广东省地质灾害与降雨的关系研究

广东省地质灾害与降雨的关系研究摘要：降雨是广东省地质灾害最重要的诱发因素之一，开展广东省地质灾害与降雨的关系研究，分析其降雨诱发地质灾害的特点规律，对于提升地质灾害区域预警水平和防灾减灾实践具有重要意义。本文以近年来广东省汛期地质灾害的实际发生情况为例，通过统计分析方法，对区域地质灾害与多年平均降雨量、降雨季节性变化、降雨类型、降雨地区以及降雨强度的关系开展系统分析研究，并对降雨诱发各类地质灾害的成因进行了简要的分析。关键词：地质灾害降雨多年平均降雨量降雨类型降雨强度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.前言广东省是我国地质灾害多发省份之一，汛期强降雨常常诱发突发性崩塌、滑坡和泥石流灾害群集发生，危害严重。开展广东省地质灾害与降雨的关系研究，分析降雨诱发地质灾害的特点规律，对于提升地质灾害区域预警水平和防灾减灾实践具有重要的意义。国内外很多学者从暴雨的频次、周期变化、降雨历时、降雨量、降雨雨型等多方面研究地质灾害与降雨之间的相关关系，特别通过降雨量大小、降雨历时与地质灾害之间的统计分析，获取诱发地质灾害的临界累计雨量（24h、1d、3d、7d、15d）、临界降雨强度（一般为小时雨量）等阈值，从而用于某些地区的区域地质灾害预警研究与服务中[1～5]。本文立足于广东降雨诱发地质灾害特征，以近年来地质灾害的实际发生情况为例，通过统计分析方法，对区域地质灾害与多年平均降雨量、降雨季节性变化、降雨类型、降雨地区以及降雨强度的关系开展系统分析研究，为区域地质灾害预警提供技术支撑。2.地质灾害与降雨2.1地质灾害与多年平均降雨量广东省气候属亚热带～热带季风气候，高温多雨，全省多年平均降水量为1771mm，最大2278mm（1973年），最小1178mm（1963年）。空间分布上不均匀，省内各个地区多年平均降水量相差十分悬殊,从大于2000毫米到不足100毫米不等。多年平均降水量与地质灾害分布数量的关系如表1所示。从表1可以看出，随着多年平均降雨量的增加，地质灾害数量开始呈现上升趋势，当达到一定程度之后又转为下降趋势；大约80%的崩塌、滑坡地质灾害出现在年降雨量1400～2000毫米的地区（如郁南、兴宁、五华、龙川、广宁、信宜、新丰、丰顺等），少量的崩塌、滑坡地质灾害出现在年降雨量少于1400毫米或多于2000毫米的地区（徐闻、海丰、阳江等）；90%以上的泥石流地质灾害出现在年降雨量大于1600毫米的地区。表1地质灾害与年均降水量关系统计表2.2地质灾害与降雨季节变化广东省内旱季、雨季比较明显，雨季较长，一般4-9月为雨季，10月至次年3月雨量较少。而地质灾害发生频率与月份关系如表2所示，约90%的地质灾害发生在4-9月内，以6月份暴发频率最高，10月至次年3月发生地质灾害的频率较小，这充分说明降雨量季节性变化决定着地质灾害暴发的季节性变化。表2地质灾害频率与月份关系统计表2.3地质灾害与降雨类型省内降雨类型主要有两种：一是锋面低槽带来的降雨，多为持续强降雨，主要发生在4～6月的前汛期，具有持续时间较长（一般为5d以上）、降雨强度一般不大（日降雨量一般为10～50mm左右）的特点。其诱发地质灾害规律为：日降雨量大于50mm的连续降雨过程中，地质灾害具有瞬时发灾的特点；日降雨量较小的连续降雨过程中，地质灾害具有一定的滞后效应，即此时的降雨诱发地质灾害需要一定的雨量积累，地质灾害的发生需要一定的孕育过程。