阳朔县斜坡类地质灾害气象预警

王 斌，张漓黎

（广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院，广西 桂林 541002）

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]。

阳朔县位于广西北部，桂林市南面，是广西地质灾害中高易发区。截至2020 年6 月，阳朔县历年来共发生地质灾害 419 处，其中滑坡 196 处、崩塌 147 处、不稳定斜坡11处、危岩19处、地面塌陷29处、泥石流17处，斜坡类地质灾害（主要包括滑坡、崩塌、不稳定斜坡、泥石流）占比93.08%。斜坡类地质灾害形成主要受内部因素（如地形地貌、地质构造、岩土体类型等）和外部因素（如水、人类活动、植被等）影响较大，其中降雨转化成地表水和地下水是水因素中最主要的外部诱发因素。阳朔县95%以上的斜坡类地质灾害是在降雨的诱发下发生的。建立阳朔县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。由于阳朔县地质环境比较复杂，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阳朔县斜坡类地质灾害的规律，建立阳朔县地质灾害气象预报预警模型。

1 地质环境条件

阳朔县位于广西东北部之桂林市南缘，地貌以石山、丘陵为主，山地为辅。东北部和西南部两侧地势较高，属海洋山脉(东瑶山)和架桥岭山脉(西瑶山)的边缘，山脉走向大致呈西北—东南，是县内主要河溪发源地。中部为一块约150km2的山丘，海拔约200～500m。自西北贯穿东南的宽阔地带属岩溶地貌，地势较低，且自北向南倾斜。境内河流大多自西北而流向东南。岩溶区内石山林立，海拔200～500m，相对高差50～300m。石山间溶蚀洼地、峰林谷地、河流冲积平地交错分布，地势较平坦。

阳朔县以峰林谷地、峰丛洼地地形为主，岩溶地貌占总面积的65.1%，低中山、低山丘陵等非岩溶地貌面积占总面积的34.9%。境内地貌根据成因类型可分为构造—侵蚀地貌、构造—剥蚀地貌、剥蚀—溶蚀地貌、构造—溶蚀地貌、侵蚀—溶蚀地貌、溶蚀—堆积地貌和河谷阶地—侵蚀堆积地貌。

阳朔县境内出露的地层主要有泥盆系、石炭系及第四系。其中泥盆系分布最为广泛，以信都组(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漓江、遇龙河等河流阶地。

2 地质灾害与大气降雨之间关系

通过统计阳朔县2007～2019 年的降雨量数据可得，县多年平均降雨量1586.3mm，多集中在丰水期（3～8 月），平均月降雨量6 月最多，10 月最少（图1）。降雨最多年为2015年，降雨量2257mm，最少2011年为890mm。近14 年来，月最大降雨量为638.5mm（为2020 年 6 月），最大日降雨量 327.7mm(2020 年 6 月 7日)；最大时降雨量达71.3mm(2020年6月7日)，6h最大持续降雨量达196.2mm（2020年6月7日）

图1 阳朔县各月降雨量（统计年份2007～2019年）

阳朔县雨量充沛，年变幅明显，其中3～8月份为丰水期，历年月平均降雨量109.8～276.9mm，占全年降水量的73.4%，6月平均月降雨量最多，为314.8mm，10月最少，为52.2mm；5 月、6 月是全年降雨量集中期，47.06%的暴雨出现在这2 个月中。据数据统计，阳朔县斜坡类地质灾害多发生在每年的5～6 月，其它月份则相对较少，特别是2020 年6 月6～9 日阳朔县普降暴雨，滑坡、泥石流、不稳定斜坡地质灾害数量单月增加143 处，滑坡单灾种增加112 处，其高发期与当地暴雨期高度吻合（图2）。

图2 阳朔县地质灾害数量与月暴雨次数之间关系图

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）表明阳朔县地质灾害发生与当日降雨量及灾害发生前4 日降雨量高度相关（r>0.8），之后时间越长相关性越差，说明阳朔县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。因此，选取当日降雨量（即预计24h降雨量）与前四日累计降雨量之和（后文称“四日降雨强度”）作为诱发地质灾害的降雨量指标，据此绘制折线图3。

表1 阳朔县降雨量与地质灾害相关性分析结果表

随着四日降雨强度的增加，地质灾害发生的数量呈“台阶式”增多（图3），2 处明显拐点出现在90mm 和140mm 处。四日降雨强度小于60mm 时，地质灾害数量呈较均匀的增长趋势；达到90mm时，为第1个拐点，在100～140mm 之间时，为地质灾害发生的“平台期”；以140mm为转折，之后地质灾害数量呈现较快的线性增长；至190mm，地质灾害数量基本停止增加，折线呈平台状。四日降雨强度90mm、140mm 可作为降雨量阈值，四日降雨强度小于90mm 时对应降雨量危险性等级为低危险性，90～140mm 时为中危险性，不小于140mm时为高危险性。

图3 阳朔县地质灾害数量与四日降雨强度之间关系折线图

3.2 地质灾害气象预报预警等级划分

阳朔县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4 个高易发区（A1-A4）、5 个中易发区（B1-B5）、7 个低易发区（C1-C7）及4个不易发区（D1-D4），共4 个等级20 个易发分区[8]（图4）。

将阳朔县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]计算出各地质灾害易发程度分区的致灾信息量值。

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。

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，将信息量值绘制成升序折线图（图5），按其分布特点，把阳朔县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，将阳朔县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（70～130mm）、高危险性降雨（≥130mm）地质灾害气象预警区划图。

图5 致灾信息量值分布曲线

表2 预报预警等级划分标准

4 结论与建议

4.1 结论

（1）阳朔县降雨主要集中在每年5～6月，这两个月暴雨、大暴雨高发，占全年暴雨次数的47.06%；地质灾害高发期与暴雨期高度吻合。

（2）根据统计，阳朔县地质灾害发生于当日降雨量及灾害发生前四天累计降雨量高度相关，之后时间越长相关性越差，说明阳朔县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）根据四日降雨强度诱发地质灾害的频次，确定90mm、140mm 作为降雨量阈值，将降雨危险性分为低、中、高三个等级，把全县地质灾害气象预警预报划分为5个等级。

4.2 建议

建议新增一定数量的雨量观测站覆盖阳朔县高易发区，建立信息反馈系统，并通过阳朔县群测群防网络及时了解每次降雨过程中地质灾害监测点的发展动态以及新发生灾害的情况，积累第一手资料，总结成功预防的经验，分析存在的问题，逐步修正评价参数与评价模型，不断提高地质灾害预报预警的准确性。