廣東省地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系研究

廣東省地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系研究摘要：降雨是廣東省地質(zhì)災(zāi)害最重要的誘發(fā)因素之一，開展廣東省地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系研究，分析其降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特點規(guī)律，對于提升地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警水平和防災(zāi)減災(zāi)實踐具有重要意義。本文以近年來廣東省汛期地質(zhì)災(zāi)害的實際發(fā)生情況為例，通過統(tǒng)計分析方法，對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害與多年平均降雨量、降雨季節(jié)性變化、降雨類型、降雨地區(qū)以及降雨強度的關(guān)系開展系統(tǒng)分析研究，并對降雨誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害的成因進行了簡要的分析。關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害降雨多年平均降雨量降雨類型降雨強度Abstract:Rainfallisoneofinducingfactorsforgeo-hazardsinGuangdongprovince．Itisimportanttoanalyzetherelationshipbetweengeo-hazardsandrainfall．Inthepaper，withgeo-hazardsintherecentyears，accordingtostatisticmethod，thestatisticalrelationsbetweenregionalgeo-hazardsandrainfall，whichisindifferentscalesofmulti-yearaveragerainfall，rainfallseasonalchanges，rainfallpattern，rainfallregionandrainfallintensity，isstudied．Besides,thispaperalsoanalyzesthecauseswhichinducinggeo-hazardsbyrainfall．Keywords：geo-hazards;rainfall;multi-yearaveragerainfall;rainfallpattern;rainfallintensity1.前言廣東省是我國地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)省份之一，汛期強降雨常常誘發(fā)突發(fā)性崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)害群集發(fā)生，危害嚴重。開展廣東省地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系研究，分析降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的特點規(guī)律，對于提升地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警水平和防災(zāi)減災(zāi)實踐具有重要的意義。國內(nèi)外很多學(xué)者從暴雨的頻次、周期變化、降雨歷時、降雨量、降雨雨型等多方面研究地質(zhì)災(zāi)害與降雨之間的相關(guān)關(guān)系，特別通過降雨量大小、降雨歷時與地質(zhì)災(zāi)害之間的統(tǒng)計分析，獲取誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界累計雨量（24h、1d、3d、7d、15d）、臨界降雨強度（一般為小時雨量）等閾值，從而用于某些地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警研究與服務(wù)中[1～5]。