三穗县强降水特征和致灾阈值特征分析

杨 平，杨再禹，谢佳豪

1.镇远县气象局，贵州镇远 557700；2.三穗县气象局，贵州三穗 556500

为更好地满足中小尺度天气系统监测、预警的需求，三穗各乡镇自2009年5月起建立了2要素以上的气象观测站，目前有区域站17个，覆盖各个乡镇，有利于提高县级的预报服务能力、公共气象服务能力。但由于三穗县地形复杂，易出现突发性天气过程。胡娟等[1-2]研究发现地质灾害类型与地质条件、地貌状况、气象条件等条件有关，其中降水往往是诱发地质灾害的主要原因，尤其是强降水和连续性降雨是次生灾害的主要导火索。刘海知等[3]研究表明有效雨量阈值模型对诱发滑坡的降雨过程有一定的识别能力，同时利用得到的降水分布特征，指导县级气象局更好地开展“三个叫应”气象服务。结合强降水过程雨量和三穗应急部门提供的2015—2020年强降水直接经济损失资料，直观分析经济损失和灾害点分布情况，细化致灾临界雨量和“三个叫应”服务阈值。重点关注短时强降水易发区、大小流域区域、地质灾害点和人口密集区。

短时强降水造成的暴雨洪涝是三穗汛期主要的气象灾害，出现次数多，造成的直接经济损失大[4-7]。三穗主要受西南季风环流控制和太平洋副高边缘的东南风气流影响，雨季多集中于5—10月(占年总量的85%)，尤其是6—8月(占年总量的49%～57%)，该地每年强降水天气过程多，大多数达暴雨过程，由于强降雨集中、持续时间长，导致水淹没农田、基础设施、垮塌等，造成房屋倒塌或人员伤亡，暴雨洪涝灾害交替发生，地质灾害增多，严重危及人民群众生命财产安全和影响城市的正常运行。近5年来，由于暴雨引发各类次生灾害，导致直接经济损失最大的年份为2020年，造成直接经济损失1 402万元；其次为2017年651.3万元[8-10]。例如：2020年6月22日，三穗县发生大范围的持续性强降水天气过程，累全县共出现9站大暴雨，最大小时雨强为46.5 mm，极大的雨强导致山洪暴发，导致全县共计人口4 825人受灾，直接经济损失约为529万元。在针对短时强降水气象服务，存在短时强降水突发性强，预报难度大，准确率不高，尤其是地形地貌复杂的山区，县域内地质灾害点较多，因此不断优化本地化“叫应”阈值就显得尤为必要。

1 资料与方法

利用2010—2020年9个乡镇气象观测站降水资料和2021年三穗县现有地质灾害受灾情况资料。通过对比分析过程强降水和强降水直接经济损失的相关资料来确定致灾临界值阈值、开展“三个叫应”阈值，后期将不断完善模型。

2 灾害隐患点分布和受灾情况

三穗是短时强降水及短时强降水引起的滑坡、崩塌等次生地质灾害多发的地区，地形复杂，地质灾害点较多。截至2021年春三穗县共有地质灾害隐患点91处，经资质单位认定的为59处。其中，威胁人数50人以上有13处(八弓镇5处、滚马乡1处、台烈镇3处、长吉乡1处、雪洞镇1处、瓦寨镇1处、桐林镇1处)，包括滑坡8处、不稳定斜坡4处、泥石流1处，上述13处地灾隐患共威胁356户村民，共1 705人，威胁资产约2 882万元；一般地质灾害隐患点78处(八弓镇24处、滚马乡7处、台烈镇14处、长吉乡4处、雪洞镇11处、瓦寨镇1处、桐林镇9处、良上乡5处、款场乡3处)，包括滑坡60处、崩塌5处、塌方2处、危岩体8处、不稳定斜坡3处，其中25处为自然引发，53处为人为工程活动引发，共威胁136户村民、3所学校资产、各类公路610 m，共威胁576人，潜在威胁财产1 758.5万元。根据2015—2020年由三穗县应急部门提供的由强降水造成的直接经济损失，灾害损失从小到大分别是台烈(88.48万元)＜长吉(128.04万元)＜八弓(186.59万 元)＜滚 马(269.59万 元)＜良上(277.30万 元)＜雪 洞(339.42万 元)＜瓦寨(356.15万元)＜台烈(88.48万元)＜款场(1 045.80万元)。

3 强降水时空分布

3.1 强降水时间分布

从2009—2019年月变化看出(图1)，三穗强降水时段主要出现在4—10月，其中，灾害出现次数、死亡人数和农作物受灾面积分布均呈单峰型；年内4—7月是暴雨洪涝灾害的高危期，大雨以上量级降水日数(图1b)和暴雨以上量级降水日数(图1a)的年内分布相一致，其日数多集中在4—9月，峰值均出现在6月，且4月大雨以上日数增幅最大。由此可见，大雨以上量级降水和暴雨以上量级降水是造成三穗暴雨洪涝灾害的主要致灾因子。

图1 2009—2019年各月暴雨累计日数(a)、大雨累计日数(b)