二是热带气旋、热带辐合带等引起的降雨，主要发生在7～9月的后汛期，其具有降雨过程持续时间不长（一般为2～3天）、降雨强度较大（最大日降雨量一般达100mm以上）的特点。其诱发地质灾害规律为：多为群发型地质灾害，灾害规模较小，一般为表层或浅层滑坡、崩塌；从时间与空间分布来看，地质灾害与降雨在时间上具有良好的对应关系，地质灾害的发生滞后时间短，基本随着降雨过程的发生而瞬时发生；地质灾害发生地点与台风运移轨迹基本一致[6]。2.4地质灾害与降雨地区广东省各地区降雨强度不均，大致南多北少，境内有三个多雨区，分别在云雾山东南麓的阳江～阳春～恩平一带，莲花山东南侧的海丰～普宁一带及北江谷地的清远～佛冈～龙门一带，这些地区的年平均降水量均在2000毫米以上。此外，还有三个相对少雨区，分别以南澳、罗定、徐闻为中心，其年平均降水量均在1400毫米以下。从表3中可以看出，多雨区地质灾害数量明显多于少雨区地质灾害数量；崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害受降雨的影响较大，地面沉降、地裂缝等地质灾害受降雨量大小的影响较小。表3地质灾害与多雨、少雨区关系统计表单位：处2.5地质灾害与降雨强度广东省区域性崩塌、滑坡活动不仅同年降雨量分布密切相关，而且深受崩塌、滑坡活动期间降雨量的集中程度和降雨强度的影响。一般而言，连续阴雨加暴雨、暴雨过程及台风期大面积降雨过程是崩塌、滑坡活动的主要时间段。从表4与表5中可以看出，广东省的崩塌、滑坡主要发生在暴雨时期，区域性崩塌、滑坡活动同长历时强降雨过程密切相关。降雨强度对于暴雨型泥石流的发生有着决定性意义，在各种地质环境下，降雨强度都要达到相应的临界才会导致泥石流暴发。广东省最大日暴雨量一般可达300—400毫米以上，暴雨尤其是特大暴雨的出现经常与台风天气有关，年暴雨日数一般4—10日。从表4与表5中可以看出，日暴雨量是影响泥石流发育的重要因素，但1小时，乃至十几分钟、数分的瞬时降雨强度往往与暴发泥石流有着更直接的联系。表4地质灾害与日最大降水量关系统计表表5地质灾害与时最大降雨量关系统计表3.降雨诱发各类地质灾害的成因分析3.1诱发崩塌的成因广东省降雨量空间分布不均匀，特别是在台风季节，台风常伴随着强降雨过程。从整体上看，降雨分布特征对崩塌活动的影响如下：（1）从区域上看，广东省久雨暴雨集中地带崩塌空间分布密集。例如，2003年5月15～17日，粤东地区连续三天普降大雨，兴宁、梅县、五华及龙川一带发生大面积崩塌地质灾害，特别是兴宁市黄陂镇后山村一处花岗岩风化残积土斜坡产生崩塌，规模仅为50m3,直接导致3人死亡。（2）产生降雨型土质崩塌的斜坡形态多呈凹槽状，其汇水面积大，斜坡上的第四系松散堆积层强度低，透水性好，亲水性强。岩体裂隙发育及风化作用强烈的块状岩质斜坡和碳酸盐岩夹页岩组合的斜坡，在降雨作用下易产生岩质崩塌[7]。（3）多年平均降雨量同崩塌活动呈正相关关系，降雨量大，则崩塌活动就强烈。从区域上看，降雨强度越大的年份，崩塌活动的集中性越强，但各地崩塌活动又存在明显的不均匀特征。区域性崩塌活动的不均匀性和集中性特征，不仅同年降雨量分布密切相关，而且深受崩塌活动时期的过程降雨量和降雨强度的影响，随着过程降雨量的增大，降雨诱发崩塌活动的数量整体呈急剧上升状态，说明过程降雨量越大，广东各地特别是山区斜坡地带产生崩塌的可能性就越大。降雨型崩塌活动的时间起伏变化规律同每次降雨过程的历时也密切相关，由于过程降雨量动态变化的影响，使得崩塌活动呈现出时高时低与时强时弱的不均匀性和集中性变化的特征。