河北省保定地区“7·21”群发地质灾害特征分析

朱小龙，李玉龙，唐立强，张 媛

(河北省地质环境监测总站，河北石家庄 050021)

2012年7月21日，一场特大降雨突袭河北省保定市北部地区，最大雨量达364mm，本次降雨影响范围之广、程度之深仅次于1996年8月特大暴雨。本次降雨过程共诱发各类规模以上［符合国土资源统计标准(达标)］的地质灾害9起，并形成了数量众多的泥石流和小崩小塌，由于预警及时、避让得当，并没有造成人员伤亡。本文通过对该地区降雨特点、地质环境特征和地质灾害发育特点进行分析研究，归纳分析了“7·21”特大暴雨诱发地质灾害的发育特征，以提升对重大降雨条件下地质灾害预警水平。

1 区域地质环境

“7·21”暴雨笼罩下的地质灾害易发区主要涉及保定市涞水县、涞源县和易县。该地区处于太行山北段，属于构造侵蚀中低山丘陵地貌，紫荆关断裂和易县断裂位于区内，山体切割强烈，山峦起伏，山势高峻，支流发育，沟谷纵横。区内以太古界片麻岩、长城系砂岩、蓟县系白云岩、奥陶系灰岩及侵入岩(角闪辉石岩和花岗岩)为主，地势西高东低，山体覆盖土层较薄，植被覆盖较差(图1)，“7·21”特大短时暴雨破坏了地质体的稳定程度，给人民生命财产造成了巨大的损失。

2 “7·21”特大暴雨特征

河北省保定市西部山区位于太行山北麓，多年平均降水量600～700mm，降水量具有年内、年际及地域差异大的特点，7～9三个月降雨量占全年降水量的80%左右，年际降水量相差悬殊，加之地势险峻，沟谷纵横，常常发生崩塌、滑坡、泥石流灾害。

2012年7月21～22日，河北省保定市北部自西向东出现罕见的强降水，100mm以上的强降雨中心主要分布在涞水县大部、易县北部和涞源县中部(图2)。本次降雨具有以下特点:一是历史上降雨强度最大的一次。这次降雨是自1958年保定市有气象记录以来降雨强度最大的一次，涞源、涞水两县日均降雨量高达213mm;二是历史上降雨汇水最急的一次。多点高强度的降雨，使得局部水量急速汇聚;三是造成损失较大。特别是野三坡景区，遭受1986年正式开放以来最致命的重创，多年建设的交通、供水、供电、通信等基础设施基本冲毁，景区全部瘫痪。

3 “7·21”暴雨区地质灾害分布特征

本次降雨过程在保定市北部三县共诱发各类地质灾害9起，规模全部为小型(图3)，按类型:崩塌2起、泥石流3起、滑坡1起、地面塌陷3起;按区域:涞水县6起、涞源县2起、易县1起;按时间:7月21日2起、7月22日7起，上述9起地质灾害共造成直接经济损失279.2万元，由于预警及时、避让得当，没有造成人员伤亡［1］。

图1 保定北部区域地质环境图Fig.1 Geological environment of baoding north

图2 “7·21”降雨笼罩区雨量等值线图Fig.2 Isoline map of“7·21”rainfall over the area

图3 “7·21”地质灾害分布情况统计图Fig.3 Statistical figure of“7·21”geological disasters

3.1 地质灾害时间分布

“7·21”特大暴雨发生时间处于“七下八上”主汛期，降雨过程引发的地质灾害集中发生在21日晚到22日，降雨强度很大，日降雨量达大暴雨级别(100～200mm/d)甚至个别地区达特大暴雨级别(200mm/d以上)，通过分析降雨笼罩区加密雨量站逐日降雨资料(图4)，7月15～21日时间段内，该地区基本无降雨，21日晚开始出现降雨并快速增强，而后开始在降雨笼罩区内集中发生各类地质灾害，在时间上与强降雨过程相重合。综上，“7·21”特大暴雨诱发的地质灾害属于局地暴雨诱发型，其规律可以归结为:地质灾害的发生集中出现在局地暴雨的当日当地［2-4］。

3.2 地质灾害空间分布

图4 “7·21”地质灾害逐日降雨量分布图Fig.4 Daily rainfall of“7·21”geological disasters

根据保定市1:5万县市地质灾害调查成果:涞水县原有突发地质灾害隐患点59处，其中崩塌2处、滑坡29处、泥石流26处、地面塌陷2处;涞源县原有突发地质灾害隐患点80处，其中崩塌13处，滑坡53处，泥石流10处，地面塌陷4处;易县原有突发地质灾害隐患点13处，其中崩塌8处、滑坡2处、泥石流3处;涞水县、涞源县和易县原有地质灾害规模以中、小型为主，大型灾害数量仅为3处。本次降雨过程在涞水县、涞源县、易县的地质灾害总体发生率分别为10.2%、2.5%、7.7%;其中地面塌陷的发生率最高，为150%，其次分别是崩塌8.7%、泥石流7.7%、滑坡1.2%，可见，涞水县受“7·21”特大暴雨影响最为严重(表1、表2)。