3.2 强降水致灾临界值

三穗是短时强降水及其引起的滑坡、塌方等次生地质灾害多发的县区，对比分析2020年4次的强降水资料及房屋受灾理赔材料可以看出，各乡镇1 h多次灾害点雨量值在30.0～50.0 mm之间，最大值出现在桐林5月20日1 h雨量为46.6 mm。各乡镇3 h多次灾害点雨量值为40.0～80.0 mm，最大值出现在滚马6月23日3 h雨量为75.2 mm。各乡镇6 h多次灾害点雨量值在40.0～90.0 mm之间，最大值出现在滚马6月23日6 h雨量为83.6 mm。各乡镇12 h多次灾害点雨量值为45.0～110.0 mm，最大值出现在滚马6月23日12 h雨量为101.5 mm。各站24 h多次灾害点雨量值为45.3～113.6 mm，最大值出现在滚马6月23日24 h雨量为113.6 mm。

结合4次有代表性(表1～4)的强降水资料来看，各乡镇4次强降水24 h累积雨量均为50 mm左右，达暴雨量级，最大值出现在款场2017年6月29日强降水天气过程，直接经济损失267.4万元，日累积量113.4 mm，次大值出现在款场2020年6月23日强降水天气过程，直接经济损失147万元，日累积量68.8 mm。各乡镇在2020年6月23日强降水天气过程，长吉142.4 mm，直接经济损失62.64万元，八弓113.6 mm，直接经济损失2.7万元。综上，三穗县域内1 h降水超过30 mm或过程累计的降水量超过50 mm短时强降水易引发房屋倒塌等影响灾害，累计降水超过100 mm则将产生强灾害。

表1 2015年6月18日强降水天气过程

表2 2017年6月29日强降水天气过程

表3 2020年5月20日强降水天气过程

表4 2020年6月23日强降水天气过程

4 叫应服务

结合三穗乡镇行政分布，款场处于县东部，八弓位于县西部，与三穗河流自西向东流经一致。在河流上游乡镇出现强降水不一定有灾害发生，但极易导致下游乡镇出现灾害。4次强降水显示降水量时空分布不均，加上地形地貌、生态条件、人口密度等因素，决定了“三个叫应”不能采用相同的标准[11-15]。即便在同一县域，不同区域的致灾雨量阈值也不尽相同，在实际情况中可以分量级、分地区、分时段开展气象服务叫应工作。

4.1 分量级

以过程雨量为统计量，辖区24 h前无降水时，临界雨量阈值分别为30 mm/h、累计量50 mm、累计量100 mm；辖区24 h前有连续降水时，临界雨量阈值分别为40、80、100 mm，在实际气象服务中，应重点叫应地质灾害点监测人和相关单位。细则如下：(1)站点1 h雨量达30 mm及以上且降雨可能持续时，对于地质灾害点且人口密集、易塌方部位，值班人员要开展叫应工作，叫应降水发生地乡镇政府；(2)有站点过程雨量达40～50 mm及以上时，叫应乡镇政府、行政村应急责任人、气象信息员，视情况向政府分管领导报告；(3)有站点过程雨量达80～100 mm 及以上有可能引发较大灾害时，叫应本县相关责任单位及降水发生地乡镇政府、行政村应急责任人、气象信息员，向政府分管领导报告，紧急情况向政府主要领导报告。

4.2 分地区

突出重点地区，尤其是当人口密集、灾害隐患点多的八弓和台烈出现30 mm/h的短时强降水或者过程雨量达50 mm以上时，重点关注城区、乡镇易涝部位、地质灾害点，以及及时叫应降水发生地乡镇政府；尤其是位于下游、位置低的款场。当其上游乡镇出现2个乡镇过程累积量＞50 mm的短时强降水时，且强降水持续时，值班人员就要提前对下游乡镇开展叫应工作；紧盯位于大江河流域的村寨、集镇及地势低洼处，且处于短时强降水的高发区的站点，根据情况增加雨情报告频次，提醒防范暴雨山洪地质灾害[16]。

4.3 分时段

当省、州2级预报有强降水或警戒区范围内正在发生强降水时，要充分利用现有的雷达系统、一体化短临预警预报系统、区域雨量站，密切关注强降水的移动方向，判断雨点进入三穗的方位，尤其是在三穗强降水高发时期4—9月，重点关注6—7月。由于短时强降水时空分布不均，再加上地形地貌、地质灾害隐患点较多等因素，相关部门应不断优化叫应的标准，重点监测地质灾害点附近，以过程累积降水量为叫应标准，全县有91个地质灾害隐患点，其中重大地质灾害点主要分布在八弓、台烈、滚马等西部地势较高地区，同时大部分处于短时强降水高发区。

统计三穗近年的强降水灾害资料，得出叫应以“过程累积雨量”作为标准，4—9月，当过程降雨量在50 mm及以上且降雨可能持续时，重点叫应地质灾害点监测人；过程降雨量在100 mm及以上时，叫应应急、防汛等相关部门。根据情况向政府分管领导报告，紧急情况向政府主要领导报告，还要结合前期降水状况、土壤的饱和度，防止出现久旱转涝的情况。

5 结论

由于地形地貌、地质灾害隐患点较多等因素，在实际情况中可以分量级、分地区、分时段开展气象服务叫应工作。关于分量级，主要是临界雨量阈值分别为30 mm/h、累计量50 mm、累计量100 mm，过程降雨量在临界雨量阈值及以上且降雨可能持续时，各自开展重点叫应。关于分地区，重点叫应人口密集、灾害隐患点多的八弓和台烈，若上游乡镇出现2个乡镇过程累积量＞50 mm的短时强降水时，提前叫应下游地区乡镇。关于分时段，三穗强降水高发时期4—9月，重点关注6—7月。