普格縣地質(zhì)災(zāi)害與降水關(guān)系分析研究

摘 要：對2008—2022年普格縣境內(nèi)發(fā)生的25起地質(zhì)災(zāi)害事件及其與降水關(guān)系進行分析研究。結(jié)果表明：5月下旬至8月中旬和9月降水是誘發(fā)普格縣地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵因素之一；普格縣地質(zhì)災(zāi)害點大多位于山區(qū)，中梁山西部、南部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率高于中梁山東部和北部；普格縣地質(zhì)災(zāi)害在5—9月均有可能發(fā)生，主要集中在6—8月，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與總降水量和短時強降水強度密切相關(guān)；普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件主要由短期降水引發(fā)的，具有突發(fā)性強、危害大等特點。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；降水；降水量閾值；累積有效雨量

中圖分類號：P694 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

川西高原地區(qū)夏季多發(fā)短時強降水、大風、冰雹等強對流天氣，伴隨引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，是四川省地質(zhì)災(zāi)害、山體滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)[1]。

普格縣隸屬四川省涼山彝族自治州，屬云貴高原之橫斷山脈，呈高山、中山深切割地貌，山脈河流南北走向，枕山帶河，平行交錯，東西群峰并列，中為凹凸，三山二水形成狹長的北高南低的河谷地貌。由于特殊的地理位置和地形地貌特征，其南北氣候差異明顯，環(huán)境惡劣，氣候復(fù)雜多變。普格縣年降水量724.1～

1 481.2 mm，4—9月降水量占全年降水量的85%，降水空間分布不均，呈西北向東南減少趨勢，其中西部地區(qū)降水量＞1 100 mm，東部地區(qū)降水為700～900 mm，

強降水集中時段極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。近年來普格縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁，災(zāi)情重，造成損失大。對此，研究普格縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與降水關(guān)系在防災(zāi)減災(zāi)中具有重要意義。

1 資料與方法

根據(jù)普格縣應(yīng)急管理局、普格縣年鑒、縣民政局、氣象A文件記載的2008—2022年普格縣境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害事件，選取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時1、3、6、12、24 h降水量和事件發(fā)生前的1～7 d離災(zāi)害點距離最近的氣象站數(shù)據(jù)。

該項目使用基于衰減系數(shù)的有效雨量計算方法、最小二乘法、線性回歸及I-D關(guān)系閾值和過程降雨的統(tǒng)計相結(jié)合方法，統(tǒng)計分析地質(zhì)災(zāi)害事件和降水量關(guān)系。

2 普格縣降水特征分析

由普格縣年降水量分布情況（圖1）可知，月降水量呈雙峰形，峰值出現(xiàn)在6月，次峰值在9月；11—翌年3月降水量最少，4月降水量小幅增加，5—6月降水量進一步增加，7—8月降水量小幅減少，9月初秋降水量小幅增加，10月降水量明顯跳躍減少。

從降水量日數(shù)看，年均降水日數(shù)132.1 d，變化趨勢大體和降水量變化一致，也呈現(xiàn)雙峰形，主峰值和次峰值均出現(xiàn)在6月和9月，且相差較小。地質(zhì)災(zāi)害可由短時強降水或持續(xù)性降水誘發(fā)。

由此可知，5月下旬至8月中旬和初秋9月降水是誘發(fā)普格縣地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵因素之一。

3 普格縣地質(zhì)災(zāi)害與降水的關(guān)系

3.1 普格縣地質(zhì)災(zāi)害與降水的空間關(guān)系

普格縣境內(nèi)各地均有發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性，但分布不均勻。縣城附近大槽鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)、普基鎮(zhèn)、日都迪薩鎮(zhèn)地帶占31.2%；沿則木河流域的螺髻山鎮(zhèn)、蕎窩鎮(zhèn)、花山鎮(zhèn)、黎安鄉(xiāng)區(qū)域占50.6%；西洛河流域西部的五道箐鎮(zhèn)和北部瓦洛鄉(xiāng)、夾鐵鎮(zhèn)、特茲鄉(xiāng)、西洛鎮(zhèn)高山峽谷區(qū)占18.2%。

中梁山西側(cè)則木河流域沿岸一帶是地質(zhì)災(zāi)害極易高發(fā)區(qū)，中梁山以東地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害概率相對較小。從對應(yīng)降水量看，中梁山西部地區(qū)平均降水日數(shù)167～

184 d，平均降水量1 172.5～1 481.2 mm，整體多于中梁山以東地區(qū)。中梁山西部地區(qū)最大小時降水強度61.9 mm，

最大日降水量為172.8 mm；中梁山東部地區(qū)最大小時降水強度50.3 mm，最大日降水量為120.6 mm。

總體看，普格縣地質(zhì)災(zāi)害點大多位于山區(qū)，中梁山西部、南部降水量大、降水日數(shù)多、降水強度大，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率高于降水量小、降水日數(shù)少、降水強度小的中梁山東部和北部。