表1 涞水县原有和新发生地质灾害情况对照表Table 1 Comparison between original and new geological disasters of Lai Shui

表2 涞源县已有和新发生地质灾害情况对照表Table 2 Comparison between original and new geological disasters of Lai Yuan

表3 易县已有和新发生地质灾害情况对照表Table 3 Comparison between original and new geological disasters of Yi Xian

4 “7·21”地质灾害发育特征分析

通过对“7·21”群发地质灾害的现场调查，根据“7·21”降雨特点、地质环境条件、人类工程活动对其的影响，归纳了本次群发地质灾害的特征，对其形成原因进行了讨论分析，以提升在重大降雨条件下地质灾害的预警水平和防治能力［1，5-6］。

4.1 地质灾害诱发因素的常规认识

(1)雨量越大、越容易发生地质灾害。降雨是诱发地质灾害的重要条件，在相同条件下，雨量越大越容易使松散固体物质处于充分饱和或过饱和状态，进而使滑动面的摩擦力或松散物质的粘聚力减小，越容易发生地质灾害。

(2)强风化岩土体地区容易发生地质灾害。年代越老地层如太古界片麻岩地区，岩体易遭风化作用破坏，岩体容易产生节理裂隙，能够为泥石流提供松散物质和为崩塌滑坡提供有力的入渗条件。

(3)地质灾害密度大的地区发生地质灾害的数量多。地质灾害密度大说明该地区有利于地质灾害的形成，地质环境条件差，一旦受到降雨等外力作用，越容易发生地质灾害。

4.2 “7·21”地质灾害发育特征

本次降雨过程诱发的地质灾害类型齐全、时间集中，具有群发性，发生时间和地点与“7·21”暴雨时空分布重合，具有暴雨诱发型地质灾害的普遍特点，但是通过对地质灾害数量、分布特点的统计分析研究，则又显现出区别于常规认识的一些特征。

4.2.1 地质灾害总体发生率较低，临界雨量存在差距

考虑到地质灾害的发生时间与气象部门统计雨量时段的关系，综合考虑强降雨条件下三个地区地质灾害的不发生情况，用插值法对当日降雨量进行修正，综合认为:涞水县中东部临界雨量为95～180mm;涞源县东部、西部和涞水县西部临界雨量为100～150mm;涞源县中部临界雨量为160～220mm;涞源县南部和易县中北部易县临界雨量为120～180mm;易县南部临界雨量为150～200mm(图5)。

地质灾害总体发生率较低。涞源盆地和易县北部虽然本次降雨强度很大，但是该地区原有的地质灾害隐患点数量少，密度低，地质环境条件较好，不易诱发地质灾害;暴雨笼罩区内地层岩性主要为年代较新的坚硬的白云岩、灰岩、砂岩、花岗岩、角闪辉石岩，沟里的松散物堆积较少，而且当地开发旅游资源清除了大量不稳定岩土体和沟内的松散堆积物，虽然本次降雨基本上每条沟谷都有大量水流冲出，但是由于沟内冲出固态物源较少(泥沙体积含量小于15%)，所以形成的灾害以洪水居多。

地质现象居多，最终形成灾害的偏少。根据现场调查，本次强降雨过程在保定市涞水县、涞源县、易县形成了很多泥石流和小崩小塌，但是由于没有给当地居民的生命财产造成损失，所以没有形成灾害。

太行山山区突发地质灾害诱发雨量一般在40～100mm，如图2显示，本次降雨过程在涞源县、涞水县和易县的累积降雨量为50～350mm，仅仅诱发了9起地质灾害，地质灾害总体发生率仅为5.9%。可见，不同突发地质灾害隐患点的临界雨量差异是巨大的(图5)。

4.2.2 地质灾害的发育具有地域性

泥石流主要发生在涞水县三坡镇—宋各庄一带白云岩地区，而崩塌和滑坡则分布在涞源西部白云岩、砂岩区和易县蔡家峪一带角闪辉石岩区，涞水西部、涞源南部的岩体强风化(太古界片麻岩)地区并没有形成严重的地质灾害(图6)。涞源南部分布着32处地质灾害隐患点，绝大部分为滑坡隐患点，区内前期无降水，本次降雨量为50～100mm，相对较少且持续时间较短，大部分受渗透影响的岩土体还没有达到饱和程度，所以这一地区地质灾害的发生率较低;涞水中西部分布着14处地质灾害隐患点，绝大部分为泥石流隐患点，区内降雨量为100～200mm，但是由于拒马河两岸旅游景区的开发，清除了沟谷内的松散物源，所以虽然本次降雨很大，但是并没有形成泥石流地质灾害。