（4）广东省崩塌活动时间分布在4～6月和7～9月明显集中，4～6月和7～9月是广东省的雨季，特别是7～9月又是台风暴雨集中的时间段，崩塌活动主要集中在这个时段之内，说明广东省崩塌活动的时间分布特征同台风降雨活动的时间分布相同步，具有很好的季节性活动特征。总之，广东省崩塌活动的成因主要受降雨变化的影响，明显地受降雨周期、降雨时程和降雨强度的控制。从年际长周期活动特征看，年际崩塌活动的数量同年降雨量的时间分布呈正相关关系，具有年际崩塌活动的不均匀性和集中性特征；从年内短周期活动特征看，崩塌活动呈现出年内活动的雨季相关性和重复性。3.2诱发滑坡的成因（1）广东省滑坡活动明显受降雨周期的控制，区域性的滑坡活动同年降雨量分布特征呈正相关关系。从区域性的滑坡活动的年周期变化特征看，超强降雨量年份内广东省的滑坡活动明显上升。广东省区域性滑坡活动不仅同年降雨量分布密切相关，而且深受滑坡活动期间降雨量的集中程度和降雨强度的影响。（2）连续阴雨加暴雨、暴雨过程及台风期大面积降雨过程是滑坡活动的主要时间段。同一年度内滑坡活动的时间分布主要集中在5～8月间，总体上呈正态分布形式。区域性滑坡活动同长历时强降雨过程密切相关，由于降雨动态变化的影响，使得降雨型滑坡的活动呈现出时高时低与时强时弱的周期性变化形态特征。3.3诱发泥石流的成因广东省内泥石流大部分都是在强降雨过程中形成。降雨型泥石流主要分布在地形切割强烈的中、低山区沟谷地带，它是沟谷斜坡地段在暴雨期坡面土壤侵蚀加重，暴雨形成的洪水沿沟谷径流过程中逐渐接受崩塌、滑坡及其其他固体松散物质的补给，且松散固体物质积累到一定程度时，在洪流及重力作用下，开始形成固、液两相流体的泥石流活动。降雨性泥石流活动与降雨强度密切相关，日暴雨量是影响泥石流发育的重要因素，1小时，乃至十几分钟、数分的瞬时降雨强度常与暴发泥石流有着更直接的联系；广东省降雨型泥石流大都是在超强降雨量年份形成，泥石流活动大都在降雨中心地带集中发生，常伴有大量的崩塌及滑坡灾害。3.4诱发地面塌陷的成因广东省地面塌陷受降雨作用的影响主要为长期干旱与强降雨等自然因素诱发地下水位的动态变化造成。省内地面塌陷大多分布于覆盖型岩溶地带，浅部岩溶发育，普遍存在良好的岩溶裂隙及溶洞地下水通道，部分溶洞呈开口型，与上覆第四系砂、粘土层水力联系密切，在丰水期降雨下渗，地下水量增加，流速加大，对溶洞充填物的潜蚀作用增强并随水带走，并在洞隙开口处，对上覆土层的侵蚀形成土洞，土洞不断向上发展，不堪重负时，便会产生地面塌陷。在大旱之年，地下水位大幅下降，减少了地层浮托力，在溶洞顶部地层自重压力作用下，也会产生地面塌陷。3.5诱发地裂缝的成因广东省滑塌地裂缝和塌陷地裂缝的活动明显受降雨特征的控制，胀缩土地裂缝的活动受降雨量的影响，同干旱年份的分布有很好的同步性。（1）长期干旱后期或久旱降雨后多发生塌陷地裂缝。在长期的干旱过程之后，尤其是久旱之后受强降雨作用诱发易产生塌陷地裂缝。（2）强降雨过程容易引发山体斜坡岩土体地裂缝，过程降雨量越大越容易产生滑塌地裂缝。（3）胀缩土地裂缝的多发期与干旱年份相对应，部分地区降雨量偏少，产生胀缩土地裂缝，如雷州半岛胀缩土地裂缝。参考文献:[1]刘艳辉，唐灿，吴剑波等.地质灾害与不同尺度降雨时空分布关系[J].中国地质灾害与防治学报，2011,22（3）:74-83.[2]刘传正，温铭生，唐灿.中国地质灾害气象预警初步研究[J].地质通报，2004,23（4）:303-309.[3]刘传正，刘艳辉，温铭生等.