降水对湖北省地质灾害发育程度的影响

黄 丽，李 奇，袁华东

(1.武汉地质工程勘察院，湖北 武汉 430051;2.湖北省地质环境总站，湖北 武汉 430034)

0 引言

降水与地质灾害的发生有着极其密切的关系，多年来很多专家学者都在研究降水引发地质灾害的成因机制，通过多种方法评价和预测降水成灾的问题［1］。本文采用1999—2008年湖北省59个县市地质灾害调查与区划项目查明的8 495个各类地质灾害数据为基础，结合1950—2007年76个县市常规地面观测站的雨量资料及近50年的年均降雨量、月均降雨量和极端降雨量等数据，进行对比分析地质灾害点在各降水时段的发育程度。

1 年平均降雨量与地质灾害的发育程度

根据湖北省降雨资料，将湖北省按年均降雨量划分为9个雨量区:＞1 500 mm、1 400～1 500 mm、1 300～1 400 mm、1 200～1 300 mm、1 100 ～1 200 mm、1 000～1 100 mm、900～1 000 mm、800～900 mm和＜800 mm。

结合灾害点发育与降雨区统计图，对各年平均降雨量区进行分区统计，生成年均降雨量与地质灾害点数量关系直方图、年均降雨量与地质灾害点密度关系直方图(如图1、图2)。

根据直方图分析得知，滑坡主要发育在800～900 mm、1 000～1 100 mm、1 400～1 500 mm 三个雨量区内，共计发育滑坡点数为2 878处，占地质灾害总数的58.9%;三个雨量区滑坡发育密度分别为4.45处/100 km2、4.07 处/100 km2以及3.23 处/100 km2。

崩塌主要发育在1 000～1 100mm、1 300～1 400 mm、1 200～1 300 mm三个雨量区内，共计发育崩塌点数为605处，占地质灾害总数的59.1%;三个雨量区崩塌发育密度分别为0.93 处/100 km2、0.75 处/100 km2以及0.85 处/100 km2。

图1 年均降雨量区与地质灾害点数量关系直方图Fig.1 Histogram of quantitative relationship between average annual rainfall zone and geological disasters points

图2 年均降雨量与地质灾害点密度关系直方图Fig.2 Histogram of density in average annual rainfall and geological disasters points

泥石流主要发育在1 000～1 100 mm、1 300～1 400 mm、1 400～1 500 mm三个雨量区内，共计发育泥石流69处，占灾害总数的56.6%;三个雨量区泥石流发育密度分别为0.09处/100 km2、0.09处/100 km2及0.1 处/100 km2。

不稳定斜坡主要发育在1 000～1 100 mm、1 300～1 400 mm、1 400～1 500 mm三个雨量区内，共计发育不稳定斜坡1 233处，占灾害总数的63.6%;三个雨量区不稳定斜坡发育密度分别为1.76处/100 km2、1.54处/100 km2、1.66 处/100 km2。

2 月平均降雨量与地质灾害的发育程度

从图3可以看出，2、3、4月以及11、12月地质灾害数量均发育较少，且地质灾害分布无明显规律;从5月开始，地质灾害数量明显增多，至7月达到峰值，从8月开始地质灾害数量呈递减趋势。

7月份发生地质灾害数量1 845处，占全年地质灾害数量的43%，而6、7、8三个月共计发生地质灾害3 402处，占全年地质灾害数量的79.3%，其中:

滑坡:7月份发生滑坡1 437处，占全年滑坡数量的42%，而6、7、8三个月共计发生滑坡2 673处，占全年滑坡数量的78.1%。

崩塌:7月份发生崩塌133处，占全年崩塌数量的45.4%，而6、7、8三个月共计发生崩塌221处，占全年崩塌数量的75.4%。

泥石流:7月份发生泥石流25处，占全年泥石流数量的39.1%，而6、7、8三个月共计发生泥石流53处，占全年泥石流数量的82.8%。

不稳定斜坡:7月份发生不稳定斜坡250处，占全年不稳定斜坡数量的39%，而6、7、8三个月共计发生不稳定斜坡455处，占全年数量的70.1%。

从图4中可以看出，湖北省崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡地质灾害发生次数与雨季时间存在明显正比关系。湖北省雨季往往是4月下旬—5月上、中旬自南向北先后开始，而地质灾害次数也是从5月份开始增多，至降水最为集中的6、7月份达到峰值;7月后地质灾害的发生数量也随着雨量下降而逐渐减少，12月份枯水期地质灾害数量降至全年最低值。

