氣象地質(zhì)災害降水閾值分析

王坤 宛晨露 阮迪陳 胡濤

摘要：自然或人為因素都將誘發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)生，其中降水是誘發(fā)地質(zhì)災害的自然因素之一，為減少若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害對人民生命健康與財產(chǎn)安全的威脅，該文選取2007—2020年四川若爾蓋地面常規(guī)氣象觀測站逐日降水資料，24個自動觀測逐時的降水資料，若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害災情信息統(tǒng)計資料，運用統(tǒng)計分析方法，分析若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害降水閾值。

關鍵詞：若爾蓋地質(zhì)災害降水閾值

中圖分類號：P694 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2022）04（a）-0000-00

Analysis of Precipitation Threshold of Meteorological and Geological Disasters

—A Case Study of Ruoergai Area

WANG Kun1WAN Chenlu2 RUAN Chendi2 HU Tao1*

（1.Meteorological Bureau of Ruoergai County， Aba Prefecture， ABA，Sichuan Province， 624500 China; 2.School of Atmospheric Sciences， Chengdu University of Information Engineering， Chengdu， Sichuan Province，610225 China）

Abstract： Both natural and human factors will induce geological disasters， and precipitation is one of the natural factors inducing geological disasters. In order to reduce the threat of geological disasters to people's life， health and property safety in Ruoergai area， this paper selects the daily precipitation data of Sichuan Ruoergai ground routine meteorological observation station from 2007 to 2020 and the hourly precipitation data of 24 automatic observation stations， According to the statistical data of geological disaster information in Ruoergai area， the precipitation threshold of geological disaster in Ruoergai area is analyzed by using statistical analysis method.

Key Words： Zoige; Geological hazards; Precipitation; Threshold

自然或人為因素都將誘發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)生，其中降水是誘發(fā)地質(zhì)災害的自然因素之一，在山地、高原地區(qū)，常有泥石流、滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生，其具有突發(fā)性、超強破壞力等特點[1-4]。該文選取的若爾蓋地區(qū)，位于102°08′～103°39′E，32°56′～34°19′N，隸屬四川省阿壩藏族羌族自治州，地處青藏高原東北邊緣，系四川通往西北省區(qū)的北大門。若爾蓋地形復雜，黃河與長江流域的分水嶺將其劃分為兩個截然不同的地理單元和自然經(jīng)濟區(qū)。

1 資料來源與研究方法

1.1 資料來源

該文使用的氣象資料來源于四川省若爾蓋縣氣象局，包括2007—2020年若爾蓋地面常規(guī)氣象站測站逐日降水數(shù)據(jù);從建站開始到2020年24個區(qū)域自動氣象站（阿西鎮(zhèn)、阿西鎮(zhèn)牙弄、阿西鎮(zhèn)團結、紅星鎮(zhèn)、鐵布鎮(zhèn)、鐵布鎮(zhèn)八瑪、鐵布鎮(zhèn)熱蓋、鐵布鎮(zhèn)德瑪、鐵布鎮(zhèn)凍列、巴西鎮(zhèn)、巴西鎮(zhèn)上巴西、巴西鎮(zhèn)下巴西、降扎鄉(xiāng)、降扎鄉(xiāng)熱隴、降扎鄉(xiāng)茍繞、求吉鄉(xiāng)、求吉鄉(xiāng)下黃寨、占哇鄉(xiāng)、包座鄉(xiāng)、包座鄉(xiāng)嘎子、包座鄉(xiāng)俄若、唐克鎮(zhèn)、轄曼鎮(zhèn)、麥溪鄉(xiāng)）逐時降水資料。

該文使用的地質(zhì)災害災情信息來自四川省若爾蓋縣氣象局提供的2015—2020年若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害災情信息共50條。

1.2 研究方法

1.2.1累積頻數(shù)法

累積頻數(shù)法是指按某一標準對數(shù)據(jù)進行分組后，分布在各組內(nèi)的數(shù)據(jù)個數(shù)稱為頻數(shù)，為了統(tǒng)計分析的需要，有時需要觀察某一數(shù)值以下或某一數(shù)值以上的頻數(shù)之和，叫累積頻數(shù)。該文依據(jù)國家氣象局頒布的降雨等級，對24h的降水量進行劃分，再按照累積頻數(shù)法統(tǒng)計若爾蓋縣2007—2020年的降水數(shù)據(jù)。

