基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警探讨

李忠海，赵 越（江西省地质环境监测总站，江西南昌330000）

基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警探讨

李忠海，赵 越（江西省地质环境监测总站，江西南昌330000）

本文将有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警作为主要研究内容，以我国降雨型滑坡预报预警的综述作为研究基础，通过查阅大量有关有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警方面的文献资料，结合某地区的具体降雨情况和历史滑坡资料，将研究地区的地层按照高、中、低三个等级划分成不同的滑坡易发性岩组，进而在此基础上建立出基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警模型，并通过实践验证，证实了预警模型的可行性和实用性。

有效降雨强度；滑坡灾害；危险性预警

引言

通过查阅大量的相关资料可以得知，有效降雨强度同滑坡灾害发生及其危险性预警之间有着紧密的联系，并且通过统计有效降雨强度判断滑坡灾害危险性的研究也越来越多。笔者将在此基础上，结合前人有关地质灾害易发分析和评估地质灾害风险的相关研究，选取历史上曾经多次发生滑坡的某地区作为研究对象，着重围绕基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警进行简要分析研究，希望能够为相关研究人员提供必要的帮助和参考。

1 我国降雨型滑坡预报预警综述

所谓的降雨型滑坡，就是由于降雨因子诱发而产生的滑坡类型，根据相关的资料表明，在降雨的过程中或降雨之后，一个地区的滑坡发育程度会随着降雨量的增加而不断增强，换句话说，降雨型滑坡和降雨量呈正比关系。美国最早进行了降雨型滑坡预警，主要是研究降雨强度和滑坡的关系，在对降雨情况进行实时监测的过程中，主要采用了Cannon-Elleon模型和Wieczoic模型，以提高数据的精准度。

我国的香港在1984年也开展了区域性的滑坡实时预报，对降雨型滑坡进行监测，主要就是记录降雨、涌浪等诱发滑坡的重要数据。在2003年，我国的国土资源部与气象局正式开展了降雨型滑坡的预警工作，采用的主要方法是对地貌进行分析，对气象数据进行计算，在进行分析和计算的过程中，我国主要采用了临界降雨量模型和地质灾害致灾因素的概率量化模型，以实现对数据的科学计算分析。

为了提高预警的效率和质量，我国采用了统计学的相关方法，对滑坡点的降雨参数进行统计，并以此计算出区域的降雨临界值。科学家通过这一数据，可以判断降雨型滑坡和降水量的关系。比如，基于地质-气象耦合因素，可以建立相关的降雨强度模型，通过图像的变化，发现降雨量和时间比值，然后根据比值来确定降雨阈值，对滑坡灾害进行有效防控和动态监测。

2 滑坡灾害危险性预警模型建立分析

2.1 有效降雨强度与滑坡的关系

通过对该地区部分滑坡点的降雨资料进行整合统计之后，如图1所示，绝大部分滑坡发生时，当日降雨量不会超过20mm，并且在个别情况下还会出现降雨量不足零毫米的现象，另外，有效降雨量大约在10～100mm左右，这也是滑坡滞后的一大典型表现。在此过程中，有效降雨量对滑坡起到了决定性的作用，由于持续的前期降雨大大增加了土体当中的含水量，甚至出现了饱水的情况。这也导致及时当日降水非常稀少，但如果前期有效降雨量已经达到甚至超过了降雨临界值，同样也会诱发滑坡。因此，对于在前期出现连续降雨类型的滑坡、当日无大暴雨类型的滑坡，主要是由前期有效降雨量发挥主导作用。

图1 研究地区部分滑坡发生当日降雨量同前期有效降雨量散点图

2.2 确定模型参数

在诱发滑坡降雨的过程当中需要经过前期降雨和关键降雨两个阶段，在第一阶段当中，降雨会大大增加滑坡中土体的含水量，并有效减小抗剪强度，使得孕育滑坡的作用得以充分发挥；而在第二阶段也就是关键降雨阶段当中，降雨会直接导致发生滑坡灾害，但并非一次降雨就会导致发生滑坡，并且在每一次的降雨量当中，也仅仅只有一部分降雨量会对滑坡的发生产生触发作用，因此将累计降雨量设定为临界降雨量显然是不合时宜的。为此，需要通过利用公式Rc=R0+αR1+α2R2+…+αnRn计算出有效降雨量，在此公式当中，Rc表示的是有效降雨量，而R0则代表当前的降雨量，用Rn表示日前降雨量，降雨系数则用ɑ表示，n代表着降雨的持续天数。