本文立足于廣東降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特征，以近年來地質(zhì)災(zāi)害的實際發(fā)生情況為例，通過統(tǒng)計分析方法，對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害與多年平均降雨量、降雨季節(jié)性變化、降雨類型、降雨地區(qū)以及降雨強度的關(guān)系開展系統(tǒng)分析研究，為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警提供技術(shù)支撐。2.地質(zhì)災(zāi)害與降雨2.1地質(zhì)災(zāi)害與多年平均降雨量廣東省氣候?qū)賮啛釒А珶釒Ъ撅L(fēng)氣候，高溫多雨，全省多年平均降水量為1771mm，最大2278mm（1973年），最小1178mm（1963年）?？臻g分布上不均勻，省內(nèi)各個地區(qū)多年平均降水量相差十分懸殊,從大于2000毫米到不足100毫米不等。多年平均降水量與地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)量的關(guān)系如表1所示。從表1可以看出，隨著多年平均降雨量的增加，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量開始呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)達到一定程度之后又轉(zhuǎn)為下降趨勢；大約80%的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)在年降雨量1400～2000毫米的地區(qū)（如郁南、興寧、五華、龍川、廣寧、信宜、新豐、豐順等），少量的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)在年降雨量少于1400毫米或多于2000毫米的地區(qū)（徐聞、海豐、陽江等）；90%以上的泥石流地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)在年降雨量大于1600毫米的地區(qū)。表1地質(zhì)災(zāi)害與年均降水量關(guān)系統(tǒng)計表2.2地質(zhì)災(zāi)害與降雨季節(jié)變化廣東省內(nèi)旱季、雨季比較明顯，雨季較長，一般4-9月為雨季，10月至次年3月雨量較少。而地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率與月份關(guān)系如表2所示，約90%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在4-9月內(nèi)，以6月份暴發(fā)頻率最高，10月至次年3月發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的頻率較小，這充分說明降雨量季節(jié)性變化決定著地質(zhì)災(zāi)害暴發(fā)的季節(jié)性變化。表2地質(zhì)災(zāi)害頻率與月份關(guān)系統(tǒng)計表2.3地質(zhì)災(zāi)害與降雨類型省內(nèi)降雨類型主要有兩種：一是鋒面低槽帶來的降雨，多為持續(xù)強降雨，主要發(fā)生在4～6月的前汛期，具有持續(xù)時間較長（一般為5d以上）、降雨強度一般不大（日降雨量一般為10～50mm左右）的特點。其誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律為：日降雨量大于50mm的連續(xù)降雨過程中，地質(zhì)災(zāi)害具有瞬時發(fā)災(zāi)的特點；日降雨量較小的連續(xù)降雨過程中，地質(zhì)災(zāi)害具有一定的滯后效應(yīng)，即此時的降雨誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害需要一定的雨量積累，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生需要一定的孕育過程。二是熱帶氣旋、熱帶輻合帶等引起的降雨，主要發(fā)生在7～9月的后汛期，其具有降雨過程持續(xù)時間不長（一般為2～3天）、降雨強度較大（最大日降雨量一般達100mm以上）的特點。其誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律為：多為群發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)害規(guī)模較小，一般為表層或淺層滑坡、崩塌；從時間與空間分布來看，地質(zhì)災(zāi)害與降雨在時間上具有良好的對應(yīng)關(guān)系，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生滯后時間短，基本隨著降雨過程的發(fā)生而瞬時發(fā)生；地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地點與臺風(fēng)運移軌跡基本一致[6]。2.4地質(zhì)災(zāi)害與降雨地區(qū)廣東省各地區(qū)降雨強度不均，大致南多北少，境內(nèi)有三個多雨區(qū)，分別在云霧山東南麓的陽江～陽春～恩平一帶，蓮花山東南側(cè)的海豐～普寧一帶及北江谷地的清遠～佛岡～龍門一帶，這些地區(qū)的年平均降水量均在2000毫米以上。此外，還有三個相對少雨區(qū)，分別以南澳、羅定、徐聞為中心，其年平均降水量均在1400毫米以下。從表3中可以看出，多雨區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量明顯多于少雨區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量；崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害受降雨的影響較大，地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害受降雨量大小的影響較小。表3地質(zhì)災(zāi)害與多雨、少雨區(qū)關(guān)系統(tǒng)計表單位：處2.5地質(zhì)災(zāi)害與降雨強度廣東省區(qū)域性崩塌、滑坡活動不僅同年降雨量分布密切相關(guān)，而且深受崩塌、滑坡活動期間降雨量的集中程度和降雨強度的影響。一般而言，連續(xù)陰雨加暴雨、暴雨過程及臺風(fēng)期大面積降雨過程是崩塌、滑坡活動的主要時間段。從表4與表5中可以看出，廣東省的崩塌、滑坡主要發(fā)生在暴雨時期，區(qū)域性崩塌、滑坡活動同長歷時強降雨過程密切相關(guān)。降雨強度對于暴雨型泥石流的發(fā)生有著決定性意義，在各種地質(zhì)環(huán)境下，降雨強度都要達到相應(yīng)的臨界才會導(dǎo)致泥石流暴發(fā)。廣東省最大日暴雨量一般可達300—400毫米以上，暴雨尤其是特大暴雨的出現(xiàn)經(jīng)常與臺風(fēng)天氣有關(guān)，年暴雨日數(shù)一般4—10日。從表4與表5中可以看出，日暴雨量是影響泥石流發(fā)育的重要因素，但1小時，乃至十幾分鐘、數(shù)分的瞬時降雨強度往往與暴發(fā)泥石流有著更直接的聯(lián)系。表4地質(zhì)災(zāi)害與日最大降水量關(guān)系統(tǒng)計表表5地質(zhì)災(zāi)害與時最大降雨量關(guān)系統(tǒng)計表3.降雨誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害的成因分析3.1誘發(fā)崩塌的成因廣東省降雨量空間分布不均勻，特別是在臺風(fēng)季節(jié)，臺風(fēng)常伴隨著強降雨過程。從整體上看，降雨分布特征對崩塌活動的影響如下：（1）從區(qū)域上看，廣東省久雨暴雨集中地帶崩塌空間分布密集。例如，2003年5月15～17日，粵東地區(qū)連續(xù)三天普降大雨，興寧、梅縣、五華及龍川一帶發(fā)生大面積崩塌地質(zhì)災(zāi)害，特別是興寧市黃陂鎮(zhèn)后山村一處花崗巖風(fēng)化殘積土斜坡產(chǎn)生崩塌，規(guī)模僅為50m3,直接導(dǎo)致3人死亡。（2）產(chǎn)生降雨型土質(zhì)崩塌的斜坡形態(tài)多呈凹槽狀，其匯水面積大，斜坡上的第四系松散堆積層強度低，透水性好，親水性強。巖體裂隙發(fā)育及風(fēng)化作用強烈的塊狀巖質(zhì)斜坡和碳酸鹽巖夾頁巖組合的斜坡，在降雨作用下易產(chǎn)生巖質(zhì)崩塌[7]。（3）多年平均降雨量同崩塌活動呈正相關(guān)關(guān)系，降雨量大，則崩塌活動就強烈。從區(qū)域上看，降雨強度越大的年份，崩塌活動的集中性越強，但各地崩塌活動又存在明顯的不均勻特征。區(qū)域性崩塌活動的不均勻性和集中性特征，不僅同年降雨量分布密切相關(guān)，而且深受崩塌活動時期的過程降雨量和降雨強度的影響，隨著過程降雨量的增大，降雨誘發(fā)崩塌活動的數(shù)量整體呈急劇上升狀態(tài)，說明過程降雨量越大，廣東各地特別是山區(qū)斜坡地帶產(chǎn)生崩塌的可能性就越大。