浙江省寧波市氣象局　郭建民　陳有利　朱龍彪浙江省寧波市國土資源局　張弘懷

寧波暴雨型地質(zhì)災害預報研究

浙江省寧波市氣象局郭建民陳有利朱龍彪
浙江省寧波市國土資源局張弘懷

地質(zhì)災害是指因自然和人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關的災害。其中崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷具有突發(fā)性性質(zhì)，是突發(fā)性地質(zhì)災害。地質(zhì)災害直接威脅著人民生命財產(chǎn)的安全。做好地質(zhì)災害的預報預警工作、最大限度地減少地質(zhì)災害可能造成的損失，對維護社會安定，支持宏觀經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有十分重大的戰(zhàn)略意義。

寧波市地處華東沿海，屬北亞熱帶濕潤季風氣候，降水具有明顯的雙峰特征，主要集中在3-7月的“春雨連梅雨”季節(jié)及8-9月的“臺汛”期，具有雨量集中、降水強度大、持續(xù)時間長等特點。境內(nèi)多山區(qū)，占全市陸地面積的51.6%，丘陵山區(qū)巖石較為破碎，地質(zhì)災害隱患點較多，汛期中熱帶氣旋、強對流等產(chǎn)生的暴雨極易誘發(fā)突發(fā)性地質(zhì)災害，是地質(zhì)災害易發(fā)程度較高的地區(qū)。

自2004年起寧波市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站和寧波市氣象臺聯(lián)合開展地質(zhì)災害監(jiān)測、預報工作以來，期間共發(fā)現(xiàn)全市地質(zhì)災害（隱患）點302處（表1，數(shù)據(jù)截至2014年底），有記錄的地質(zhì)災害共207處（次），年均二十余處（次）（詳情見表3），規(guī)模以小型為主，占總數(shù)的90%以上，災害類型以滑坡和崩塌為主。突發(fā)性地質(zhì)災害與氣象條件關系密切，從地質(zhì)災害發(fā)生的月份分布來看，每年4-10月為寧波市地質(zhì)災害最主要的發(fā)生段，具有與強降水過程同期的特點。強降水特別是暴雨以上降水地質(zhì)災害最主要的自然誘發(fā)因素。

表1　突發(fā)性地質(zhì)災害（隱患）點統(tǒng)計表（截至2014年底）

圖1　地質(zhì)災害（隱患）點分布圖

表2　 歷史臺風強降水排名

一、暴雨特征及與地質(zhì)災害的統(tǒng)計關系

寧波年均降水量在1440毫米，降水日數(shù)162天，降水分布呈西南多東北少、山區(qū)多平原少的特征，經(jīng)分析雨量加密觀測資料，暴雨區(qū)域主要有三個，余姚南部和鄞州西部的四明山地區(qū)、奉化西南部和寧海西部的望海崗及周邊地區(qū)、象山港兩岸地區(qū)。暴雨區(qū)、高海拔區(qū)（圖2）、地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)（圖1）具有相當一致性。暴雨及以上降水主要由三類天氣系統(tǒng)產(chǎn)生，一類是臺風，第二類是梅雨鋒，第三類是短時強對流。

臺風暴雨具有強度強，持續(xù)時間長，受地形影響大等特點，是寧波重要的降水來源之一，影響最頻繁的是8-9月，這一時段是寧波繼梅雨之后的第二個降水高峰。臺風影響程度除臺風強度、結構、移速、周邊天氣系統(tǒng)、地形、天文潮位等因素外，與臺風移動路徑緊密相關，影響最嚴重的臺風路徑主要有三條：浙江登陸、浙閩邊界到廈門之間登陸北上、緊擦寧波市沿海（東經(jīng)125度以西）北上。歷史上嚴重影響寧波的臺風包括0509麥莎，0908莫拉克、1211海葵、1323菲特等二十余個（面雨量及短時強降水量排名見表2），嚴重影響臺風多造成大暴雨或特大暴雨多，易形成山洪、滑坡、泥石流、積澇等災害。如2004年受強臺風“云娜”影響兩天內(nèi)8處地質(zhì)災害發(fā)生、2005年“麥莎”和“卡努”兩臺風強降雨誘發(fā)境內(nèi)59處地質(zhì)災害。