2.3 基本步骤

①主要对研究地区已有的滑坡点进行全面统计，之后与滑坡灾害点当中的地层岩性特征进行充分结合，在此基础上将滑坡地质灾害岩组按照高、中、低三级易发性进行合理分组。②需要分别对各个岩组滑坡有效降雨强度与关键降雨强度二者之间的持续时间关系进行统计，之后可以得到如图2所示的散点关系示意图，并进一步得知发生滑坡的概率分别为10%有效降雨强度阈值线以及25%和50%的阈值线。③立足于有效降雨强度阈值线，按照高、中、低的危险性等级划分出因降雨因素而引起的滑坡灾害危险等级。④通过使用GIS叠加降雨危险性等级和容易发生滑坡的空间区划结果，其中预警等级越高则说明越容易发生滑坡，表1所示预警等级的含义与具体防御措施。

表1 预警等级的含义与具体防御措施

2.4 实际效果

本文选取了研究地区2015年8月11日的降雨量，当日降雨量为4.6mm，通过Rc=R0+αR1+α2R2+…+αnRn公式可以计算出有效降雨量为44.76mm，而有效降雨强度则为8.39mm/d，持续天数为5d时，通过将有效降雨强度值同各岩组的实际有效降雨强度阈值进行比对后我们可以得知，在高易发岩组当中，有效降雨强度相对应的滑坡发生概率超过了50%因此属于高危险区，而中易发岩组当中，有效降雨强度相对应的滑坡发生概率超过了25%但并未超过50%，因此属于中危险区；低易发岩组当中，有效降雨强度相对应的滑坡发生概率没有超过25%因此属于低危险区。这也意味着在8月11日当天，研究地区最容易发生滑坡灾害的地区为高易发岩组，而实际上根据定位显示在当日高易发岩组当中的部分地区确实发生了滑坡现象，因此也进一步验证了该模型的有效性。

图2 高易发岩组滑坡有效降雨强度阈值

3 建立滑坡灾害危险性预警模型的重要性

（1）建立滑坡灾害危险性预警模型可以判定降雨量和滑坡灾害发生率的关系。通过建立滑坡灾害危险性预警模型，可以发现在连绵阴雨的情况下，会出现暴雨类型的滑坡，在前期集中下雨，后期雨水较少的情况下，会出现滞后性的降雨型滑坡。也就是说，滑坡的类型和降水的频率有关，若前期的降雨强度达到了临界的阈值，就会出现降雨型滑坡，如果没有达到阈值，则滑坡基本不会出现。相关的预警部门可以依据这一模型提前做好防护工作，避免出现灾害和事故问题。

（2）建立滑坡灾害危险性预警模型可以提高预警方案的精准性。在建立预警模型的过程中，工作人员必然要从降雨因子入手，不同的降雨量会对降雨型滑坡产生不同的影响，滑坡灾害危险性预警模型的建立可以让预警更加具有针对性。同时，滑坡灾害危险性预警模型在建立的过程中需要综合考虑地形、岩石构造、坡体结构、水文地质等七项影响因子，在建立模型之后，预警人员可以掌握当地的全部地理信息，从而使制定出来的预警方案具有全面性、精准性的特点。

（3）建立滑坡灾害危险性预警模型可以更好地保护当地居民的人身财产安全。预警人员在建立模型之后，可以在降雨前后发布预测结果，制定相应的预警体系，并通知当地的居民及时做好防护准备，在很大程度上保障了当地居民的安全。

4 结束语

总而言之，有效降雨强度与滑坡灾害的危险性之间有着极为紧密的关系，通过统计有效降雨强度能够帮助人们准确得知滑坡灾害的发生时间、地点以及危险性程度，从而使得人们能够采取相应的防御措施积极应对，以避免因突然发生的滑坡灾害而导致人民群众的生命财产安全受到威胁与侵害。

[1]吴益平，张秋霞，唐辉明，肖 威.基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警[J].地球科学（中国地质大学学报），2015，07：889～895.

[2]辛 鹏，吴树仁，石菊松，王 涛.基于降雨强度的黄土丘陵区滑坡危险性预测研究——以宝鸡市麟游县为例[J].自然灾害学报，2014，03：349～359.

[3]谢剑明，刘礼领，殷坤龙，杜惠良，钮学新.不同降雨强度和条件下黄土高原浅层滑坡危险性预测评价研究 [J].地质科技情报，2014，04：101～105.

P642.22

A

2095-2066（2016）36-0119-02

2016-12-12