图3 多年月均降雨量与月发生地质灾害点数量关系直方图Fig.3 Histogram of quantitative relationship between years ofmonthly rainfall and monthly occurring points on geological disasters

图4 多年月均降雨量与地质灾害密度关系直方图Fig.4 Histogram of density in years ofmonthly rainfall and geological disasters

3 最大降雨量与地质灾害发育程度

3.1 日最大降雨量与地质灾害发育程度

从湖北省地质灾害发育数量分析，地质灾害集中分布于150～200 mm与200～250 mm两个日最大降雨量时段内(见图5)。其中，该时段共发育滑坡3 813处，占滑坡总数的78%;崩塌864处，占崩塌总数的84.5%;泥石流84处，占泥石流总数的68.9%;不稳定斜坡1 646处，占总数的84.9%。

图5 日最大降雨量区与地质灾害数量关系直方图Fig.5 Histogram of quantitative relationship between maximum daily rainfall zone and geological disasters

从湖北省地质灾害发育密度分析(见图6)，地质灾害发育密度最高区域在＜100 mm降雨量区域内，滑坡发育密度达39.47处/100 km2，泥石流和不稳定斜坡灾害点密度均为5.64处/100 km2。这与湖北省100mm/d以上的暴雨区分布较少且地质灾害集中发育于暴雨区有关。

在其他降雨区域内，滑坡与不稳定斜坡灾害在100～150 mm降雨区发育密度最大，滑坡达8.66处/100 km2，不稳定斜坡为2.27处/100 km2;其次为150～200 mm降雨区，密度分别为4.61处/100 km2与1.51处/100 km2。

崩塌地质灾害在250～300mm降雨区内点密度最大，达0.94处/100 km2;其次为150～200 mm降雨区，灾害点密度为0.86处/100 km2;300～350 mm降雨区密度最小，灾害点密度0.67处/100 km2。灾害点密度发育没有线性规律。

泥石流灾害在250～300 mm区域内灾害点密度最大，为0.22处/100 km2，其次为300～350 mm降雨区，灾害点密度0.13处/100 km2。

图6 日最大降雨量与地质灾害密度关系直方图Fig.6 Histogram of density in maximum daily rainfall zone and geological disasters

3.2 3日最大降雨量与地质灾害发育程度

从3日最大降雨量与地质灾害数量关系直方图上可知:150～200 mm、200～250 mm、250～300 mm、300～350 mm，4个时段短时降水对引发滑坡、崩塌、泥石流及不稳定斜坡地质灾害影响明显(见图7)。

从灾害发育数量上看，上述4个降水时段内，发育滑坡4 566处，占其总数93.4%;崩塌965处，占其总数94.3%;泥石流102处，占其总数83.6%;不稳定斜坡1 756处，占其总数90.6%。

图7 3日最大降雨量与地质灾害数量关系直方图Fig.7 Histogram of quantitative relationship between three－daymaximum rainfall and geological disasters

从灾害点发育密度分析(如图8)，上述4个降水时段内，滑坡发育密度分别为 7.38处/100km2、3.6处/100km2、2.43 处/100km2、1.29 处/100 km2;崩塌发育密度分别为 0.88 处/100km2、0.86 处/100km2、0.62处/100km2、0.35处/100 km2;泥石流的发育密度则分别为 0.11 处/100km2、0.08 处/100km2、0.04 处/100km2、0.05处/100 km2;不稳定斜坡的发育密度分别为 1.64 处/100km2、1.18 处/100km2、0.76 处/100km2、1.06处/100 km2。在4个降水时段内地质灾害发育密度随着降雨量的增大有明显减小的趋势，说明暴雨对地质灾害的触发临界值低于150 mm，由此分析认为:湖北省地质灾害发育密度与降雨的关系不是简单的线性关系，这与湖北省地质灾害集中发育于鄂西山区，而降雨强度有区域性，由西北向南东递增有直接关系，同时也表明地质灾害的发生并不是仅仅受降雨的影响，往往是受地形地貌、地质构造及人类活动等多因素综合作用所致。

