四川巴中市滑坡灾害与降雨雨型关系探讨

张 勇，温 智，程英建

(1.中国地质调查局地质灾害防治技术中心，四川 成都 611734；2.中国地质科学院探矿工艺研究所，四川 成都 611734；3.巴中市自然资源和规划局，四川 巴中 636000)

大量的滑坡实例表明，强降雨是触发滑坡灾害的主要诱因。国内外学者对降雨量与滑坡相互关系开展了大量研究，结果显示滑坡的发生不仅与降雨历时、降雨强度有关，还与雨型有密切关系[1-3]。如黄蜡石滑坡在1991年的6月30日降雨量达到156 mm，1991年8月6日降雨量达到133.6 mm，两次降雨量较为接近，但是后者却对滑坡产生了较大的变形破坏，后来对比两次降雨过程发现，前者降雨雨型均匀，后者降雨为集中型强降雨。李明华对四川东北部1981年暴雨滑坡进行研究，提出了暴雨和长时间降雨滑坡发生的临界雨量值，暴雨型降雨触发滑坡的累计降雨量比久雨型约低50 mm[4]。张玉成等[5]指出滑坡发生的概率和滑坡数量不仅与降雨量的大小成正相关关系，而且与滑坡发生的当天降雨及前期降雨特征关系密切，这表明不同的降雨过程对滑坡稳定性影响不同。本文通过详细统计四川省巴中市强降雨事件与滑坡灾害的对应关系，分析暴雨触发滑坡灾害的雨型特征，以期为滑坡灾害预警预报提供参考依据。

1 巴中市滑坡灾害与降雨量关系分析

1.1 地质环境特征

巴中市地层岩性主要为三叠系-侏罗系砂泥岩互层，为软硬相间的红层岩体，地质构造以宽缓的隔档式褶皱为主，地形地貌主要为单面山、似单面山和桌状山。红层岩体中的泥岩具有强度低、易风化、水理性差、变形大等特点，加之斜坡岩体内不同程度的发育泥化夹层等软弱结构面，导致岩体易出现变形破坏[6]。巴中红层岩体因其特殊的地质构造与岩性组合特征，在强降雨条件下易触发大规模群发性滑坡[7-8]。

截至2018年，巴中市2 761处滑坡灾害中，降雨诱发滑坡所占比例高达98.7%。降雨为巴中市滑坡灾害最主要的诱发因素。因此，研究巴中市降雨与滑坡发生的对应关系，对于该地区降雨期间滑坡灾害的预警预报、提前做好预防避让具有重要的指导意义。

1.2 滑坡与降雨量关系分析

研究降雨诱发滑坡的作用主要经由两种途径：一种是采用数学统计分析，通过获取大量的降雨数据与滑坡发生对应的时间节点，统计分析不同降雨参数与滑坡发生的相关性规律；二是通过研究降水入渗过程中滑坡体内各项参数的变化对滑坡稳定性的影响，建立相应的数学模型[9]。现阶段通过数学模型研究降雨型滑坡难度较大，难以全面涵盖影响滑坡稳定性的所有因素，因此通过研究降雨数据与滑坡的相关关系，预测不同降雨形式滑坡发生概率，对于巴中市降雨期间适时发布预警信息、做好提前避让不失为一种简单易行的方法。

为研究巴中市滑坡灾害的触发降雨特征，从区域上分析降雨事件与滑坡发生的关系，本文收集了大量降雨量数据(源自中国气象局)和滑坡灾害资料(源自巴中市自然资源和规划局)。将巴中市2007—2016年历年降雨总量与滑坡发生数量对比分析(图1)，年降雨量与滑坡发生数量无明显对应关系；分别统计日和月最大降雨量与滑坡发生数量(图2～3)，日最大降雨量超过150 mm、月最大降雨量超过480 mm后滑坡发生数量明显增多，但总体数据较离散，不具备良好的对应性。由此，基于降雨是触发滑坡发生的主要因素，在分析降雨强度的基础上，考虑从降雨历时及降雨过程特征入手，初步探讨降雨雨型与滑坡灾害的相关关系[10]。

图1 巴中市2007—2016年历年降雨总量与滑坡发生数量Fig.1 Annual rainfall and landslides in the Bazhong area from 2007 to 2016