圖2　年降水量與海拔高度分布圖

梅雨鋒暴雨具有強度相對不強，但持續(xù)時間長，范圍大，常年平均入梅日為6月13日，出梅日為7月9日，梅雨期26天，梅雨量分布相對均勻（西南山區(qū)略多于東部沿海），大部分地區(qū)在230-300毫米之間，全市平均梅雨量249.5毫米，占整個夏季降水量的45.7%，占全年降水量的17.2%，梅雨期內(nèi)降水連續(xù)，可在數(shù)天內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)暴雨天氣，易形成積澇、滑坡等災害。特別是對于土質(zhì)地層，長時間大量降水、地表水滲入地下，粘性土完全飽和，粘聚力減少，土體抗剪、抗拉強度降低，并大大增加了粘性土體荷重；對于巖質(zhì)地層，降水和地表水沿基巖裂隙、節(jié)理滲入，裂隙面摩擦力大大減小，降低基巖的穩(wěn)定性，因此降雨極易誘發(fā)地質(zhì)災害的發(fā)生和發(fā)展。

強對流短時暴雨具有歷時短，范圍小，但短時間強度特強，突發(fā)性更明顯等特點，易形成山洪、泥石流、低洼地積水等災害。寧波地區(qū)多強對流發(fā)生，市區(qū)三江口、慈溪余姚交界處、余姚四明山、周公宅、奉化橫山、寧海茶山以及象山部分山區(qū)等都是強對流系統(tǒng)的易生區(qū)域，局地型對流系統(tǒng)生成發(fā)展快，一般少動或緩慢移動。如2012年7月16日下午的一次強對流過程中，鄞州西部地區(qū)3小時雨強達到200毫米左右，其中小時最大雨強達到90毫米，導致龍觀地區(qū)山洪暴發(fā)。

對地質(zhì)災害（隱患）發(fā)生與當日強降雨的分析發(fā)現(xiàn)，兩者具有較好的相關關系，當降雨量大時，地質(zhì)災害（隱患）發(fā)生的頻率也高，尤其是與暴雨頻次具有很好的一致性。統(tǒng)計分析表明，由暴雨引發(fā)的地質(zhì)災害約占地質(zhì)災害總數(shù)的95%以上，其中臺風暴雨、梅訊期暴雨、強對流暴雨導致的地質(zhì)災害數(shù)分別占84%、8%、4%。根據(jù)雨量資料統(tǒng)計，當熱帶氣旋或強對流等天氣系統(tǒng)的過程雨量超過100毫米，寧波境內(nèi)就可能有地質(zhì)災害出現(xiàn)；過程雨量超過200毫米，寧波境內(nèi)多處出現(xiàn)地質(zhì)災害，如2005年的“麥莎”“卡努”強臺風和2009年的“莫拉克”強臺風，2012年的“?？?、2013的“菲特”等，寧波過程雨量均超過200毫米，寧波市境內(nèi)出現(xiàn)地質(zhì)災害點均超過30處；當過程雨量300毫米，山區(qū)均產(chǎn)生山洪或地質(zhì)災害。鑒于此，當寧波市出現(xiàn)下列降雨特征之一時，應特別注意地質(zhì)災害的發(fā)生。

①小時雨量大于50毫米；

②日雨量大于100 毫米；

③連續(xù)多日降雨，累計雨量超過200毫米；

④連續(xù)干旱，突降暴雨。

需要注意的是，臺風雨誘發(fā)地質(zhì)災害時，實時雨量起主要作用，臺風中后期和之后的2-3天，前期雨量誘發(fā)作用更大。鋒面雨誘發(fā)地質(zhì)災害時，前期雨量起著主要作用。

二、地質(zhì)災害機理分析及預報方法研究

由于地質(zhì)構造發(fā)育，寧波市丘陵山區(qū)巖石較為破碎，或上覆松散堆積層較厚，在遇強降雨天氣時容易引發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害。通過對地質(zhì)災害發(fā)生區(qū)的地質(zhì)情況進行分析發(fā)現(xiàn)：

崩塌是區(qū)內(nèi)最主要的地質(zhì)災害，除少量為中型外其余均為小型，主要分布在寧海縣、慈溪市和象山縣境內(nèi)的山區(qū)低等級公路沿線陡坡、礦山邊坡、房前屋后和自然陡崖一帶。

滑坡是僅次于崩塌的又一類主要地質(zhì)災害，主要分布在寧?？h和余姚市?；麓蠖喟l(fā)育于低山丘陵、山間盆地邊緣，滑坡體主要由松散殘坡積層和基巖風化層組成，幾個大中型的滑坡基本分布于區(qū)內(nèi)山勢較大的地段，以土質(zhì)滑坡為主，多發(fā)生在土層厚度大（一般大于3米）的陡坡地，單純巖質(zhì)滑坡少見，人為削坡和汛期強降雨是引發(fā)滑坡的主要因素。