3.2 普格縣地質(zhì)災(zāi)害與降水的時間關(guān)系

分析2008—2022年發(fā)生的25起地質(zhì)災(zāi)害事件可知：地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率與年降水量存在相關(guān)性，即降水強度較大的年份發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率較高，但這種正相關(guān)性不存在普遍性。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與單次暴雨強度和持續(xù)降水過程的累計降水量及久旱轉(zhuǎn)雨等因素的關(guān)系更為密切。

由圖1可知，4—10月是普格縣降水集中季節(jié)，6—

9月降水量大，降水日數(shù)多，其中6—8月短時降水強度

大，9月以連陰雨天氣為主。可見，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與總降水量和短時強降水強度關(guān)系密切，降水量大且降水強度強的月份易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時日最大短時強降水的變化

中國氣象局辦公室印發(fā)的《短時臨近天氣業(yè)務(wù)規(guī)定》規(guī)定1 h降水量＞20.0 mm的天氣現(xiàn)象為短時強降水，短時強降水具有突發(fā)性、降水強度集中等特點，常造成城市內(nèi)澇、山體滑坡等氣象衍生災(zāi)害。但在高原地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素影響下，小時降水量＜20.0 mm時也可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

依據(jù)普格縣25起歷史地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)，有2起小時降水量≤10.0 mm，占8%；3起小時降水量在10.0～14.9 mm，

占12%；有6起降水量在15.0～20.0 mm，占24%；有14起小時降水量≥20.0 mm，占比56%。從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生當日短時強降水發(fā)生時間看，64%發(fā)生在00：00～09：00，

36%發(fā)生在18：00～23：00，10：00～17：00未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時段平均強降水看，00：00～09：00

平均降水量為22.6 mm，18：00～23：00為15.3 mm。由此可見，普格縣強降水出現(xiàn)頻率高且強度大的時段與地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)時段吻合。

4 普格縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生降水閾值分析

4.1 降水型地質(zhì)災(zāi)害類型的判定

研究發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生時及前10 d的降水情況都對其產(chǎn)生不同影響，該項目在分析考慮地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時1、3、6、12、24 h和發(fā)生前1～7 d的降水量，引入累積有效降水量進行計算：Rij=0.8 jRj。式中，Rij表示前i日到第j日的累積有效降水量，0.8 j為第j日的衰減系數(shù)，Rj為j日降水量，i和j取值0，1，2……7，災(zāi)害發(fā)生當天i=0，j=0。

根據(jù)實際業(yè)務(wù)工作經(jīng)驗和走訪調(diào)查，i=0、j=2時，R02為短期有效降水量；i=3、j=4時，R34為中期有效降水量；i=5、j=7時，R57為長期有效降水量；i=3、j=７時，

R37為中長期有效降水量：i=0、j=７時，R07為總累積有效降水量。當R07≥50.0 mm時，判定為降水型地質(zhì)災(zāi)害；其余為非降水類型。通過分析普格縣25起地質(zhì)災(zāi)害，有17起（約占68%）降水型和8起（約占32%）非降水型地質(zhì)災(zāi)害事件。

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生既與總累計降水量有關(guān)，又與降水

型有密切關(guān)系，可分為短期降水型、長歷時降水型和短時降水型。定義：E02=R02/R07；E37=R37/R07。當E02≥0.55時，認為該地質(zhì)災(zāi)害由短期降水引發(fā)的；當E37＞0.45時，

認為該地質(zhì)災(zāi)害主要由長歷時降水引發(fā)的。結(jié)合普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件前期降水量可知，普格縣E02=0.88、E37=

0.12可知普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件主要由短期降水引發(fā)的[2]。

4.2 地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)閾值的確定

4.2.1 短時降水型致災(zāi)閾值

此次選擇降水強度（I）、降水歷時（D）兩類降水特征值進行擬合，獲得閾值擬合曲線和閾值擬合方程。

（1）將引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水事件歷時和降水強度分別布設(shè)在雙對數(shù)坐標圖上。

（2）對坐標區(qū)域的樣本點進行擬合，擬合方程為：I=CD-a。式中，I為平均降水強度（mm/h）；D為降水歷時（h）；C為比例常數(shù)，代表降水歷時D=1時引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水量；a為雙對數(shù)坐標圖上對降水強度（I）-降水歷時（D）進行擬合得到的直線的斜率[3-5]。

（3）根據(jù)擬合方程，將1、3、6、12、24 h降水歷時代入方程，代入擬合的I-D關(guān)系閾值冪指數(shù)方程，得出I值，D時效的降水量閾值R＝I×D。計算獲得相應(yīng)降水歷時條件下引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水量閾值。

結(jié)合普格縣地質(zhì)災(zāi)害及對應(yīng)降水量數(shù)據(jù)，擬合得到降水強度（I）和歷時（D）閾值。普格縣引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水強度（I）-歷時（D）擬合方程為：I=24.967D-0.3814。將1、3、6、12、24 h降水歷時帶入上述擬合方程，計算獲得相應(yīng)的歷時條件下引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水閾值（表1）。