1.2.2.頻率統(tǒng)計法

該文將地質(zhì)災害發(fā)生數(shù)據(jù)中某一地質(zhì)災害的發(fā)生總樣本數(shù)記為N，地質(zhì)災害在某年發(fā)生樣本數(shù)記為y，某月發(fā)生樣本數(shù)記為m，將該年、該月地質(zhì)災害發(fā)生頻率記為F，即

F=y/N×100%或F=m/N×100%F

2 若爾蓋地區(qū)降水和地質(zhì)災害分析

若爾蓋地區(qū)地貌復雜，地勢陡峭，是地質(zhì)災害頻發(fā)的地區(qū)之一，而降水是誘發(fā)地質(zhì)災害發(fā)生的主要因素。該文首先對若爾蓋地區(qū)降水的時間變化進行研究，結合地質(zhì)災害的時空分布，從而對通過若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害的發(fā)生進行研究。

2.1若爾蓋地區(qū)降水時間變化

若爾蓋位于川西北，地貌復雜，經(jīng)常發(fā)生泥石流滑坡、洪澇等地質(zhì)災害，其中由降水引起的地質(zhì)災害較多。

由若爾蓋縣2007—2020年各降水類型的發(fā)生次數(shù)年變化圖可以看出，小雨發(fā)生次數(shù)最多是在2014年，為166次，最少是在2007年，為114次;中雨發(fā)生次數(shù)最多是在2010年，為24次，最少是在2008年，為10次;大雨發(fā)生次數(shù)最多是在2020年，為8次，2008和2015年無大雨發(fā)生，暴雨僅在2020年有發(fā)生且為1次。2014年間發(fā)生小雨、中雨、大雨、暴雨的總次數(shù)最多，為187次，由此預測2014年若爾蓋縣發(fā)生地質(zhì)災害的可能性最大。

由若爾蓋縣2007—2020年各降水類型的發(fā)生次數(shù)月變化圖可以看出，小雨發(fā)生次數(shù)最多是在5月和6月，均為245次，最少是在12月，為46次;中雨發(fā)生次數(shù)最多是在6月和7月，均為50次，最少是在1月和12月，均無中雨發(fā)生;大雨僅在5～9月間有發(fā)生，這與每年汛期發(fā)生時間一致，大雨次數(shù)最多是在7月，為7次，2008和2015年無大雨發(fā)生，暴雨僅在8月有發(fā)生且為1次。6月發(fā)生小雨、中雨、大雨、暴雨的總次數(shù)最多，為299次，由此預測6月若爾蓋縣發(fā)生地質(zhì)災害的可能性最大[1-4]。

2.2 若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害點時空分布

2.2.1 若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害點時間變化

根據(jù)若爾蓋地區(qū)2015—2020年地質(zhì)災害災情信息，按照年和月的時間變化分別統(tǒng)計了若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生次數(shù)，繪制若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害時間變化圖。

分析若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害年變化，發(fā)現(xiàn)在2015—2020年若爾蓋地區(qū)共發(fā)生了50次泥石流滑坡和洪澇災害，其中2018年發(fā)生次數(shù)達到最多，為27次，占這期間發(fā)生總數(shù)的54%，其次是2020年，為13次，占發(fā)生總數(shù)的26%，2017年未發(fā)生地質(zhì)災害。根究若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害月變化，可以看出地質(zhì)災害在6月、7月和8月發(fā)生較多，3個月累計發(fā)生42次，占地質(zhì)災害發(fā)生總數(shù)的84%，7月份發(fā)生次數(shù)最多，達到22次，占地質(zhì)災害發(fā)生總數(shù)的44%，6月份次之，地質(zhì)災害發(fā)生了11次，發(fā)生頻率為22%，8月份地質(zhì)災害發(fā)生了9次，發(fā)生頻率為18%，其他月份地質(zhì)災害發(fā)生次數(shù)很少甚至沒有發(fā)生過，其主要原因是6～8月份若爾蓋地區(qū)的主汛期，在此期間，大雨、暴雨及以上次數(shù)發(fā)生較多，降水量較大，故容易發(fā)生降水型地質(zhì)災害[5-7]。