泥石流以小型溝谷型泥石流為主，小部分為坡面泥石流，常與山洪共同發(fā)生，主要分布在寧?？h和余姚市的沿山谷、山坡低凹處。地形坡度較大是發(fā)生崩塌和滑坡的必要條件，陡坡地（15度至25度）易發(fā)生滑坡地質(zhì)災害、急坡地（25度至45度）可發(fā)生各種地質(zhì)災害、懸崖地（大于45度）易發(fā)生崩塌地質(zhì)災害。

短時強降雨期間（主要是臺風影響期間），泥石流和崩塌地質(zhì)災害常與降雨同步發(fā)生，大多在降水3小時內(nèi)發(fā)生，實時雨量起主要作用；土質(zhì)滑坡常常在滑坡體后緣出現(xiàn)裂縫、前緣出現(xiàn)鼓脹，造成地質(zhì)災害險情，往往規(guī)模較大，一旦發(fā)生后果也較嚴重，大多在降水后1至3小時期間出現(xiàn)險情，一般最多不超過強降雨后48小時。

持續(xù)降雨期間，不易發(fā)生泥石流地質(zhì)災害，但較易引發(fā)滑坡和崩塌地質(zhì)災害，一般在持續(xù)降雨3至7天后發(fā)生，影響期最長一般不超過15天。鋒面雨誘發(fā)地質(zhì)災害時，前期雨量起著主要作用。

2014年開發(fā)了新一代寧波市地質(zhì)災害預報預警系統(tǒng)，新系統(tǒng)以自然斜坡為基本預測單位，建立降雨、地質(zhì)環(huán)境因子與斜坡成災可能性之間的統(tǒng)計關系，建立降雨、地質(zhì)環(huán)境因子與斜坡成災可能性之間的統(tǒng)計關系?；贕IS的聯(lián)合概率法和降雨-斜坡耦合法預報預警模型研究，形成1∶10萬區(qū)域概率預報和點狀動力預報相結合的綜合概率預報預警方法。以地質(zhì)災害潛勢度為基本概率，基于潛勢度與降雨因素的聯(lián)合概率建立寧波市降雨誘發(fā)地質(zhì)災害預報預警模型，達到概率預報與地質(zhì)認識的統(tǒng)一。

表3　-1 地質(zhì)災害歷年發(fā)生數(shù)

表3　-2 地質(zhì)災害誘因分類表

三、結論

通過整理寧波的歷史降水數(shù)據(jù)研究了寧波地區(qū)的降水特征，特別對強降水特征進行了總結，結合寧波地質(zhì)災害發(fā)生機理分析，研究了強降水與地質(zhì)災害的統(tǒng)計關系，得到了以下一些結論。

1.寧波的暴雨主要由三類天氣系統(tǒng)產(chǎn)生，第一類是臺風暴雨，第二類是梅雨鋒暴雨，第三類是強對流短時暴雨。由暴雨引發(fā)的地質(zhì)災害約占地質(zhì)災害總數(shù)的95%以上，其中臺風暴雨、梅訊期暴雨、強對流暴雨導致的地質(zhì)災害數(shù)分別占83%、8%、4%。

2.寧波地區(qū)崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災害發(fā)生均與降水關系密切?；碌刭|(zhì)災害以土質(zhì)滑坡為主，短時暴雨或連續(xù)降水等易引發(fā)滑坡地質(zhì)災害，主要分布在寧?？h和余姚市；泥石流地質(zhì)災害常與山洪共同發(fā)生，沿山谷、山坡低凹處在強降雨作用下沖毀房屋、道路等造成災害，主要分布在寧?？h和余姚市的沿山谷、山坡低凹處；崩塌地質(zhì)災害主要在人工開挖造成的陡坡，在坡度較大、較高、地質(zhì)條件差、巖石軟弱、地質(zhì)構造發(fā)育、巖石破碎情況下，在強降水時極易引發(fā)地質(zhì)災害，急需關注的是山區(qū)簡易公路邊坡常常有群發(fā)性崩塌地質(zhì)災害發(fā)生。主要分布在寧海縣、慈溪市和象山縣境內(nèi)的山區(qū)低等級公路沿線陡坡、礦山邊坡、房前屋后和自然陡崖一帶。

3.寧波市突發(fā)性地質(zhì)災害與氣象條件關系密切，當小時降水超過50毫米或日降水超過100毫米或連續(xù)多日降雨累計雨量超過200毫米以及連續(xù)干旱后突降暴雨，山區(qū)特別是地質(zhì)災害易發(fā)點均易發(fā)生地質(zhì)災害。