宁波暴雨型地质灾害预报研究

浙江省宁波市气象局　郭建民　陈有利　朱龙彪浙江省宁波市国土资源局　张弘怀

宁波暴雨型地质灾害预报研究

浙江省宁波市气象局郭建民陈有利朱龙彪
浙江省宁波市国土资源局张弘怀

地质灾害是指因自然和人为活动引发的危害人民生命和财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。其中崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷具有突发性性质，是突发性地质灾害。地质灾害直接威胁着人民生命财产的安全。做好地质灾害的预报预警工作、最大限度地减少地质灾害可能造成的损失，对维护社会安定，支持宏观经济可持续发展具有十分重大的战略意义。

宁波市地处华东沿海，属北亚热带湿润季风气候，降水具有明显的双峰特征，主要集中在3-7月的“春雨连梅雨”季节及8-9月的“台汛”期，具有雨量集中、降水强度大、持续时间长等特点。境内多山区，占全市陆地面积的51.6%，丘陵山区岩石较为破碎，地质灾害隐患点较多，汛期中热带气旋、强对流等产生的暴雨极易诱发突发性地质灾害，是地质灾害易发程度较高的地区。

自2004年起宁波市地质环境监测站和宁波市气象台联合开展地质灾害监测、预报工作以来，期间共发现全市地质灾害（隐患）点302处（表1，数据截至2014年底），有记录的地质灾害共207处（次），年均二十余处（次）（详情见表3），规模以小型为主，占总数的90%以上，灾害类型以滑坡和崩塌为主。突发性地质灾害与气象条件关系密切，从地质灾害发生的月份分布来看，每年4-10月为宁波市地质灾害最主要的发生段，具有与强降水过程同期的特点。强降水特别是暴雨以上降水地质灾害最主要的自然诱发因素。

表1　突发性地质灾害（隐患）点统计表（截至2014年底）

图1　地质灾害（隐患）点分布图

表2　 历史台风强降水排名

一、暴雨特征及与地质灾害的统计关系

宁波年均降水量在1440毫米，降水日数162天，降水分布呈西南多东北少、山区多平原少的特征，经分析雨量加密观测资料，暴雨区域主要有三个，余姚南部和鄞州西部的四明山地区、奉化西南部和宁海西部的望海岗及周边地区、象山港两岸地区。暴雨区、高海拔区（图2）、地质灾害易发区（图1）具有相当一致性。暴雨及以上降水主要由三类天气系统产生，一类是台风，第二类是梅雨锋，第三类是短时强对流。

台风暴雨具有强度强，持续时间长，受地形影响大等特点，是宁波重要的降水来源之一，影响最频繁的是8-9月，这一时段是宁波继梅雨之后的第二个降水高峰。台风影响程度除台风强度、结构、移速、周边天气系统、地形、天文潮位等因素外，与台风移动路径紧密相关，影响最严重的台风路径主要有三条：浙江登陆、浙闽边界到厦门之间登陆北上、紧擦宁波市沿海（东经125度以西）北上。历史上严重影响宁波的台风包括0509麦莎，0908莫拉克、1211海葵、1323菲特等二十余个（面雨量及短时强降水量排名见表2），严重影响台风多造成大暴雨或特大暴雨多，易形成山洪、滑坡、泥石流、积涝等灾害。如2004年受强台风“云娜”影响两天内8处地质灾害发生、2005年“麦莎”和“卡努”两台风强降雨诱发境内59处地质灾害。

图2　年降水量与海拔高度分布图

梅雨锋暴雨具有强度相对不强，但持续时间长，范围大，常年平均入梅日为6月13日，出梅日为7月9日，梅雨期26天，梅雨量分布相对均匀（西南山区略多于东部沿海），大部分地区在230-300毫米之间，全市平均梅雨量249.5毫米，占整个夏季降水量的45.7%，占全年降水量的17.2%，梅雨期内降水连续，可在数天内连续出现暴雨天气，易形成积涝、滑坡等灾害。特别是对于土质地层，长时间大量降水、地表水渗入地下，粘性土完全饱和，粘聚力减少，土体抗剪、抗拉强度降低，并大大增加了粘性土体荷重；对于岩质地层，降水和地表水沿基岩裂隙、节理渗入，裂隙面摩擦力大大减小，降低基岩的稳定性，因此降雨极易诱发地质灾害的发生和发展。

强对流短时暴雨具有历时短，范围小，但短时间强度特强，突发性更明显等特点，易形成山洪、泥石流、低洼地积水等灾害。宁波地区多强对流发生，市区三江口、慈溪余姚交界处、余姚四明山、周公宅、奉化横山、宁海茶山以及象山部分山区等都是强对流系统的易生区域，局地型对流系统生成发展快，一般少动或缓慢移动。如2012年7月16日下午的一次强对流过程中，鄞州西部地区3小时雨强达到200毫米左右，其中小时最大雨强达到90毫米，导致龙观地区山洪暴发。