图2 日最大降雨量与滑坡发生数量Fig.2 Maximum daily rainfall and landslides

图3 月累计降雨量与滑坡发生数量Fig.3 Monthly rainfall and landslides

图4 六类降雨雨型特征曲线Fig.4 Six kinds of rain typical curves

2 滑坡灾害与降雨雨型关系分析

2.1 降雨雨型划分

针对巴中市降雨持续时间长的特点，统计2007—2016年23场月降雨量大于200 mm的降雨事件，考虑连续降雨的组合形式，将其中单日降雨量最大的一场连续降雨作为核心降雨事件，选取与此次降雨发生时间相近的临近降雨，根据降雨量变化特征划分降雨雨型，共划分为单峰型、前峰型、后峰型、递增型、递减型、均匀型6类雨型。图4为根据实际降雨过程数据绘制的雨型特征曲线，表1为各类降雨雨型对应的日降雨量与累计降雨量特征。经分析，巴中市降雨多发生在5—9月，在一场强降雨前后往往伴随不同时长的小规模降雨，不同雨型降雨在岩土体中入渗形式存在差异，对滑坡稳定性的影响也有所差异。

表1 降雨雨型特征Table 1 Characteristic of rainfall pattern

2.2 降雨雨型分析

对各类降雨雨型下滑坡发生数量进行统计(图5)，递增型降雨触发滑坡数量所占比例最大，为46.90%，单峰型降雨触发滑坡比例为25.02%。

图5 降雨雨型与滑坡数量对应图Fig.5 Relationship between rainfall types and landslides

(1)递增型降雨：表现为前期持续降雨且逐级增加后，再叠加一次单日降雨量>100 mm的降雨事件，全月总降雨量>200 mm，累计降雨量曲线呈阶梯状逐步增加特征。前期持续降雨入渗过程中，土体含水量增大，随着降雨强度的增大，土体逐渐饱和、强度降低，当降雨强度再次增大至某个值，孔隙水压力增大，下滑力一旦超过抗滑力，土质斜坡发生变形破坏[11]；红层岩质斜坡则受降雨入渗影响，地下水位逐步升高，软岩或软弱夹层强度逐渐降低，降雨强度再次增大情况下，节理间隙水压力增大，触发滑坡。递增型降雨条件下，滑坡往往会有比较明显的缓慢变形迹象，当降雨强度逐步递增坡体逐渐饱和，坡体内部抗滑力小于下滑力时，滑坡发生。如巴中市2010年7月、2011年7月、2011年9月的强降雨事件属递增型降雨，三次降雨事件共计发生滑坡一千余处。

(2)单峰型降雨：表现为单日集中降雨，24 h降雨量>150 mm，强降雨事件前后降雨量偏少，全月总降雨量>200 mm，累计降雨量曲线呈平-陡-平特征。一般情况下，单次强降雨雨水渗入土体快速饱和，土体容重增加、强度降低，孔隙水压力快速上升，土质滑坡发生；红层岩质滑坡主要受控于节理发育程度和原有破裂面，强降雨快速入渗，不仅降低了岩石尤其是软岩或软弱夹层强度[11]，且地下水渗入裂隙形成高压水流，同时在滑面扬压力作用下，滑带与滑体接触面摩擦力急剧降低，滑坡迅速启动整体破坏[12-13]。单峰型降雨条件下，滑坡的发生往往具有突发性，当降雨强度快速增加达到触发雨量时，群发性滑坡暴发。如巴中市2012年7月、2015年9月的强降雨事件属单峰型降雨，全市发生大面积的滑坡灾害。

2.3 稳定性计算

图6 不同降雨雨型下滑坡稳定性系数变化曲线Fig.6 Variation in the stability coefficient of different rainfall-type landslides

对巴中市某滑坡在不同雨型条件下的稳定性进行计算，以六类降雨雨型典型曲线为依据，月降雨总量均设定为200 mm，日降雨量根据特征曲线进行相应幅度的变化，计算采用GEO-Studio软件中的SEEP/W模块进行渗流分析，SLOPE/W模块进行稳定性计算，获得不同降雨雨型下滑坡稳定性系数。对比图4和图6可知：(1)递增型和单峰型降雨对滑坡稳定性影响最为明显；(2)在连续弱降雨事件中，第一次降雨事件对滑坡稳定性影响相对较小，连续的后续降雨事件对滑坡的稳定性的影响明显；(3)除单峰型降雨外，难以根据一场降雨准确判定滑坡稳定性变化，相邻降雨事件对滑坡的作用根据其降雨形式差异而有所不同。

3 结论

(1)巴中市滑坡灾害多为降雨诱发，除极端强降雨外，降雨量与滑坡发生数量无明显对应关系。根据降雨过程将降雨雨型划分为6类，其中递增型与单峰型降雨触发滑坡数量分别为46.90%和25.02%。

(2)将降雨雨型分析纳入滑坡灾害预警信息中，考虑前期降雨情况同时结合后期预报降雨量进行滑坡灾害预警预报，改变单纯以预报降雨量作为依据进行预警信息发布，可以为科学地判定滑坡灾害发生概率，便于地方提前做好主动避让。