荔浦市斜坡类地质灾害气象预警

张漓黎，何 木，吴 鹏，李隆杰，王 斌

（1.广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院，广西桂林541002；2.荔浦市自然资源局，广西荔浦546600）

地质灾害是一种常见的自然灾害，降雨是地质灾害尤其是斜坡类地质灾害的主要诱发因素之一[1]。地质灾害气象预报预警是基于前期过程降雨量、预报降雨量等气象因素的地质灾害区域预报预警，其理论方法包括隐式统计预警、显式统计预警和动力预警等三类[2]。加强地质灾害气象预报预警建设对于主动防治地质灾害具有重要作用。我国的地质灾害具有较强的隐蔽性、突发性和破坏性，因此地质灾害气象预报预警难度大。针对气象因素和地质环境的区域差异特点，我国不同省市地区根据各自特点分别提出了适宜各地区的预报预警系统[3-6]。

荔浦市位于广西东北部之桂林市南缘，是广西地质灾害中高易发区。截至2019年6月，荔浦市历年来实际共发生地质灾害302处，斜坡类地质灾害占比92.38%（其中滑坡138处、崩塌91处、不稳定斜坡30处、危岩17处、泥石流3处）。斜坡类地质灾害主要包括滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流。斜坡类地质灾害形成除了地形地貌、地质构造、岩土体类型等内部因素的影响，还受到水、人类活动、植被等外部因素的影响。其中水影响因素中的降雨转化成地表水、地下水影响地质灾害发育，是最主要的外部诱发因素。荔浦市95%以上的斜坡类地质灾害是在降雨的诱发下发生的。建立健全荔浦市地质灾害气象预警预报对提高广大民众的防灾抗灾能力，确保人民生命财产安全，减少地质灾害带来的损失意义重大。由于荔浦市的地质环境模式比较复杂，因此本文采用显式统计预警方法[7]，研究不同强度降雨诱发荔浦市地质灾害的规律，进而建立荔浦市地质灾害气象预报预警模型。

1 地质环境条件

荔浦市地势上处于四面环山，周高中低，中部是起伏的低丘台地，一部分是石山峰林，将市境切割成数块小盆地。周边山区山体标高在300～900m间，最高点位于南部新坪镇境内与平乐县交界的猪头山，标高1300.3m，县境最低点为荔城镇荔浦河漫滩，标高133m。根据成因类型可分为构造侵蚀地貌、构造剥蚀侵蚀地貌、构造溶蚀地貌、剥蚀溶蚀地貌和侵蚀堆积地貌。构造剥蚀侵蚀—丘陵垄丘谷地、构造侵蚀—低山峰脊峡谷地貌分布最广，分布面积占全市面积的49%；构造侵蚀—中低山齿脊峡谷地貌占比最少，为3.1%，分布于调查区北东侧及南东部。

荔浦市境内出露的地层从老到新计有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系。除二叠系分布极为有限，其余分布较广，其中泥盆系分布最为广泛，以莲花山组（D1l）、信都组(D2x)为最。第四系残坡积层主要分布于碎屑岩、碎屑岩夹碳酸盐岩山区山体表面及谷地中；残积层主要分布于纯碳酸盐岩峰林谷地、峰丛谷地区；冲积、冲洪积层主要分布于修仁至荔浦市城和双江至马岭一带河流阶地。

2 地质灾害与大气降雨之间关系

荔浦市荔浦河站多年平均降雨量1469.21mm（后文中所提“平均”或“总量”均为2007～2017年的降雨量数据统计所得），多集中在3～8月（丰水期），占全年降雨量的72.3%，平均月降雨量6月最多（270.77mm），其次为5月（204.08mm），2月最少（35.11mm）。全市范围年平均降雨量为1469.2mm，降雨最多年为2015年，降雨量1978.5mm，最少2011年为892mm。受地形的影响，荔浦市境内各地降雨量差异较大，降雨量的地域分布有两个高值区和两个低值区，两个高值区分别在县东南的猪头山区（＞1800mm）和架桥岭东侧（＞1700mm），两个低值区分别在马岭镇附近和青山、杜莫地区（1200～1300mm）。周围山区降雨量多于中央平原丘陵地区。

荔浦市雨量充沛，年降雨量表现不稳定，年际变幅明显；市内一年中降雨量分配不均匀，干湿季明显，每年9月至次年2月，盛行北风，空气干燥，降雨量少，为干季，6个月的总平均降雨量为407.4mm，占年均总降雨量的27.7%。3～8月为多雨期，平均降雨量为1061.8mm，占年均总降雨量的72.3%；5月、6月是全年降雨量集中期，多年平均降雨量为518.0mm，占年均降雨量的35.2%，54.6%的暴雨出现在这2个月里。按日平均降雨量为标准计算，暴雨（50.0～99.9mm）、大暴雨（100～249.9mm）、特大暴雨（250mm及以上）。荔浦市的滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流地质灾害多发生在每年的5～6月份，其它月份甚少发生，其高发期与当地的暴雨期高度吻合（图1）。