图8 3日最大降雨量与地质灾害密度关系直方图Fig.8 Histogram of density in three-daymaximum rainfall and geological disasters

4 暴雨日数与地质灾害发育程度

根据湖北省具体情况，将平均暴雨日数分为1～2 d、2～3 d、3～4 d、4 ～5 d以及 ＞5 d，5 个等级，将最大暴雨日数分为2～4 d、4～6 d、6～8 d、8～10 d、10 ～12 d、12～14 d以及 ＞14 d，7个等级。

4.1 湖北省平均暴雨日数与地质灾害发育程度

从图9可知:平均暴雨日数3～4 d区域内滑坡、崩塌、不稳定斜坡发育数量最多，分别为1 691处、507处和756处，分别占地质灾害总数的34.6%、49.6%、39%。在平均暴雨日数4～5 d区域内泥石流发育最多，共41处，占地质灾害总数的33.6%。

图9 平均暴雨日数与地质灾害数量关系直方图Fig.9 Histogram of quantitative relationship between average number of days of rainstorm and geological disasters

从灾害点发育密度来看:平均暴雨日数1～2 d区域内滑坡发育密度最大，为4.3处/100 km2;崩塌、不稳定斜坡均在3～4 d区域内发育密度最大，密度分别为0.88处/100 km2和1.31处/100 km2;泥石流在4～5 d区域内发育密度最大，为0.09处/100 km2(见图10)。

4.2 湖北省最大暴雨日数与地质灾害发育程度

从图11可知:最大暴雨日数4～6 d区域内滑坡发育数量最多，达1 533处，占灾害总数的31.4%;崩塌最多发育于8～10 d区域内，共计390处，占崩塌总数的38.1%;泥石流与不稳定斜坡最多发育在10～12 d区域内，发育31处与584处，分别占总数的30.4%及 30.1%。

从灾害点发育密度来看:最大暴雨日数2～4 d区域内滑坡发育密度最大，为14.54处/100 km2;崩塌在8～10 d区域内发育密度最大，为0.72处/100 km2;泥石流在12～14 d区域内发育密度最大，为0.15处/100 km2;不稳定斜坡在6～8 d区域内发育密度最大，为1.31处/100 km2(如图12)。

图10 平均暴雨日数与地质灾害密度关系直方图Fig.10 Histogram of density in average number of days of rainstorm and geological disasters

图11 最大暴雨日数与地质灾害数量关系直方图Fig.11 Histogram of quantitative relationship betweenmaximum number of days of rainstorm and geological disasters

图12 最大暴雨日数与地质灾害密度关系直方图Fig.12 Histogram of density in maximum number of days of rainstorm and geological disasters

5 结语

(1)降水是引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的外部主导因素之一，降水时段的长短、雨量的大小制约着地质灾害的发育程度。

(2)年均降雨量1 000～1 100 mm时段各类地质灾害发育程度最高，发生数量1 703处，发育密度1.71处/100 km2。

(3)6、7、8月平均降水量最大，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发育程度也相应最高，共发生地质灾害3 402处，占全年地质灾害总数的79.3%;7月是地质灾害发育的高峰期，发生地质灾害1 845处，占全年地质灾害总数的43%。

(4)暴雨是滑坡、崩塌、泥石流地质灾害最直接的引发因素。单日暴雨量在150～250 mm时段，崩、滑、流等地质灾害最发育，共发生6 407处，占地质灾害总数的75.4%;3日累计暴雨量在150～350 mm时段，崩、滑、流地质灾害发育数量最大，达到7 389处，占地质灾害总数的87%。表明:突发性崩塌、滑坡、泥石流地质灾害发育程度与短时高强度降水和长时间过程性降水有着极为密切的关系［2］。

(5)各类地质灾害与降水的关系不是简单的线性关系，地质灾害是在降水、地层岩性、地形地貌、地质构造、人类工程活动等多因素共同作用下发生的［3］。

［1］刘广润.刘广润院士文集［M］//刘广润.地质灾害监测预警工作的重要意义及实施要点.武汉:中国地质大学出版社，2010.

［2］许强，等.滑坡时间预测预报研究［M］.北京:中国大地出版社，2005.

［3］湖北省地质矿产局.湖北省区域地质志［M］.北京:地质出版社，1990.