地質災害預警消息之后，及時開展隱患點巡查，發(fā)現(xiàn)滑坡有變形跡象之后立即組織人員撤離，雖然14間房屋吞沒于無形，但由于轉移及時，未造成人員傷亡。而發(fā)生在“20170622”期間的“王家灣滑坡”是一起較為慘痛的地質災害事件，前期由于多日的強降雨，災害點危險區(qū)周界人員已被組織撤離，但是在危機沒有徹底解除之前，群眾沒有充分認識到風險源隱蔽的危害性，返回到危險區(qū)導致了重大災情的發(fā)生。從引發(fā)地質災害的原因看，兩者均是自然災害，自然災害有危機的屬性，一旦自然災害已經(jīng)發(fā)生，就應進入到危機階段，這個時候，就需依靠人的理性和力量來解決[13]?！澳帜嗍鳌痹谖C即將來臨之前充分發(fā)現(xiàn)危機并發(fā)揮人的主觀能力化解了危機。“王家灣滑坡”相比“默戎泥石流”情況更為復雜，由于沒有兼顧技術層面與人文層面的危機防范，技術層面就是研判地質環(huán)境因素變化孕育的地質災害風險[14]，注重次生災害、衍生災害的防范，人文層面就是注重人文關懷在減災和救援中的貫通運用，避免發(fā)生二度危機?！巴跫覟郴隆笔侵行晚槍踊?圖9)，從技術層面上分析該滑坡類型是巖質斜坡中穩(wěn)定性最差、最易變形破壞的斜坡類型[15-16]，在強降雨誘發(fā)下極易發(fā)生滑動，在救援過程中發(fā)生的第二次滑坡規(guī)模遠大于第一次，加上救援過程中主觀因素主導導致最后死亡人數(shù)增加，發(fā)生了二度危機。

4 結論和啟示

4.1 結論

綜上所述，兩次誘發(fā)崩滑流強降雨過程從誘發(fā)因素和地質環(huán)境背景條件有諸多相似之處，又有不同之處。

(1)兩次強降雨過程均為當年汛期最強降雨過程，“20160715過程”降雨和成災范圍主要集中湘中以北，強降雨持續(xù)時間短于“20170622過程”，但小時雨強大?！?0170622”降雨和成災范圍大，基本上全省全覆蓋，強降雨持續(xù)時間長，總量和雨強均大，由此誘發(fā)的地質災害數(shù)量多，集中分布區(qū)為湘中和湘東北。

(2)兩次過程發(fā)生的地質災害類型相同，但“20170622”成災數(shù)量和死亡人數(shù)均大于“20160715”。

4.2 啟示

兩次強降雨過程引發(fā)了兩起社會影響大的突發(fā)性地質災害“默戎泥石流”和“王家灣滑坡”，兩起災害在成災條件和成災背景上相類似，前期氣象預報和地質災害預警預報服務及時但是兩者災情差別大。這兩起災害事件也給我們一些啟示，在防災減災工作中怎樣兼顧技術層面與人文層面，最大程度減少災害造成的損失。

(1)加強科普宣傳、提高防災意識

有效的提高群眾防災減災意識和技能的途徑之一就是切實加強防災減災科普知識的宣傳，通過對災害知識的了解，強化避險意識，提高避險能力，使災害發(fā)生時能夠有效應對，求得更多的生存機會，盡可能減少人員傷亡與災害損失。要在思想上明確防災減災是自我主導責任，應有自主學習防災減災知識的意識，要培育對環(huán)境變化特別是異常變化的敏感性、推斷力、判斷力，避免因無意識防災減災，甚至集體無意識而導致災難發(fā)生[17-18]。

(2)重視地質災害的實況監(jiān)測預警

突發(fā)性地質災害受短時降雨影響大，成災快、防范難度大。成功防御首要條件是精準的預警預報，尤其要重視強降水實況雨量，要有“實況也是預警”的理念，要讓社會公眾知道紅、橙、黃、藍氣象預警信息和地質災害氣象預警信息的基本含義及所對應的響應行動。

(3)對農村切坡建房加強管理

從成災原因看，崩滑流地質災害與農村居民切坡建房密切相關[19]。農村居民受防災知識缺乏和資金有限等條件影響，大多數(shù)切坡建房都沒有實施支擋措施，從而造成湖南省因切坡建房引發(fā)的地質災害和死亡人數(shù)較多。因此需探索一條有效且可行的指導農村切坡建房的管理方法，適時開展切坡臨坡建房危害性宣傳和有針對性的防災演練，城鎮(zhèn)建設中重視防災規(guī)劃[20-21]，最大程度減小因切坡建房引發(fā)地質災害導致的人員傷亡和財產(chǎn)損失。