对地质灾害（隐患）发生与当日强降雨的分析发现，两者具有较好的相关关系，当降雨量大时，地质灾害（隐患）发生的频率也高，尤其是与暴雨频次具有很好的一致性。统计分析表明，由暴雨引发的地质灾害约占地质灾害总数的95%以上，其中台风暴雨、梅讯期暴雨、强对流暴雨导致的地质灾害数分别占84%、8%、4%。根据雨量资料统计，当热带气旋或强对流等天气系统的过程雨量超过100毫米，宁波境内就可能有地质灾害出现；过程雨量超过200毫米，宁波境内多处出现地质灾害，如2005年的“麦莎”“卡努”强台风和2009年的“莫拉克”强台风，2012年的“海葵”、2013的“菲特”等，宁波过程雨量均超过200毫米，宁波市境内出现地质灾害点均超过30处；当过程雨量300毫米，山区均产生山洪或地质灾害。鉴于此，当宁波市出现下列降雨特征之一时，应特别注意地质灾害的发生。

①小时雨量大于50毫米；

②日雨量大于100 毫米；

③连续多日降雨，累计雨量超过200毫米；

④连续干旱，突降暴雨。

需要注意的是，台风雨诱发地质灾害时，实时雨量起主要作用，台风中后期和之后的2-3天，前期雨量诱发作用更大。锋面雨诱发地质灾害时，前期雨量起着主要作用。

二、地质灾害机理分析及预报方法研究

由于地质构造发育，宁波市丘陵山区岩石较为破碎，或上覆松散堆积层较厚，在遇强降雨天气时容易引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。通过对地质灾害发生区的地质情况进行分析发现：

崩塌是区内最主要的地质灾害，除少量为中型外其余均为小型，主要分布在宁海县、慈溪市和象山县境内的山区低等级公路沿线陡坡、矿山边坡、房前屋后和自然陡崖一带。

滑坡是仅次于崩塌的又一类主要地质灾害，主要分布在宁海县和余姚市。滑坡大多发育于低山丘陵、山间盆地边缘，滑坡体主要由松散残坡积层和基岩风化层组成，几个大中型的滑坡基本分布于区内山势较大的地段，以土质滑坡为主，多发生在土层厚度大（一般大于3米）的陡坡地，单纯岩质滑坡少见，人为削坡和汛期强降雨是引发滑坡的主要因素。

泥石流以小型沟谷型泥石流为主，小部分为坡面泥石流，常与山洪共同发生，主要分布在宁海县和余姚市的沿山谷、山坡低凹处。地形坡度较大是发生崩塌和滑坡的必要条件，陡坡地（15度至25度）易发生滑坡地质灾害、急坡地（25度至45度）可发生各种地质灾害、悬崖地（大于45度）易发生崩塌地质灾害。

短时强降雨期间（主要是台风影响期间），泥石流和崩塌地质灾害常与降雨同步发生，大多在降水3小时内发生，实时雨量起主要作用；土质滑坡常常在滑坡体后缘出现裂缝、前缘出现鼓胀，造成地质灾害险情，往往规模较大，一旦发生后果也较严重，大多在降水后1至3小时期间出现险情，一般最多不超过强降雨后48小时。

持续降雨期间，不易发生泥石流地质灾害，但较易引发滑坡和崩塌地质灾害，一般在持续降雨3至7天后发生，影响期最长一般不超过15天。锋面雨诱发地质灾害时，前期雨量起着主要作用。

2014年开发了新一代宁波市地质灾害预报预警系统，新系统以自然斜坡为基本预测单位，建立降雨、地质环境因子与斜坡成灾可能性之间的统计关系，建立降雨、地质环境因子与斜坡成灾可能性之间的统计关系。基于GIS的联合概率法和降雨-斜坡耦合法预报预警模型研究，形成1∶10万区域概率预报和点状动力预报相结合的综合概率预报预警方法。以地质灾害潜势度为基本概率，基于潜势度与降雨因素的联合概率建立宁波市降雨诱发地质灾害预报预警模型，达到概率预报与地质认识的统一。

表3　-1 地质灾害历年发生数

表3　-2 地质灾害诱因分类表

三、结论

通过整理宁波的历史降水数据研究了宁波地区的降水特征，特别对强降水特征进行了总结，结合宁波地质灾害发生机理分析，研究了强降水与地质灾害的统计关系，得到了以下一些结论。

1.宁波的暴雨主要由三类天气系统产生，第一类是台风暴雨，第二类是梅雨锋暴雨，第三类是强对流短时暴雨。由暴雨引发的地质灾害约占地质灾害总数的95%以上，其中台风暴雨、梅讯期暴雨、强对流暴雨导致的地质灾害数分别占83%、8%、4%。

2.宁波地区崩塌、滑坡、泥石流地质灾害发生均与降水关系密切。滑坡地质灾害以土质滑坡为主，短时暴雨或连续降水等易引发滑坡地质灾害，主要分布在宁海县和余姚市；泥石流地质灾害常与山洪共同发生，沿山谷、山坡低凹处在强降雨作用下冲毁房屋、道路等造成灾害，主要分布在宁海县和余姚市的沿山谷、山坡低凹处；崩塌地质灾害主要在人工开挖造成的陡坡，在坡度较大、较高、地质条件差、岩石软弱、地质构造发育、岩石破碎情况下，在强降水时极易引发地质灾害，急需关注的是山区简易公路边坡常常有群发性崩塌地质灾害发生。主要分布在宁海县、慈溪市和象山县境内的山区低等级公路沿线陡坡、矿山边坡、房前屋后和自然陡崖一带。

3.宁波市突发性地质灾害与气象条件关系密切，当小时降水超过50毫米或日降水超过100毫米或连续多日降雨累计雨量超过200毫米以及连续干旱后突降暴雨，山区特别是地质灾害易发点均易发生地质灾害。