4.2.2 前期有效降水量閾值

通過分析地質(zhì)災(zāi)害記錄和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前0～7 d有效降水量，得出降水量與地質(zhì)災(zāi)害相互關(guān)系，找出各時間尺度降水量的分布區(qū)間，總結(jié)出臨界降水量指標。確定各時間尺度降水量與地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)程度（因子的重要性），用于確定預(yù)警模型中各因子權(quán)重，提高地質(zhì)災(zāi)害氣象風險預(yù)報模型精度[6-10]。

由表2可知，地質(zhì)災(zāi)害當天降水量對地質(zhì)災(zāi)害敏感性最好，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害當天平均降水量達到77.03 mm；

其次是前1 d和前2 d平均雨量均＞13 mm；而前6 d到前7 d敏感性相對較差，平均降水量分別為6.64、

6.26 mm。從地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前平均有效降水量看，誘發(fā)普格縣地質(zhì)災(zāi)害的強降水主要發(fā)生在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生當天和災(zāi)害發(fā)生前2 d的累計降水，第3天到第7天的平均降水量變化不大。

累計有效水量的計算公式為Rij=0.8 jRj，其中0.8為有效降水量系數(shù)。有效降水量系數(shù)表示巖土對雨水滯留能力的大小，國內(nèi)外學者提出，由于各地地質(zhì)條件差異性，有效降水量系數(shù)一般取0.65～0.90。在此基礎(chǔ)上，此項目計算出普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生的有效降水量系數(shù)。

將R0～R7的平均降水量和累積有效降水量進行回歸分析，采用最小二乘法進行有效降水量系數(shù)估計。由圖2可知：R2為回歸平方系數(shù)，平均降水量與累積有效降水量的回歸平方系數(shù)的商即為有效降水量系數(shù)K，得出普格縣有效降水量系數(shù)K為0.90。

5 結(jié)論

（1）普格縣年降水量為724.1～1 481.2 mm，4—9月降水占全年降水量85%，降水空間分布不均，由西北向東南減少，月降水量和降日數(shù)變化趨勢大體一致，均呈雙峰形。5月下旬至8月中旬和9月降水是誘發(fā)普格縣地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵因素之一。

（2）普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件地點大多位于山區(qū)，中梁山西部、南部地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率高于中梁山東部和北部。

（3）普格縣地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率與年降水量存在相關(guān)性，即降水強度較大年份發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害概率較高，但這種正相關(guān)性不存在普遍性。地質(zhì)災(zāi)害與單次暴雨強度和持續(xù)降水過程累計降水量及久旱轉(zhuǎn)雨等因素關(guān)系密切。

（4）普格縣地質(zhì)災(zāi)害5—9月均有可能發(fā)生，相對集中在6—8月。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與總降水量和短時強降水強度關(guān)系更為密切，降水量大且降水強度強的月份易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。普格縣強降水出現(xiàn)頻率高且強度大的時段與地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)時段吻合。

（5）引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降水類型可分為短期降水型、長歷時降水型和短時降水型。普格縣地質(zhì)災(zāi)害事件中約68%為降水型地質(zhì)災(zāi)害事件，32%非降水型地質(zhì)災(zāi)害事件。普格縣地質(zhì)災(zāi)害主要由短期降水誘發(fā)，具有突發(fā)性強、危害大的特點。

參考文獻

[1] 劉艷輝，唐燦，李鐵鋒，等.地質(zhì)災(zāi)害與降雨雨型的關(guān)系研究[J].工程地質(zhì)學報，2009，17（5）：656-661.

[2] 付世軍，文敏.南充市強降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害風險預(yù)警技術(shù)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（6）：189-192.

[3] 楊竹云，許彥艷，許迎杰，等.云南省不同降水型地質(zhì)災(zāi)害的降水特征對比分析[J].云南大學學報（自然科學版）， 2023，45（3）：634-641.

[4] 申艷軍，彭建兵，陳興，等.高山冰川地貌區(qū)垂直分帶性與地質(zhì)災(zāi)害空間配置關(guān)系[J].巖石力學與工程學報，2023，42 （6）：1336-1351.

[5] 陶星宇，柳錦寶，黃志剛，等.林芝市公路地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃及氣象預(yù)報模型[J].水土保持通報，2022，42（2）：195-202，209

[6] 陳晶，彭英超，郭安欣.黃南州山洪地質(zhì)災(zāi)害的時空分布特征及其與降水的關(guān)系[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2022，12（1）：121-123.

[7] 蔣明光，李鐵容，王國衛(wèi)，等.湖南省地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警區(qū)劃研究[J].工程技術(shù)研究，2021，6（24）：1-5.

[8] 宮建武.山西省2021年度突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害趨勢預(yù)測[J].華北自然資源，2021（2）：94-97.

[9] 羅貴東，于竹娟，張駒.基于概率分布的達州市地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻次與降水量級的關(guān)系[J].成都信息工程大學學報， 2020，35（6）：697-703.

[10] 李宇梅，楊寅，狄靖月，等.全國地質(zhì)災(zāi)害氣象風險精細化網(wǎng)格預(yù)報方法及其應(yīng)用[J].氣象，2020，46（10）：1310-1319.

收稿日期：2024-03-11

作者簡介：李宗祝（1978—），女，四川會理人，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究。