涞水县地质灾害的发生数量和灾害发生率远远高于涞源县和易县。本次降雨过程在涞水县、涞源县和易县地质灾害总体诱发率分别为0.36点次/100km2、0.08点 次/100km2和 0.04点 次/100km2(图6)。本次降雨强度＞100mm/3h的笼罩区主要分布在涞水中东部、涞源盆地和易县北部，但是涞源盆地和易县北部原有的地质灾害隐患点数量少，密度低，且地质环境条件较好，不易诱发地质灾害。

旅游景区及周边范围内新发生的地质灾害点数量很少，仅有的1起发生在雨量大于200mm/d的三坡镇(图6)。这是因为当地开发旅游资源清除了景区周边大量不稳定岩土体和沟内的松散堆积物，提高了地质灾害隐患点的稳定程度。

4.2.3 地质灾害的发生需要一定的孕育过程

泥石流、崩塌和滑坡在三县的发生率分别为7.7%、4.5%和1.2%，泥石流发育程度明显高于崩塌、滑坡。虽然本次降雨量级和强度都很大，但是持续时间仅为1天，由于该地区基岩裸露，表层覆盖土层较薄，一部分降雨仅渗透到深度不大的岩土体中，大部分雨水沿坡面快速流入河谷，大部分受渗透影响的岩土体还没有达到饱和程度，降雨对不良地质体的冲刷作用大于其入渗作用，从而没有形成大量的崩塌和滑坡地质灾害。

本次降雨改变了原有地质灾害隐患点的危险程度，经过后续监测，虽然“7·21”以后该地区发生数次较大降雨，但是并没有诱发新的地质灾害，可见，在特大降雨过程大规模诱发地质灾害后，即使在连续降雨的条件下，再诱发新的地质灾害仍然需要一定的孕育过程［2-4］。

图5 地质灾害临界雨量等值线图Fig.5 Critical rainfall isoline map of geological disasters

图6 “7·21”群发地质灾害分布图Fig.6 The distribution of“7·21”mass geological disasters

5 结论

“7·21”特大暴雨雨势急、来势猛，给保定北部地区人民群众生命财产安全造成了巨大损失。通过对“7·21”群发地质灾害的现场调查，本次降雨过程诱发的地质灾害具有群发性、与“7·21”暴雨时空分布重合的特点;受降雨特点、地质环境条件、不良地质体的危险程度、人类工程活动等因素控制，本次群发地质灾害还具备总体发生率较低、临界雨量差异大、地域性明显、灾害发生需要一定的孕育过程等一些显著特征，通过对形成这些特征的原因进行较为全面的分析研究，认为降雨时空分布、原有地质灾害隐患点稳定程度和分布特征、旅游景区开发等因素控制着地质灾害发生和分布。随着极端气候条件的频繁出现，地质灾害预报预警、群测群防等工作不能仅仅依靠地质环境、降雨等区域宏观条件，还必须通过每年地质灾害核查等工作详细了解每个地质灾害隐患点的变化情况，及时修正临界雨量阀值，最大限度的保障受地质灾害威胁的广大人民群众生命财产安全［2］。

［1］河北省“7.21”地质灾害应急调查报告［R］.河北省地质环境监测总站，2012:1-65.“7.21”geological disaster emergency report in Hebei province［R］.Geological Environmental Monitoring Station in Hebei Province，2012:1-65.

［2］刘传正.区域滑坡泥石流灾害预警理论与方法研究［J］.水文地质工程地质，2004，31(3):1-6.LIU Chuanzheng.Regional landslide debris flow disaster warning theory and method research［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2004，31(3):1-6.

［3］王一鸣，袁民豪，殷坤龙，等.浙东南山丘区泥石流爆发的临界雨量分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2011，22(3):21-26.WANG Yiming，YUAN Minhao，YIN Kunlong，et al.Analysis of the critical rainfall landslides broke out in Zhejiang southeast hilly regions［J］.The Chinese Journal of Geological Hazards and Prevention， 2011， 22(3):21-26.

［4］刘艳辉，唐灿，李铁峰，等.地质灾害与降雨雨型的关系研究［J］.工程地质学报，2009，17(5):657-661.LIU Yanhui，TANG Can，LI Tiefeng，et al.The relationship between geological hazards and rainfall in the rain［J］.Journal of Engineering Geology，2009，17(5):657-661.

［5］金凌燕，张茂省，王进聪，等.舟曲罗家峪“8.8”特大泥石流特征与成因［J］.西北地质，2011，44(3):71-79.JIN Lingyan，ZHANG Maosheng，WANG Jincong，et al.“8.8”heavy debris flow characteristics and the causes in luojiyu in Zhouqu［J］.Northwest Geologic，2011，44(3):71-79.

［6］震后地质灾害特征与防治研究——以汶川地震灾区为例［R］.河北省地矿局，2013:25-103.Characteristics and earthquake geological disaster prevention research-in the wenchuan earthquake disaster area，for example［R］.Hebei Province Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration，2013:25-103.