北京市斜坡灾害与降雨量相关性分析

任凯珍 胡福根 王 冀 韩建超

（1.北京市地质灾害防治研究所，北京 100120；2.北京市气候中心，北京 100089）

0 引 言

北京市位于华北平原西北边缘，地势西北高东南低，西部和北部为崇山峻岭，东南为平原。山区面积10 417.5 km2，占总面积的62%。北京市有多座1 000 m以上的山峰，海拔最高的为东灵山（2 303 m）。由于地质构造复杂，修房建路等人类工程活动比较普遍，加上夏季降水集中，使得斜坡灾害成为北京市较为常见的地质灾害。斜坡灾害具有突发性、隐蔽性、规模小、破坏性强、预警难度大等特点，是山区地质灾害防治工作的难点和重点。斜坡灾害的诱发因素中，人类工程活动、降雨、地震是主要因素，而北京斜坡灾害的发生主要以降雨为诱因。多长时间的降雨对北京地区斜坡变形有影响目前还主要停留在定性和经验判断上。为此，本文选取怀柔区2021年汛期斜坡灾害发生数量、房山区灰青涧滑坡变形数据和其前1～30 d 24 h 降雨量进行统计分析，分析斜坡变形与不同时长降雨量的相关性，为北京市斜坡灾害预警研究提供参考。

1 发育概况

2021 年，北京共发育突发地质灾害隐患点5 052 处，其中斜坡灾害隐患4 136处，占比8成。据近十年灾害数据统计，北京发生的突发地质灾害几乎全部为斜坡灾害，且9 成以上的突发地质灾害发生在汛期；空间上，主要分布在道路沿线，其次为居民点的房前屋后，与人工切坡密切相关，严重威胁山区人民生命财产安全。如房山区霞云岭乡庄户台村台儿港沟口西北侧边坡在2016 年8 月开始时有小规模落石，之后后缘危岩裂缝持续变大发生崩塌，方量9 500 m3，造成17 间房屋坍塌或损坏，直接经济损失140万元（图1）。

图1 庄户台崩塌及损毁房屋情况

2 斜坡灾害发生与降雨相关性分析

2021 年汛期（6 月1 日至9 月31 日），北京市共出现降雨过程62 次，比2020 年同期偏多3 成，平均降雨量627.4 mm，较常年同期和近十年同期分别偏多7成和6成，为近20 年最多，诱发了124 起突发地质灾害，全部为斜坡变形破坏，其中怀柔区灾害最多，共发生51起，占比41%。为此，本研究选取怀柔区2021年度汛期斜坡灾害发生数量和降雨情况作为研究样本，开展了斜坡灾害发生数量和降雨相关性分析。

2021 年汛期，怀柔山区平均降雨量827.5 mm，较常年同期偏多1 倍，累计过程最大点降雨量九渡河站1 088.3 mm，共造成斜坡灾害51起。为探寻降雨时长与斜坡变形的相关性，本文对2021年怀柔区斜坡灾害数量分别与灾害发生前1～30 d降雨量数据进行了分析统计，计算过程为：

（1）搜集了怀柔区2021年汛期斜坡灾害发生数据和汛期24 h山区平均降雨量数据。

（2）统计了怀柔山区汛期58 次降雨（按照当天8 时至次日8时计算）发生后1～30 d灾害发生数量。

（3）计算了怀柔区上述样本24 h 降雨量分别与其后1～30 d灾害发生累计数量的相关系数（图2）。

图2 24 h降雨量和其后1～30 d斜坡灾害数量相关性统计图

根据计算结果发现，斜坡灾害发生与其前1～5 d的降雨相关性最大，相关性等级为中度。上述计算结果，与北京市斜坡灾害发生一般都相对滞后，且调查分析影响斜坡变形的降雨时段一般为一周内相吻合。

3 典型滑坡变形与降雨相关性分析

为了探寻滑坡变形和降雨之间的相关性，研究小组在房山区灰青涧滑坡体安装了3台裂缝位移监测仪，开展了10个月的监测（图3）。

图3 滑坡范围及变形监测位置示意图

房山区灰青涧滑坡体长约160 m、宽约100 m、坡高261 m，坡度为30°，呈半圆凸形，主滑方向为125°，为碎石土滑坡，主滑带为坡积物下伏基岩面，潜在方量约8万m3。该滑坡体于2016 年开始变形，后缘壁明显，至今已高达20～30 m；坡体多处开裂，坡脚处有小型垮塌，主要为附近采煤致坡脚卸荷，加之汛期降雨冲蚀致坡体变形。2021 年1月29日至11月29日，灰青涧滑坡3处裂缝均发生了一定程度的位移变形，其中监测点3在2021年汛期发生了局部垮塌，而监测点1 和监测点2 仍处于初始变形和等速变形阶段。因监测点3 的变形过程相对完整，且变形量相对较大，因此本次研究选取监测点3作为研究对象。

2021 年1 月29 日至11 月29 日监测期间，监测点3 累计位移1 766.6 mm。主要有4 个加速变形阶段，分别为2021年2月18-21日，最大变形速率99.6 mm/d；2021年7月16 日至8 月7 日，最大变形速率136.8 mm/d；2021 年8 月13-28 日，最大变形速率31.9 mm/d；2021 年9 月17 日至10月16日，最大变形速率75.4 mm/d（图4）。

图4 监测点3位移速率和24 h降雨量统计图

为了进一步掌握该滑坡变形和降雨时长的相关性，本文分析了该滑坡体监测点3 变形速率分别和变形前1～30 d 24 h降雨量的相关性，计算过程为：

（1）搜集了该滑坡体汛期监测点3 地表裂缝位移和24 h降雨量数据。

（2）计算了该滑坡体监测点3在汛期内的位移变化速率。

（3）分析了24 h降雨量分别和降雨发生之后的30 d内监测点3变化速率的相关性（图5）。

据图5 显示，该滑坡体监测点3 的位移变化速率与前6 d 降雨量相关度最大，为中度相关。因此，在研究该滑坡体变形与降雨量之间的关系时，应重点关注斜坡变形前6 d内的降雨量。同时，该结论与斜坡灾害发生数量与降雨相关性的结论互相印证。

图5 灰青涧滑坡24 h降雨量和其后1～30 d斜坡变形相关性统计图

4 结 论

本文以斜坡灾害为研究对象，通过统计分析斜坡灾害发生和典型斜坡变形分别与其前1～30 d降雨量的相关性得出：北京地区斜坡灾害的发生主要与灾害发生前一周内降雨量的相关性最大。因此，在汛期开展斜坡灾害预警工作时，建议重点关注一周内降雨量对斜坡变形的影响。