降雨型崩塌活動的時間起伏變化規(guī)律同每次降雨過程的歷時也密切相關(guān)，由于過程降雨量動態(tài)變化的影響，使得崩塌活動呈現(xiàn)出時高時低與時強時弱的不均勻性和集中性變化的特征。（4）廣東省崩塌活動時間分布在4～6月和7～9月明顯集中，4～6月和7～9月是廣東省的雨季，特別是7～9月又是臺風(fēng)暴雨集中的時間段，崩塌活動主要集中在這個時段之內(nèi)，說明廣東省崩塌活動的時間分布特征同臺風(fēng)降雨活動的時間分布相同步，具有很好的季節(jié)性活動特征?？傊?，廣東省崩塌活動的成因主要受降雨變化的影響，明顯地受降雨周期、降雨時程和降雨強度的控制。從年際長周期活動特征看，年際崩塌活動的數(shù)量同年降雨量的時間分布呈正相關(guān)關(guān)系，具有年際崩塌活動的不均勻性和集中性特征；從年內(nèi)短周期活動特征看，崩塌活動呈現(xiàn)出年內(nèi)活動的雨季相關(guān)性和重復(fù)性。3.2誘發(fā)滑坡的成因（1）廣東省滑坡活動明顯受降雨周期的控制，區(qū)域性的滑坡活動同年降雨量分布特征呈正相關(guān)關(guān)系。從區(qū)域性的滑坡活動的年周期變化特征看，超強降雨量年份內(nèi)廣東省的滑坡活動明顯上升。廣東省區(qū)域性滑坡活動不僅同年降雨量分布密切相關(guān)，而且深受滑坡活動期間降雨量的集中程度和降雨強度的影響。（2）連續(xù)陰雨加暴雨、暴雨過程及臺風(fēng)期大面積降雨過程是滑坡活動的主要時間段。同一年度內(nèi)滑坡活動的時間分布主要集中在5～8月間，總體上呈正態(tài)分布形式。區(qū)域性滑坡活動同長歷時強降雨過程密切相關(guān)，由于降雨動態(tài)變化的影響，使得降雨型滑坡的活動呈現(xiàn)出時高時低與時強時弱的周期性變化形態(tài)特征。3.3誘發(fā)泥石流的成因廣東省內(nèi)泥石流大部分都是在強降雨過程中形成。降雨型泥石流主要分布在地形切割強烈的中、低山區(qū)溝谷地帶，它是溝谷斜坡地段在暴雨期坡面土壤侵蝕加重，暴雨形成的洪水沿溝谷徑流過程中逐漸接受崩塌、滑坡及其其他固體松散物質(zhì)的補給，且松散固體物質(zhì)積累到一定程度時，在洪流及重力作用下，開始形成固、液兩相流體的泥石流活動。降雨性泥石流活動與降雨強度密切相關(guān)，日暴雨量是影響泥石流發(fā)育的重要因素，1小時，乃至十幾分鐘、數(shù)分的瞬時降雨強度常與暴發(fā)泥石流有著更直接的聯(lián)系；廣東省降雨型泥石流大都是在超強降雨量年份形成，泥石流活動大都在降雨中心地帶集中發(fā)生，常伴有大量的崩塌及滑坡災(zāi)害。3.4誘發(fā)地面塌陷的成因廣東省地面塌陷受降雨作用的影響主要為長期干旱與強降雨等自然因素誘發(fā)地下水位的動態(tài)變化造成。省內(nèi)地面塌陷大多分布于覆蓋型巖溶地帶，淺部巖溶發(fā)育，普遍存在良好的巖溶裂隙及溶洞地下水通道，部分溶洞呈開口型，與上覆第四系砂、粘土層水力聯(lián)系密切，在豐水期降雨下滲，地下水量增加，流速加大，對溶洞充填物的潛蝕作用增強并隨水帶走，并在洞隙開口處，對上覆土層的侵蝕形成土洞，土洞不斷向上發(fā)展，不堪重負時，便會產(chǎn)生地面塌陷。在大旱之年，地下水位大幅下降，減少了地層浮托力，在溶洞頂部地層自重壓力作用下，也會產(chǎn)生地面塌陷。3.5誘發(fā)地裂縫的成因廣東省滑塌地裂縫和塌陷地裂縫的活動明顯受降雨特征的控制，脹縮土地裂縫的活動受降雨量的影響，同干旱年份的分布有很好的同步性。（1）長期干旱后期或久旱降雨后多發(fā)生塌陷地裂縫。在長期的干旱過程之后，尤其是久旱之后受強降雨作用誘發(fā)易產(chǎn)生塌陷地裂縫。（2）強降雨過程容易引發(fā)山體斜坡巖土體地裂縫，過程降雨量越大越容易產(chǎn)生滑塌地裂縫。（3）脹縮土地裂縫的多發(fā)期與干旱年份相對應(yīng)，部分地區(qū)降雨量偏少，產(chǎn)生脹縮土地裂縫，如雷州半島脹縮土地裂縫。參考文獻:[1]劉艷輝，唐燦，吳劍波等.地質(zhì)災(zāi)害與不同尺度降雨時空分布關(guān)系[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2011,22（3）:74-83.[2]劉傳正，溫銘生，唐燦.中國地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警初步研究[J].地質(zhì)通報，2004,23（4）:303-309.[3]劉傳正，劉艷輝，溫銘生等.