图1 荔浦市地质灾害数量与月暴雨次数之间关系图（统计年份2007～2017年）

3 地质灾害气象预报预警

3.1 诱发地质灾害的降雨量指标及降雨量阈值的确定

本文对群发性（同一天地质灾害发生数不少于3处）地质灾害数量与其发生当日及前十日累计降雨量运用相关系数公式，及其统计检验模型公式进行相关性分析[9]。分析结果（表1）表明荔浦市地质灾害发生与当日降雨量及灾害发生前3日降雨量高度相关（r＞0.9），之后时间越长相关性越差，说明了荔浦市地质灾害与地质灾害发生前短时间内的降雨量的相关性较好，而与较长时间的降雨量的相关性不大。选取当日降雨量（即预计24h降雨量）与前三日累计降雨量之和（后文称“三日降雨强度”）作为诱发地质灾害的降雨量指标。

表1 荔浦市降雨量与地质灾害相关性分析结果表

随着三日降雨强度的增加，地质灾害发生的数量呈“台阶式”增多，2处明显拐点出现在70mm和130mm处。三日降雨强度在小于50mm时，地质灾害数量呈较均匀的增长趋势；三日降雨强度达到70mm时，为第1个拐点，在70～130mm之间，为地质灾害发生的“平台期”；当三日降雨强度达到130mm时，从130～140mm，地灾数量突然增加12处，折线呈台阶式增长态势；三日降雨强度到140mm以上，地质灾害数量增加缓慢；三日降雨强度达230mm以上时，折线呈平台状。三日降雨强度70mm、130mm可作为降雨量阈值，对应3个降雨量危险性等级：低危险性（＜70mm）、中危险性（70～130mm）、高危险性（≥130mm）。

3.2 地质灾害气象预报预警等级划分

荔浦市斜坡类地质灾害以小型为主，中型滑坡、不稳定斜坡共4处，占总数的1.4%。厚度以浅层为主，全部发生于风化壳内，组成物质为残坡积含碎石粘性土为主，强风化岩石为辅。全市地质环境条件差别较大，各地区地质灾害易发程度根据地质灾害发育程度、基础地质环境条件、诱发因素三大类影响因子划分为2个高易发区（A1、A2）、11个中易发区（B1-B11）、6个低易发区（C1-C6）及3个不易发区（D1-D3），共4个等级，22个易发分区（图2）。

图2 荔浦市地质灾害易发分区图

将荔浦市的地质灾害各易发区作为基本单元，按各易发区信息量值计算公式[10]：

式中：Ii——不同等级降雨条件下各区提供的致灾信息量值；

Ni——不同等级降雨条件下易发区发生地质灾害的数量；

Si——各分区面积；

N0——全区发生地质灾害的数量；

S0——全区总面积，计算各地质灾害易发程度分区的致灾信息量值。

统计各易发区在不同降雨量临界值下地质灾害发生的信息量值，按信息量值升序突变值分布特点，把荔浦市的地质灾害气象预报预警划分为5个等级（表2）。根据地质灾害气象预报预警等级计算结果（表3），将荔浦市按降雨量危险性等级与易发分区绘制出低危险性降雨（＜70mm）、中危险性降雨（70mm～130mm）、高危险性降雨（≥130mm）地质灾害气象预警区划图。

表2 预报预警等级划分标准

表3 各易发区预报预警等级划分

4 结论与建议

4.1 结论

（1）荔浦市5月、6月降雨量超过全年降雨量的三分之一，暴雨、大暴雨高发，占全年暴雨次数的一半以上（54.54%）；地质灾害高发期与暴雨期高度吻合。

（2）根据统计，荔浦市地质灾害发生于当日降雨量及灾害发生前三天累计降雨量高度相关，之后时间越长相关性越差，说明荔浦市地质灾害与地质灾害发生前短时间内的降雨量相关性较好。

（3）根据三日降雨强度诱发地质灾害的频次，确定70mm、130mm作为降雨量阈值，把降雨危险性分为低、中、高危险性，并把全市地质灾害气象预警预报划分为5个等级。

4.2 建议

由于工作区面积大，地形地貌变化大，区内立体气候显著，降雨量变化较大，由于降雨资料匮乏，仅有一站点日降雨量资料，故使得工作区内灾害点即使发生在同一时刻，其降雨强度及降雨过程也可能存在不一样，而且由于无具体至时段降雨量资料，加上调查大多灾害点发生的时段时间也难以确定。建议在高易发区加强雨量观测，即小时降雨量的观测，以加强过程降雨量对诱发地质灾害的研究。