2.2.2 若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害空間分布

若爾蓋縣包含了7個鎮(zhèn)（達扎寺鎮(zhèn)、轄曼鎮(zhèn)、阿西鎮(zhèn)、紅星鎮(zhèn)、唐克鎮(zhèn)、巴西鎮(zhèn)、鐵布鎮(zhèn)），6個鄉(xiāng)（嫩哇鄉(xiāng)、求吉鄉(xiāng)、占哇鄉(xiāng)、包座鄉(xiāng)、麥溪鄉(xiāng)、降扎鄉(xiāng)），1個牧場（白河牧場），地勢傾斜，地形復雜。根據(jù)若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害災情信息，繪制出若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害空間分布圖和若爾蓋各鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災害發(fā)生次數(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)，若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害分布較為密集，但分布不均勻，呈現(xiàn)出北部和西部多，東部和南部少的分布規(guī)律，研究認為發(fā)生地質(zhì)災害的地點大多位于山區(qū)，坡度較大，地貌復雜，地勢由南向北傾斜，降雨量較多，因此該地地質(zhì)災害易發(fā)。

2.3若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生區(qū)降水閾值分析

2.3.1誘發(fā)若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害的閾值因素

（1）災害發(fā)生當日降水量。

日降雨量對于降水型泥石流的發(fā)生起著主要作用，將其與降雨強度結合一起考慮，一場降雨強度越大，對應的泥石流滑坡的延后時間越短。由于不同地區(qū)的地質(zhì)災害發(fā)生的延后時間不同，該文根據(jù)若爾蓋地區(qū)由降水引起的地質(zhì)災害發(fā)生的情況，反查災害發(fā)生當日該地的降水量，采用若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生當日的24小時降水量來進行研究，統(tǒng)計得到地質(zhì)災害發(fā)生當日降水量達小雨量級占36.4%，中雨量級占54.5%，大雨量級占9.1%。當災害發(fā)生當日的降水量達到35mm時，地質(zhì)災害發(fā)生頻率為90.9%。由于降水對泥石流、滑坡等地質(zhì)災害具有延遲作用，當災害發(fā)生日降雨量達到40mm時，地質(zhì)災害通常發(fā)生在降雨第二天，災害發(fā)生日通常為小雨量級。

（2）前期有效累計降雨量。

前期累積降水量指的在地質(zhì)災害發(fā)生之前的一段時間內(nèi)的累積總雨量，當前期累積降雨量增加時，土壤里的含水量也會增加，使得土壤縫隙受到的壓力也會變大，土壤泥沙結構不穩(wěn)定，地質(zhì)災害發(fā)生的可能性增大。由于地表徑流產(chǎn)生、水體蒸發(fā)等過程，進入到土壤中的水會小于實際記錄的降雨量，故該文采用前期有效降水量來研究降水與地質(zhì)災害發(fā)生概率的關系，將前期有效降水定義為在地質(zhì)災害發(fā)生前的一段時間內(nèi)的降水量，會對土壤結構穩(wěn)定性產(chǎn)生作用的降水量，該文利用經(jīng)驗公式計算。

目前有關學者通常采用前1天、前3天、前5天、前7天、前10天。該文根據(jù)若爾蓋2007—2020年各地區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災害點的降水數(shù)據(jù)，分析其與地質(zhì)災害發(fā)生頻率的相關程度，得到的結果如表1所示：結果發(fā)現(xiàn)前7天的Pearson的相關系數(shù)為0.9565816，與地質(zhì)災害發(fā)生的相關性最好。故該研究選取地質(zhì)災害發(fā)生前7天的有效累計降雨量作為前期有效累積降雨量。

結合目前現(xiàn)有的地質(zhì)災害等級的劃分主要依據(jù)降水數(shù)據(jù)和2020年若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害災情信息數(shù)據(jù)，綜合地質(zhì)災害誘發(fā)因子、若爾蓋地區(qū)地質(zhì)災害時空分布和降水特征，確定適合若爾蓋地區(qū)的地質(zhì)災害的預警等級。

3 結論與討論

（1）若爾蓋地區(qū)在2007年發(fā)生地質(zhì)災害的次數(shù)最多，達到22次，且易在每年6～9月的汛期發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)災害點分布較為密集，主要集中在占哇鄉(xiāng)、鐵布鎮(zhèn)、包座鄉(xiāng)、降扎鄉(xiāng)等地區(qū)，這些地方位于山區(qū)，坡度較大，地貌復雜，地勢由南向北傾斜，降雨量較大，有利于地質(zhì)災害發(fā)生。而其他地方誘發(fā)地質(zhì)災害較少，是因為這些地區(qū)地勢較為平坦。

（2）由于若爾蓋地區(qū)的地形差異大，不同地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災害降水閾值存在差異，在鐵布鎮(zhèn)、降扎鄉(xiāng)的降水閾值較大達70mm以，而在若爾蓋西南部地區(qū)，轄曼鎮(zhèn)等地的閾值較小為40mm以下。

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